地球物理勘探以各種巖石和礦石的密度、磁性、電性、彈性等物理性質(zhì)的差異為研究基礎，基于物理學的原理、方法和觀測技術，分析、推斷、解釋地質(zhì)構(gòu)造和礦產(chǎn)分布情況。物探方法一般劃分為磁法、重力法、電法(含電磁法)、彈性波法(含地震法和聲波法)、核法(放射性法)、熱法(地溫法)與測井七大類，分地面、航空、海洋、地下4個工作空間域。

對探測隱伏礦床來說，物探方法面臨的重要問題之一是加大探測深度和提高分辨率。西方國家曾有人提出在20世紀末找礦深度應超過1000m，我國也有人提出將500m以下作為第二找礦空間，加拿大地質(zhì)調(diào)查所的Boldy把地下150～1500m作為探測深埋礦的范圍。

20世紀80年代以來，國內(nèi)外瞬變電磁法(TEM)、可控源音頻大地電磁法(CSAMT)、金屬礦地震、陣列電磁和地-井TEM等技術的研究、發(fā)展和應用取得引人矚目的技術進步，目前某些物探方法的最大探測深度見表3-1。國外流行利用綜合物探來找礦，也取得了明顯的找礦效益。澳大利亞利用綜合物探法在新南威爾士科巴地區(qū)找到了一個大型的隱伏鉛鋅銀多金屬礦床;蘇聯(lián)也曾用綜合物探法在雅庫特、哈薩克斯坦等地區(qū)相繼發(fā)現(xiàn)了一系列新礦床。目前有關物探勘查技術方法的研發(fā)總體以美國、加拿大領導潮流，俄羅斯則在構(gòu)造復雜金屬礦區(qū)的地震方法研究上始終處于領先地位。

表3-1 某些物探方法的最大探測深度及主要探測目標

我國適時跟蹤了國際先進物探技術的發(fā)展，但在先進方法的應用和研究上限于少數(shù)幾個科研和勘查單位，首先在石油、水利部門得到應用，一般礦產(chǎn)勘查單位的應用相當滯后。近些年，中國地質(zhì)大學、中國地質(zhì)科學院礦產(chǎn)資源研究所等單位運用瞬變電磁測深(TEM)、可控源音頻大地電磁測深(CSAMT)、高分辨電導率成像(EH-4)、天然源聲頻大地電磁(AMT)等深探測物探方法，應用于我國金屬礦產(chǎn)勘探實踐，在云南、新疆、湖南、內(nèi)蒙古、河北等地區(qū)取得可喜的應用效果。河南省近年來逐步進入隱伏內(nèi)生金屬礦產(chǎn)地質(zhì)找礦階段，在河南省地質(zhì)調(diào)查院的倡導下，高精度重力、高精度地面磁測、瞬變電磁、可控源音頻大地電磁測深、EH-4連續(xù)電導率測量、大功率激電測量、頻譜激電測量等深探測物探技術方法正在被推廣利用。

(一)可控源音頻大地電磁法(CSAMT)

1. 方法原理與特點

可控源音頻大地電磁法——CSAMT法(Controlled Source Audio-Magneto Telluric)是在大地電磁法(MT)和音頻大地電磁法(AMT)的基礎上發(fā)展起來的，同屬頻率電磁測深范疇，三者不同之處在于CSAMT是采用人工控制激勵場源的高分辨率電磁測深技術，其工作頻率范圍為0.125～8000Hz。由于天然場源的隨機性和信號微弱，MT法需要花費巨大努力來記錄和分析野外數(shù)據(jù)。為克服這個缺點，加拿大多倫多大學教授Strangway和他的學生Myron Goldstein提出了利用人工(可控)場源的音頻大地電磁法(CSAMT)。這種方法使用接地導線或不接地回線為場源，在波區(qū)測量相互正交的電、磁場切向分量，并計算卡尼亞電阻率，以保留AMT法的一些數(shù)據(jù)解釋方法。工作中通過調(diào)整二次場觀測頻率進而采集各觀測點不同頻率下不同方位的電、磁場振幅及相位數(shù)據(jù)，通過各種復雜的數(shù)據(jù)處理、反演手段，最終反映出地下電阻率三維分布特征，從而達到測深的目的。

CSAMT法計算卡尼亞電阻率的公式為:

式中:Z為復阻抗;f為頻率(Hz);ρ為電阻率(Ω·m);E為電場強度(m V/km);H為磁場強度(n T);φE為電場相位;φH為磁場相位(度)。此時的E與H，是一次場和感應場的空間矢量疊加后的綜合場，即總場。

CSAMT測量包括兩組10多個獨立分量，這些分量的測量取決于地質(zhì)復雜程度和經(jīng)濟條件。CSAMT包括張量、矢量和標量3種方式，取決于測量分量的數(shù)量和使用場源的數(shù)量，也可只利用電場分量進行測量。常用儀器:GDP-32(美國Zonge Engineering)、V-8(加拿大鳳凰公司)和GMS-07(德國Metronix公司)。CSAMT具有以下方法技術特點。

勘探深度范圍大:根據(jù)不同地質(zhì)目的及實地地電條件，CSAMT方法的勘探深度可以靈活控制;工作中依據(jù)當?shù)仉娦蕴卣髟O定測量頻點的上下限并調(diào)整收發(fā)距離，一般可將勘查深度限定在20～2500m范圍內(nèi)的某個區(qū)段。

分辨率高:垂向分辨率(電性層或目標地質(zhì)體厚度與埋深之比)可達10%，水平分辨率約為接收偶極子長度(淺部可控制在20m以內(nèi))。

低阻敏感性:由于CSAMT方法使用交變電磁場，因而可以穿透高阻蓋層或淺部高低阻間雜地層，對反映深部低阻地質(zhì)體具有較好的效果。

地形影響小:由于觀測區(qū)場源在大部分頻點下為平面波場，同時電磁分量的觀測計算已進行了歸一化，因而該方法的測量結(jié)果受地形影響較小且易于校正。

抗干擾能力強:目前應用于該方法的物探儀器大多配備大功率發(fā)射機(發(fā)射功率可達25k W以上)，整套儀器具備精確分頻、高靈敏度、高次疊加、高穩(wěn)定性等性能，對有效壓制各種地電及人文干擾效果顯著。

2. 工作方法

根據(jù)地質(zhì)需要采用任何點距進行測量，一般礦區(qū)剖面測量點距20～40m。將一系列測量電極對(電偶極子)沿剖面首尾相接，連續(xù)排列組成一系列觀測點，同時觀測各電極對之間的剖面方向電場信號以及某一觀測點上的垂直剖面方向的磁場信號。為了保證人工源電磁場在平面波區(qū)和電磁場不發(fā)生畸變，測點布置在如圖3-1所示的扇區(qū)內(nèi)。

圖3-1 CSAMT野外標量測量工作方法

場源布置技術要求:在保證提供所需的信號強度的前提下，AB應當足夠長。A、B極布置在接地條件好的地方，供電電極用銅編織帶做成，長3～4m，埋入地下并用鹽水徹底澆透。場源布置還要考慮場源與測線間的地質(zhì)情況，在場源與測線間盡量沒有金屬礦、煤礦、大的斷層、湖泊和巖溶等引起靜態(tài)效應的地質(zhì)體。

接收機布置技術要求:為方便施工，接收機布置在一個電極排列的中間，而且一定要接地。

測量電偶極布置技術要求:采用測量點距長度的電偶極子(測量電極)來觀測電場，偶極的兩端連接在用水澆濕的坑中的固體不極化電極上。

測點布置技術要求:測點布在遠區(qū)，而且在AB場源偶極的中垂線的30°扇區(qū)內(nèi)，比較理想的是最靠近場源的測線距AB＞5倍的趨膚深度。

磁棒布置技術要求:磁棒布置在測量電偶極子排列的中間，為了最大限度地減少因風引起的震動產(chǎn)生的噪聲，通常是把磁棒埋起來，磁棒的方向垂直測線且水平。

質(zhì)量要求:要求兩次觀測的電阻率-頻率曲線形態(tài)一致;每個測點電場強度基本大于20μV/m，磁場強度大于0.01n T;每個測點的每個頻點的SEM＜100milliradians。

數(shù)據(jù)處理與解釋方法:野外實時計算卡尼亞電阻率，對每一個測點進行編輯，舍掉畸變的頻點，保留高質(zhì)量的頻點數(shù)據(jù)。在進行反演解釋時，首先進行靜態(tài)位移校正、近場校正。其反演方法有廣義逆矩陣反演、隨機搜索法反演、Bostick反演、直接反演、OCCAM反演、快速松弛(RRI)、共軛梯度等。常用的軟件有TCMV、TCMT、TCMP、TCMG、TCMGS、STATIC、SCSIO等。

3. 應用實例

CSAMT有大量成功應用的范例，雖然一些礦(體)與圍巖之間沒有明顯的電阻率差異，但是大多有色金屬礦床與巖漿巖體和構(gòu)造一般關系較密切，利用可控源音頻大地電測深法，可通過尋找與成礦有關的巖體和構(gòu)造，進行間接找礦。

在國外，1981年日本九州島發(fā)現(xiàn)的菱刈金礦床是在用CSAMT法識別出低阻異常帶和高阻異常帶，后經(jīng)鉆探證實高阻異常系由礦化引起，用CSAMT準確圈定目標后鉆探見到高品位金礦體的。

在國內(nèi)，黃力軍等(2007)在四川呷村銀多金屬礦區(qū)進行了可控源音頻大地電磁法(CSAMT)測量。呷村海相火山巖塊狀硫化物礦床位于四川西部高原，產(chǎn)于“三江”義敦島弧帶的昌臺火山盆地。含礦圍巖為上三疊統(tǒng)呷村組一套中酸性火山巖系，主要巖性有鈣質(zhì)板巖、鈣質(zhì)千枚巖和泥晶灰?guī)r等。主礦體長數(shù)千米，局部累計厚度達100m，向下延伸大于600m。從圖3-2可以看出，可控源音頻大地電磁測深反演電阻率低阻異常，基本反映的是良導礦體和賦礦構(gòu)造在斷面內(nèi)的分布情況，如果應用可控源音頻大地電磁測深法面積測量，可以基本勾畫出良導礦體和賦礦構(gòu)造的三維空間分布形態(tài)，對該區(qū)礦產(chǎn)資源進一步勘探具有明顯的指導作用。

張建奎(2006)在青海某產(chǎn)狀復雜的磁鐵礦成功地使用CSAMT法進行了測量，并與對甘肅某鉛鋅礦采用CSAMT法的結(jié)果進行了對比研究。其對比結(jié)果表明:在電性條件具備(礦體、礦化體與圍巖之間具有明顯的電性差異)、無其他干擾因素存在并且在多方法配套使用時，CSAMT法可以發(fā)揮其特長，有很好的找礦效果。在對于電性條件不充分、缺乏其他物探方法的對比驗證時，使用該法進行直接找礦，則效果不明顯。

圖3-2 四川呷村銀多金屬礦0線地質(zhì)物探綜合斷面圖

(據(jù)黃力軍等，2007)

(二)連續(xù)電導率成像(EH-4)

1. 方法原理與特點

目前，基于平面波卡尼亞電阻率頻率域電磁測深法向兩個方向發(fā)展:一個方向是重設備、大功率可控源音頻大地電磁測深法(CSAMT);另一方向是輕設備、天然源音頻大地電磁測深法(Audio-Frequency Magnetotellurics)。后者代表儀器為美國Geometrics公司的EH-4系統(tǒng)和德國的Metronix公司的GMS系統(tǒng)。從MT法中的張量測量簡化為矢量測量，放棄了垂直磁場分量HZ的測量，使方法從“EH-5”簡化為“EH-4”。

電導率連續(xù)成像系統(tǒng)具有如下特點:可利用天然場源和人工場源，綜合了CSAMT和MT法各自的優(yōu)點(杜榮光等，2006);儀器輕便，適用于地形、氣候條件惡劣的山區(qū)使用;EH-4既具有有源電磁法的穩(wěn)定性，又具有無源電磁法的節(jié)能和輕便;觀測頻帶寬從0.1Hz至100k Hz。最小探測深度由幾米至最大探測深度2000m。對二維構(gòu)造反映比較逼真，能較真實地反映地質(zhì)現(xiàn)象，工作效率高，不受通信條件約束，在現(xiàn)場能實時獲得成像結(jié)果。EH-4儀器設備輕，觀測時間短，完成一個近1000m深度的測深點，大約只需15～20min，這使它可以輕而易舉地實現(xiàn)密點連續(xù)測量(首尾相連)，進行EMAP連續(xù)觀察。

EH-4的測量頻段為10Hz～100k Hz，其探測深度大致在10～1000m。對于加強型發(fā)射源和配置了低頻磁探頭的EH-4，其低頻段可延伸至0.1Hz，通?？蛇_1200m以上至1500m，特殊高電阻率地區(qū)，甚至可達到2000m以上。500Hz以上用可控源發(fā)射，500Hz以下利用天然地磁場。因此，EH-4是天然和人工場源的雙源型大地電磁測量儀。目的是加強高頻訊號，增加采集數(shù)據(jù)的可靠性和提高分辨率。

EH-4的方法原理與傳統(tǒng)的MT法一樣，它是利用宇宙中的太陽風、雷電等入射到地球上的天然電磁場信號(頻率10Hz～1k Hz)作為激發(fā)場源，又稱一次場，該一次場是平面電磁波，垂直入射到大地介質(zhì)中。為了補充天然源信號頻率的不足，采用了一對正交諧變磁偶極子來發(fā)射人工電磁波(頻率1～100k Hz)，專門用來彌補大地電磁場的寂靜區(qū)和幾百赫茲附近的人文電磁干擾諧波。由電磁場理論知，大地介質(zhì)中將會產(chǎn)生感應電磁場，此感應電磁場與一次場同頻率，引入波阻抗Z。在均勻大地和水平層狀大地的情況下，波阻抗是電場E和磁場H的水平分量的比值。公式如下。

式中:f為頻率(Hz);ρ為電阻率(Ω·m);E為電場強度(m V/km);H為磁場強度(n T);φE為電場相位;φH為磁場相位(mrad)。此時的E與H，是一次場和感應場的空間矢量疊加后的綜合場。

在電磁理論中，把電磁場(E，H)在大地中傳播時，其振幅衰減到初始值1/e的深度，定義為趨膚深度(δ):

趨膚深度隨電阻率(ρ)和頻率(f)變化。一般來說，頻率較高的數(shù)據(jù)反映淺部的電性特征，頻率較低的數(shù)據(jù)反映較深的地層特征。因此，在一個寬頻帶上觀測電場和磁場信息，并由此計算出視電阻率和相位，可確定大地的地電特征和地下構(gòu)造。

2. 工作方法

EH-4電導率成像系統(tǒng)由發(fā)射系統(tǒng)、接收系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三大部分組成(圖3-3)。其中發(fā)射系統(tǒng)主要由發(fā)射天線、發(fā)射機和控制開關組成;接收系統(tǒng)主要由前置放大器、電磁傳感器及附屬設備組成。儀器工作溫度－20～400℃，存放溫度－50～600℃。要避免陽光直接照射、受潮。長時間記錄時，應使用12V、40A以上的電瓶。用發(fā)電機直流輸出供電時，應并聯(lián)電瓶。

野外工作前要進行儀器試驗:①組織測區(qū)踏勘，了解施工條件，調(diào)查大地電磁信號有影響的干擾源及其分布情況;②收集或測定區(qū)內(nèi)主要巖石電性參數(shù)，擬定測區(qū)地電模型進行正演計算，研究所需探測的主要電性標志層在大地電磁測深曲線上顯示的特征，合理選擇觀測頻段;③分析測區(qū)噪聲水平，確定排除或減弱干擾源的措施，研究重復觀測可能達到的精度，確定檢查點誤差。

野外工作測線、測點布置:①測線與測點根據(jù)實際情況允許在一定范圍內(nèi)調(diào)整，面積測量測線的移動，在相應比例尺的圖上不超過0.5cm;路線測量測點挪動不超過1/2點距。②面積測量時，測區(qū)范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)有意義的異常應及時加密測線，至少應有3個測點(不同測線)在異常部位。③如因大地電磁測深曲線異?；蚴ミB續(xù)性，必須加密測點。④測點不能選在山頂或狹窄的深溝底，應選周圍開闊，至少是在兩對電極范圍內(nèi)地面比較平坦相對高差與極距之比小于10%的地方布點。⑤選點應考慮布極范圍內(nèi)地表土質(zhì)均勻，點位不能設置在明顯的局部非均勻體旁。所選測點應遠離電磁干擾源，一般要求:離開大的工廠、礦山、電氣鐵路、電站2km以上;離開廣播電臺雷達站1km以上;離開高壓電力線500m以上;離開繁忙的公路200m以上。⑥在進行面積測量時，測點剖面坐標和高程的測定，應采用實測(衛(wèi)星定位儀或經(jīng)緯儀觀測)。在進行路線測量時，可在成圖比例尺高1倍的大比例尺地形圖上定點，但應保證在規(guī)定比例尺的圖上，坐標偏差小于1mm，高程誤差不超過一個等高線距。⑦做完的測點，應埋設木樁，樁上標明測點編號、觀測日期和施工單位。

圖3-3 EH-4野外工作方法

觀測裝置的敷設:①十字形裝置:水平方向的兩對電極和兩磁傳感器(以下簡稱磁棒)分別互相垂直敷設，其方位偏差不大于1°，水平磁棒頂端距中心點8～10m。如兩對電極和水平磁棒按正北(x)正東(y)向布置，垂直磁棒則應放在方位角225°，距測點中心不超過10m的位置。②在施工中不適宜十字敷設時，可采用L型、T型裝置或斜交裝置，其斜交角應大于70°，方位偏差均小于1°。③接收電極距應根據(jù)觀測信號強度和噪聲水平來確定，一般在50～300m之間選擇，如測點周圍地表起伏不平，應按實測水平距布極，極距誤差應小于±1%。④電極接地電阻要求不大于2000Ω。高阻巖石露頭區(qū)應采用電極并聯(lián)、電極周圍墊土澆水來降低電阻。合金電極應將電極打入土中2/3;不極化電極應埋入土中20～30cm，保持與土壤接觸良好，兩電極埋置條件基本相同，不能埋在樹根處、流水旁、繁忙的公路旁和村莊內(nèi)，同時應避免埋設在溝、坎邊。⑤應在觀測前埋設好電極和磁棒，觀測時如發(fā)現(xiàn)仍有不穩(wěn)定的現(xiàn)象，應檢查電極埋設質(zhì)量和接地條件，經(jīng)處理達到穩(wěn)定再記錄。水平磁棒入土深度為30cm，用水平儀校準保證水平。⑥電極聯(lián)線、磁棒聯(lián)線及接入儀器前放盒的電纜均不能懸空，不能并行放置，每隔3～5m需用土或石塊壓實，防止晃動。

觀測:①儀器到達測點，電極、磁棒的布設連接工作就緒后，應檢查:電道，磁道信號線與屏蔽層的絕緣度應大于1M;各信號線與地的電阻應大于1M;電極、磁棒、信號線的埋置和敷設是否符合要求。②觀測記錄前，應檢查儀器與傳輸線連接是否牢固，儀器啟動后應按儀器操作說明書進行各項測試，如噪聲測試、增益測試、電極比較、極性比較等。觀測時讀入記錄頭段的各種參數(shù)，必須齊全正確。③一個測點上大地電磁的觀測需連續(xù)進行，應選擇干擾背景比較平靜的時間記錄。每個測點應達到完成地質(zhì)任務必須觀測的最低頻率。每個頻點應有足夠的疊加次數(shù)，特別是低頻段數(shù)據(jù)質(zhì)量，如達不到要求應延長觀測時間(疊加次數(shù)不得少于3次)。④在觀測進程中，隨時注意監(jiān)視各道變化，如遇記錄道反向、飽和、嚴重干擾等現(xiàn)象應及時補測。從監(jiān)視屏幕上(或打印結(jié)果)分析視電阻率，相位曲線質(zhì)量，如不符合設計要求，應進行重測。⑤一個測點觀測完成后，應將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)錄到磁帶上，一盤存檔，另復制一盤用于資料處理。磁帶盤上應貼標簽，注明施工單位、測區(qū)、測線號、測點號、磁帶編號、帶的種類、組號、操作員姓名、日期等。操作員和測量員要認真填寫工作記錄和測點布置記錄。要求字跡清楚，符號正確，沒有涂改現(xiàn)象。

檢查點的規(guī)定:檢查點應是同一測點，不同日期，重新布極進行重復觀測點。所作檢查點，要求在測區(qū)面積內(nèi)分布均勻，并應選在干擾相對平靜的地區(qū)，不能集中在一段時間內(nèi)。作檢查點數(shù)不得少于全測區(qū)坐標點的3%。檢查點與被檢查點的全頻視電阻率(ρxy，ρyx)曲線及相位(φxy，φyx)曲線，應形態(tài)一致，對應頻點的數(shù)值接近，但經(jīng)編輯、插值后與被檢查點同一極化的均方相對誤差(m)不應大于5%(即m≤5%)。

野外期間儀器、設備的檢測和維護:①儀器的標定(或數(shù)據(jù)合成測試)，按儀器的要求定期進行，相鄰兩次標定結(jié)果相對誤差不超過2%。同一測區(qū)如有兩臺或兩臺以上的儀器一起施工，應在同一點上，采用相同觀測裝置進行一致性對比，其中應有80%以上頻點的相對誤差小于5%。②野外工作期間，如遇儀器發(fā)生大的故障，又無法排除時，應當立即送回基地修理，不得自行拆卸。嚴禁用不正常的儀器進行觀測。③野外應建立儀器檢測、維修記錄，詳細記述儀器使用中出現(xiàn)的故障和排除故障的措施。④磁棒在搬運、埋設過程中應輕裝、輕放，避免撞擊。不極化電極應經(jīng)常清洗，更換溶液，保持罐內(nèi)有充足、飽和的電解液，要求極差小于2m V。

野外提交的資料:提交的原始資料有原始數(shù)據(jù)帶(或軟盤)、操作員工作記錄、測點布置記錄、點位測定記錄;儀器一致性檢查和標定結(jié)果，野外應根據(jù)不同儀器提交處理結(jié)果帶(或軟盤)及相應的全部或部分打印資料，包括視電阻率曲線和相位曲線、傾子振幅曲線、旋轉(zhuǎn)主軸方位角、橢圓率、偏移度、相干度和其他信息。

野外資料質(zhì)量評價:每個測點的視電阻率和相位4條曲線應分別進行評價，按級登記。全頻電阻率曲線和相位曲線的質(zhì)量評價分別為:I級，85%以上頻點的數(shù)據(jù)，標準偏差不超過20%，連續(xù)性好，能嚴格內(nèi)插曲線;Ⅱ級，75%以上頻點的數(shù)據(jù)，標準偏差不超過40%，無明顯脫節(jié)(不超過3個頻點)現(xiàn)象;Ⅲ級，不合格，數(shù)據(jù)點分散，不能滿足Ⅱ級的要求。物理點質(zhì)量的評價根據(jù)測區(qū)的噪聲水平，可解決地質(zhì)問題的程度，以及曲線的質(zhì)量級別加以評定。

EH-4的反演方法有一維BOSTIC反演、Born近似反演、聯(lián)合共軛梯度最小二乘法CGLS和快速系數(shù)反演RRI，通過應用平滑約束優(yōu)化高斯-牛頓方法，以多次迭代逼近理想的解釋成像。

3. 應用實例

中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所應用EH-4電磁系統(tǒng)在隱伏礦體定位方面進行了研究，以東天山鏡兒泉葫蘆巖漿熔離型銅鎳硫化物礦床為例。鏡兒泉銅鎳硫化物礦床位于黃山-鏡兒泉銅鎳成礦帶東部。礦區(qū)出露地層是中石炭統(tǒng)梧桐窩子組中酸性—中基性火山巖、火山碎屑巖，夾變粒巖、淺粒巖、片巖等，礦區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，北東東向鏡兒泉-咸水泉斷裂控制了基性—超基性巖體的形成和展布，礦體規(guī)模較大，主要為盲礦體，呈似層狀產(chǎn)于輝石巖相的底部。具有上部貧礦、下部富礦的垂直分帶特點，以貧礦體為主，礦體與圍巖之間呈漸變關系。基性—超基性巖體的巖石具有三高一低(高重力、高磁異常、高激化率，低電阻率)的基本特征，一條垂直巖體走向剖面的電阻率-深度圖及地質(zhì)解譯圖(圖3-4)揭示出了巖體和地層的界限，以及各不同巖相之間的界限，同時大致劃分出了含礦的輝石巖相及礦體賦存位置，得到了鉆探結(jié)果的驗證。

圖3-4 鏡兒泉銅鎳礦床98勘探線EH4測量剖面圖(A)及地質(zhì)解譯圖(B)

(據(jù)申萍等，2007)

1. 中石炭統(tǒng)桐梧窩子子組;2. 橄欖巖相;3．輝石巖相;4．輝石閃長巖相;5．鉆孔及編號，6．礦體及編號

申萍等(2007)在東天山卡拉塔格銅金礦化帶，甘肅北山韌性剪切帶型礦床運用EH-4法電磁測量，獲得了較為滿意的找礦效果。樊戰(zhàn)軍等(2007)在黑龍江森林覆蓋區(qū)進行金礦找礦時，認為EH-4方法能清晰地反映厚的低阻覆蓋層下的深部地質(zhì)體和構(gòu)造展布。賈長順等(2008)在內(nèi)蒙古白音諾爾鉛鋅礦開展的EH-4測量工作表明，該法能清晰反映礦區(qū)的褶皺構(gòu)造和礦化帶，為進一步找礦指明了方向。

沈遠超等(2008)通過對25個金礦的EH-4工作進行總結(jié)后得出:對于火山晚期熱液型金礦，該法能反映火山機構(gòu)控礦的漏斗狀形態(tài)，體現(xiàn)了礦體的垂向延深大于水平延長的成礦規(guī)律，礦化異常的電阻率較低;剪切帶型金礦床，明顯區(qū)分了礦化蝕變構(gòu)造帶和圍巖，確認礦化異常在圍巖中呈脈狀分布;隱爆角礫巖型金礦床，清晰地反映了隱爆角礫巖體控礦所形成的對稱礦(化)體，區(qū)分了隱爆角礫巖體和礦化蝕變帶。

盡管EH-4方法有很多突出優(yōu)點，但在工作中，還是要滿足探測目標與周圍圍巖存在著明顯的電性差異這一前提條件。在工作中，要盡量避開如高壓電線之類的人文電磁干擾，使用人工可控電磁源時，當不滿足遠區(qū)條件時，要進行數(shù)據(jù)校正，以獲得真實有效的觀測數(shù)據(jù)。運用EH-4法時，還要加強對礦區(qū)礦床模型和成礦規(guī)律的研究，以有效指導地質(zhì)解譯。

(三)頻譜激電剖面測量

1. 方法原理與特點

頻譜激電(SIP)法是一種大功率人工源頻率域激電測深方法。它以4個參數(shù)的異常來評判勘查對象的地質(zhì)屬性，即巖石的導電性參數(shù)ρa、描述巖石IP效應全過程的IP效應強度參數(shù)充電率ma、IP效應譜形態(tài)參數(shù)——時間常數(shù)τa和頻率相關系數(shù)ca。其中ma與巖石中可極化物質(zhì)(如金屬硫化物等可極化礦物)的含量正相關，τa、ca與可極化物質(zhì)在巖石中的賦存狀態(tài)，即巖石中金屬硫化物等可極化礦物的礦化結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征相關。其中τa、ca還具有稀釋作用小，即其異常隨目標體埋深增大、減弱緩慢的特點。據(jù)此，使用SIP法可以解決以下地質(zhì)找礦問題:①識別含碳質(zhì)地層IP與金屬硫化物IP(按介質(zhì)中極化物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和體積含量的差異來識別);②礦化背景中找相對富集體;③尋找深部隱伏礦與盲礦。

2. 工作方法

SIP法工作裝置，使用大功率V8儀器采集系統(tǒng)和大極距偶極-偶極剖面測深裝置進行工作(圖3-5)。采用12道軸向非對稱偶極-偶極剖面測深裝置，為達到垂向探深區(qū)間400～1000m的覆蓋要求，設計的裝置參數(shù)為:偶極距a=測線點距=50m;供電電極AB極距=Ka=3a=300m(如深部n＞14，接收道訊號過小，AB可增大為5a=500m);12個采集道的隔離系數(shù)n=6～17。該組參數(shù)的設計探測窗口深度區(qū)間為h=400～950m，考慮到剖面探測深度窗口應盡量將勘查目標體置于其中間或偏上位置的原則，估計該設計探測窗口能控制目標體有效深度區(qū)間至少可達h=500～850m。對于AB=3a而言，一個12道排列點的首尾電極間排列長度(A-M13) =21a=2100m(共22個電極點)?？紤]到分辨能力和訊號大小，這是目前最佳的一組參數(shù)，該組參數(shù)能控制目標的有效深度區(qū)間為500～850m，如需要繼續(xù)加深只能增大n (如使用a=100m，AB=500m，n=7～18，h=550～1100m，h'=650～1000mm)。這樣在增大探深的同時也會降低分辨能力，尤其是淺部。而且會大大增加施工難度，深部道n＞14時接收道訊號會降得更低。一般測量頻帶:2－6～28Hz，在2的整數(shù)冪指數(shù)間加密一個頻點。可據(jù)已知剖面試驗結(jié)果進行調(diào)整，但所選頻帶中一定要有一組2的整數(shù)次冪頻點。

布極測地工作:布極測地工作中測線電極點不能布設在變壓器地線處、金屬管道金屬鎧裝電纜等人文金屬設施上或其附近，理想電極點無法躲開時或在障礙區(qū)時，設計成偏離點或成有轉(zhuǎn)角的測線，有轉(zhuǎn)角的測線要保證每個觀測道的發(fā)射偶極軸線和接受偶極軸線間的夾角小于30°;測線不能與高壓輸電線平行，無法避讓時應盡量垂直穿過。每條測線的每個電極點都要有實際施測的大地直角坐標(x，y，z)。測線點(即電極點)點距=接收偶極距，測線點點號編號規(guī)則統(tǒng)一，并使相鄰測線點點號步長與設計點距(即接收偶極距)成固定的倍數(shù)關系。實際布設的點距長短不一，由處理軟件依據(jù)個別設計點號的實際坐標(x，y，z)來校正。

圖3-5 頻譜激電(SIP)法野外測量工作方法

采集施工:布線應有詳細的施工布極圖，導線布設中供電電纜不能與接收電纜平行、重合布設，也不要交叉布設，所有電纜的連接頭都要包好，不能碰地、碰植物，以免造成新增的漏電接地點。布極接地及電極處理要符合要求，接地電阻要小而且要長時間穩(wěn)定。供電電極與接收電極的接地電阻要保證在每個排列工作時間內(nèi)(20～60min)接地電阻的變化較小，特別是接收電極的接地電阻除了要始終穩(wěn)定外，其大小要處理到小于1kΩ為好，而且要使各道的DC電位值保持基本穩(wěn)定。

跑極:擬以滾動跑極方式完成12道軸向非對稱偶極-偶極剖面測深采集施工，工作前要進行充分的物質(zhì)設備(電極、電纜等)儲備和必要的操練與培訓。

采集監(jiān)測:每個排列采集過程要注意實時查看各順序道訊號大小(訊號棒長度)是否為有序排列，采集曲線是否正常，電流采集盒子是否一直工作，以便發(fā)現(xiàn)問題及時處理補救以保證采集質(zhì)量。

質(zhì)量要求與評價:頻譜激電法布置3%的質(zhì)量檢查點(排列)，以兩次觀測譜［振幅譜As(f)和相位譜φs(f)曲線］的反演譜參數(shù)ρa、ma、τa、ca數(shù)值均方相對誤差來衡量，各參數(shù)指標分別為:ρa:7%、ma:10%、τa:20%、ca:20%。利用均方相對誤差公式計算。

數(shù)據(jù)處理與解釋方法:①V8數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換;②視譜參數(shù)反演;③各剖面數(shù)據(jù)道足夠多時，可考慮進行2.5D電阻率和IP參數(shù)的斷面反演;④綜合編圖，編制SIP法ρa、ma、τa、ca參數(shù)綜合剖面成果圖及其他圖件。

3. 應用實例

我國頻譜激電的應用實例很少，應用于金屬礦勘查的SIP方法在本研究之前尚沒有公開發(fā)表的論文。安徽省勘查技術院(原地質(zhì)礦產(chǎn)部第一物探大隊)在頻譜激電(SIP)技術的掌握與運用上處于國內(nèi)、國際領先地位，完成過“IPS-3型頻譜激電法儀器系統(tǒng)消化吸收(1983—1985)”“頻譜激電法深部找礦理論和應用研究(1986—1990)”“頻譜激電(SIP)法在優(yōu)選找礦靶區(qū)中的應用”等部控和國家攻關項目。并在頻譜激電的基礎上發(fā)展一種擁有自主產(chǎn)權的“大功率復電阻率測量(CR法)”新技術，這種高密度幾何測深方法采集到的頻譜包含電磁譜和激電譜，具有測量參數(shù)多、分辨能力強、探測深度大的特點，所完成的“下?lián)P子重點局部圈閉復電阻率法直接找油氣方法技術的試驗性應用研究(國家攻關85-102-13-04-02-02)”處于國際領先水平。CR法在前十幾年主要應用于油氣構(gòu)造的含油氣性評價，經(jīng)驗證孔統(tǒng)計，有無油氣判斷準確率高達100%，工業(yè)油氣和油氣顯示判斷準確率高達75%。近年該方法已應用于金屬礦勘查，中國地質(zhì)調(diào)查局在安徽廬江縣龍橋鐵礦組織的多種物探方法試驗中，CR法成果被認為最理想。近期在江蘇省、江西省相繼開展了深部找礦工作，經(jīng)鉆探驗證均取得良好的深部找礦效果(圖3-6)。目前加拿大鳳凰公司的SIP技術正是在CR法的基礎上發(fā)展起來的。

(四)高精度磁法

1. 方法原理與特點

磁法是物探方法中應用最早、理論最成熟、效率最高、成本最低的方法之一。也是目前在礦產(chǎn)勘查中應用最多的一種方法，是一項基礎性的地球物理勘查工作。自然界的巖石和礦石具有不同磁性，可以產(chǎn)生各不相同的磁場，它使地球磁場在局部地區(qū)發(fā)生變化，出現(xiàn)地磁異常。利用儀器發(fā)現(xiàn)和研究這些磁異常，進而尋找磁性礦體和研究地質(zhì)構(gòu)造的方法稱磁法勘探。在地面進行的磁測稱為地面磁測。地面磁測根據(jù)磁測精度的不同又分為精度低于5n T的中、低精度地面磁測和精度高于5n T的高精度磁測。20世紀80年代以后，磁力勘查進入了高精度磁法勘查技術的新階段(齊文秀等，2005)。

高精度磁法可用于地質(zhì)填圖、普查找礦、勘探磁鐵礦等。在找礦工作中，?？梢杂眠@種方法尋找與磁性礦物(磁鐵礦、磁黃鐵礦等)共伴生的各種金屬、非金屬礦物。高精度磁法測量，還可以有效地探測隱伏斷裂構(gòu)造、巖體接觸帶構(gòu)造和火山機構(gòu)等，常常是一種間接的找礦方法。由于高精度磁法儀器輕便，數(shù)據(jù)處理方便，可現(xiàn)場圈定異常，常常是大比例尺成礦預測和礦產(chǎn)勘查的先行手段。

高精度磁法儀器主要有美國Geometrics公司的G-856、加拿大Scintrex公司的MP-4高精度質(zhì)子磁力儀;儀器靈敏度為0.1n T。中國地質(zhì)調(diào)查局航空物探遙感中心研制并生產(chǎn)了HC-95型地面氦光泵磁力儀，分辨率為0.05n T。其中G-856高精度磁法儀器能自動記錄總磁場強度模量(T)的磁場值以及其他相關數(shù)值。儀器精度0.2n T，分辨率0.1n T，自動觀測日變，自動記錄點線號，時間觀測提示，提示修正錯誤信息，具有電子存儲器，能儲存野外磁測數(shù)據(jù)，旁側(cè)干擾較小。由于儀器具有高靈敏度、高分辨率，因而能有效地探測到低弱磁異常，對尋找埋藏較深的原生礦具有良好的地質(zhì)找礦效果。

圖3-6 南京冶山鐵礦CCR2006-A7線復電阻率(CR)法剖面圖

(徐善修，2006)

上兩個斷面為電磁譜參數(shù)圖，下三個斷面為激電譜參數(shù)圖，地質(zhì)剖面中紅色區(qū)為蝕變帶

2. 工作方法

工作時設立一個基點作為全區(qū)的異常起算點，設立多個基點時則要進行基點聯(lián)測。建立一個日變站，以獲得進行日變改正的數(shù)據(jù)。采樣時間間隔為10s，與野外使用的觀測儀器做到秒級同步。測點觀測閉合基點時間小于12h。測地工作利用高精度GPS建立的全區(qū)統(tǒng)一GPS控制網(wǎng)，標定手持式GPS定點點位偏移小于設計距離20%。工作規(guī)范為《地面高精度磁測技術規(guī)程》(DZ/T0071—1993)。

3. 應用實例

在甘肅省筏子壩火山沉積-熱液改造銅礦的找礦工作中，高精度磁法測量是一種有效的方法。礦區(qū)地層由中—淺變質(zhì)的綠色火山巖系(綠泥片巖類)和淺色正常沉積巖系(絹云母片巖類)組成，前者包括綠簾綠泥片巖、綠泥綠簾片巖、綠泥石英片巖等，后者包括絹云石英片巖、綠泥絹云石英片巖及絹云母片巖。礦區(qū)無大規(guī)模侵入巖，但火山巖十分發(fā)育。礦石與周圍圍巖具有較大的磁性差異，其中含銅磁鐵石英巖型礦石、塊狀黃銅黃鐵礦型礦石具強磁性［k=(44308～399722) ×10－6］;含銅綠泥片巖型礦石呈弱磁性(k＜5000×10－6);磁鐵石英巖呈中等—強磁性(k=63033×10－6);綠泥片巖類呈弱磁性(k＜5000×10－6)，而磁鐵礦化綠泥片巖類呈中等磁性［k=(11049～19890) ×10－6］。絹云母片巖類呈微磁或無磁性(k＜500× 10－6)(楊禮敬等，2003)。

使用靈敏度為1n T的IGS-2/MP-4質(zhì)子磁力儀，在礦區(qū)進行了高精度磁法勘查。高精度磁測獲得的異常帶和礦帶的展布基本一致。從平面圖上看，異常帶礦體展布一致(圖3-7)。

圖3-7 筏子壩銅礦Ⅰ號礦體磁異常平面圖

(據(jù)楊禮敬等，2003)

1. 銅礦體;2. 片理產(chǎn)狀;3. 勘探線及編號;4. 正磁異常等值線;5. 負磁異常等值線;SQS. 絹云石英片巖;EQS. 綠泥石英片巖;CS. 綠泥片巖;ECS. 綠簾綠泥片巖

從I號礦體的5號勘探線剖面圖(圖3-8)可以看出，礦體位于正負異常的交替部位，傾向梯度變化小的正異常方向。因此，根據(jù)高精度磁法的平面測量和剖面測量，在平面上可以大致圈定礦體的延伸范圍、走向等，其磁法剖面能判別礦體的傾向。因此，大比例尺的高精度磁法測量工作對于控制磁性體的產(chǎn)狀效果明顯。

圖3-8 筏子壩銅礦I號礦體5號勘探線剖面圖

(據(jù)楊禮敬等，2003)

1. 絹云石英片巖;2. 綠泥絹云石英片巖;3. 綠泥石英片巖;4. 綠泥片巖;5. 綠簾綠泥片巖;6. 銅礦體;7. 片理產(chǎn)狀;8. 磁測曲線