底青云, 許誠(chéng), 付長(zhǎng)民, 王中興, 張文秀, 安志國(guó), 王若

中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所 中國(guó)科學(xué)院頁(yè)巖氣與地質(zhì)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 100029

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地面電磁探測(cè)(SEP)系統(tǒng)對(duì)比試驗(yàn)
——內(nèi)蒙曹四夭鉬礦

底青云, 許誠(chéng), 付長(zhǎng)民, 王中興, 張文秀, 安志國(guó), 王若

中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所 中國(guó)科學(xué)院頁(yè)巖氣與地質(zhì)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 100029

為了檢驗(yàn)自主研制的地面電磁探測(cè)(SEP)系統(tǒng)各組成部分在實(shí)際勘查中的性能與可靠性，以及整體系統(tǒng)的野外實(shí)際工作能力，在內(nèi)蒙古烏蘭察布市興和縣的曹四夭鉬礦開(kāi)展了SEP不同類(lèi)型磁傳感器之間以及SEP整套系統(tǒng)與國(guó)外商業(yè)儀器系統(tǒng)的全面對(duì)比試驗(yàn).試驗(yàn)采用多種方案，分別進(jìn)行了高溫超導(dǎo)磁傳感器和感應(yīng)式磁傳感器之間的性能對(duì)比試驗(yàn)；磁通門(mén)磁傳感器和感應(yīng)式磁傳感器之間的性能對(duì)比試驗(yàn)；SEP發(fā)射機(jī)與GGT-30發(fā)射機(jī)、TXU-30發(fā)射機(jī)的發(fā)射性能對(duì)比試驗(yàn)；SEP系統(tǒng)與V8、GDP-32II等國(guó)際先進(jìn)儀器的CSAMT法綜合對(duì)比試驗(yàn)；以及SEP系統(tǒng)和V8系統(tǒng)的MT法對(duì)比試驗(yàn).本文對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析，表明自主研制的SEP系統(tǒng)已經(jīng)基本達(dá)到甚至優(yōu)于國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的性能，能夠很好地勝任野外實(shí)際勘查工作.

電磁法勘探系統(tǒng); 磁傳感器; 對(duì)比試驗(yàn); CSAMT; MT

1 引言

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)大地電磁法(MT)、可控源音頻大地電磁法(CSAMT)等感應(yīng)類(lèi)深部電磁找礦方法有了迅猛的發(fā)展(張賽珍等, 1994; 吳璐萍等, 1996; 何繼善, 1997; 王家映, 1998; 石昆法, 1999; 底青云等, 2002, 2005, 2006,2008; 魏文博, 2002; 湯井田和何繼善, 2005; 李帝銓等, 2008)，但所用電磁法儀器基本上都是美、加、德三國(guó)地球物理公司所生產(chǎn).從2010年開(kāi)始，中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所牽頭在國(guó)土資源部深部探測(cè)技術(shù)與實(shí)驗(yàn)研究專(zhuān)項(xiàng)(SinoProbe)中承擔(dān)了《地面電磁探測(cè)(SEP)系統(tǒng)研制》項(xiàng)目的研究，目前已取得階段性成果(滕吉文, 2010; 張一鳴, 2011; 黃大年等, 2012; 董樹(shù)文等, 2012; 底青云等, 2012,2013; 朱萬(wàn)華等, 2013).

SEP系統(tǒng)是自主研發(fā)的地面電磁探測(cè)系統(tǒng)，可用于MT、AMT和CSAMT方法探測(cè).2012年以來(lái)，分別在河北固安、張北及遼寧興城(葫蘆島)楊家杖子、甘肅金昌金川鎳礦進(jìn)行了多次SEP系統(tǒng)的集成與優(yōu)化試驗(yàn).在此基礎(chǔ)上，SEP課題組總結(jié)了系統(tǒng)存在的問(wèn)題，并對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn).

2013年，為了進(jìn)一步檢驗(yàn)SEP系統(tǒng)各組成部分在實(shí)際勘查中的性能及可靠性，以及SEP系統(tǒng)的野外實(shí)際工作能力，在內(nèi)蒙古烏蘭察布市興和縣的曹四夭鉬礦進(jìn)行了SEP系統(tǒng)各組成部件都參與的綜合試驗(yàn).為便于對(duì)比，此次試驗(yàn)采用了多套主流進(jìn)口儀器，包括美國(guó)Zonge公司的GDP-32II多功能電法儀、加拿大Phoenix公司的V8多功能電法測(cè)量系統(tǒng)及美國(guó)Geometrics公司和EMI公司的EH4連續(xù)電導(dǎo)率成像系統(tǒng).試驗(yàn)采用多種方案，分別進(jìn)行了SEP高溫超導(dǎo)磁傳感器與感應(yīng)式磁傳感器的性能對(duì)比試驗(yàn)；SEP磁通門(mén)磁傳感器與感應(yīng)式磁傳感器的性能對(duì)比試驗(yàn)；SEP發(fā)射機(jī)與GGT-30發(fā)射機(jī)、TXU-30發(fā)射機(jī)3種發(fā)射機(jī)的發(fā)射性能對(duì)比試驗(yàn)；SEP系統(tǒng)與V8、GDP-32II等國(guó)際先進(jìn)儀器的CSAMT法綜合對(duì)比試驗(yàn)；以及SEP系統(tǒng)和V8系統(tǒng)的MT法對(duì)比試驗(yàn)，均取得了很好的效果.

2 試驗(yàn)區(qū)地質(zhì)與地球物理特征

2.1 地質(zhì)特征

試驗(yàn)區(qū)位于華北地臺(tái)北緣桑干地體與集寧地體的拼貼帶——大同—尚義構(gòu)造-巖漿巖帶，該斷裂為地殼斷裂，且有多次開(kāi)合伴隨有多期次巖漿活動(dòng)的構(gòu)造演化歷史.構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的疊加不僅產(chǎn)生復(fù)雜的構(gòu)造裂隙系統(tǒng)給礦液運(yùn)移提供了通道和礦質(zhì)沉淀存儲(chǔ)提供了場(chǎng)所，且多期次的巖漿侵入也為成礦熱液提供了礦源質(zhì)及熱動(dòng)力.

圖1為測(cè)區(qū)范圍的地質(zhì)示意圖，測(cè)區(qū)內(nèi)新生界覆蓋較厚，在黃土窯巖組(Ar2h)及花崗斑巖出露區(qū)斷裂較發(fā)育，主要為北東向、北西向，其次為近南北向.北東向斷裂為區(qū)內(nèi)的主要斷裂，主要分布于曹四夭和小紅土窯一帶，其中對(duì)鉬礦體產(chǎn)生影響的主要為曹四夭斷裂(大同—尚義構(gòu)造—巖漿巖帶).

試驗(yàn)區(qū)出露地層主要為中太古界集寧巖群黃土窯巖組(Ar2h)、新生界古近系漸新統(tǒng)呼爾井組和烏蘭戈楚組(E3wl+h)、新近系中新統(tǒng)老梁底組(N1l)、漢諾壩組(N1h)及上新統(tǒng)寶格達(dá)烏拉組(N2b)，沿河谷低地發(fā)育第四系全新統(tǒng)沖積物(Qhal).礦體主要賦存于中太古界黃土窯巖組，新生界地層對(duì)礦體具覆蓋作用.

試驗(yàn)區(qū)巖漿巖在地表主要出露中生代早白堊世多斑花崗斑巖(K1C1γπ)、少斑花崗斑巖(K1C2γπ)；在鉆孔深部可見(jiàn)隱伏晚侏羅世黑云母二長(zhǎng)花崗巖(J3ηγ)、隱伏少斑花崗斑巖，以及角礫狀流紋斑巖(K1λπ)；區(qū)內(nèi)中生代輝綠巖脈(βμ)、花崗斑巖脈發(fā)育.

2.2 地球物理特征

2.2.1 區(qū)域重力異常

根據(jù)1∶20萬(wàn)區(qū)域重力成果，試驗(yàn)區(qū)位于北東向重力梯級(jí)帶上，北部為小大青山重力低異常，該梯級(jí)帶所處位置與大同—尚義北東向斷裂帶吻合，根據(jù)小大青山重力低異常特征綜合推斷小大青山至曹四夭一帶存在隱伏中酸性巖體，通過(guò)工作現(xiàn)已在曹四夭村南發(fā)現(xiàn)有早白堊世花崗斑巖出露(李香資等，2012).

2.2.2 區(qū)域磁異常

根據(jù)1∶5萬(wàn)地面高精度磁測(cè)成果，區(qū)域磁場(chǎng)主要由大面積分布的北東向平穩(wěn)場(chǎng)、北東向負(fù)磁異常帶、北東向高值磁異常帶和北西向低正值異常條帶組成.正、負(fù)磁異常絕大多數(shù)呈北東向，與區(qū)內(nèi)主要構(gòu)造線方向一致.北東向正、負(fù)磁異常多被北西向低正磁異常帶切斷，但沿大同—尚義北東向斷裂帶，北西向低正值異常又被北東向負(fù)磁異常帶截切，反映該斷裂帶具有長(zhǎng)期、多期活動(dòng)特征.在曹四夭村南，北東向與北西向磁異常條帶交匯部位為一明顯的扇葉狀似環(huán)狀正負(fù)磁異常組合，高正值異常位于多斑花崗斑巖與黃土窯巖組接觸帶，低值負(fù)異常位于少斑花崗斑巖出露區(qū).該環(huán)形磁異常推斷與斑巖體及其內(nèi)外接觸帶熱液蝕變有關(guān)(丁守良等，2015).

圖1 試驗(yàn)區(qū)地質(zhì)圖1.沖洪積砂、礫石松散堆積；2.風(fēng)積黃土狀亞粘土、亞砂土；3.寶格達(dá)烏拉組砂質(zhì)粘土砂礫石夾泥灰?guī)r；4.漢諾壩組橄欄玄武巖夾砂礫石、粘土薄層；5.老梁底組:砂礫巖、粉砂巖；6.呼爾井組烏蘭戈楚組；7.中太古界黃土窯組石榴石淺粒巖夾石榴斜長(zhǎng)石英巖、矽線石榴正常片麻巖；8.淺肉紅色少斑花崗斑巖；9.灰白色多斑花崗斑巖；10.少斑花崗斑巖脈；11.花崗細(xì)晶巖脈；12.石英脈；13.輝綠巖脈；14.中色二輝斜長(zhǎng)麻粒巖中色二輝斜長(zhǎng)麻粒巖；15.實(shí)測(cè)地質(zhì)界線；16.不整合接觸線；17.斷裂破碎帶；18.地層產(chǎn)狀及傾角；19.片麻理產(chǎn)狀及傾角；20.化探綜合異常.Fig.1 Geologic map of test area

3 試驗(yàn)安排

為了控制鉬礦的整體形態(tài)、外圍成礦特征及周邊斷層構(gòu)造，本次試驗(yàn)共布設(shè)測(cè)線12條，東西向、南北向、北西向各4條，其中東西向的測(cè)線與鉆孔的主勘探線吻合或平行.東西向測(cè)線長(zhǎng)3500 m，南北向和北西向測(cè)線長(zhǎng)度為2500 m，線距均為200 m.圖2為測(cè)線位置示意圖，針對(duì)不同方向的測(cè)線布設(shè)了3個(gè)發(fā)射極，分別位于測(cè)區(qū)的西向、北向及北東向，收發(fā)距均為10 km左右.

圖2 內(nèi)蒙曹四夭鉬礦SEP系統(tǒng)對(duì)比試驗(yàn)測(cè)線布置圖Fig.2 Survey line layout of SEP contrast test at Caosiyao molybdenum mine, inner mongolia

在全部12條測(cè)線上采用自主研發(fā)的SEP系統(tǒng)進(jìn)行了CSAMT試驗(yàn)，點(diǎn)距為25 m，采用陣列式觀測(cè)，16臺(tái)SEP接收機(jī)同時(shí)接收(四條測(cè)線同時(shí)進(jìn)行，每條線上4臺(tái)儀器).試驗(yàn)中采用GGT-30發(fā)射機(jī)、TXU-30發(fā)射機(jī)輪流發(fā)射，進(jìn)行發(fā)射對(duì)比試驗(yàn).并在三個(gè)方向的每個(gè)方向上的中心2條測(cè)線上(H08、H12、Z00、Z04、BX02、BX03測(cè)線)，利用GDP-32II系統(tǒng)和V8系統(tǒng)進(jìn)行了CSAMT法數(shù)據(jù)采集，與SEP系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，在進(jìn)行對(duì)比觀測(cè)的6條測(cè)線上SEP系統(tǒng)同時(shí)配置磁通門(mén)磁傳感器，高溫超導(dǎo)磁傳感器以及感應(yīng)式磁傳感器，進(jìn)行磁傳感器的性能對(duì)比試驗(yàn).

選擇在干擾源較少的東西向的H08線以及南北向的Z04線進(jìn)行了SEP系統(tǒng)與V8系統(tǒng)的MT法對(duì)比試驗(yàn).V8系統(tǒng)采用3磁2電的五分量測(cè)量，而SEP系統(tǒng)在此基礎(chǔ)上另外配置了3分量的磁通門(mén)磁傳感器，與感應(yīng)式磁傳感器進(jìn)行磁傳感器的對(duì)比試驗(yàn).MT法試驗(yàn)的點(diǎn)距為125 m，電極距為50 m.

4 試驗(yàn)結(jié)果分析

4.1 磁通門(mén)磁傳感器試驗(yàn)結(jié)果分析

利用磁通門(mén)磁傳感器完成了CSAMT和MT法的試驗(yàn)，并與同測(cè)點(diǎn)感應(yīng)式磁傳感器進(jìn)行了對(duì)比.圖3為Z00線400 m點(diǎn)的磁通門(mén)磁傳感器與感應(yīng)式磁傳感器實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)處理后的功率譜對(duì)比圖.從圖中可以看出，X方向當(dāng)頻率低于0.3 Hz時(shí)，磁通門(mén)數(shù)據(jù)優(yōu)于感應(yīng)式磁傳感器數(shù)據(jù)，當(dāng)頻率高于0.3 Hz時(shí)感應(yīng)式磁傳感器數(shù)據(jù)更好；Y方向分界點(diǎn)為0.2到0.3 Hz之間；Z方向在0.2 Hz左右.

上述初步分析表明，對(duì)于CSAMT法測(cè)量數(shù)據(jù)，在音頻范圍內(nèi)磁通門(mén)磁傳感器數(shù)據(jù)噪聲明顯大于感應(yīng)式磁傳感器數(shù)據(jù)，其效果不能滿(mǎn)足于CSAMT勘查.但磁通門(mén)磁傳感器可用于深部電性結(jié)構(gòu)的探測(cè)，探測(cè)效果將優(yōu)于感應(yīng)式磁傳感器.

4.2 高溫超導(dǎo)磁傳感器試驗(yàn)結(jié)果分析

采用高溫超導(dǎo)磁傳感器完成了CSAMT法試驗(yàn)，與同測(cè)點(diǎn)的感應(yīng)式磁傳感器進(jìn)行了對(duì)比，其目的在于檢驗(yàn)研發(fā)的高溫超導(dǎo)磁傳感器在實(shí)際勘查中的性能及可靠性.在此基礎(chǔ)上，優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù)，確保其能夠滿(mǎn)足CSAMT法的野外探測(cè)需要.

圖4是實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比曲線.在一些測(cè)點(diǎn)由于受到村莊、公路及輸電線干擾的影響，高溫超導(dǎo)磁傳感器與感應(yīng)式磁傳感器在低頻和高頻段存在較大差異，在中頻段兩者觀測(cè)的磁場(chǎng)和卡尼亞視電阻率曲線重合性較好(見(jiàn)圖4左圖).而在干擾較小的測(cè)點(diǎn)，高溫超導(dǎo)傳感器與感應(yīng)式磁傳感器觀測(cè)的磁場(chǎng)和卡尼亞視電阻率曲線形態(tài)一致，兩條曲線重合性很好(見(jiàn)圖4右圖).

高溫超導(dǎo)磁傳感器用于CSAMT法探測(cè)尚未見(jiàn)報(bào)道，我們的試驗(yàn)表明，高溫超導(dǎo)磁傳感器表現(xiàn)出較好的穩(wěn)定性，在液氮供應(yīng)充足的情況下，可以連續(xù)長(zhǎng)期地穩(wěn)定工作.高溫超導(dǎo)磁傳感器可以有效地接收CSAMT磁場(chǎng)信號(hào)，較為準(zhǔn)確地獲得有效信號(hào).由于高溫超導(dǎo)磁傳感器具有靈敏度高、帶寬大、觀測(cè)數(shù)據(jù)穩(wěn)定等特點(diǎn)，若能克服野外施工的復(fù)雜性，其應(yīng)用前景將非常廣泛.

4.3 CSAMT法試驗(yàn)結(jié)果分析

采用SEP系統(tǒng)、GDP-32II系統(tǒng)和V8系統(tǒng)進(jìn)行了CSAMT法野外對(duì)比試驗(yàn)，并且進(jìn)行了三種發(fā)射機(jī)供電SEP接收機(jī)接收的發(fā)射機(jī)性能對(duì)比試驗(yàn)，目的是通過(guò)不同方法的對(duì)比，驗(yàn)證SEP發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的性能、實(shí)用性.

4.3.1 發(fā)射機(jī)對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果分析

在接收裝置和點(diǎn)位不變的情況下，進(jìn)行了SEP、GDP32(GGT-30)和V8(TXU-30)3種不同發(fā)射機(jī)發(fā)射、SEP接收機(jī)接收的發(fā)射性能對(duì)比試驗(yàn).

圖5為三種發(fā)射機(jī)供電情況下實(shí)測(cè)曲線對(duì)比結(jié)果.SEP和V8發(fā)射機(jī)供電電場(chǎng)振幅和磁場(chǎng)振幅曲線較為一致，GDP32發(fā)射機(jī)供電電流較小，對(duì)比圖中并未對(duì)電場(chǎng)和磁場(chǎng)振幅進(jìn)行歸一化，所以其曲線明顯低于其它兩個(gè)發(fā)射機(jī)供電時(shí)的曲線.通過(guò)Ex/Hy比值計(jì)算卡尼亞視電阻率后，三條卡尼亞視電阻率曲線除了兩個(gè)最低頻點(diǎn)由于觀測(cè)時(shí)間短的緣故其數(shù)據(jù)有差別之外(對(duì)于低頻，觀測(cè)時(shí)間需要足夠長(zhǎng)，才能保證疊加場(chǎng)的穩(wěn)定)，其一致性較好.

圖3 磁通門(mén)磁傳感器與感應(yīng)式磁傳感器功率譜對(duì)比圖(Z00線400 m點(diǎn))Fig.3 Power Spectrum contrast between fluxgate magnetic sensor and coil magnetic sensor (Line Z00 Site 400)

圖4 高溫超導(dǎo)磁傳感器與感應(yīng)式磁傳感器CSAMT實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比曲線Fig.4 Contrast of CSAMT observed data between HTSC magnetic sensor and coil magnetic sensor

圖5 三種發(fā)射機(jī)供電情況下實(shí)測(cè)曲線對(duì)比(Z04線2312.5 m點(diǎn))Fig.5 Contrast of observed data among three different transmitters (Line Z04 Site 2312.5)

需要注意的是，通過(guò)觀察電場(chǎng)與磁場(chǎng)振幅曲線可以發(fā)現(xiàn)，在高頻段(大于1000 Hz)，SEP系統(tǒng)的場(chǎng)值出現(xiàn)了蹦跳.經(jīng)過(guò)認(rèn)真的分析，我們發(fā)現(xiàn)SEP發(fā)射機(jī)在高頻發(fā)射時(shí)存在著發(fā)射精度不穩(wěn)的現(xiàn)象，導(dǎo)致設(shè)定的發(fā)射頻點(diǎn)能量降低.針對(duì)此問(wèn)題，課題組從GPS授時(shí)原理和時(shí)鐘基準(zhǔn)入手，將GPS秒脈沖用于時(shí)鐘源頻率的校準(zhǔn)，消除了高頻段的相位噪聲，從而獲得了高精度的發(fā)射頻率，完美解決了此問(wèn)題.

4.3.2 SEP系統(tǒng)與GDP-32II、V8系統(tǒng)對(duì)比試驗(yàn)

不同系統(tǒng)對(duì)比試驗(yàn)是利用SEP系統(tǒng)、GDP32系統(tǒng)和V8系統(tǒng)在同發(fā)射源地點(diǎn)、同接收點(diǎn)分別進(jìn)行測(cè)量，得到V8T-V8R(藍(lán)線)、GDPT-GDPR(綠線)、SEPT-SEPR(紅線)三種系統(tǒng)的探測(cè)結(jié)果，同時(shí)在SEP接收時(shí)，也采用了V8發(fā)射機(jī)進(jìn)行發(fā)射，得到了V8T-SEPR(粉線)數(shù)據(jù)，然后對(duì)四種數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析.由于文稿篇幅所限，這里給出BX02測(cè)線2037.5米測(cè)點(diǎn)上的三個(gè)系統(tǒng)電場(chǎng)、磁場(chǎng)、視電阻率、視相位實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，如圖6所示.其中GDP32發(fā)射電流較小，兩次V8發(fā)射的電流也并不相同，導(dǎo)致未歸一的場(chǎng)值對(duì)比曲線存在著偏離.我們通過(guò)對(duì)比卡尼亞視電阻率可以看出，除最低兩個(gè)頻率稍有差別之外，四條卡尼亞視電阻率曲線總體一致性很好.

圖6 不同儀器CSAMT實(shí)測(cè)曲線對(duì)比(BX02線2037.5 m點(diǎn))Fig.6 Contrast of CSAMT observed data among three different receivers (Line BX02 Site 2037.5)

圖7 H08線CSAMT反演電阻率斷面圖(GDP-32II)Fig.7 Inversion profile of CSAMT apparent resistivity of Line H08 (GDP-32II)

4.3.3 反演結(jié)果對(duì)比

SEP系統(tǒng)、V8系統(tǒng)和GDP32系統(tǒng)均在相同的Z00、Z04、BX02、BX03、H08和H12測(cè)線上做了同點(diǎn)位、同剖面的測(cè)量.由于文稿篇幅限制，這里只對(duì)主勘探線H08線的反演結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析.

圖7—9分別為GDP32、V8和SEP系統(tǒng)CSAMT觀測(cè)數(shù)據(jù)的反演結(jié)果.三個(gè)反演結(jié)果具有較強(qiáng)的相似性和一致性，都明確的顯示出西側(cè)低阻區(qū)和中部高阻之間的接觸帶(1250 m處)與平面地質(zhì)圖(圖1)及地質(zhì)剖面圖(圖10)中的斷裂位置對(duì)應(yīng)較好；西側(cè)淺部低阻對(duì)應(yīng)著第四系、深部的中阻為中太古界黃土窯巖組巖體；中部的高阻區(qū)對(duì)應(yīng)著含礦體和從地下深部向地表穿插的早白堊世少斑花崗斑巖巖脈，以及斷裂；東側(cè)2500～2700 m之間的低阻對(duì)應(yīng)著平面地質(zhì)圖中的呼爾井組烏蘭戈楚組地層.

在三個(gè)CSAMT反演斷面圖中，SEP數(shù)據(jù)反演的電阻率等值線與V8的相似性較高，與GDP32有所差別，但整體形態(tài)是一致的，在剖面中部的高阻帶對(duì)應(yīng)著礦體和上部花崗斑巖巖脈.

4.4 MT法試驗(yàn)結(jié)果分析

在H08和Z00線上進(jìn)行了SEP和V8接收機(jī)觀測(cè)的MT數(shù)據(jù)對(duì)比試驗(yàn)，觀測(cè)中使用的是SEP感應(yīng)式磁傳感器.圖11—12為兩套儀器實(shí)測(cè)曲線對(duì)比圖.Z00線900 m點(diǎn)實(shí)測(cè)曲線形態(tài)并不是很圓滑(圖11)，但兩套接收機(jī)觀測(cè)的曲線形態(tài)非常一致，甚至在50 Hz及其附近頻率觀測(cè)的XY和YX模式的視電阻率吻合得都非常好.在Z00線1920 m點(diǎn)的兩套儀器觀測(cè)的實(shí)測(cè)曲線(圖12)形態(tài)一致，除高頻段的視電阻率和相位有所差異，在中低頻段的曲線重合性較好.

圖8 H08線CSAMT反演電阻率斷面圖(V8)Fig.8 Inversion profile of CSAMT apparent resistivity of Line H08 (V8)

圖9 H08線CSAMT反演電阻率斷面圖(SEP)Fig.9 Inversion profile of CSAMT apparent resistivity of Line H08 (SEP)

圖10 H08線地質(zhì)剖面圖1.新生界；2中太古界黃土窯巖組；3.輝綠巖脈；4.早白堊世少斑花崗斑巖；5.早白堊世多斑花崗斑巖；6.晚侏羅世大青山二長(zhǎng)花崗巖；7.斷層；8.少斑花崗斑巖；9.多斑花崗斑巖；10.粗中粒二長(zhǎng)花崗巖；11.隱爆角礫巖；12.工業(yè)鉬礦體；13.低品位鉬礦體；14.鉛鋅礦體；15.圍巖裂隙.Fig.10 Geological profile of Line H08

圖11 SEP與V8實(shí)測(cè)MT對(duì)比曲線(Z00線900號(hào)點(diǎn))Fig.11 Contrast of MT observed data between SEP and V8 (Line Z00 Site 900)

圖12 SEP與V8實(shí)測(cè)MT對(duì)比曲線(Z00線1920號(hào)點(diǎn))Fig.12 Contrast of MT observed data between SEP and V8(Line Z00 Site 1920)

綜上對(duì)比結(jié)果，表明了SEP接收機(jī)和磁傳感器工作正常，能適應(yīng)野外長(zhǎng)時(shí)間的MT觀測(cè)，其MT功能的性能與V8相當(dāng).

5 結(jié)論

此次試驗(yàn)是在已知礦區(qū)進(jìn)行的一次綜合性生產(chǎn)試驗(yàn)，試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)SEP系統(tǒng)的各組成部分以及系統(tǒng)整體進(jìn)行了性能對(duì)比，檢驗(yàn)了系統(tǒng)的野外實(shí)際工作能力，取得了不錯(cuò)的效果，通過(guò)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的分析，可以得到以下結(jié)論：

(1) SEP的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)同步性較好，整套儀器工作正常.發(fā)射機(jī)總體性能與GDP-32II、V8發(fā)射機(jī)性能相當(dāng)，接收機(jī)具有性能穩(wěn)定、觀測(cè)精度高等特點(diǎn).

(2) 磁通門(mén)磁傳感器的優(yōu)勢(shì)在于在頻帶0.1～0.001 Hz范圍內(nèi)測(cè)量時(shí)，其噪聲明顯優(yōu)于感應(yīng)式磁傳感器，適合于MT的低頻段測(cè)量.

(3) 高溫超導(dǎo)傳感器與感應(yīng)式磁傳感器的對(duì)比結(jié)果一致，其性能穩(wěn)定，具有靈敏度高、帶寬大、觀測(cè)數(shù)據(jù)穩(wěn)定等特點(diǎn).

(4) 通過(guò)SEP系統(tǒng)與GDP-32II、V8系統(tǒng)的CSAMT法對(duì)比試驗(yàn)，表明SEP儀器系統(tǒng)可以獲得穩(wěn)定的、可靠的觀測(cè)數(shù)據(jù)，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，可以在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用.

(5) SEP接收機(jī)和感應(yīng)式磁傳感器能適應(yīng)野外長(zhǎng)時(shí)間的MT觀測(cè)，性能與V8相當(dāng).

(6) SEP系統(tǒng)整機(jī)系統(tǒng)性能與國(guó)際同類(lèi)產(chǎn)品相當(dāng)，可以勝任野外實(shí)際勘查工作.

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(本文編輯 劉少華)

Surface Electromagnetic Prospecting System (SEP) contrast test in Caosiyao molybdenum mine, inner mongolia

DI Qing-Yun, XU Cheng, FU Chang-Min, WANG Zhong-Xing, ZHANG Wen-Xiu, AN Zhi-Guo, WANG Ruo

KeyLaboratoryofShaleGasandGeoengineering,InstituteofGeologyandGeophysics,ChineseAcademyofSciences,Beijing100029,China

In order to test the performance and reliability of each component of surface electromagnetic prospecting (SEP) system in practical exploration, and the overall ability of SEP system in field work, a test is conducted at Caosiyao molybdenum mine in Xinghe, Inner Mongolia, which is a comprehensive test involving each component of SEP system. Using a number of schemes, several contrast tests had been carried out, including contrast test between high-temperature superconducting magnetic sensors and coil magnetic sensors, contrast test between fluxgate magnetic sensors and coil magnetic sensors, transmitting performance contrast test among SEP, GGT-30 and TXU-30 transmitters, CSAMT contrast test among SEP, V8 and GDP-32II systems, and MT contrast test between SEP and V8 systems. This paper analyzes the test results which show that self-developed SEP system has basically reached or exceeded the level of the similar foreign products, and is competent for the practical exploration work in the field.Keywords Electromagnetic exploration system; Magnetic sensor; Contrast test; CSAMT; MT

國(guó)家深部探測(cè)技術(shù)與實(shí)驗(yàn)研究專(zhuān)項(xiàng)SinoProbe-09-02(201011079)資助，國(guó)家重大科研裝備研制項(xiàng)目“深部資源探測(cè)核心裝備研發(fā)”(ZDYZ2012-1)—05子項(xiàng)目“多通道大功率電法勘探儀”—05課題“M-TEM系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)及集成優(yōu)化與方法試驗(yàn)”資助.

底青云,女,1964年生,博士生導(dǎo)師,研究員,主要從事電磁成像理論與技術(shù)及電磁探測(cè)裝備研究. E-mail:qydi@mail.iggcas.ac.cn

10.6038/cjg20150805.

10.6038/cjg20150805

P631

2014-10-19，2015-07-17收修定稿

底青云, 許誠(chéng), 付長(zhǎng)民等. 2015. 地面電磁探測(cè)(SEP)系統(tǒng)對(duì)比試驗(yàn)——內(nèi)蒙曹四夭鉬礦.地球物理學(xué)報(bào)，58(8):2654-2663,

Di Q Y, Xu C, Fu C M, et al. 2015. Surface Electromagnetic Prospecting System (SEP) contrast test in Caosiyao molybdenum mine, inner mongolia.ChineseJ.Geophys. (in Chinese),58(8):2654-2663,doi:10.6038/cjg20150805.