影响卡尼亚大地电磁法勘探结果准确性的主要因素

影响卡尼亚大地电磁法勘探结果准确性的主要因素——质疑卡尼亚视电阻率大地电磁理论及应用技术郑州地象科技有限公司寇内目前进口的电磁法仪主要有：加拿大凤凰公司（phoenix）的V-8电磁系统，美国ZONGE公司的GDP-32Ⅱ多功能电法仪，德国Metronix公司的GMS-07（ADU-07）综合电磁法仪。这三套系统都是集多种大地电磁方法于一体，但在实践中使用最多的还是大地电磁法的AMT、CSAMT方法，其它方法基本上都是摆设。然而，即使是常用的AMT、CSAMT也是通用型的物探方法，属于高不成低不就，找水定井用不上、找矿层间距过大看不到矿脉、地热勘探定井不准、油气勘探人家不用，归根结底还是测值真实可靠性差、勘探结果不准确所致。1、大一统的电磁法仪什么都能做、什么都做不好国内进口的综合电磁法仪都是集多种物探方法于一体，既能做天然场也能做人工源，既能够做电磁法也能做直流电法，既能够做频率域的也能够做时间域的。一般综合性电磁法仪包含的物探法及可测参数包括：电阻率（Res）、激发电位IP（频域TD或时域FD）、磁激发电位(MMR)、复电阻率（CR）、频谱激电法（SIP）、可控源音频大地电磁（CSAMT）、谐波可控源音频大地电磁（HACSAMT）、频率域电磁（FEM）、瞬变电磁（TEM）、纳米（Nano）瞬变电磁（NanoTEM）、连续的纳米（Nano）瞬变电磁、天然源大地电磁（MT）、天然源音频大地电磁（AMT）。GDP-32Ⅱ可探测参数是最全的，基本上包含了以上所有项目；V8可探测参数包括:MT、AMT、CSAMT，各种时域和频域电磁功能TDEM、FDEM，时间域和频率域激发极化法TDIP、SIP，各种电阻率功能；GMS-07可探测参数包括：MT、AMT、电磁阵列法EMAP、CSAMT和多道可控源CSEMM等。这些多达十几种物探方法的综合物探仪，只是各种新老物探方法的堆砌，为的是提高设备价格、而非价值，花几百万元购买这几种设备的物探单位，在实际工作中用到的基本上只有AMT、CSAMT，其它方法都是摆设。其实，无论是何种物探方法，只要能够拾取到80%以上真实的地下介质物性反应信息数据，并由其构成足够高分辨率的剖面图、能够准确显示出勘探目标异常，就是可靠适用的物探方法，由此一种方法足以达成目标。目前物探界为什么总是提倡应用综合物探找水或是找矿，就是缘于仅应用任一种物探方法其勘探结果皆存在一定的不确定性和多解性，说白了就是不知道勘探结果是否准确，只好再选择一种或多种物探方法重复勘探予以验证，若是一种方法测得结果确定不变且看得清的话，根本用不着兴师动众地搞什么综合物探。所以，花几百万元进口这种大一统的电磁法仪，看似什么都能做，其实可能什么都做不好。2、AMT、CSAMT勘探点间距过大严重影响勘探结果的准确性大地电磁法规范要求：采样装置由两个磁场感应器和两对电极组成，每个测点上必须测量彼此正交的电场和磁场，电极距一般取50—200米。因电场分量采集的是对称电极内自下而上的信号，两两对称电极拾取信号中必然包含柱形体内介质的电磁反应信息，即存在一定的体积效应。因极距大小限制了勘探剖面点间距的大小，即最小点间距只能等于或大于50米的极距长度，否则会因勘探体积重合影响测值的真实可靠性。然而，这种对于勘探最小点间距（横向分辨率）的限制，严重影响了AMT、CSAMT物探法的应用领域和勘探效果：1）800米之上普通水井勘探定井项目，所找都是中小张性含水断裂构造或隐伏次级断裂构造，即使是最小点间距间隔50米，很有可能会错过断裂构造或仅有一两个点在构造范围内，就很难判断出是否存在含水断裂构造，更不可能找到断裂构造的中心位置定井。2）2000多米深度地热资源勘探项目，所找应该是较大或中型张性含水断裂构造或隐伏次级断裂构造，即使是按照间隔50米最小点间距勘探，在断裂构造内最多仅有两三个测点，以其判断断裂构造与实地勘查看到的沟谷隐伏断裂基本一致，既不能判断出断裂构造中心位置，亦不能间隔50—100米判断出各深度段含水层是否关联，在山区垂直于沟谷隐伏断裂布线勘探更是难于正常施工。3）应用AMT、CSAMT物探法勘探找矿项目，鉴于矿脉是在岩石的板状或席状缝隙中由热的水溶液沉积的矿物块体，厚度从不足一毫米到几米，且在不同地方变化很大，亦可成平行的、交叉的或不规则的脉群出现，30厘米以上的大脉很少，多为细脉或微脉分布于由节理、断层、松散角砾中的缝隙中，且其组成的矿层多以60度以上的倾角向下延伸。若是以最小50米的点间距垂直于矿层走向勘探，别说是要查清矿脉的倾角及延伸深度，恐怕是在露头处测一点后，下一测点就跨过矿脉延伸深部位置、看不到矿脉了。3、AMT、CSAMT物探法纵向分辨率过低一般物探剖面的横向分辨率可以通过缩小采集点的点间距来实现，而纵深分辨率的高低则是衡量物探设备可达精密度及勘探准确性的关键。时间域的物探设备在一个测点仅采集单个综合数据，只能像做X光透视一样从测值大小来判断有没有、有多少，但无法知道是否在多深处有、分别有多少，所以不存在纵向分辨率的问题。直流电法虽然每次只能采集一个综合数据，其通过不断增加对地馈电电极极距的方法来获取不同可达深度的测值，虽然可以间接实现点测深，但其可达深度有限、测深分层不可能很细，且在一个测点上总的探测时间太长、效率太低。就频率域的物探方法而言，理论上勘探深度较大、纵向分辨率较高的有地震法和大地电磁法。因频率域方法都存在深度越大分辨率越低的问题，目前进口的高分辨率地震勘探设备深层分辨率较高，大地电磁MT探测设备纵深分辨率较差。三种进口综合电磁法仪设置的可探测频点数量与数据采集方法差别较大：V8是预先设定好有限的可探测频点，在应用时由操作人员选用。在使用CSAMT和SIP方法进行测量时，最多可接收46个频点的信号，探测时每个级次可选择的频点数量为10个；AMT法最多可以采集60个频点测值。GDP-32Ⅱ在0.000121Hz到8KHz范围内，可以按二进制间隔任意选择26个频率点逐个采集数据。GMS-07可设置的最多频点数量不详。总之，这些进口综合物探仪的方法、功能基本相同，其中的大地电磁法（MT、AMT、CSAMT）都是建立在卡尼亚视电阻率理论基础上的，数据采集方式和计算分析方法基本一样，功能用途属于广谱通用勘探型的、没有特定目标，只是每个测深点上采集频点数量（纵向分辨率）有所不同，总的来说频点数量有限、分辨率都不高。4、测深分层间隔过大、显示测值与深度与实际差距较大1）当使用V8物探仪勘探深度为3000米时，AMT法的60个频点测值等于纵深相隔50米/层采集一个数据，CSAMT法的40个频点测值等于纵深相隔75米/层采集一个数据。这么粗厚的纵向分辨率，对于一般400米左右中深层矿产勘探项目来说只显示几层介质信息，而且根本看不到仅有几厘米至30厘米厚的矿脉层，用于勘探找矿无疑是高射炮打蚊子；普通水井勘探定井项目，既找不到中小含水断裂构造，亦用不起这么昂贵的物探设备；用于深部地热资源勘探项目，因横向与纵向分辨率都较差、层点间隔都在50米之上，只能模糊显示较大断裂构造，但很难找出赋水性较好的断裂构造中心位置定井。2）卡尼亚法认为大地电磁信号在介质中的分布依从于趋肤深度效应理论，据此推导出深度与频率、介质视电阻率的关系式：h=503×√(ρ/f)（深度=503×根号(视电阻率/频率)）。由该公式可知：一是同一频点在不同地质条件下因电阻率不同、深度亦有较大变化，即原来仪器已定同一频点在同一剖面所有探测点上计算出的探测深度、会因岩层介质电阻率变化而有较大改变，例如：频率16Hz在电阻率为100、500、1000Ω·m时所对应深度分别为126、281、397米；频率2Hz在电阻率为100、500、1000Ω·m时所对应深度分别为355、795、1124米。二是在同一频点下勘探深度与呈正比增长，随着频率由大变小、深度由浅到深、电阻率逐渐变大、测值亦随之增高，当深度够大时即使是含水层的电阻率也会增大到无法判断有水的程度，同类介质在浅、中、深层的电阻率高低会不同，导致不同深度区段同一介质的测值不具有可比性，严重影响整个剖面测深分析的准确性。5、数据反演中存在人为主观因素导致处理结果多解性1）大地电磁法技术规范要求对采集到的数据进行数据编辑和曲线平滑处理：（a）通过分析对比所测每个点的大地电磁测深曲线选择有错的数据点；（b）每个测深曲线上删掉的频点不能超过总频点数的20%，不能连续删掉三个以上的频点；（c）数据点连续性差、标准偏差大的点，应参照相邻曲线反复进行平滑处理；（d）应对有静态位移的视电阻率曲线及有地形影响的曲线进行校正。这就是要求分析人员平凭借各自的技术水平、经验积累和主观判断，对每个测点的测深数据及其形成的测深曲线进行评价，找出自认为有错的数据进行删除、调整、平滑处理。由于现场操作人员的技术水平高低及经验多寡不同，对于数据处理的判定标准及主观判断亦不同，导致同样采集到的数据结果处理后得出不一样的结果。2）大地电磁法技术规程要求在定性解释基础上进行定量解释，选用相关的反演软件求取电性异常体的物性参数和几何参数，绘制电阻率—深度断面图或电阻率立体图等成果图件，描述地下电性空间分布。所谓反演，是根据所测数据推导出原始地质模型，即通过实测数据在一定约束条件限制下，来反推地下的地质结构、介质构成及构造等情况。虽然并没有限定运用什么反演软件进行分析，但要求定量解释要尽可能利用测区实测的物性参数、已有地质勘探控制的地下地质情况及其他物探资料作为约束条件和先验控制信息，并利用定性解释的分析结论或认识建立反演初始模型，以减少定量反演的多解性。然而，无论利用何种反演软件对大地电磁法测深数据进行反演分析，都是要在人工干预下完成的：一是要操作人