王成

（新疆維吾爾自治區(qū)有色地質(zhì)勘查局704隊(duì) 哈密 839000）

近年來，隨著淺地表自然資源被發(fā)現(xiàn)，逐漸消耗殆盡，找礦視野逐漸轉(zhuǎn)向深部尋找盲礦，找礦的腳步也逐漸邁向更為偏遠(yuǎn)的山區(qū)。惡劣的通行條件限制了很多勘探手段的運(yùn)用，輕便高效且能滿足勘探深度與精度的物探手段越發(fā)受到重視，EH4大地電磁法無疑是一個(gè)合適的選擇。它是一種通過觀察天然存在的或由人工建立的電場、電磁場分布，來研究地質(zhì)構(gòu)造、尋找礦產(chǎn)資源，解決工程、環(huán)境、災(zāi)害等地質(zhì)問題的一類地球物理勘探方法。尤其是其在高阻區(qū)尋找低阻異常的能力較為突出，為尋找水資源與金屬礦資源提供了有力的技術(shù)支持。

1 方法原理

圖1 EH4野外勘探儀器布置示意圖

EH-4連續(xù)電導(dǎo)率成像儀遵循大地電磁測深（MT）的基本原理，支持音頻大地電磁測深（AMT）和可控源音頻大地電磁測深（CSAMT）,屬于磁可控源與天然場源相結(jié)合的一種大地電磁測深系統(tǒng)。當(dāng)天然交變電磁場射入大地，在地下以波的形式傳播時(shí)，由于電磁感應(yīng)的作用，地面電磁場的觀測值會(huì)包含地下介質(zhì)的電阻率分布信息。而由于不同頻率的電磁場信號(hào)具有不同穿透深度，因此大地電磁測深通過研究地表采集的電磁數(shù)據(jù)能夠反演出地下不同深度介質(zhì)電阻率分布的信息。

EH-4具有較高的分辨率，接收頻點(diǎn)多達(dá)60個(gè)左右，為探測某些小的地質(zhì)構(gòu)造和區(qū)分電阻率差異不大的地層提供了可能性。EH-4采用兩個(gè)正交的半圓形發(fā)射天線，不存在接地問題，也不需要布設(shè)很長的發(fā)射導(dǎo)線。EH-4支持張量人工場源的測量，反演X-Y電導(dǎo)率張量成像剖面，對(duì)判斷二維構(gòu)造特別有利。

EH-4連續(xù)電導(dǎo)率成像系統(tǒng)是一種電導(dǎo)率張量測量儀，利用不同介質(zhì)具有不同導(dǎo)電率與導(dǎo)磁率原理，將地下不同介質(zhì)體的電阻率分布情況反映出來。觀測的基本參數(shù)為：正交的電場分量（Ex,Ey）和磁場分量（Hx,Hy）的時(shí)間序列。然后通過傅立葉變化將時(shí)間域的電磁信號(hào)變成頻譜信號(hào)，得到Ex、Ey、Hx、Hy，基于麥克斯韋方程組，計(jì)算卡尼亞電阻率。

地表電場和磁場水平分量的比值為平面波阻抗：

由卡尼亞電阻率公式可知，電阻率隨頻率變化而變化，而電磁波的穿透深度或趨膚深度也與頻率有關(guān)。因此不同的頻率反應(yīng)不同深度的電阻率。電磁波在大地介質(zhì)中的穿透深度（或趨膚深度）與頻率

在一個(gè)寬頻帶上測量E和H，并由此計(jì)算出不同頻率下的卡尼亞視電阻率和相位，進(jìn)而分析地下巖層的電性結(jié)構(gòu)和地質(zhì)構(gòu)造。

通常把電磁波能量衰減到原來的50%時(shí)的傳播深度定義為勘探深度，它近似的由δ=356計(jì)算。

2 物性前提

測區(qū)內(nèi)出露有大面積的巖漿巖，約占總區(qū)的4/5，巖漿巖主要為酸性侵入巖大巖體和小的脈巖。本區(qū)地處三大Ⅱ級(jí)構(gòu)造單元的交匯部位，黃山深大斷裂位于測區(qū)南部，由于測區(qū)南部覆蓋面積較大，在與埃達(dá)克巖體的南接觸帶僅見有少量地層出露，地層表現(xiàn)為片理發(fā)育，局部破碎。本次EH4測深所要追索的目標(biāo)巖體為橄欖輝長巖及礦化蝕變帶，與地層、酸性巖體有明顯的電阻率差異，是典型的高阻巖體中尋找低阻異常的情況，滿足EH4勘探的物性差異條件。

3 應(yīng)用成果簡述

P-4線EH4測深斷面見圖2。

圖2 P-4線EH4測深斷面圖

圖2 為某銅鎳礦區(qū)P-4線EH4測深斷面圖，該斷面整體呈兩高夾一低的電阻率分布特征。對(duì)該測深斷面進(jìn)行了3次鉆孔驗(yàn)證后，取得了較好的找礦成果。其中ZK401和ZK402見礦，ZK401孔礦（化）體厚度較大，ZK402孔礦（化）體厚度減小，ZK403孔未見礦。礦體主要賦存于高低阻異常接觸帶上，電阻率值變化范圍為200～900 Ω·m，梯度值變化較大，構(gòu)造控礦特征明顯。結(jié)合鉆孔巖性可知，礦（化）體南北兩側(cè)高阻區(qū)對(duì)應(yīng)為硅質(zhì)角礫凝灰?guī)r和晶屑巖屑凝灰?guī)r,其視電阻率大于900 Ω·m。

圖3 P-6線EH4測深斷面圖

圖3為礦區(qū)內(nèi)P-6線EH4測深斷面，斷面整體呈三高夾兩低的電阻率分布特征。自北向南共布設(shè)5個(gè)鉆孔，其中北面4個(gè)鉆孔見礦。結(jié)合鉆孔巖性可知，該斷面高阻異常為砂巖引起，其視電阻率大于200 Ω·m。其中120號(hào)測點(diǎn)地表見鎳礦化蝕變，深部向南延伸，形成一條低阻異常帶，最大延伸深度約250 m，電阻率值為30～150 Ω·m。108號(hào)測點(diǎn)出露閃長玢巖，呈近直立狀，向深部延伸膨大，電阻率值小于75 Ω·m。

4 結(jié)論

⑴在淺覆蓋或高阻區(qū)，由于接地條件不好，一般的直流電法很難獲得可靠的數(shù)據(jù)，EH4測深作為電磁法勘探可以規(guī)避上述困難，發(fā)揮其在高阻中尋找低阻異常的優(yōu)勢。

⑵EH4測深能夠清晰地分辨低阻異常，結(jié)合地質(zhì)信息，能夠?qū)Ρ茸匪髦T如蝕變帶、構(gòu)造、礦（化）體的深部空間展布特征。本次勘探任務(wù)區(qū)內(nèi)目標(biāo)巖體有明顯的構(gòu)造控礦特征，鎳礦（化）體均處在巖性接觸帶上，有明顯的電阻率梯度變化。

⑶相同目標(biāo)巖體在不同巖性背景、深度下所引起的電阻率異常幅值有所不同，但其與圍巖的電阻率差異始終存在。這與其方法原理有直接關(guān)系，卡尼亞視電阻率不是某層介質(zhì)的真正電阻率，而是地下層狀介質(zhì)電性參數(shù)分布的綜合反映。一定頻段的大地電磁場有一定的穿透深度和影響范圍，而視電阻率就表示這一范圍內(nèi)地電斷面的‘平均’效應(yīng)。

[1]李金銘.地電場與電法勘探[M].地質(zhì)出版社，2005,7.

[2]柳建新,童孝忠,等.大地電磁測深法勘探-資料處理、反演與解釋[M].科學(xué)出版社，2012.