路福龍

摘要：為了解瞬變電磁法在鋁土礦勘查中的應用方式，本文將展開相關(guān)研究，主要論述瞬變電磁法的基本原理、數(shù)據(jù)處理方式，后介紹其應用優(yōu)劣，最終結(jié)合鋁土礦勘查案例對該方法的具體應用方式進行分析。采用文中方法可以借助瞬變電磁法勘查鋁土礦，且方法在其他金屬礦勘查中同樣有效。

關(guān)鍵詞：瞬變電磁法;鋁土礦勘查;金屬礦

引言

鋁土礦是我國重要的金屬礦資源，因此為了滿足全國上下需求，鋁土礦產(chǎn)量必須得到保障，為做到這一點就需要展開鋁土礦勘查工作。但任何礦物勘查工作都存在誤判的風險，不僅會拖慢勘查效率、降低礦物產(chǎn)量，還會造成較大的人力物力浪費，這一點在鋁土礦勘查中也不例外，因此為了保障工作質(zhì)量，鋁土礦勘查中要選擇行之有效的勘查方法，瞬變電磁法就是其中之一，故如何正確使用瞬變電磁法進行鋁土礦勘查是相關(guān)人員應當思考的問題，有必要對此展開相關(guān)研究。

1.瞬變電磁法基本原理與數(shù)據(jù)處理方式

1.1基本原理

瞬變電磁法可以通過發(fā)射線圈與脈沖電流形成瞬變電磁場，電磁場的形成過程由人工控制，因此電磁場的強度等可以調(diào)節(jié)。電磁場形成后垂直發(fā)射線圈一般會朝地面的兩個方向傳播，且依照半空間傳播原理地面以上的電磁場可以忽略，隨即磁場順延地表擴散式傳播，并且不斷深入，逐漸將遇到地面以下的各種介質(zhì)，不面對不同的介質(zhì)磁場會產(chǎn)生不同的渦流場，或者是在量子力學原理下讓活躍堿金屬產(chǎn)生能級躍遷、讓含有大量氫原子的液體氫原子核沿磁場方向定向排列。這種情況下，撤銷外加瞬變電磁場能讓渦流場釋放，或者讓活躍堿金屬要恢復原狀，釋放躍遷能量，也可能讓含有大量氫原子的液體氫原子核恢復原有排列，也釋放磁場形式下的能量。通過以上兩個步驟，地面端人工可通過接收線圈獲取地下電磁場的感應電動勢V2，根據(jù)電動勢的具體表現(xiàn)可知地下介質(zhì)電特性，再采用一維反演、視電阻率等方式解讀，可知地下是否存在礦藏情況[1]。

1.2數(shù)據(jù)處理方式

任意瞬變電磁法在應用當中都會產(chǎn)生電、磁兩類數(shù)據(jù)，這兩類數(shù)據(jù)的原始形態(tài)一般不夠準確，可能存在誤差，因此往往要先對數(shù)據(jù)進行處理才能做出判斷，各類數(shù)據(jù)的處理方法如下：

第一，電數(shù)據(jù)處理。首先進行電數(shù)據(jù)預處理，主要將數(shù)據(jù)修整，去除其中噪聲、背景場等無用數(shù)據(jù)，過程中要注意數(shù)據(jù)質(zhì)量。其次在軟件上進行疊加、抽道集、記錄點校正、時間常數(shù)計算等一系列操作后，對數(shù)據(jù)進行調(diào)平處理，調(diào)平處理步驟為：（1）異常正演模擬;（2）時間常數(shù)計算;（3）電阻率深度成像。最后出圖即可。

第二，磁數(shù)據(jù)處理。首先對磁數(shù)據(jù)進行修正處理，處理對象為水平梯度、高度。其次對磁日變進行修正處理，目的是消除地磁場干擾、人為磁干擾等，過程中要作插值和滑動平均濾波處理，再去除磁場基數(shù)，可得修正值。

2.瞬變電磁法應用優(yōu)劣

2.1優(yōu)勢

瞬變電磁法的應用優(yōu)勢如下：

第一，施工效率高、純二次場敏感度高，能夠?qū)Φ妥杼徇M行觀測。

第二，能夠在高阻圍巖環(huán)境下使用，不受地形影響。

第三，可通過同點組合方式進行觀察，能夠通過最佳耦合進行探測，使其能準確響應異常，說明方法分辨能力強。

2.2劣勢

瞬變電磁法的應用劣勢如下：

第一，方法應用中容易受到空氣電磁場、人文電磁場的干擾。

第二，不適用于地層表面存在大量低阻層礦化帶的環(huán)境中，勘查結(jié)果準確度會受到影響。

值得注意的是，瞬變電磁法的應用劣勢可以得到控制，諸如在應用中加大發(fā)射電流，能獲得電磁場，提高信噪比，一般情況下可以抵抗其他磁場干擾，同時只要在方法應用前對地質(zhì)結(jié)構(gòu)進行分析，即可確認是否可以使用該方法進行勘查，能避免不必要麻煩。

3.案例應用

3.1案例概況

某鋁土礦勘查區(qū)已發(fā)現(xiàn)2個鋁土礦床，礦體圍巖由火山角礫巖、凝灰?guī)r組成，通過統(tǒng)計得知區(qū)域內(nèi)各礦床礦物的磁化率、極化率和電阻率，具體見表1。為正確選擇勘查技術(shù)，工作部門進行了地質(zhì)結(jié)構(gòu)分析，結(jié)果顯示地質(zhì)結(jié)構(gòu)的地表面低阻層礦化帶占比較小，而地下存在高阻圍巖，故瞬變電磁法是首選，經(jīng)過測試該方法確實可以在該勘查區(qū)內(nèi)使用。另外瞬變電磁法具有多種形式，針對鋁土礦多采用高空瞬變電磁法，該形式方法主要是從高空向地面發(fā)射脈沖電磁波，觀察回線穩(wěn)定電流是否被切斷，若未切斷就重新發(fā)射電磁波，若切斷則導線周邊會形成一次場，一次場以空氣為媒介向勘查區(qū)域傳播，在區(qū)域內(nèi)接觸到介質(zhì)后會產(chǎn)生感應作用，受良導體感應電流影響形成二次場，根據(jù)二次場的衰減規(guī)律可知地下礦藏情況。高空瞬變電磁法與普通瞬變電磁法的基本原理一致，但勘查方式上存在一定差別，比較適合用于鋁土礦勘查[2]。

3.2方法應用

根據(jù)該勘查區(qū)瞬變電磁法的應用流程，方法應用可分為兩個步驟，具體如下：

第一，首先進行瞬變電磁法測線布置，在現(xiàn)場根據(jù)礦床分布和地形特點布置了7條南北測線，所有測線長度為33km，各自間距為105m，各測線代稱為A至G。其次進行瞬變電磁法設備調(diào)試工作（具體方法形式為高空瞬變電磁法），（1）主采用直徑23m的線圈，將其安裝在地面上方40m處，經(jīng)測試線圈偶極峰值為400nIA，波型為雙向梯形，脈沖寬度為8.40ms，最大電流為185A，發(fā)射基頻為25Hz，匝數(shù)為3;（2）選擇磁力儀作為采樣設備，對其進行參數(shù)設置，要求采樣間隔為0.1s，靈敏度為0.02nT;（3）針對接收線圈，其中Z線圈有效面積為115.34m2，匝數(shù)100，直徑1.3m。X線圈有效面積為18.21m2，匝數(shù)244，直徑0.33m;（4）針對雷達高度計進行參數(shù)設置，采樣間隔為0.2s;（5）將GPS定位系統(tǒng)的采樣間隔定位0.2s。

第二，進行電異常分析，即在第一步驟基礎上進行勘查，可得電、磁數(shù)據(jù)，處理后需要進行電異常分析，目的是了解電異常狀況、形態(tài)及周邊地質(zhì)環(huán)境等特征，用于判斷地下低阻體的埋深、形態(tài)、規(guī)模、產(chǎn)狀、位置等，根據(jù)結(jié)果可知地下鋁土礦礦藏情況。以A、B測線區(qū)域為例，其中A區(qū)域位于整個勘查區(qū)的西北部，視電阻率均值為30Ω·m，呈軸向北東的短軸狀低阻異常，通過時間常數(shù)計算，A區(qū)域的時間常數(shù)區(qū)間為0.7～1.8ms，呈短軸狀異常分布。B區(qū)域位于勘查區(qū)的東部，視電阻率均值為15Ω·m，呈軸向東西不規(guī)則塊狀低阻異常，時間常數(shù)區(qū)間為0.6～1.8ms，呈不完整不規(guī)則塊狀異常分布。

3.3結(jié)果

根據(jù)方法勘查成果，工作部門向下開挖，成功找到礦藏，經(jīng)過測試與統(tǒng)計確認，鋁土礦礦藏位置、規(guī)模等與方法勘查結(jié)果基本吻合，誤差率較低，為超過最大允許誤差范圍，故方法應用有效。

4.結(jié)語

綜上，瞬變電磁法在鋁土礦勘查中有較高應用價值，但要發(fā)揮該方法價值，必須掌握其基本原理與數(shù)據(jù)處理方式，同時要結(jié)合實際情況選擇方法形式。應用中應當先了解地質(zhì)結(jié)構(gòu)，確認方法是否適用，并且加大發(fā)射電流，提高勘查抗干擾能力，最后可以得到準確結(jié)果。

參考文獻：

[1]李廷彬，李京，張全傅，等.瞬變電磁法在鋁土礦勘查與采空區(qū)探測中的雙重應用[J].有色金屬文摘，2019 （02）：27-28.

[2]王秋平、褚冬莉、孫軍勝、張傳東、劉敏.瞬變電磁法在金屬礦勘查中的應用研究[J].能源與環(huán)保，2020 （11）：97-100+106.