什么电磁法勘探技术

Ⅰ 地球物理探矿理论与技术方法

现代找矿勘查技术的进步使2000m以内的勘查成为可能(Gordon，2006)，基于现代勘查技术所取得的成果对深部矿体的预测水平得到了提高，向深部要资源的时机已经成熟。

最近20年来，在金属矿产勘查中，新理论、新概念不断涌现，新技术、新方法不断应用，有力地促进了矿产勘查的发展，为金属矿产勘查注入了生机与活力。其中，地面时间域电磁法(TEM)、可控源音频大地电磁法(CSAMT)、高精度重磁法、金属矿地震方法和三维地震层析成像技术等以大探测深度为特征的地面物探方法及钻孔地球物理方法在矿产勘查中的推广使用(Cas等，1995;Salisbury等，1996;吕庆田等，2001，2004)，为矿集区找矿发现———隐伏矿的预测和寻找带来了新的机遇。

2.4.1 现代地球物理探矿技术发展现状

在过去，一些勘探者认为物探方法是一个“黑箱子”，多解性高、可信度低。而现在，随着技术的不断进步和大量的实践应用，最终使每个勘探者都认识到物探技术是一种非常有效的找矿方法。物探高新技术的研发和应用已成为西方很多国家，尤其是加拿大、澳大利亚和美国等矿业发达国家矿产勘查的重要组成部分。

物探技术进步主要体现在两方面:一是新发明;二是对已有技术的完善升级和更新换代，使测量的精确度和准确度不断提高。新的更强大、更复杂的航空物探方法(如Falcon、MegaTEM、SPECTREM、TEMPEST、HOISTEM、NEWTEM、Scorpion，等等)已成为矿产勘查的重要生力军，从而使区域填图和靶区圈定的工作效率得到极大的提高(TheNorthern Miner，2007;张昌达，2006)。

航空物探方面近年来发展迅猛。澳大利亚合作研究中心矿产勘查技术部研制的世界上最先进的航空矿产勘查系统(TEMPEST)使用高灵敏度磁探头测量地质体产生的微弱二次磁场，探测深度可达300m。澳大利亚的“玻璃地球计划”(GlassEarth)包括航空重力梯度测量、航空磁力张量梯度测量、先进的电磁方法、矿物化学填图、钻探新技术和三维地震，其中航空磁张量测量技术和航空重力梯度测量技术是重点研发内容。英国ARKEX公司研制成功目前最先进的超导航空重力梯度测量系统，使测量精度提高10倍。澳大利亚BHPBilli-ton公司的航空重力梯度张量测量系统(Falcon)曾经获得澳大利亚联邦科学和工业研究组织(CSIRO)2000年度科学研究成果奖。它脱胎于美国的军事技术，是美国出口管制产品，美国曾经阻止该公司用Falcon(猎鹰)系统在中国进行探矿飞行(张昌达，2005)。加拿大GEDEX公司研发的高分辨率航空重力梯度仪(GedexHD-AGG)于2006年11月获得了伦敦矿业周刊(MiningJournal)颁发的矿业研究(MiningResearch)大奖，据称该仪器能够探测到12km深处的固体矿产、石油和天然气，其准确性和速度大大提高了勘查效率，降低了勘查的风险、时间和成本。

在地面物探方面，也取得长足进步。加拿大凤凰公司在完善V-5大地电磁系统的同时，推出了V5-2000型和V8阵列式大地电磁系统。加拿大的EM-57、EM-67系列已成为时间域电磁仪器的代表。美国Zonge工程与研究组织相继推出了GDP-16，GDP-32多功能电磁系统，以及能够进行长周期天然场大地电磁测量的多功能大地电磁系统。美国EMI公司在完善MT-1大地电磁系统的同时推出的EH-4电磁系统，已成为矿产勘查的重要手段之一，另外还推出了MT-24阵列式大地电磁系统。Nabighian等(2005)认为没有其他的地球物理方法像磁法一样有十分广阔的应用范围，从行星尺度到几平方米的面积，既花费少又能够提高丰富的信息，而电磁法及重磁法的组合已成为重要的发展方向和勘查手段。电磁法系统多具有频率域和时间域工作方式，能够进行多方法数据采集，如激发极化法、瞬变电磁法、可控源音频大地电磁法等。电磁法和重磁法物探技术呈现出向数字化、智能化、多功能化、集成化方向发展的趋势。

在物探技术发展的进程中，我国的步伐相对而言比较缓慢，目前还主要处于技术引进阶段，这与我国矿产勘查的快速发展形势很不适应。目前，国家提出要加快自主开发科学实验仪器设备的步伐，物探技术方法的自主研发也应成为这一战略目标的重要组成部分。中国地质调查局正在组织一批应用于深部找矿勘查的物探方法仪器研制。

2.4.2 金矿地球物理探矿方法基本原理及工作方法选择

尽管Au本身有突出的物理性质(密度大、良导电)，但由于Au在地壳中的丰度低，即使是具有重要经济价值的金矿床，Au的含量也不会改变含Au地质体的物理性质。微量元素Au是难以用物探方法直接检测到的。

金矿床地球物理勘查工作的基本思路是通过研究金矿床(体)与某些具有地球物理异常响应的特殊围岩、找矿标志层、控矿构造(尤其是断裂剪切带)，以及与硫化物(黄铁矿)的伴生关系，观测相应的地球物理场响应(异常)，解决的是与成矿有关的构造(尤其是深部构造)、岩体、地层、矿源层和硫化物矿化带，以及蚀变带的空间分布等地质问题，进而达到间接找矿或矿床评价之目的(刘光鼎等，1995;赵鹏大，2001;李大心，2003)。

与金矿相关地质体与围岩存在物性参数的差异，是地球物理勘查的基础;被观测的地下介质的物理属性有介质的密度、磁性、电性、弹性、放射性和温度等参数。相应的地球物理勘查方法包括电法以及电磁法勘探技术，磁法勘探技术、核法勘探(放射性测量)探矿技术，重力勘探技术以及浅层地震勘探技术等。相对金矿而言，针对不同地质体，选择不同的探矿技术。

(1)追索含金破碎带

用电阻率法、甚低频法及其他电磁场法追踪含矿破碎带(低阻带);用磁法追踪磁性岩中的挤压破碎带(高磁背景中的低磁带);用放射性法圈定破碎带(高放射性带)。这些方法有时还可以了解其产状。

(2)追索含金石英脉

主要用电法(高阻、高极化)和放射性法、磁法，并可了解其产状。

(3)寻找含金硫化物富集带

用电法(低阻、高极化)来进行普查和寻找，可以确定含金地质体的位置、范围、大致产状和埋深。

(4)寻找伴生金矿

利用物探方法对贱金属矿床的直接指示作用，而贱金属矿床伴生金原理开展找矿。如磁法、电法、重力等法寻找和圈定伴生金矿的范围、埋深及大致产状，为工程验证提供依据。

(5)查明与成矿有关的各种小型构造、成矿地质体

磁法、电法、地震等查明第四系或基岩覆盖下的各种容矿构造和成矿地质体(如含矿斑岩等)空间分布。

(6)进行中、大比例尺填图

方法有磁法、电法和放射性法等。填图的目的是确定与金矿有关的岩石-岩性因素。碳质和石墨化地层、火山沉积杂岩及显示金矿化的其他标志，如:近矿围岩蚀变带、硅化带、绢云母化带、滑石菱镁片岩化带、黄铁细晶岩化带。

2.4.3 金矿地球物理技术找矿中应注意的问题

由于金矿本身的特殊性，造成利用地球物理技术找矿的复杂性，造成获取地球物理信息地质解释的不确定性。如金矿成因类型、矿物组合、构造环境的多样性，决定了金矿地球物理性质及几何特性的多态性;尽管某些类型金矿就其矿石物理性质而言与围岩有着明显的差异，但也往往由于矿体规模小、地球物理场的信息弱，以至难以观测到可以辨识的异常;复杂的地质环境所造成的地质干扰背景，常常掩盖了有用的信息。这一切都将导致异常解释发生困难或出现失误。就总体来说，金矿物探异常的解释较其他矿种和领域的物探异常解释来说，难度大、复杂性高。

由于金矿物探异常以及异常解释的复杂性，故这种间接性虽然拓宽了物探找金的应用领域，但同时也使物探异常的多解性更为突出。因此，物探找金的作用不宜过分夸大。

在部署物探找金工作时，要针对不同勘查阶段所探测的金矿宏观目标物以及需要解决的地质问题。积极挖掘物探找金的综合信息。正是由于金矿类型多且地质背景往往比较复杂，因此引起的地球物理场十分复杂，加之金矿物探的信息比较微弱，异常解释的难度大，所以单一物探方法找Au往往很难奏效。

在金矿物探的全过程中，始终要强调综合方法、综合解释。在某一探区布置金矿物探工作，应针对具体的勘探问题或地质地球物理条件优选最有效的物探方法手段或实施多种探测方法最佳技术组合，发挥多种地球物理参数信息精细分析，以及结合化探和地质资料综合解释的优势。实践表明，科学地综合各种物理场和物理参数的信息，对确定金矿赋存空间、圈定金矿化带和金矿体，以及确定与Au有关的金属矿含量等，都可获得明显的效果。事实上，某种参量的潜在信息量，只有通过与其他参量的综合应用才能发挥出来。而且几种方法提供的综合信息，也绝非单一方法所提供信息量的代数和。在找矿过程中，应力求搞清矿化带或矿化富集部位的宏观物理特征，然后选择最有代表性、针对性的方法，以一定的观测网度和精度获取与矿产资源有关的综合地球物理信息，并通过地质解释，以形象、直观的图示方式，赋给各种物性体以明确的地质含义。

与寻找其他贱金属矿床不同，利用地球物理探矿寻找金矿难度更大。虽然如此，金矿地球物理技术在危机矿山接替资源找矿中仍发挥了突出作用。武警黄金地质研究所利用高密度电法、EH4等仪器方法在多个金矿山开展找矿工作，在河北峪耳崖金矿外围深部300m以下发现金矿体，在内蒙古苏右旗毕力赫金矿区新发现大型隐伏斑岩型金矿体。从不同侧面证实物探技术在危机金矿山深部资源勘查突破的重要性。

Ⅱ 磁法勘探技术

在地球物理勘探方法中，磁法勘探是最具有基础性地质调查功能的技术手段。我国磁力仪种类和型号较多，但是与国外相比，仪器的稳定性和精度上存在一定差距。

航空磁法技术方面，实现了航磁飞机、磁力仪的国产化，研制了多种航磁用途的专业飞机，如安装全轴梯度航磁测量系统的Y-12飞机、安装单磁测量系统的Y-8等。同时，自主研制了数字化航空氦光泵磁力仪和梯度仪，灵敏度达到了0.00025nT(单位带宽有效值)；HC-90K型航空氦光泵磁力仪，灵敏度为0.0025～0.0100nT；AGS-863多通道航磁数字补偿仪，分辨率达到0.0001nT，补偿精度为19～80pT，达到了国际先进水平。

通过对多种航空物探仪器进行升级改造，实现了向高精度、小型化、集成化的迈进，达到世界先进水平。新一代航空氦光泵磁力仪HC-2000研制成功，灵敏度由0.0025nT提高到0.3pT。该仪器在地质调查和深部找矿中发挥了重要作用，例如根据航磁资料，大冶铁矿在深部和外围取得了重要的找矿成果。2002年研制成功了DSC-1型航空磁自动补偿仪及数据收录系统，分辨率1pT，补偿后标准差0.035～0.08nT。在海洋磁法勘探技术方面，主要有GB-5和GB-6光泵式磁力仪，精度均达到0.1nT，但探测的深度不大，约为10～30m。东方地球物理公司综合物化探事业部于2005年先后引进了先进的G-882 型海洋磁力仪，分别在中国渤海和中国南海、墨西哥湾、地中海、东非肯尼亚的8个海洋磁力测量任务中共完成海洋磁力测线约35170km。

固定翼无人机航磁勘探系统(Sino Probe-09-03)项目，针对复杂地形条件下航空物探的要求，攻克智能化无人机飞行平台研制的关键技术，研发出性能可靠、稳定的无人机物探飞行平台，研制出多探头、多分量的航磁张量探测系统，打破了国外的技术垄断，满足了我国矿产资源详细勘查和地壳深部探测的重大需求。

通过自主研制，集成了多套适用于高原地区、沙漠地区、海陆交互带、海域等不同地理环境的高精度航磁测量系统(部分含水平梯度)。集成开发了固定翼三频航空电磁测量系统。通过引进世界上先进的航空物探仪器，新集成了吊舱式直升机频率域航空电磁、磁测量系统(Impulse系统)和适用于地球物理勘查的航空重力测量系统GT-1A。

此外，基于彩虹-3中型无人机平台，集成开发了国内外首套无人机航空物探(磁法勘探/放射性勘探)综合站，突破了无人机超低空飞控、地形跟随及避障技术。

地表/地下磁法勘探技术方面，地面磁法以高精度磁测寻找金属矿为主，近期随着陆地找矿的热潮，不断有新的科技公司生产新型号磁力仪。重庆奔腾数控研究所生产出的WCZ-1和WCZ-2磁力仪完全达到了国际先进水平。北京地质仪器厂生产的ZSM-3质子磁力仪，分辨率达到了0.1nT；CHS-A1矢量质子磁力仪，分辨率为0.1nT。地下磁法勘探主要是井中测量。北京地质仪器厂的CZJ-1井中质子磁力仪，最大下井深度达1500m，而井中三分量磁测尚未全面推广应用，但它可以发现远离钻井的强磁性矿床，发现井旁与磁黄铁矿物、磁铁矿物有共生关系的磁性较弱的矿体，该方法可成为矿山深部找矿中的有效手段。地面磁测发展了多种2.5D、3D反演方法、复杂形体正演方法、磁测数据处理与解释软件工作站，并制定了不同调查目标的高精度磁测工作流程。

目前我国正在进行的深部探测技术与实验研究专项(Sino Probe，2008～2012)是我国历史上实施的规模最大的地球深部探测计划。专项中发展了区域重磁异常精细处理、异常多尺度分离、构造信息提取与增强和基于相关成像GPU并行算法的位场三维物性反演技术，为大数据体区域位场反演奠定了方法技术基础。同时应用于矿集区立体探测的无人机航磁探测系统，在低磁无人机研制、高可靠性自驾导航仪研制、氦光泵航空磁力仪与超导航空磁力仪研制以及配套的数据预处理系统开发方面均取得了重大阶段性成果。智能化、可靠性、多分量的航磁张量探测技术研究以及系统联调进展顺利，成为无人机航磁探测系统的突破性亮点。

Ⅲ 电法勘探和磁法勘探还有化探它们的每个作用是什么，说的通俗点，谢谢

电法勘探：主要是根据地下岩石的电特性，来识别地下岩层特征，矿物特征。
磁法：就是通过岩石的磁力特征识别地下地质情况。
化探：主要是根据地表岩层中地化特征，来推测地下情况。因为地下若富含油气或者某种矿物，一定会有少量渗漏到地表，或者影响到地表的某些化学物质。

电磁对地下金属矿藏勘探较有优势。
化探主要还是识别浅层的矿产资源。

除此之外，还有地震勘探，这个目前是油气勘探最为成熟的技术。电磁是未来发展的方向。
祝好！

Ⅳ 浅谈磁法勘探

1 磁法勘探基础

1.1 地磁要素

我们生活的地球是一个巨大的磁性体，它在周围的空间产生磁场，这个磁场称为地磁场。为了研究的方便，我们将地面上任一点的地磁场总强度在一确定直角坐标系下分解开，其中每一描述该点磁场特征的量都称为一个地磁要素。

如图1所示，地面上任意一点的地磁场总强度为T。直角坐标轴x指向正北，y轴指向东，z轴垂直向下。在三个坐标轴上的投影分别为北向分量X、东向分量Y和垂直分量z；在水平面内的投影H称为水平分量，它指向磁北方向；T与H间的夹角称为T的倾斜角I，当T下倾时I为正，反之为负；通过该点H方向的铅直平面称为磁子午面，它与地理子午面的夹角称为磁偏角D，磁北自地理北向东偏时，D为正，西偏时则为负。上面所述的T、Z、X、Y、H、I及D，这几个量都是表示该点地磁场大小或方向特征的物理量，都称为地磁要素。

通过几何关系不难得出

中国煤矿物探研究

上述7个量可分为三组，直角坐标系中有X、Y及Z，球坐标系中有H、D和I，柱坐标系中有Z、H和D。知道了其中一组就可求出其他几个量。

图1

1.2 地磁场的结构和磁异常

地磁场是一个复杂的磁场，它包含多种场源，有的分布在地球内部，有的位于地面之上。按场源和磁场的变化规律可将地磁场T表示为

中国煤矿物探研究

式中：T_si和T_se为稳定磁场；δT_i和δT_e为变化的磁场。T_s；起因于地球内部，占稳定磁场总量的90%以上，T_se起源于地球外部，仅占稳定磁场的1%以下；δT_e是变化磁场的外源场，约占变化磁场总量的2/3，δT_i为内源变化场，约占变化磁场总量的1/3。一般情况下，变化场为稳定场的万分之几到千分之几，偶尔可达到百分之几。通常所指的地球稳定磁场主要是内源稳定场，它由3部分组成，即有

中国煤矿物探研究

式中：T₀为中心偶极子磁场；T_m为非偶极子磁场，也称为大陆磁场或世界异常，这两部分的磁场之和又称为地球基本磁场，编制的世界地磁图大多为地球基本磁场的分布图。其中T₀场几乎占80%～85%，故它代表了地磁场空间分布的主要特征。T_a是地壳内的岩石矿物及地质体在基本磁场磁化作用下所产生的磁场，称为地壳磁场，又称为异常场或磁异常，是磁法勘探的重点研究内容。它可分解为x轴方向的水平分量H_ax、y轴方向的水平分量H_ay和沿z轴的垂直分量Z_a，这3个分量是磁法勘探的观测对象。

磁法勘探中，正常地磁场（正常场）和磁异常（异常场）是相对的概念，这和重力勘探中的基准场和重力异常的概念是类似的。正常场可认为是磁异常（即所要研究的磁场）的背景场或基准场。如在弱磁性或非磁性地层中要圈定强磁性岩体或矿体，通常将前者引起的磁场作为正常背景场，而后者产生的磁场为磁异常；如要在磁性岩层中圈定非磁性地层，这时可把磁性岩层的磁场作为正常场，而非磁性地层中的磁场相对变化为异常场。

磁法勘探中一个重要的量ΔT简述如下。

磁异常总强度T_a可以近似看成是磁场强度T与正常场T₀的矢量差，而ΔT则是T与T₀的模量差，即

中国煤矿物探研究

ΔT既不是T_a的模量，也不是T_a在T₀方向上的投影。根据三角形余弦定理有：

中国煤矿物探研究

经过变换，得到：

中国煤矿物探研究

这表明，当磁异常强度T_a不大时，可近似将ΔT看成是T_a在T₀方向上的投影。

1.3 地磁图

地磁要素是随时空变化的，要了解其分布特征，必须把不同时刻所观测的数值都归算到某特定的日期，国际上将此日期一般选在1月1日零点零分，这个步骤称之为通化。将经通化后的某一地磁要素值按各个测点的经纬度坐标标在地图上，再把数值相等的各点用光滑的曲线连接起来，编绘成某个地磁要素的等值线图，便称为地磁图。按编图范围，地磁图又可分为世界地磁图和局部地磁图两种（图2、图3）。另外，根据地磁要素随时间变化的观测资料，还可求出相应要素的年变化平均值，称为地磁要素的年变率。同样可以编制出相应年代的要素年变率等值线图。

图2 地球磁场强度分布图

图3 赤道和极域的分布图（磁偏角）

1.4 地球磁场是变化的磁场

叠加在地球基本场之上的变化磁场可分为两大类：一类是地球内部场源缓慢变化的长期变化场；另一类是主要起因于地球外部场源的短期变化场。长期变化场周期较长，一般可达几年、几十年、甚至更长。其变化机理还正在研究之中。短期变化场主要起因于地球外部的各种电流体系，它又可分为周期性和非周期性两类。周期性变化又称为平静变化，包括太阳静日变化和太阴日变化。非周期性变化又称扰动变化，如：磁暴、地磁脉动等。

2 磁法勘探方法及仪器简介

2.1 磁法勘探方法简介

自然界的岩石和矿石具有不同磁性，可以产生各不相同的磁场，它使地球磁场在局部地区发生变化，出现地磁异常。其中磁异常是指磁性体产生的磁场叠加在地球磁场之上而引起的地磁场畸变。通过观测和分析由岩石、矿石（或其他勘测对象）的磁性差异所引起的磁异常，进而研究地质构造和矿产资源（或其他探测对象）的分布规律的地球物理勘探方法称为磁法勘探。

磁法勘探是观测研究地下介质磁场变化的一种地球物理勘探方法。根据测得的磁场变化寻找具有磁性异常的岩矿体、埋设物体等的大小及位置。主要方法：有磁场强度法、磁梯度法等。

岩石磁性主要取决于铁磁性矿物的包裹体，最常见的铁磁性矿物有磁铁矿、钛磁铁矿、磁黄铁矿和磁赤铁矿。岩石、矿石的磁性由感应磁化强度和剩余磁化强度两部分组成。岩石、矿石受现代地磁场的磁化而产生感应磁化强度与现代地磁场强度的比值（即磁化率）表示其受磁化的难易程度。在形成过程中，岩石、矿石受到当时地磁场的磁化而获得磁性，称为剩余磁化强度。岩石、矿石磁性的差异是磁法勘探借以解决地质找矿问题的基础。

磁测工作按照观测磁异常的空间地域不同，分为地面磁测、航空磁测、海洋磁测和井中磁测。由于地球本身就是个大磁体，所以对磁力的预测值应进行校正，求出只与岩石矿物磁性有关的磁力异常。磁异常的观测数据的处理和改正，主要有正常场改正、日变改正、仪器的温度系数和零点漂移改正。作大面积磁测时，正常场的改正中，还应包括纬度改正。由此获得准确的异常值，常用等值线平面图和剖面图来表示。

一般铁磁性矿物含量愈高，磁性愈强。在油气田区，由于烃类向地面渗漏而形成还原环境，可把岩石或土壤中的氧化铁还原成磁铁矿，用高精度的磁力仪可以测出这种磁异常，从而与其他勘探手段配合，发现油气田。

2.2 磁法勘探仪器

测量磁场强度和方向的仪器统称为磁力仪。测量地磁场强度的磁力仪可分为绝对磁力仪和相对磁力仪两类。绝对磁力仪测定值的准确度由仪器本身确定，相对磁力仪测定值的准确度与绝对磁力仪比测后才能确定。常用的磁力仪有以下几种。

（1）地磁感应仪。测量地磁倾角的仪器。它是w.E.韦伯于是1837年根据电磁应原理制成的。测量精度可达数秒。

（2）磁偏计。测量地磁偏角的仪器。主要由磁系、悬丝、照准望远镜和水平度盘等组成。测量精度可达数秒。

（3）石英丝水平强度磁力仪。测量地磁场水平强度的相对磁力仪。它是丹麦学者D.拉库尔于1936年根据扭力矩与磁力矩平衡的原理设计制成的。仪器的主要部分是一条精制的石英丝和磁针。这种仪器可供野外地磁测量使用，也可供地磁台作地磁记录的校正。使用前必须先用绝对磁力仪对它的常数进行标定。

（4）零点磁秤。测量地磁场垂直强度的相对磁力仪。它是拉库尔于1942年根据重力矩与磁力矩平衡的原理，利用两根磁针间的相互作用制成的。

（5）磁通门磁力仪。测量地磁场强度和方向的相对磁力仪。仪器由独立的磁通门探头组合而成。每一个磁通门探头能独立地探头组合而成。每一个磁通门探头能独立地探知某一方向上地磁场的强度，把3个探头相互垂直地组合在一起，即可同时测出地磁场强度的3个分量。磁通门磁力仪是在第二次世界大战中为了从飞机上探测敌方潜艇而发展起来的，已在地磁台以及陆地磁测、航空磁测、卫星磁测等方面得到广泛应用。

（6）质子旋进磁力仪。测量地磁场总强度的绝对磁力仪。强磁场使水或碳氢化物中的质子极化，当强磁场突然去掉时，质子就以角速度ω绕地磁场旋进。测定质子的旋进频率即可算出地磁场总强度。这种仪器不怕震动，适于装载在船舶、气球、飞机、人造卫星等运载工具上使用。

磁力仪可分为磁通门磁力仪、质子旋进磁力仪（图4）、光泵磁力仪、超导磁力仪、霍尔效应磁力仪、磁阻效应磁力仪等六大类。

图5 质子磁力仪

3 磁法勘探的应用

磁法勘探适用于区域地质调查、磁铁矿勘察、煤矿火烧区探测、寻找地下热源、含水破碎带、地下金属管线、地下电缆、地下未爆炸弹、废弃金属障碍物、沉船、古代冶炼、制陶窑遗址、居民区的烧火坑遗迹和其他带有磁性的文物（如铁器、陶制品）等。

经常会遇到各种地下障碍物，如隐埋的爆炸物、矿渣、人防工程、旧建筑的基础、地下管线等，这些物体有的可能威胁建筑物的安全，有的可能使建筑物地下施工（如打桩、开挖、掘进等）受阻，有的可能造成地下管线的破坏。

3.1 隐埋爆炸物探测

隐埋爆炸物的探测是磁法勘探的重要应用领域，如探测以往战争中未爆的炸弹、地雷等。在实际应用中，探测二战时期的炸弹、隐藏的弹药库等均取得了成功，解除了隐患，为保证人民群众生命财产的安全提供了保证。上海市采用磁梯度法和不同高度磁测对比法，在强磁干扰背景下准确地分辨出铁磁性爆炸物所产生的异常，并通过初测、复测和终测，确保不遗漏爆炸物。自1978年起，先后在石化总厂和宝钢各期工程中，用磁法寻找隐埋爆炸物，共清除炸弹、炮弹和地雷等各种爆炸物2000多枚，总量约30多t，消除了工程建设中的隐患，保证了工程的安全。

1990年4月，在石化总厂涤纶厂三期工程轮胎及矿用帘子布原料车间建筑场地进行探测时，查出并排除6枚100磅炸弹，其中5号弹坑在挖出1枚炸弹后，经复测发现仍有磁异常存在，再经过降低高度的加测发现异常增大，断定坑内还有铁磁性物体，继续开挖结果，又挖出了1枚炸弹。

3.2 地下管线探测

地下管线，特别是金属管线的探测，为磁法勘探提供了一个新的领域。城市管网由于时间久远，档案不全，其走向及具体位置不清，给城市人民生活和建设施工带来隐患。一方面对已有管网容易造成破坏，另一方面由于管网的受损造成泄漏而给施工人员和居民及设备带来损失，所以查清地下管网的工作对城乡建设具有重要的意义。磁法勘探应用于地下管网的探测有其优势，实际应用中取得了很多的成果。20世纪80年代后期，上海市开始应用磁法勘探手段，为地铁一号线的各站台施工场地开展地下管线探测，取得良好的效果，保证了地铁施工的安全。之后，上海的许多重点市政工程建设、施工场地和厂区中，广泛运用磁法勘探技术开展地下管线探测，其中有杨浦大桥主墩工程、内环线和南北高架道路工程、石化总厂和高桥化工厂等。

3.3 掩埋煤气凝水井探测

上海煤气管道铺设，已有100多年的历史。至1992年，煤气管道总长2400多km。为了排除煤气管道内积存的凝结水，每隔一定距离必须设置1个凝水井，定期抽水疏通管道。但由于道路修建、房屋改造，凝水井被掩埋在沥青路面、人行道、街心花坛、绿化地带下面，有些在地面上的也已无法辨认，给定期抽水带来很大困难。上海自1989～1991年，成功地利用磁梯度法寻找出掩埋凝水井200多只，为煤气管道的正常疏通作出了贡献。

3.4 水域工程地质调查中的应用

1985年10月，上海市对延安东路越江隧道进行水上地球物理调查。调查手段采用测深、旁测声纳扫描、浅地层剖面和磁法，并用微波测距仪进行导航定位。通过磁法调查，发现9个磁异常点，其顶部与江面水面垂直距离为6～13.6m，后经潜水员水下探摸验证，确为沉船和建筑构件及江底电缆等。

3.5 地质假说的验证

航磁为现代大地构造学说——板块学说的建立提供了充足的地球物理依据：因为海底是由地幔物质上升通过海岭涌出并向两边扩张而形成的，它边扩张，边冷却，当这些地幔物质在冷却过程中温度下降到自身居里点以下时，便获得了磁性，其方向与当时地磁场方向一致。由于地幔物质在扩张过程中，地磁场多次转向，而海底在凝固后其磁性是稳定的，因此，不断扩张的海底在不同时期具有不同的磁化方向。航磁异常发现的海底平移断层和条带状构造，圆满地解答了魏格纳提出的大陆漂移学说在力学方面的难题。

3.6 矿产勘查和地质填图应用

一般情况下，矿石中含有磁性矿物（常见的是磁黄铁矿，有时是磁铁矿），能引起磁异常。磁法勘探是用于寻找金属矿床或进行地质填图的一种物探手段，已有成熟的工作方法和经验。在成矿带、矿田预测研究中，地球物理勘查技术常用的区域资料有中、大比例尺（1∶10万～1∶5万）航磁（航空综合站）、重力，地面方法常用小比例尺（1∶5万～1∶2万）磁测。“八五”期间，利用综合物探技术在康古尔塔格成矿带找矿取得了重大突破，先后发现了石英脉型金矿、浅成低温热液型金矿、以铜为主的多金属矿及铜硫化物矿等类型矿床。

在矿床普查、勘探中，磁法常常与其他地球物理勘查技术配合使用，如：布格重力、电阻率法、自电（SP）、激发极化法（IP）、电磁法（TEM、CSAMT）、地震法和各种地下物探方法（包括井中物探和坑道物探）等。例如，天湖铁矿的发现和勘查过程中，地面磁法发挥了重要的作用；可可塔勒铅锌矿的找矿勘探史可归纳为：1∶20万化探扫面发现异常—1∶5万化探异常检查—1∶2万地质、磁法和激电扫面圈定异常范围—1∶2万TEM圈定矿体—TEM测深隐伏矿定位。该矿床的储量由小型变成大型，磁法勘探起了较大的作用。

3.7 煤田勘探及煤田火烧区探测

煤田地面物探目前应用磁法、重力、电法和地震四种。磁法和重力多在找煤和普查阶段使用，可以在隐伏煤田圈定含煤岩系范围，寻找含煤盆地，研究基底起伏等，也可以用以探测陷落柱，老窑采空区及确定煤层燃烧带。

磁法探测煤矿火烧区的实质是，煤层上覆岩石中一般含有大量的菱铁矿及黄铁矿结核，煤层自燃时，上覆岩石受到高温烘烤，其中铁质成分发生物理化学变化，形成磁性物质，并且保留有较强的磁性。烘烤后的上覆岩石的磁性随自燃温度升高而增强。早在20世纪60年代我国西北各省就用磁法结合电法勘探煤田火区，取得了一定成果。印度也利用此法确定Jharia煤田的自燃火灾区域范围，得到了十分满意的效果。俄罗斯、乌克兰也曾用此法确定煤田自燃火区范围。从这一方法的实质和目前应用的情况看，磁探测法主要用于煤田火区，而对于生产矿井自燃高温的探测应用较少，这主要是因为：①当自燃火源温度小于400℃时和烘烤时间短时，上覆岩石或煤层中就不能形成较高的磁性；且对于生产矿井而言，要处理的是煤自燃高温区域，自燃煤温较低和烘烤时间短，这样用磁法探测的效果并不理想。②对于生产矿井，井下高温区域周围铁磁性物质多，磁探测法则无法有效使用。③煤层顶底板和煤中分布的铁质结核不均匀，给磁测法探测自燃火区带来一定困难。

3.8 磁法在非金属矿及油气勘探中的应用

在油气资源勘探中，磁法勘探可用于研究测区内的大地构造，圈定一些面积较小、最有可能存在石油和天然气远景构造的区域，并在条件有利时直接发现这些构造。另外，近年有人提出在油田上空发现仔在高波数（高频）磁异常。认为这种异常反映近地表的磁铁矿，而磁铁矿是由氢氧化铁、氧化物或赤铁矿的还原形成。这种磁铁矿的形成被认为是石油渗出的直接结果，因而利用这种异常可以判定油气藏的存在。目前对此还在试验探索中。对于固体非金属矿床，通常不能采用直接方法找矿，而只能采用间接方法。例如，我们不可能用磁法勘探直接寻找金刚石矿，但赋存金刚石的金伯利岩爆破岩筒在磁测中可能会表现出磁性异常。所以，我们可以先寻找金伯利岩爆破岩筒，然后再进一步勘查岩筒的含矿特性。又例如，通过查找热液蚀变地段可以发现硫磺矿。

3.9 磁法在环境、考古中的应用

在古环境研究中已形成环境磁学。对黄土的环境磁学的研究可确定黄土形成时的古气候特征。在考古方面，磁法已有较成熟的应用。人类古文化遗迹和古墓往往具有不同于周围沉积物的磁性特征，特别是古代的窑、炉灶、砖墙、火灾现场、陶瓷器堆集处，具有较大的磁异常强度。运用磁法勘探可以探测古文化遗址的位置和埋深，以及古文化层的埋深和厚度等。

4 地面高精度磁法勘探简介

4.1 什么是地面高精度磁测

在地面进行的磁测称为地面磁测。地面磁测根据磁测精度的不同又分为精度低于5nT（纳特）的中、低精度地面磁测和精度高于5nT的高精度磁测。磁测总误差小于或等于5nT的磁测工作，统称为高精度磁测工作。

高精度磁测中，又据磁测总误差的大小分为5nT、2nT、1nT三个精度等级。

4.2 高精度地面磁测的特点

以间接找矿为主，应用范围较广。精度要求≤5nT，以电子式磁力仪为主，如质子磁力仪等。基本不受温度及机械振动影响。不需严格定向及调水平。工作效率较高，操作误差很小。以测地磁场总量异常（ΔT）为主，能作绝对测量。观测一次只需1～2s，自动记录。将观测值时间归一化。无需建立基点网传递场值及基点网联测。只进行日变及正常梯度（含高度）改正，改正自动化程度高。精度提高，信噪比相对降低，提取有效目标物异常成为解释推断前提。

4.3 高精度地面磁测的应用范围

高精度地面磁测可以寻找具备磁测前提的矿床、地层、控矿构造、有关蚀变岩石等，在构造研究、地质填图、直接和间接找矿、矿区勘探等多方面发挥作用。配合大、中、小比例尺区域地质调查提供研究基础地质资料。在成矿远景区的调查中寻找弱磁性矿产或进行间接找矿（如圈定岩体、划分地层、追踪断裂、寻找盲矿等），以圈出找矿靶区。其中包括贵金属，有色、多金属，黑色金属及具磁测找矿前提的非金属矿床等。配合矿区及外围普查勘探，对弱磁异常进行研究，为寻找深部隐伏矿提供线索。勘查油气矿床及煤田普查。在环境地质、水文地质及工程地质中应用。在寻找地下管线、爆炸物、考古、水上打捞等其他方面应用。

4.4 高精度地面磁测使用的质子磁力仪基本原理

目前我队使用加拿大的G SM一19T v6.0质子磁力仪进行高精度地面磁测。质子磁力仪，又称质子旋进磁力仪，其工作原理如下：

质子磁力仪探头中的工作物质为富含氢的液体，如水、酒精、煤油、甘油、苯等。氢原子核的质子是一种带有正电荷的粒子，本身在不停地自旋，具有一定的磁性。在外磁场作用下，自旋质子将按一定方向排列，去掉外磁场，则质子在地磁场作用下将以同一相位绕地磁场（T）旋进。研究证明，质子旋进频率（f）与地磁场（T）有T=23.4872f的关系（T单位为nT）。当测定出频率f后，即可计算出地球磁场总磁场强度T的数值。利用这一原理制成的仪器称为质子磁力仪或称质子旋进磁力仪、核子旋进式磁力仪。质子磁力仪具有精度高，稳定性好，温度影响小，没有零点掉格，自动化程度高等优点。

4.5 高精度地面磁测的精度要求

磁测精度是衡量野外磁测质量的主要标志，也是确定野外工作方法技术的依据，精度低影响工效和成本，故正确确定磁测精度是磁测工作设计中极为重要的环节。

规定用磁场观测精度的均方误差作为衡量精度的标准，均方误差大，表示磁测精度低，反之，磁测精度高。

采用何种磁测精度，首先要考虑磁测的地质任务，探测对象的最小有意义磁异常强度。据误差理论，大于3倍均方误差的异常是可信的。而据物探图件要求，要正确圈定磁异常形态至少要有两条非零的等值线，等值线的间距不得小于三倍均方误差，故磁测精度通常由有意义的最弱异常极大值的五分之一到六分之一来确定。

Ⅳ 瞬变电磁法的实际应用

（一）瞬变电磁法的野外工作方法与技术

由于探测对象不同,测区、测网、工作装置、仪器设备、野外施工等都有所差别。下面主要阐述工作技术中的几个主要问题。

1.近区磁源瞬变电磁法的野外工作中的几个技术问题

（1）工作装置选择

工作装置的选择应根据勘探目的、施工条件和各种装置的特点等因素综合考虑决定。如果探测目标深度在100m以内,要求达到较高的分辨率,围岩电性较好（易产生集流效应）时,同点装置是首选对象。如果要求进行较大深度的探测,或测区崎岖或有河谷等其他障碍使得铺设动源回线困难时,则应选择大回线定源装置。

（2）回线大小的选择

增大发射回线和接收回线边长,将会增强信号强度,并延长有效信号的持续时间,从而有利于加大探测深度。但二者的增大使野外工作难度增加,同时使测量结果受影响的范围扩大,从而降低了横向分辨率。此外,增大接收回线边长时,不仅增大了有效信号强度,也使干扰信号强度增大。因而,在保证预定勘探深度的情况下,一般都应选择尽可能小的回线边长。模拟实验结果和野外实例表明：同点装置可以有把握地探测到线性尺寸相当于回线边长、埋深为2倍回线边长的良导体。因此,采用同点装置时,应取回线边长等于或略大于0.5倍探测深度。采用框-回线装置时,大定源发送回线边长可等于或略大于拟探测深度。

（3）野外数据采集中的几个技术问题

回线布置

供电回线要采用电阻小、绝缘性能好的导线,一般要求每千米电阻小于6Ω,以便在有限的电源电压下可输出足够大的电流。电线要按测地布设的点位铺设,若线架上剩有残余导线,应将其呈之字形铺于地面,以免电线缠绕产生强烈的感应信号。一切紧挨回线的金属物体都会产生强烈的干扰信号,高压电力线的强干扰信号甚至可能损害测量电路。因此,回线布设应避开所有金属物体,远离高压电力线。

观测时间范围和叠加次数的选择

编写一个测区的工作设计时,往往需要根据所需探测深度和测区电阻率变化范围确定记录时间范围。从“烟圈”电流的扩散深度公式

电法勘探技术

可推知TEM的探测深度正比于

。若假定探测深度相当于烟圈电流深度的一半,则可用

电法勘探技术

电法勘探技术

确定观测时间范围。上两式中t_min和t_ma_x分别为最小延时和最大延时；h_min和h_max分别为要求的最小和最大探测深度；ρ_min和ρ_max为测区岩层的最低和最高电阻率。

一般说来,在实际工作中希望在尽可能宽的时间范围内记录到有用信号。但由于测量回路本身存在一定的过渡过程,观测的最小延迟时间不能太早。而测区干扰电磁场以及仪器噪声电平的存在又限制了观测的最大延迟时间。记录时间范围过宽,实际上晚期道的观测质量已不能保证。在一个测区工作前最好先做点试验工作。如果最后几道读数为噪声电平,说明有用信号都已记录下来了；如果最后几道读数超过噪声电平,就应增大观测时间范围。当然,选定了观测时间范围后,在实际观测中遇到衰减很慢的异常,应即时延长时间范围重复观测,使有用信号能被完整记录下来。

为了压制测区的干扰电磁信号,提高观测资料的信噪比,现代的瞬变电磁仪大都采用了“累加平均”取数的技术。增加叠加次数可以降低记录数据中干扰噪声的水平,然而,增加叠加次数将增加观测时间,降低观测速度。叠加次数的选取应兼顾数据质量和观测速度。所选取的最小叠加次数应使高于仪器噪声电平的有用信号能以足够大的信噪比被记录下来。

发射和测量信号波形与供电电流强度的确定

发射和测量信号波形-现在使用的仪器的发射电流全部为占空比1：1的正负相间的矩形波,如图3-45上面的波形（发射电流和一次场波形）,图3-45中间的波形（感应电动势）为发射磁场在接收回线中产生的感应电动势波形这并不是需要观测的信号,需要观测的是地下感应涡流产生的二次场信号,也就是图3-45下面的信号（二次磁场波形）。

图3-45 瞬变电磁法发射和接收波形示意图

供电电流强度的确定-可根据所用装置及最大延时观测信号达到最低可分辨信号水平计算出供电电流强度。例如,对于重叠回线装置,有

电法勘探技术

式中：I为供电电流强度；ρ_max为测区预计最大视电阻率；t_max为对应于最大探测深度所要求的最大延时；V_min为对最低可分辨电压；L为回线边长。

噪声电平的测量

工区的噪声电平高与低,对于最小可分辨电平η值有着举足轻重的影响,尽管仪器本身对工业用电等外界电磁干扰有很强的抑制能力,并且可以采用高次叠加的方法提高信噪比,但是从仪器本身输出的噪声电平在各个地区有相当大的差异。因此,需要了解工区内各个地段的输入于仪器及输出的干扰噪声电平。例如EM-37系统在低干扰区的平均噪声电平低于0.5nV/m²,一般为0.15～0.24nV/m²,在强干扰区则可达n×10nV/m²。

在工矿区工作时,一般要求每个测点上或相间几个测点实测仪器的输出干扰电平,这种测量采用让发送电流送入匹配负荷的方法检测。输入于仪器的噪声电平,对于周期性的低频讯号（例如50Hz工频干扰）可以使用晶体管毫伏计直接并联于接收回线两端检测。对于非周期性的随机干扰（例如天电）需要有能够连续采样记录波形的专门仪表检测；也可以自装一个简单的音频放大器,用扬声器监听检测。

2.瞬变电磁测深仪器系统的选择

一般地说,瞬变电磁方法要求仪器灵敏度高、抗干扰能力强及动态范围大等,时间范围及发送功率则要求适应于探测目的。以探测目标划分,可以把仪器大致分为四类。

1）应用于浅层测深的小功率轻便型仪器。它的探测深度为n×10m至n×100m的浅层,要求时窗范围为n～n×10⁴μs,发送机通常用10 A·h轻便可充电电瓶作为电源,电压为12～60V,供电电流一般小于10A,例如,加拿大EM-47及国产的SD-1属于此类。

2）应用于探测100m～n×100m目标层的仪器。一些专用于矿产普查的仪器,其时窗范围为n×10^－1～n×10ms,供电电流不超过10A。例如澳大利亚的SIROTEM-Ⅱ、国产的WDC-2等。这些仪器的起始时间较晚；由于发送功率低,大约30ms以后的数据已低于或接近噪声电平。因此,不能应用于详测上覆地层,仅仅是在低阻覆盖地区有所改善。

3）应用于探测100m至1000m左右深度的中功率仪器。一些应用于勘查深部矿产及煤田的仪器,例如EM-37、数字PEM、GDP-32等。时窗范围为n×10^-2～n×10²ms,最大供电电流达20A,已基本上能满足勘查金属矿田及煤田构造的要求。

4）应用于勘查油气田或深部构造的大功率仪器。这类仪器的时窗范围为n×10^－1ms至几秒,供电电流达100A左右,探测深度为n×10²～n×10³m,例如加拿大的EM-42、苏联的ЦИКЛ-2、4等。应用于探测深部构造的LOTEM方法是在西方国家发展起来的瞬变电磁测深方法,具有代表性的仪器是德国的DEMSⅣ系统。

3.资料整理与解释

（1）资料整理的内容

资料整理包括以下几个方面的内容：

1）传输打印野外观测数据；

2）检查验收原始记录数据、野外测点状况和仪器工作状态的记录；

3）对于原始记录数据进行整理、编号、汇总,并编写索引和说明；

4）根据需要,对数据进行滤波处理；

5）根据需要,换算各种导出参数（如：τ_s、S_τ、h_τ、ρ_τ）。

（2）成果的图示

瞬变电磁法成果图一般有以下几种：

1）多道

或

剖面图；

2）ρ_τ拟断面图；

3）ρ_τ曲线类型图；

4）S_τ-h_τ曲线类型图；

5）某些测道的ρ_τ或

平面等值线图。

当工作目的主要是探测局部导体时可不做上述第2～4种图件。而工作的目的偏重于大地的分层时,则上述第2～4种图件是重要的基本图件。上述剖面性图件经常汇总在一起绘成综合剖面图,用来做综合解释。

（3）瞬变电磁法的资料解释

TEM资料解释,就是根据工区的地质、地球物理特征分析TEM响应的时间特性和空间分析特征,确定地质构造的空间分布特点。例如,覆盖层厚度变化、垂向岩性分层和岩层的横向变化情况；断裂破碎带和其他感兴趣的局部地质构造目标的位置、形态、产状、规模、埋深等。和其他物探方法一样,对资料的定性分析和解释是资料解释中最重要和最基本的部分、定量解释一般都是在定性解释的基础上进行的。已有的一些简单实用的定量计算方法都是根据简单地电条件导出的,因此,计算结果实际上只能认为是半定量的,应用时应注意其局限性。

因TEM兼有剖面法和测深法两种性质,因此,大多数情况下,既要对整个工区或剖面进行偏重于剖面法的资料解释,又要对一部分测点的TEM响应的时间特性做测深资料解释。

（二）应用实例

1.辽宁张家沟硫铁矿上脉冲瞬变法剖面测量

图3-46是辽宁张家沟硫铁矿上脉冲瞬变法剖面测量的典型曲线。该矿体位于前震旦纪变质岩中,围岩为白云质大理岩、白云母花岗岩与高阻岩石。矿体为磁黄铁矿,电阻率为0.05Ω·m。由图可见,在矿体上方有明显异常。利用衰减曲线由比值法求视时间常数

电法勘探技术

求得T_S＝7.7ms,即该导体的视时间常数较大,利用矢量解释法大致估计异常的等效电流中心,它在矿体顶部附近[图3-46（c）],该图（a）给出40m×40m的共圈法观测结果。

图3-46 辽宁张家沟硫铁矿脉冲瞬变法观测结果

（a）共圈方式40m×40m；（b）回线方式100m×100m：实线—垂直分量,虚线—水平分量；（c）地电断面：1—第四系,2—白云质大理岩,3—白云母花岗岩,4—硫铁矿；（d）衰减曲线；T_S＝7.7ms

※补充

接收线圈中感应电动势为

ε＝ke^－mαt

其中：k为与时间无关的常数；m为与矿体形状有关的系数；α为矿体的综合参数,单位为s^-1。单对数坐标下：

电法勘探技术

计算表明：对球体,m＝10；柱体,m≈5.8。而在野外,不知矿体形状,无法知道

m,令

,可由m＝

,得到）

电法勘探技术

2.在湖南水口山铅锌金矿田中的应用

湖南水口山铅锌金矿田是着名的老矿山,水口山矿田康家湾铅锌金矿为大型层控矿床。矿体赋存在侏罗系底砾岩与栖霞灰岩、壶天灰岩、当冲硅质岩的接触破碎带中（QBf）,呈层状缓倾斜近于水平产出,埋深200～500m不等,多层矿,总厚1～25m。白垩系东井组红层覆盖于侏罗系、二叠系地层之上,呈不整合接触。岩、矿石的电性参数测定结果表明：铅锌金矿石的平均电阻率为0.1～1Ω·m ,比围岩（电阻率大于1000Ω·m）低三个级次以上。上覆红层（K₁d³）的电阻率为50～100Ω·m,为典型的低电阻覆盖层。

剖面测量使用200 m×200 m的重叠回线装置工作,所用仪器是澳大利亚生产的SIROTEM Ⅱ电磁系统,选取延时0.4～22.2ms之内（即1～18取样道）,观测参数为V（t）/I。

为了增大信噪比,要求发送电流大于5A,使用双匝接收回线观测。叠加次数的选取视各观测点的干扰电平而定,在远离电网的山区选用512次,而在近工业设施的地段选用2048次或4096次。每个取样道的观测值按公式：

ρ_τ＝6.32×10^－3L^8/3[V（t）/I]_－2/3t_－5/3

换算成视电阻率ρ_τ（t）数据。式中各个参数的单位分别为：ρ_τ为视电阻率（Ω·m）；L为回线边长（m）；V（t）/I为接收回线上观测到的归一化感应电压值（μV/A）；t为各测道对应的延时（ms）。通常用V（t）/I观测值绘制成多测道剖面曲线图[图3-47（a）]及ρ_τ（t）拟断面图[图3-47（b）],分析地电断面沿横向及纵向的变化规律。

如图3-47（a）所示,多测道V（t）/I剖面曲线的前8道主要反映了浅部地质体的横向变化,曲线呈阶梯状。东边的高值区反映了厚层白垩系东井组上段（K₁d³）低电阻率红层的分布。随测道的增加,阶梯转折点向东移,反映了红层向东厚度变大的特征。曲线中段的低值响应反映了侏罗系及二叠系相对为高阻地层。矿层的响应主要反映在10测道以后,从Ⅰ线24～32号测点及Ⅱ线57～63号测点的曲线可见,尽管异常低缓,但相对于背景仍然清晰可辨,并随测道的增大异常变得更明显。由于Ⅰ线矿体埋深（300m）比Ⅱ线矿体埋深（180 m）要大,故开始显示异常的时间相对较晚；异常的综合参数（衰减指数）α值分别为13s^－1、14s^－1,表明为具有一定规模的良导体引起。

图3-47（b）为视电阻率ρ_τ的拟断面图,明显地说明了地电断面的横向和纵向变化。ρ_τ等值线直观地说明了低阻红层（K₁d³）的起伏形态及深部高阻层（P₁q、P₁d）的隆起。拟断面图对于矿层的反映并不明显,仅仅在60Ω·m、40Ω·m等值线封闭圈上有所显示。

3.瞬变电磁测深的试验应用效果

以湖南涟邵煤田为例来说明。

（1）区内地层及电性特征

测区出露地层由新至老为第四系（Q）,下三叠统大冶群（T₁D）,上二叠统大隆组（P₂d）、龙潭组（P₂l）,下二叠统当冲组（P₁d）、栖霞组（P₁q）。第四系由黏土、砂质黏土和砾石组成冲积、坡积残积层,厚0～15 m,其电阻率在n×10～n×100Ω·m范围,呈低阻覆盖层。大冶群分布于测区中心地带,总厚度大于500m,主要由泥灰岩、泥质灰岩及灰岩组成；大隆组由硅质灰岩、泥质灰岩、厚层砾屑灰岩及薄层硅质岩组成,底部夹有薄层钙质泥岩,全组厚度一般70～80 m。大冶及大隆组地层电阻率一般在100Ω·m以上,成为煤系地层的上覆高阻层。龙潭组为本区含煤地层,根据岩性及含煤性分为上、下两段：上段（P₂l²）为含煤段,由黑色泥岩、砂页泥岩及浅灰色砂岩互层组成,厚约100m,含煤四层；下段（P₂l¹）不含煤,由泥岩、砂质泥岩、砂岩组成,厚约300 m。整个煤系地层呈低阻层,电阻率一般为n×10Ω·m。当冲组及栖霞组为硅质灰岩、灰岩、泥岩等,是测区的高阻基底标志层,电阻率大于300～500Ω·m。

图3-47 Ⅰ、Ⅱ测线瞬变电磁法综合剖面图

（a）多测道V（t）/I剖面曲线；（b）ρ_τ拟断面图；（c）地质剖面示意图：

K₁d³—白垩系东井组上段（红层）；J₁g—侏罗系高家田组；P₂d₁—二叠系斗岭组；P₁d—二叠系当冲组；P₂q—二叠系栖霞组；C₂₊₃—石炭系壶天群；QBf—硅化破碎带

综上所述,测区各地层电性存在较明显的电性差异,电法勘探方法找煤工作具备较好的物性前提。

（2）试验应用效果

工作采用中心回线装置,回线边长L＝250m及400m,发送电流I＝17A。测区内平均的电磁干扰电平为0.24nV/m²,属于中等受干扰的地区。少数地段也使用了电偶源装置,AB＝1000m,r＝750～1250m。总共完成了三条剖面45个测深点的工作量。野外观测数据经过处理绘制出了ρ_τ曲线类型图、ρ_τ拟断面图,以及S_τ（h_τ）曲线图。依据这些图件资料及计算机反演的结果,推断确定了煤系地层的顶、底界面。

图3-48为13线瞬变电磁测深综合剖面图。由图可见,ρ_τ曲线大都属手H型,其极小值均在20～30Ω·m范围之内；ρ_τ拟断面图的低值等值线的分布反映了向斜构造轮廓。

图3-48 13线瞬变电磁测深综合剖面图

中心回线L＝250m；I＝17A；时窗0.8～71.9ms。T₁D—下三叠统大冶群；P₁d—下二叠统当冲组；P₂l²—上二叠统龙潭组上段（含煤层）；P₂l¹—上二叠统龙潭组下段；P₂d—上二叠统大隆组；F—断层；○－－－○－－－○为推断的煤系上、下界面

煤系地层的顶、底界是由经过校正的S_τ（h_τ）曲线的转折点确定的,表3-5给出了推断结果与钻探资料的对比数据,平均相对误差为6.4%。因此,可以认为所推断的煤系地层顶、底界面基本上能勾画出它的分布状况。

表3-5 推断与钻探结果对比表

解释人员在进行人机联做拟合解释的基础上,对该剖面上的6个测深点又做了自动拟合反演计算。6个点拟合总的平均相对误差为5.9%,推断煤系上界面的深度与用Sτ（hτ）曲线推断的结果相差不多,平均相对误差为12.3%。

这一试验结果表明,在涟邵煤田或类似地质条件的地区应用中功率瞬变电磁测深系统,能够确定出埋深在1～1.5km的煤系地层顶、底界面。成果图中,由ρ_τ（t）曲线类型图及ρ_τ（t）拟断面图可以大致圈定出煤系地层分布的轮廓。利用经过校正的S_τ（h_τ）曲线推断确定煤系地层顶、底界面是行之有效的方法。

Ⅵ 电法勘探原理与方法

电法勘探是根据岩石和矿石电学性质（如导电性、电化学活动性、导磁性和介电性，即所谓“电性差异”）来找矿和研究地质构造的一组地球物理勘探方法。它是通过仪器观测人工的、天然的电场或交变电磁场，分析、解释这些场的特点和规律，达到找矿勘探的目的。
电法勘探分为两大类：研究直流电场的，统称为直流电法，就是研究与地质体有关的直流电场分布特点和规律来找矿和解决某些地质问题，包括电阻率法、充电法、自然电场法和直流激发极化法等；研究交变电磁场的，统称为交流电法，就是研究与地体有关的交变电磁场的建立、分布、传播特点和规律来找矿和解决某些地质问题，包括交流激发极化法、电磁法、大地电磁场法、无线电波透视法和微波法等。按工作场所的差别，电法勘探又分为地面电法、坑道和井中电法、航空电法、海洋电法等。

Ⅶ 什么是电法勘探

公元前6世纪就有关于人工产生电现象的记载。19世纪，电机、电话、电灯这三大发明促使了人类实现电气化。现在，世界进入了信息时代，无论在工业、农业、国防及日常生活的各个领域都已离不开电。

电也能用于找矿。借助于地表的岩石具有导电性能的特征，当我们在地面上两点供入直流电，地下立即会形成一个电场，如果地下的导电性是均匀的，电流线的分布就是规则的；如果地下埋藏着导电性与周围岩石不同的矿体，电场就会发生扭曲。人们通过分析地下电场的变化就可以发现矿体的存在，这就是人工电法勘探的基本思想。

电法勘探家族示意图

Ⅷ 电法勘探的概念

电法勘探是地球物理勘探中的一个重要分支方法（简称电法或电探）,是以地下岩、矿石之间的电学性质差异为基础,通过观测和研究人工或天然电场、电磁场的空间和时间分布规律,来进行资源勘查和工程勘察,寻找有用矿产资源,解决工程、环境、灾害等地质问题的一类地球物理勘探方法。

可见,电法勘探的物质基础是岩、矿石电学性质的差异。电法勘探利用的主要电学性质有：导电性、介电性、导磁性和电化学性。

导电性 反映了岩、矿石的导电性能,描述岩、矿石导电性的参数通常是电阻率（ρ）或电导率（σ）,它们是倒数的关系。电阻率越小则导电性越好,所以电阻率是描述岩、矿石导电性优劣的一个电性参数。

介电性 是指介质可以极化的性质,表征岩、矿石介电性的参数为介电常数（ε）。它在高频电磁法勘探中有重要作用。

导磁性 表征岩、矿石导磁性的参数是磁导率（μ）。它反映了岩、矿石的磁性强弱。

电化学性 表示岩、矿石电化学活动性的基本参数是极化率（η）。它反映了岩、矿石的激发极化强弱。

电法勘探的研究对象是电场。“场”是看不见摸不着而又客观存在的。在电法勘探中研究的是地电场,地电场可分为人工电场和天然电场,还可分为直流电场和交流电场等。

Ⅸ 电法/电磁法勘探技术

我国航空电磁的研究起始于20世纪50年代末。经过几代科研人员的共同努力，先后成功研制了HDY-202 单频、HDY-302 双频、HDY-402三频航电系统。1965～1975年，中国地质科学院物化探所联合航空物探大队、上海地质仪器厂等单位研制成功HDY-202型翼尖硬架单频航电系统，使用 Y5 飞机为平台。该系统理论穿透深度135m，测量飞行高度50m。1976～1981年研制成功HDY-302补偿式双频航电测量系统，使用Y11飞机，飞行高度40～70m。1994～1998年研制成功HDY-401 三频航电系统，使用Y11 B飞机，1998年通过鉴定，该系统技术水平在国内领先，达到国际先进水平。2001年，HDY-401型三频航电系统经升级后改装到Y12飞机上，定型为HDY-402。2012年，我国首部吊舱式时间域航空电磁系统试验成功。

我国金属矿电法勘探的仪器设备大都依赖进口，主要引进加拿大凤凰公司生产的V5-2000和V8，美国Zonge公司生产的GDP-16和GDP-32，单一TEM仪器主要引进加拿大Digital PEM系统EM系列和澳大利亚生产的SIROTEM仪。

近20年来，我国电法仪器的研究也与国外同步地得到很大发展。具有自主知识产权的国产电法仪器已开始显露头角，主要有IGGETEM-20、SD-50型、WTEM-1J/GPS、CUGTEM-4型瞬变电磁系统和DEM-Ⅴ阵列电磁系统，以及FX-1型幅相仪、SQ-3 C双频激电仪、WSJ-3伪随机信号激电仪等。同时，我国成功研制用于TEM测量的单分量和三分量高温超导磁强计，使我国这项技术走在了世界前列。应用试验证明，它取代传统感应线圈作为电磁法勘探的接收传感器，能大大提高勘探深度，为深部隐伏矿勘查提供了新的高技术手段。

在电法数据处理与解释技术研究方面，我国研发了适用于起伏地形二维解释的激电反演处理软件、可控源音频大地电磁二维反演软件、AMT/MT二维反演软件和瞬变电磁定量解释软件等。

目前，激发极化法(TDIP/FDIP)、复电阻率法(CR)、瞬变电磁法、可控源音频大地电磁法、音频大地电磁测深法和阵列电磁法已成为我国矿产资源物探勘查手段的主要方法，在金属矿勘查中发挥了重要作用。在油气资源、水文地质、工程地质、地壳深部地质结构等研究调查领域，电法/电磁法已成为不可替代的最有效的勘查技术之一。在考古、环保、地灾、军事等领域，电法/电磁法也是有效的调查技术方法。