多功能电法技术的应用与发展

多功能电法技术的应用与发展,林品荣0316-226766213903167383Email:linpinrong,中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所TheInstituteofGeophysical存在高阻异常体时，附加效应使接收点处视电阻率比预期的高。,（三）可控源音频大地电磁测深法,存在的问题1.收发距与探测深度的问题2.阴影效应与场源附加效应的影响问题3.高频测量与近地表电性不均匀体的影响问题4.反演解释问题,三、多功能电法探测基本原理,30KW实用化发射机,发射系统主要技术指标,最高发射电压：1000V；最大发射电流：30A；最大发射功率：30KW；发射波形：单一频率的多种波形多频组合正负方波；CSAMT频率范围：8000Hz1/114.7Hz；FDIP/TDIP/CR频率范围128Hz1/128Hz。,功率电源,大功率发射机,四、国产多功能电法仪器介绍,接收系统主要技术指标,通道数：18通道可选装；每通道均含高速及低速24位AD转换；接收机间及接收机与发射机间采用高精度GPS+恒温晶体进行同步；AMT观测频率范围：10000Hz0.1Hz;CSAMT测量频率范围：8000Hz1/114.7Hz;FDIP/TDIP/CR测量频率范围：128Hz1/128Hz;,多功能接收机,CLEM-T30与国外同类仪器指标对比,CLEM-R5与国外同类仪器指标对比,发射机主要指标:频率范围：128Hz1/128Hz稳流精度：3最高电压：600V，最大电流：1.5A最大功率：900W,多频相位激电发射机,适宜于面积性普查工作的多频相位激电系统,四、国产多功能电法仪器介绍,多频相位激电接收机,接收机主要指标:频率范围：128Hz1/128Hz通道数：2道控制器：PC-104，586MPU显示器：日光下可读LCD同步精度：UTC20nS通道增益：1256,自动量程,适宜于面积性普查工作的多频相位激电系统,五、国产多功能电法的应用实例,5.1阵列天然场电磁法的试验应用阵列天然场电磁法已在多个试验区开展了试验和应用工作，取得良好的应用效果。,5.1.1找矿试验,某矿区阵列天然场电磁法结果与已有资料对比图,该图为阵列天然场电磁法在西部某矿区所取得的实测数据，并经数据处理和反演解释后得到的电阻率断面与已有资料的对比情况。从图中可见，反演解释结果与已有地质资料相吻合，并建议钻孔ZK704。经验证在深度203至241m打到主矿体，厚约60m，Cu平均品位1%以上。,5.1.2新方法技术比武,图为阵列电磁法系统参加中国地质调查局组织的电法新方法技术大比武中,获得的某矿区三条剖面的电阻率断面图。经地调局专家评议，阵列电磁法探测结果与矿区已知资料吻合最好。,5.1.3困难复杂地区试验,阵列电磁法在西部高原某已知矿区所取得的实际数据，经数据处理和反演解释后得到的电阻率与地质资料对比的断面图。,图中，反演解释结果与已有地质资料相对应，反应出矿化及含矿异常体的空间分布。,5.1.4找矿示范,阵列天然场电磁法在内蒙古某矿区开展了方法技术的示范性工作，取得良好效果。图件所示为阻抗相位归一化异常断面图，根据阵列天然场电磁法工作成果的建议，在建议钻孔位置获得找矿突破，在310米350米间连续见金矿体40米，最高品位25g/T，平均品位4g/T，并在400米600米间见多个薄层高品位金矿。,物化探研究所,内蒙古某矿区0线阵列电磁法异常及建议钻孔位置,在建议钻孔位置获得找矿突破，在310米350米间连续见金矿体40米，最高品位25g/T，平均品位4g/T，并在400米600米间见多个薄层高品位金矿。,5.2阵列多频相位激电法的试验应用,5.2.1方法有效性试验在2000年初，作为地调局新方法技术大比武场的石槽铜矿，曾有国内外多种电磁法技术参加了试验工作。经专家评议，物化探所的阵列天然场电磁法所取得的资料与矿区钻探控制资料吻合最好。北京延庆石槽铜矿区已知资料齐全，有利于试验工作的对比。但由于石槽铜矿区地形条件复杂，地表植被覆盖多，试验时其主、副矿体正在进行打硐开矿施工，工业干扰强，这对方法技术试验工作是一个严峻考验。就是在这种条件下，方法技术有效性试验，也取得显著成果。,延庆石槽铜矿区勘探线已知资料,1大理岩2石英闪长岩3铜矿4钻孔编号,北京延庆石槽铜矿区勘查线相位激电测深反演电阻率断面图,北京延庆石槽铜矿区勘查线相位激电测深反演相位断面图,高程（米）,北京延庆石槽铜矿区勘查线偶极激电测深反演极化率断面图,5.2.2西藏某斑岩型铜矿区的应用,该矿区先前已开展时间域激电中梯测量工作，发现存在高极化率异常，在地表也揭露出较好的铜矿（化）体，并推测矿（化）体向深部有较大延展和富集，西藏地调院拟布设钻孔查证。为此，我们选择该矿区进行了相位激电测深及天然场AMT测深的轻便阵列技术组合试验，一是检验特殊景观条件下方法技术的有效性实用性，同时为查证钻孔的布设提供地球物理依据。,在西藏某斑岩型铜矿区，物化探所利用阵列多频相位激电与阵列AMT测深为钻探工程实施提供了依据，并在zk001、zk003见到厚度达100米，平均品位0.5%的铜矿体。,5.2.3云南某矿区的应用,该矿区已知程度较高，根据以往地质及物化探工作，实施并完成了两个钻孔的地质揭露工作，初步判定该矿区为铜、铁、金多金属矿区，且矿体埋藏深、厚度大。本区以往开展的物探工作中，磁法效果明显，而常规激电工作则效果不甚明显，据此有必要开展电法新方法技术试验工作，以确定方法技术的有效性。从已知钻孔资料可知，最浅的含矿顶板距地表280米深，如此埋深对于人工场电法勘探确实有一定难度，因此，选择ZK0-1(未见矿)和ZK2(见有累计厚度达300多米的铜、金、铁多金属矿)两钻孔控制的0勘探线作为试验剖面，开展了阵列相位激电和阵列天然场电磁法两种方法的试验工作。,从相位激电反演断面图中还可以看到，ZK0-1孔刚好位于高相位异常的边界处，断面底部的中低阻及高相位异常主要在ZK2孔左侧的小号点一边。由于矿体埋深大，阵列相位激电受装置类型及发射源功率的制约很难再加大勘测深度，为了对整个矿体进行进一步的勘查，我们转而采用了阵列天然场电磁法。,从该矿区0线阵列天然场反演结果与已知地质资料对比图可见，阵列天然场电磁法反映深度达到了近1千米，在ZK2钻孔位置250米深度以下，表现为低电阻率和中低电阻率，与ZK2柱状图中矿体的范围大体一致；ZK0-1钻孔正好打在高阻和低阻的分界带上，未见矿，该位置推测为断裂。,基于以上两种方法的反演断面图，我们分析：主要异常应在ZK2钻孔左侧，小号点范围内，该处无论在阵列激电相位、电阻率还是在阵列天然场电磁法都表现出明显的异常。故此在0勘查线的176点建议实施钻孔ZK0-2，直孔孔深500米，验证物探电法异常，推测该异常由多金属矿（化）体引起。预测在标高1930米以下可见多金属矿（化）体或蚀变带。后经钻探验证，在该位置的低阻高相位异常范围见到约20米厚的铅锌矿体。,5.3可控源音频大地电磁测深的应用,与国外仪器的对比对研制的大功率多功能电法系统，在内蒙古某矿区开展了实用化多功能系统DEM-与GDP-32、V8的CSAMT对比实验，并开展了DEM-与GDP-32、V8、DJS-8A的时间域激电的对比实验，取得了预期的成果。,CSAMT的对比实验工作的技术参数主要为:发射源AB=2000米，供电电流最大达20安培；收发距（发射源中心到接收剖面的垂直距离）最大为12.4km；DEM-发射接收频率范围为8000Hz1Hz，总频点数76个；GDP-32频率范围为8192Hz1Hz，总频点数27个；V8频率范围为8000Hz1Hz，总频点数41个。为获得可比性的数据，三种型号仪器在工区进行对比实验时，工作布置及工作方式完全一致。发射接收位置示意图如下：,内蒙古某矿区CSAMT工作布置示意图,540线DEM-与GDP-32、V8同测点实测数据对比曲线,由对比曲线可见，DEM-与GDP-32、V8三套系统的实验数据曲线形态与数值大小均吻合较好，且DEM-系统所获取的原始数据频点密度高（每频率数量级达20个频点）。,520线DEM-与GDP-32、V8同测点实测数据对比曲线,500线DEM-与GDP-32、V8同测点实测数据对比曲线,460线DEM-与GDP-32、V8同测点实测数据对比曲线,由上述图中同测点各仪器的实测数据（包括视电阻率与阻抗相位）对比曲线可见，DEM-与GDP-32、V8三套系统获得了可对比性的实验数据，曲线形态及数值大小均吻合较好。而且DEM-系统所获取的原始数据频点密度高（每频率数量级达20个频点），采集数据所需时间为25分钟；GDP-32与V8所获取数据的频点较少（GDP-32每频率数量级约7个频点、V8每频率数量级10个频点），且所需采集时间在30分钟左右，显然，DEM-R5系统在保证能获取可靠数据的前提下，提高了工作效率。,时间域激电的对比实验在该矿区同剖面还开展了不同仪器（DEM-、GDP-32、V8与DJS-8A）的时间域激电对比测量实验。实验的技术参数为：AB=2500米，MN=40米，点距40米，供电周期为16S，占空比1：1的方波，延迟100ms，供电电流7安培。对比剖面图显示，同剖面的视电阻率曲线形态一致、数值大小吻合；DEM-视极化率与GDP-32、V8充电率曲线形态一致；DEM-与DJS-8A的视极化率曲线形态基本一致，异常范围较吻合；表明了四套仪器获得的数据对比性好。,480与500线DEM-与GDP-32、V8、DJS-8A视电阻率对比曲线,480与500线DEM-视极化率与GDP-32、V8充电率对比曲线,对比剖面图显示，同剖面的视电阻率曲线形态一致、数值大小吻合；DEM-视极化率与GDP-32、V8充电率曲线形态一致；,480与500线DEM-与DJS-8A视极化率对比曲线,1.在500号点的已知矿上获得明显的多功能电法综合异常，与矿体相对应；2.在470号点附近还发现良好的多功能电法综合异常，为矿区进一步的地质找矿工作提供了依据。,在内蒙古某矿区的应用,在侏罗系砂岩与三叠系灰岩的接触部位产出铁矿,在重庆某矿区的应用,在甘肃某矿区的应用,在云南某矿区的应用,在黑龙江某矿区的应用,小结,（1）阵列多频相位激电系统具有轻便快速的显著特点，可获取多个频率的激电视相位与视电阻率参数，适宜于中小比例尺面积性的快速异常圈定工作。（2）大功率多功能电法系统具有大功率、多参数（AMT、CSAMT、TDIP/FDIP）、大深度探测的显著特点，适宜于中大比例尺的重点异常区详查工作，从而为找矿的深部钻探工程布置提供依据。,通过国内8家单位的联合研究与开发，形成我国自主的大深度三维电磁探测技术并实现产品化，主要指标为：三维多功能电磁（CSAMT、TDIP/FDIP）仪器开发：发射机160KW两台套，30KW四台套，5KW两