周小鋒

（廣西壯族自治區(qū)第七地質(zhì)隊(duì)，廣西 柳州 545100）

1 瞬變電磁法的基本工作原理

瞬變電磁法擁有多種類型，最為普遍的方式為高空電磁法，其運(yùn)用的主要過程為技術(shù)人員發(fā)射脈沖電波，其正確順序?yàn)橛筛呖盏降孛?，若回線電流遭到切斷，可在其導(dǎo)線周圍產(chǎn)生一次場，其一次場會(huì)由空氣傳輸?shù)较鄳?yīng)的勘察區(qū)域內(nèi)，勘察區(qū)域內(nèi)的介質(zhì)感應(yīng)將生成二次場信號(hào)，該信號(hào)的主要來源為貯藏在良導(dǎo)體中的感應(yīng)電流，通過對(duì)該區(qū)域衰減規(guī)律的研究，有效解決地質(zhì)勘察中的問題，從而達(dá)到實(shí)時(shí)勘察金屬礦產(chǎn)的目的。

2 參數(shù)與數(shù)據(jù)的計(jì)算過程

在處理瞬變電磁數(shù)據(jù)的過程中，試驗(yàn)人員應(yīng)遵照合理的順序，一方面，要修正、調(diào)平、預(yù)處理相關(guān)數(shù)據(jù)；另一方面，則要根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)來處理相應(yīng)的磁數(shù)據(jù)、電數(shù)據(jù)等，在處理磁數(shù)據(jù)期間要計(jì)算出磁總場、磁位場轉(zhuǎn)換與視磁化率等，而若想獲得適宜的電數(shù)據(jù)，則要高效計(jì)算出時(shí)間常數(shù)、視電阻率與視電阻率成像等。此外，在完成磁數(shù)據(jù)與電數(shù)據(jù)的處理后，要獲得合理的、科學(xué)的低阻異常體的詳細(xì)信息，繼而準(zhǔn)確判斷出低阻異常體的分布、大小、形態(tài)與空間。

2.1 科學(xué)處理電數(shù)據(jù)

在處理電數(shù)據(jù)期間，其處理的主要過程都集中在野外的測線數(shù)據(jù)，其計(jì)算的主要內(nèi)容為去除背場景、去除與疊加運(yùn)動(dòng)噪聲、測算電動(dòng)勢、電磁場磁內(nèi)分量、抽道等。通過相關(guān)公式，試驗(yàn)人員可了解到總磁場強(qiáng)度與水平分量磁場強(qiáng)度的關(guān)系，借助高斯系數(shù)與地理經(jīng)緯度能有效獲取電數(shù)據(jù)值[1]。

具體來說，電數(shù)據(jù)的主要處理流程可分成三步，其一，試驗(yàn)人員應(yīng)借助相關(guān)儀器來會(huì)回放有關(guān)數(shù)據(jù)，在開展數(shù)據(jù)預(yù)處理的過程中，要適時(shí)去除背場景、修正運(yùn)動(dòng)噪聲與天電噪聲，其去除、修正過程要經(jīng)過合理的質(zhì)量監(jiān)控，才能將處理后的數(shù)據(jù)放置到下一環(huán)節(jié)。其二，數(shù)據(jù)信息在完成初步的處理后，試驗(yàn)人員應(yīng)通過相應(yīng)儀器進(jìn)行疊加、抽道集，并計(jì)算出精準(zhǔn)的時(shí)間常數(shù)、校正記錄點(diǎn)的位置，從而將各類數(shù)據(jù)調(diào)平。其三，通過多項(xiàng)數(shù)據(jù)的調(diào)平，試驗(yàn)人員可同時(shí)開展異?，F(xiàn)象的模擬、時(shí)間常數(shù)的測算、電阻率的成像，三者經(jīng)過有效融合后可完成出圖工序，繼而準(zhǔn)確完成了電數(shù)據(jù)的處理。

2.2 合理測算磁數(shù)據(jù)

在處理與測算磁數(shù)據(jù)的過程中，試驗(yàn)人員需了解磁數(shù)據(jù)內(nèi)部的主要處理內(nèi)容，其包含水平梯度的針對(duì)性內(nèi)容、磁位場的處理與轉(zhuǎn)換、磁數(shù)據(jù)的調(diào)平與修正等，在計(jì)算磁數(shù)據(jù)時(shí)，多用到視磁化率的運(yùn)算、磁數(shù)據(jù)的調(diào)平與修正等。

在修正磁數(shù)據(jù)期間，試驗(yàn)人員應(yīng)及時(shí)修正磁數(shù)據(jù)內(nèi)部的高度、磁日變與水平梯度等，正常的磁場修正為水平梯度修正，其修正方式較為簡便；而磁日變修正則稍顯復(fù)雜，其內(nèi)部參數(shù)會(huì)根據(jù)時(shí)間的改變而發(fā)生變化，修正此類數(shù)據(jù)的主要目的為降低地磁場的影響，避免在勘察金屬礦產(chǎn)時(shí)出現(xiàn)人為干擾，其主要處理方式為處理滑動(dòng)中的平均濾波，并去除磁場基值，從而順利獲取磁日變的修正值，試驗(yàn)人員可將T 看作磁日變的觀測值，Tn則為處理后的日變值，則Tn-T 為磁日變的變化值。

2.3 預(yù)處理資料

瞬變電磁法在運(yùn)用期間會(huì)受到多重要素影響，如地質(zhì)噪聲、儀器噪聲、電磁噪聲等，當(dāng)前與瞬變電磁法有關(guān)的儀器在處理噪聲時(shí)已帶有較好效果，比如，當(dāng)勘察金屬礦產(chǎn)的過程中出現(xiàn)了隨機(jī)干擾，試驗(yàn)人員可運(yùn)用多次疊加技術(shù)；針對(duì)勘察期間的突發(fā)性狀況，技術(shù)人員借助數(shù)據(jù)處理中的剔除法可有效改善當(dāng)前狀況；若金屬礦產(chǎn)中存有規(guī)則干擾，可利用正負(fù)半周期的供電來抵抗此項(xiàng)干擾，繼而缺失增強(qiáng)了弱信號(hào)觀測的水平與能力。

在開展資料的預(yù)處理時(shí)，由于瞬變電磁法中相關(guān)儀器的接收方式為寬頻帶式，其難以測算或壓制相關(guān)范圍中的所有干擾信號(hào)，嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)測算的準(zhǔn)確性。在處理野外數(shù)據(jù)前，試驗(yàn)人員應(yīng)切實(shí)瀏覽其實(shí)測曲線，掌握可能產(chǎn)生干擾的點(diǎn)，并適時(shí)圈定范圍，通過對(duì)“噪聲電平”的掌握來了解“可靠時(shí)窗”的基本范圍，繼而將整個(gè)范圍劃分到試驗(yàn)區(qū)內(nèi)，若開展試驗(yàn)的區(qū)域較大，技術(shù)人員還可依照不同區(qū)域的地質(zhì)狀況來設(shè)置成多個(gè)不同的段落，從而增進(jìn)數(shù)據(jù)測算的準(zhǔn)確性。

此外，在預(yù)處理或計(jì)算相關(guān)數(shù)據(jù)的過程中，試驗(yàn)人員應(yīng)嚴(yán)格遵守理論規(guī)律，及時(shí)發(fā)現(xiàn)測算期間的畸變點(diǎn)與突變點(diǎn)，加強(qiáng)觀測期間的精度，適時(shí)糾正已測算完成但準(zhǔn)確度較差的數(shù)據(jù)，借助信息系統(tǒng)內(nèi)部的儲(chǔ)存功能，完成各類數(shù)據(jù)信息的保存，給此后的金屬礦產(chǎn)勘察工作奠定較好基礎(chǔ)[2]。

3 金屬礦產(chǎn)勘查應(yīng)用瞬變電磁法的主要流程

3.1 試驗(yàn)項(xiàng)目的主要特征

為增進(jìn)金屬礦產(chǎn)的勘察效果，工程項(xiàng)目管理人員運(yùn)用瞬變電磁法對(duì)該勘察工作進(jìn)行詳細(xì)研究。

具體來說，試驗(yàn)人員發(fā)現(xiàn)了4 種銅礦床，且在其周遭還帶有凝灰?guī)r，通過瞬變電磁法可有效查看其各項(xiàng)參數(shù)值，如電阻率、極化率與磁化率等。

在觀察黃鐵礦類的凝灰?guī)r時(shí)，工作人員收集了35 種樣品，經(jīng)測算其電阻率為1.159Ωm、極化率在58%左右、磁化率為1.48SI；而弱蝕變安山巖的采樣數(shù)則有所減少，29 種樣品測出的電阻率、極化率、磁化率分別為1.19Ωm、87%、1.65SI。同時(shí)，工作人員還測算出了銅鋅礦體與塊狀硫化物的各項(xiàng)數(shù)值，此兩類的數(shù)值，如表1 所示。

表1 試驗(yàn)區(qū)內(nèi)的參數(shù)

借助表1 工作人員可看出四種銅礦床的各項(xiàng)區(qū)別，了解其內(nèi)部的多種參數(shù)，從而在選擇試驗(yàn)地點(diǎn)時(shí)更為明確。

3.2 布置瞬變電磁法的內(nèi)部測線

通過對(duì)4 類金屬礦區(qū)的實(shí)地考察，試驗(yàn)人員已掌握該區(qū)域的地形特點(diǎn)與礦床分布，在開展試驗(yàn)的過程中，其可布置7條測線，方向?yàn)橛赡现帘保摐y線的總長度達(dá)33km，每個(gè)測線的距離都保持在100m 左右，由東向西可為其依次編號(hào)，即L1080、L1090、L1100、L1110、L1120、L1130 與L1140 等。在開展相關(guān)試驗(yàn)前，工作人員應(yīng)掌握電磁系統(tǒng)內(nèi)各項(xiàng)設(shè)備參數(shù)，如發(fā)射線圈、磁力儀、接收線圈、雷達(dá)高度計(jì)與定位系統(tǒng)等[3]。

具體來說，在設(shè)計(jì)發(fā)射線圈的過程中，其直徑需在26m 左右，依照有關(guān)數(shù)據(jù)，線圈與地面的距離要保持在40m 左右，通常來講，其峰值會(huì)在390nlA 左右，該線圈呈雙向梯形，且發(fā)射基頻達(dá)到25Hz、最大電流值為184A、脈沖的整體寬度在8.35ms 上下。在完成線圈的設(shè)計(jì)后，工作人員需開展發(fā)射活動(dòng)，其面積可達(dá)2123.7m2，主要匝數(shù)為4。

針對(duì)磁力儀的研究，試驗(yàn)人員在收集有關(guān)數(shù)據(jù)時(shí)，要保證各采集數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔，其間隔最好保持在0.1s 左右，其靈敏度在0.02nT。當(dāng)試驗(yàn)人員完成了線圈發(fā)射后，經(jīng)過一段時(shí)間后要開展線圈接收工作。相較于發(fā)射類線圈，接收線圈的接收面積則適時(shí)縮減，其有效面積僅為113.04m2，而匝數(shù)卻到達(dá)100 左右，當(dāng)其直徑在1.2m時(shí)，該有效面積可達(dá)到19.69m2，其匝數(shù)則上升到245。

對(duì)于雷達(dá)高度計(jì)而言，在收集相關(guān)數(shù)據(jù)的過程中，為加強(qiáng)數(shù)據(jù)采集的有效性、準(zhǔn)確性，也要進(jìn)行一定的時(shí)間間隔，相比于磁力儀，該間隔時(shí)間要更長，最高的間隔時(shí)間要達(dá)到0.3s。在開展金屬礦產(chǎn)勘察試驗(yàn)時(shí)，項(xiàng)目管理者對(duì)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度要求較高，因而要挑選出合適的雷達(dá)高度計(jì)，一般來講，可選擇Terra T R A 3000/T R I 型號(hào)。為找出金屬礦產(chǎn)的實(shí)際位置，試驗(yàn)人員還需采用GPS 系統(tǒng)，其采樣間隔的時(shí)間與雷達(dá)高度計(jì)相似，在0.2s 或0.3s，可選用Novatel 型號(hào)的GPS 定位系統(tǒng)。在完成了各項(xiàng)參數(shù)的設(shè)計(jì)后，試驗(yàn)人員可開展正式的金屬礦產(chǎn)勘察工作。

3.3 研究電異?，F(xiàn)象

在進(jìn)行金屬礦產(chǎn)的勘察時(shí)，試驗(yàn)人員需明確其勘察的主要目標(biāo)，即了解電異常的解析過程，由于該試驗(yàn)區(qū)內(nèi)帶有明顯的物理性特征，在進(jìn)行分析的過程中要高效融合該區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境、異常形態(tài)與異常產(chǎn)出產(chǎn)態(tài)等，在分成相關(guān)分析可有效獲取該低阻體內(nèi)的位置、產(chǎn)狀、規(guī)模、形態(tài)與埋深等要素?cái)?shù)值。

試驗(yàn)人員在分析電異?，F(xiàn)象的過程中，其依照試驗(yàn)區(qū)內(nèi)的實(shí)際位置，將其分成了4 部分，針對(duì)每一部分的具體情況進(jìn)行針對(duì)性分析。當(dāng)試驗(yàn)區(qū)處在西北部時(shí)，該環(huán)境內(nèi)的電阻率為15Ωm ～45Ωm，其內(nèi)部短軸出現(xiàn)了異常分布，且時(shí)間常數(shù)大約為0.7ms ～1.8ms 左右；當(dāng)試驗(yàn)區(qū)為東部時(shí)，相較于西北部，電阻率出現(xiàn)短暫下降，其數(shù)值在5Ωm ～25Ωm，其異常分布的形態(tài)為不規(guī)則、不完整的塊狀，0.6ms ～1.8ms 為其時(shí)間常數(shù)；西南角的試驗(yàn)區(qū)也出現(xiàn)異常分布，其主要原因在于人為干擾，由于人為干擾會(huì)受到多種因素影響，再加上變量的控制較難，因而此類數(shù)據(jù)將難以作為分析電異常現(xiàn)象的數(shù)據(jù)；南部試驗(yàn)區(qū)的電異?，F(xiàn)象則呈現(xiàn)軸狀分布，其時(shí)間常數(shù)在0.6ms ～2.0ms 左右，分布規(guī)律則為由西向東，電阻率則保持在5Ωm ～25Ωm 之間[4]。

在勘察出4 個(gè)異常區(qū)域的實(shí)際數(shù)值后，除了受人為干擾的西南試驗(yàn)區(qū)外，試驗(yàn)人員可詳細(xì)分析3組數(shù)值，透過電阻率的影像，當(dāng)區(qū)域深度增加時(shí)，低阻異常的范圍正逐漸擴(kuò)大；而在增加幅度適時(shí)縮減后，當(dāng)其處在400m 的具體位置時(shí)，其異常仍較為明顯，因而，試驗(yàn)人員通過瞬變電磁法的試驗(yàn)可看出不同區(qū)域環(huán)境下低阻體的電異常。

3.4 適時(shí)區(qū)分異常形態(tài)

在勘察金屬礦產(chǎn)的過程中試驗(yàn)人員會(huì)發(fā)現(xiàn)多種異常形態(tài)，為增強(qiáng)該勘察工作的精準(zhǔn)性、科學(xué)性，其要用合理的方式來區(qū)分不同區(qū)域的異常形態(tài)。

第一，若異常形態(tài)體現(xiàn)在水平圓柱體中，可將此類異常形態(tài)成為柱頂單峰，試驗(yàn)人員在勘察期間當(dāng)其球體上方也呈現(xiàn)單峰異常時(shí)，如果兩個(gè)球體的半徑相同，相較于圓柱體，球體的衰減程度與速度更快，其異常范圍也會(huì)逐漸縮減，因而要通過觀察金屬礦產(chǎn)的形態(tài)來找出異常規(guī)律。

第二，薄板類的導(dǎo)體也會(huì)出現(xiàn)異常形態(tài)，其整體的變化幅度大多與其傾斜角度有關(guān)，當(dāng)傾斜角度T 為0°時(shí)，其異常的狀態(tài)會(huì)表現(xiàn)在單峰中；若傾斜角度T 值為90°，其導(dǎo)體頂部會(huì)呈現(xiàn)雙峰，異常形式將帶有對(duì)稱性；而傾斜角度T 為0°～90°之間時(shí)，其整體形態(tài)既沒有單峰也沒有雙峰，該導(dǎo)體會(huì)傾向在角度較大的位置處。

第三，針對(duì)厚板狀導(dǎo)體中的異常形態(tài)而言，當(dāng)其頂板中心出現(xiàn)單峰異常時(shí)，其大多處在早期測道中，在測道時(shí)間逐漸增加后，可愈發(fā)呈現(xiàn)出雙峰異常的狀態(tài)，對(duì)于其與傾斜角度的關(guān)系，試驗(yàn)人員可參照薄板導(dǎo)體異常形態(tài)的預(yù)估方式。當(dāng)導(dǎo)電的水平剖面、導(dǎo)電覆蓋層存有異常形態(tài)時(shí)，其會(huì)適時(shí)抬高金屬礦產(chǎn)的區(qū)域背景，其剖面曲線也會(huì)呈現(xiàn)間隔分布。

在了解了多種異常形態(tài)的演示方式后，工作人員在金屬礦產(chǎn)的實(shí)際勘察中要精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)不同異常形態(tài)的展現(xiàn)方式，借用瞬變電磁法開展針對(duì)性檢測，從而提升金屬礦產(chǎn)勘察工作的實(shí)際效果，逐漸提升勘察質(zhì)量。例如，某地質(zhì)勘察隊(duì)為勘察該區(qū)域的金屬礦產(chǎn)，采用了瞬變電磁法，試驗(yàn)人員依照該區(qū)域的實(shí)際情況測算出了與該模式有關(guān)的多項(xiàng)數(shù)值，通過對(duì)不同異常形態(tài)的分析，有效增強(qiáng)了勘察數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，保證了勘測效果。

4 總結(jié)

綜上所述，針對(duì)金屬礦產(chǎn)的勘察工作，試驗(yàn)人員進(jìn)行了有效研究，在實(shí)際勘測時(shí)其借用瞬變電磁法取得較好效果。在實(shí)際工作中要利用科學(xué)性、技術(shù)性較強(qiáng)的瞬變電磁試驗(yàn)來找出產(chǎn)生異常形態(tài)的區(qū)域，通過對(duì)應(yīng)性手段與措施來改進(jìn)勘察質(zhì)量，從而提升金屬礦產(chǎn)勘察水平。