EH4双源大地电磁测深系统

一、CSAMT技术发展现状及EH4方法简介二、EH4的工作原理三、EH4的应用实例CSAMT技术发展现状目前CSAMT技术研究朝两个不同的方向发展：一个是大功率电可控源音频大地电磁法。其代表是GDP系列和V系列电法仪。这类仪器抗干扰能力强，探测深度大；但受场源效应和静态效应影响较大；供电量大，设备沉重，不利于复杂地形。另一个是中功率磁可控源音频大地电磁法，其代表是EH-4系统。其轻便、快捷，适用各种复杂地形；受场源效应和静态效应影响较小；可作张量测量；但相比电可控源抗干扰稍差，探测深度一般为1500米以浅。4目前我国使用的可控源大地电磁仪器:1）中功率磁可控源大地电磁仪器：美国Geometrics公司：EH-42）大功率电可控源大地电磁仪器：加拿大Phoenix公司的V8美国Zonge公司的GDP32ⅡEH4方法简介EH4是由美国著名的电磁研究机构EMI和电磁仪器制造商Geometrics公司联合研制的全新概念的电导率张量测量仪。EH4遵循大地电磁测深（MT）的基本原理，支持音频大地电磁测深（AMT）和可控源音频大地电磁测深（CSAMT）,属于磁可控源与天然场源相结合的一种大地电磁测深系统。EH4根据天然场500Hz以上波段受人文活动干扰较大的特点，采用EMI磁场源专利技术，将标量发射的电可控源改为张量发射的磁可控源。采用一组垂直布置的磁偶极子作为人工场源，汽车电瓶供电，发射频率从500Hz到100KHz，以弥补大地电磁场的寂静区和几百赫兹附近的人文造成的电磁干扰谐波。EH4方法特点既有有源电探法的稳定性，又有无源电磁法的轻便节能；支持张量人工场源的测量，反演X-Y电导率张量成像剖面，特别适合脉状矿和含水破碎带等二维构造的测量，而一般人工场源电磁测深仅能进行标量测量；与一般MT、CSAMT不同，EH4具有对数据质量、信噪比的质量监控功能，以保证操作员随时对数据质量进行评估。观测时间短，完成一个1000米深度的电磁测深大约只需15分钟左右，为进行EMAP连续观测提供技术条件具有较高的分辨率，接收频点多达60个左右，而其它类似设备为20~30个，为探测某些小的地质构造和区分电阻率差异不大的地层提供了可能性。时间域多次迭加采集数据，提供了丰富的地质信息；实时数据处理与成像，资料解释简捷，图像直观。采用两个正交的半圆形发射天线，不存在接地问题，也不需要布设很长的发射导线。二、EH4的工作原理基本原理EH4属于部分可控源与天然场源相结合的一种大地电磁测深系统。其观测的基本参数为：正交的电场分量（Ex,Ey）和磁场分量（Hx,Hy）的时间序列。然后通过傅立叶变化将时间域的电磁信号变成频谱信号，得到Ex、Ey、Hx、Hy，最后计算卡尼亚电阻率：215EfH如何达到测深的目的？电磁波在大地介质中的穿透深度（或趋肤深度）与频率有关。穿透深度可由下时表示：高频的资料主要反映浅部介质的电性特征，而低频资料则主要反映深部介质的电性变化特征。在一个宽频带上测量E和H，并由此计算出不同频率下的卡尼亚视电阻率和相位，可以确定地下岩层的电性结构和地质构造。503()mf勘探深度把电磁波能量衰减到原来的50%时的传播深度定义为勘探深度，它可以近似的由下式计算：356()mfEx、EyHx、Hy信息采集前置放大滤波主机数据存储处理@文件时间序列互功率谱阻抗文件EH4电导率成象系统由接收、发射、资料处理构成三、EH4的应用实例EH4在矿产勘探中的应用实例1：国外EH4矿产勘探美国劳雷工业公司LaurelIndustrialCompany,Inc.EH-4连续电导剖面仪在中国的应用秘鲁铁矿EH-4三维探测剖面测量单位:首钢地质研究院美国克罗拉多－卡力波银矿EH-4电阻率剖面成象图EH-4电阻率成象系统矿产勘探实例EH-4电阻率剖面成象图数据点金矿矿化带美国内华达立金山金矿实例2：甘肃某金矿区EH4勘探南金山金矿床南、北两个含矿带呈近东西向分布，二者之间以白山组上岩组细晶灰岩分开，北矿带呈脉状或透镜状矿体在平面上成带状分布，在剖面上呈叠瓦状平行产出，与地层走向大体一致,倾向北北西，与地层倾向相反，倾角２５°～４５°，局部较陡。矿化主要为硅化隐爆凝灰角砾岩型，矿石属贫硫化物型，黄铁矿（＜１％）呈星点浸染状分布于矿石中，脉石矿物以石英为主（８０～９０％）。隐爆角砾岩体内部为隐爆岩浆角砾岩，两侧为隐爆凝灰角砾岩，北矿带主矿体位于外带的隐爆凝灰角砾岩中，南矿带地表发育矿化，其深部的隐爆角砾岩体可能存在矿体，推测矿体具有外带成矿和对称成矿的分布规律，矿床为隐爆角砾岩型金矿床。0-100200-300-400-500-1002003004005000-100-200-300-400-500-600花岗岩隐爆花岗质胶结角砾岩硅化矿化体白山组地层推测断层钻孔已知矿化体已知矿体预测矿（化）体预测矿（化）体0.00300.00600.00900.001200.001500.001800.002100.002400.002700.003000.003300.003600.003900.004200.004500.004800.00050100150200250300350400450500-600-580-560-540-520-500-480-460-440-420-400-380-360-340-320-300-280-260-240-220-200-180-160-140-120-100-80-60-40-200050100150200250300350400450500m345°甘肃某金矿7勘探线EH4连续电导率剖面（上）及解译图（下）（１）低阻（＜１KΩ·ｍ）电性体，分布广泛，并对称分布于高电阻率电性体两侧，构成本区电性体的主体，结合本区围岩产状特点综合分析加以判断，应为本区含矿主体岩石即隐爆凝灰角砾岩；（２）中等电阻率（１K～２KΩ·ｍ）电性体呈不规则团块状、透镜状产出，可能是矿体产出部位；（３）高阻（２K～５KΩ·ｍ）电性体，呈柱状、不规则团块状和岩体状产于低电阻率电性体之中，浅部（＞３０００ｍ）不规则团块状和透镜状应为隐爆岩浆角砾岩，深部（＞３０００ｍ）应为花岗岩体。实例3：内蒙大山铁矿EH4勘探内蒙大山铁矿成矿机理矿区内四条EH-4深部地球物理测线联合对比图实例4：EH4在几个危机矿山中的应用效果N布尔克斯岱金矿床该矿床的地表氧化矿采尽后已废弃多年。钻探控制深度200米。矿化蚀变带长约1500米，已控制了I、II号矿体，走向95,倾向185,倾角75。孔深850mFeFe136083FeNFeIV矿体水平厚度（m）矿体平均品位（g/t）安山岩硅化、黄铁矿化安山岩金矿体及编号竣工钻孔及编号凝灰岩为了验证成矿理论和成矿预测，又开展了深部地球物理工作，漏斗高电阻率（１０００～５１７９Ω·ｍ）电性体为次火山岩；广泛分布的中等电阻率（３５０～８００Ω·ｍ）电性体应为本区主体岩石即安山岩；低电阻（小于１５０Ω·ｍ）电性体产出位置与浅部已知矿（化）体和钻孔资料对比分析发现，浅部低电阻异常区与地表矿（化）体出露位置和钻孔见矿位置吻合，因此，浅部低电阻率电性体与已知矿化蚀变体相对应，地下２００ｍ以下的低电阻率异常与浅部已知矿体的低电阻率异常相同，其延深与浅部已知矿体向深部延伸的趋势一致；推断深部低电阻率异常亦可能反映的是矿化异常。实例4：在云南某金属矿的应用实例5：EH4在韧性剪切带型金矿成矿带的应用金矿铜矿多金属矿铁矿稀有金属矿铅锌矿科克萨依萨尔布拉克多拉纳萨依托库孜巴依阿舍勒可可托海乔下哈拉哈拉通克可可塔勒蒙库铁木尔特阿巴宫萨热阔布工作矿区分布沿额尔齐斯构造带考察和工作的金矿床:多拉纳萨依金矿区、阿克萨依、托库孜巴依金矿区、萨尔塑克金矿，萨尔布拉克金矿床、科克萨依金矿床、马热勒特、阿拉塔斯、扎克特、喀腊萨依金矿、老山口、小萨尔布拉克金矿点等（底图据王京彬等，1999）工作区阿克萨依萨尔塑克一、韧性剪切带型金矿地表矿体位置A地表矿化蚀变带位置0-300-260-220-180-140-100-60-20(M)4080120160240280D地表矿体位置BC地表矿体位置A14080120160240280D1地表矿化蚀变带位置地表矿体位置B1C1西部哈巴河东部青河中部富蕴左图反映了地下存在２种不同的电性体：低阻电性体（＜２６０Ω·ｍ），呈脉状、不规则透镜状分布于中高电阻率电性体之中，最大延深可达４００ｍ。中高阻电性体（＞５００Ω·ｍ）构成本区电性体的主体。矿化蚀变的展布受断裂构造的控制，在电阻率异常剖面上呈比较明显的带状。对比研究表明，浅部地球物理低阻异常位置与地表矿化蚀变带位置完全吻合，且该异常带向深部稳定延伸，并形成较大的低电阻率异常区。随后的钻探结果验证了该区的地球物理异常。EH4在地下水勘探中的应用EH-4电导率成像法主要是通过观测地层电性参数在纵向及横向上的变化特征，来确定地层岩性结构、岩溶发育带或岩石破碎位置以及预测地下水水质的变化规律，是一种先进的频率域电磁法勘查技术，代表当今国际上电磁法勘查技术的发展趋势，其主要特点是：探测深度大，分辨率高；不足之处在于容易受到近场影响。050100150200250300Station(m)-200-150-100-50Depth(m)1.010.015.017.019.522.523.825.027.530.032.535.040.045.050.055.060.0050100Ωm0-25-50-75-100-125-150M测量单位:中国地科院保定水文方法研究所距离(米)保定工业城EH-4与电测井对比试验剖面ohm.m内蒙清水河县小缸房乡EH-4找水电阻率剖面钻井见水测量单位:050100150Staion(m)050100150-800-700-600-500-400-300-200-100Depth(m)-800-700-600-500-400-300-200-1002663100160202254340460580730923103011801300140015001700Ohm.m美国劳雷公司内蒙煤田地质局050100150Station(m)050100150-1000-900-800-700-600-500-400-300-200-100Depth(m)-1000-900-800-700-600-500-400-300-200-100204569100140180220260290310340380Ohm.m钻井出水内蒙清水河县韭菜庄乡新村EH-4找水电阻率剖面EH4在工程勘察中的应用020406080100120140160180Station(m)-100-80-60-40-20Depth(m)4351617286103146174208248295352419500675850已知冻土已知融区冻土下限青海花石峡EH-4冰川冻土试验剖面50.00100.00150.00-400.00-350.00-300.00-250.00-200.00-150.00-100.00-50.000508010015021030042054068084098012001400贵阳乌江溶洞探测剖面八米高溶洞测量单位：国家电力公司贵阳勘测设计院物探队、劳雷公司100150200250300350400-200-150-100-500-200-150-100-500-20035045055065075085095011001500190023003000贵阳某地溶洞探测剖面测量单位：国家电力公司贵阳勘测设计院物探队溶洞