金矿野外勘探对多种电磁法的应用

【摘 要】在金矿野外勘探中受到技术条件、经济基础以及地质背景等多种因素的影响，电磁法的选择和应用就成为困扰广大勘探工作者的一个难题。本文对广域电磁法、音频大地电磁法以及可控源音频大地电磁法的基本原理进行了阐述，并深入剖析了这几种电磁法的数据分析和处理方法，以期充分发挥出电磁法在金矿勘探中的应用价值。

【关键词】金矿勘探；AMT；CSAMT；TEM

近年来，随着科学技术的迅速发展和生产生活的需要，电磁理论也越来越受到人们的重视，且在地下地质体引发的电磁异常场分析中得到了较为广泛的应用和普及。2D、3D反演方法的出现也能够帮助人们更为准确的掌握异常体的形态和位置，另外，电磁探测硬件技术如美国研发生产的EH4连续电导率成像仪及GPD32Ⅱ型电磁测量系统，包括加拿大学者研发生产的V8电磁测量系统，均可以对于地质不同厚度的覆盖层进行有效穿透，完成高精度反演工作。上述这些成果都对寻找深部隐伏矿夯实了基础。

一、几种电磁法的方法原理

（一）音频大地电磁法。英文名称AMT，是一种经典的电磁法手段，它的场源选择的是天然电磁场信号，基本原理是首先对时间序列信号进行观测，然后在把这些时间序列数据转化成相应的频率域数据，全部完成后在对频点的电阻率值以及相位阻抗情况进行计算。基于AMT测深原理而研发的EH4连续电导率成像系统是由美国的两个知名企业，也就是GEOMETRICS与 EMI来联合生产推出的，属于一种对频率域和时间域进行完美结合的、较为科学的电磁法测量系统。从EH4的装置来看，无论是硬件装置还是软件装置，它所采用的均是最新的数字信号处理器，因而被公认为是现阶段在全球范围内都较为先进的电磁勘探系统之一。从其有效探测深度来看，一般情况下能够达到1200米，不仅分辨率高、成果反应形象直观以及工作效率高，且仪器轻便，便于携带，尤其适用于矿区深部立体填图、确定构造或者圈定成矿有利部位。另外，EH4的优势还表现在能够利用面积，对金矿的规模大小、产状情况以及埋深情况进行较为准确的勘察。

（二）可控源音频大地电磁法。英文名称CSAMT，是在大地电磁法（MT）和AMT这两种方法的基础上而形成的一种电磁法，主要是为了解决大地电磁法信号弱以及场源的随机性强的问题而诞生的，其理论基础是电磁传播理论以及麦克斯韦方程组。CSAMT的探测深度较大，一般情况下在1到2千米之间，还具有极高的分辨能力强、工作效率高，一般情况下不会受到高阻屏蔽作用影响。CSAMT本身就具备了测深以及剖面研究的双重特点，也是勘测工作者公认的研究深部地质构造情况、是否存在隐伏矿和地下水资源的关键手段。就从国内情况来看，现阶段CSAMT不仅在铝、铜、金、银以及铅锌、铀等隐伏矿勘中得到了广泛应用，在其他资源如水资源以及地热资源中的勘探中也越来越受到重视。

（三）瞬变电磁法，英文名称TEM，主要是通过对一次电流脉冲场激励而引起的二次涡旋场测量而实现的，基本原理是二次涡旋场会随着时间的推移而呈现出不断衰减的趋势，据此可以对异常体的空间分布情况进行观察和了解。通常情况下，在均匀大地表面，可以通过单匝线圈的形式来以脉冲电流而激发出来完成测量，但是在回线中部场这些近于均匀的部分，以接收线圈的形式来完成观测，从而获得磁场垂直分量的响应。

二、数据分析与处理

数据分析与处理的准确性是金矿野外勘探能否成功的一个关键，不同电磁法的数据分析与处理方法如下。

（一）音频大地电磁法。我们知道，AMT使用的是天然电磁场，这种情况下大地电磁信号的微弱性以及随机性会不可避免的对观测时带来噪声。尤其是当勘测地质位于人文活动频繁之处的条件下，无论是工业噪声还是人文噪声都必然会成为阻碍AMT数据正常采集的关键影响因素。基于此，在对计算出来的阻抗相位实施二维反演之前，需要首先对数据做出相关的预处理，处理内容包括时间域信号去噪处理以及频率域相位平滑处理。

现阶段学界对于时间域信号去噪方法的研究方向较为一致，基本都集中在递归二乘自适应滤波及希尔伯特-黄变滤波上，但是该方法的应用情况较为有限，一般只适用于单点测深曲线，当涉及到反演后所进行的拟二维断面时效果较为不明显，同时它的不足之处还表现在耗费时间过长。所以建议采用时间域信号删选这一形式来完成时域去噪处理。基本实现步骤是，首先需要对噪声进行重新认识并做出合理分类，发现飞点或者一些非常明显的噪声干扰点时应当立刻做出删除处理，防止其参与到功率谱的计算当中，影响勘探效果。当对时间域信号的筛选全部完成后，就可以对阻抗相位进行有效的平滑处理了。需要注意的是，在这一处理过程中，以下几点应当高度重视：发现一些较为明显的飞点时应当采取直接删除处理；尽可能的使高频端平滑成一渐近线；多数学者指出，地下电性异常体或者地质构造等原因带来的视电阻率，会随着测线的不断变化而呈现出一种平缓渐变的状态，同时相位始终控制在一定的范围。

（二）可控源音频大地电磁法的数据分析和处理。在这一处理过程中，注意涉及到三个方面的内容，除了最为基本的干扰信号的剔除之外，还包括静态效应的校正及近场源效应校正。很多情况下，金矿野外勘测过程中都会遇到测线穿过村庄这一问题，容易出现非常严重的人文干扰，所以必须尽可能的对干扰信号进行剔除。具体实施时，需要对视电阻率曲线来做出相应的编辑，综合考虑野外记录及相位曲线情况，对于个别跳动较大的频点应当进行直接的删除。

在静态效应的校正中，当前应用最为广泛的是曲线平移法，其使用情况是当发现地下电性异常体或者是由地质构造而导致的视电阻率随着测线的变化而呈现出平缓渐变，同时地表局部电性不均匀体或者局部地形起伏很可能带来视电阻率随着测线急剧变化。具体的方法是，对相邻的几个测点的数据进行相关的比较，注意观察和判别导致各条曲线不连续的原因，是静态效应或者是地下缺失存在某种异常体所致。在此基础上，认真探究所受静态位移影响的原因，判断其所受影响的程度，然后对受静态效应影响的整条曲线来进行平移归位，通过这种模式通常能够实现有效的校正。

现阶段对于近场源效应的校正依然缺乏较为有效的方法，通常来说，进入近场的数据通常会表现出两个非常显著的特点，其一是电阻率低频端存在一个接近于45度角的拐点，低频数据表现出渐近直线上升的趋势，其二为相应的相位非常接近于零。勘探者利用上述两个特征，同时还应当通过观察这两个特征，并根据Bostick初步反演深度原理，对于可控源音频大地电磁法资料中反演深度超过2千米的数据是否已经进入了近区做出准确的判断，对于那些确定进入近区的数据应当直接删除。

（三）瞬变电磁法的数据分析及处理。较为常用的TEM预处理方式是通过原始数据的滤波处理来实现的，然而由于数字滤波会在不同程度上对信号造成影响，会导致一些有效信号失真。在实际勘探过程中，为了提高结果的可靠性和准确度，可以在采集数据时采用多次叠加的方式以获得较高质量的数据，无需再进行数字滤波处理。只有当一维反演建模中发现电阻率曲线尾支受信号能量太弱或者跳动太大的情况下，才需要将不可信点剔除。

三、结束语

本文所述的三种电磁法各有优劣，在金矿野外勘探中应当结合技术条件、经济基础以及地质背景合理选择使用。需要指出的是，广域电磁法使用的是人工源，和AMT相比较而言，具有较为突出的抗干扰能力强和分辨能力，和CSAMT相比，由于不需要测量磁场，所以测量精度也更高，因而更为值得推广应用。

参考文献：

[1]汤井田， 周 聪， 张林成. CSAMT 电场y方向视电阻率的定义及研究[J]. 吉林大学学报： 地球科学版， 2011， 41（2）：552-558.