短偏移距瞬变电磁法探测技术与应用研究新进展

人工源电磁法是深部资源探查的重要手段,其核心在于通过创新技术提升探测深度和精度。电磁法的探测模式由远场转向近场是电磁法的重要变革,研究近源电磁探测方法是近年来的国际前沿。基于最新发展的广域电磁法和多通道瞬变电磁法,作者团队提出短偏移距瞬变电磁法(SOTEM)。该方法的特点在于收发距离小,短偏移情况下信号更强、带宽更宽,更有利于实现大深度和高精度的探测。本专栏收集了8篇关于短偏移距瞬变电磁探测方法、技术、软件和应用的文章,这些研究成果将有力支持更深层次的精细探测需求。

短偏移距瞬变电磁法在崤山矿集区的应用实现重大找矿突破

小秦岭、熊耳山和崤山地区处于同一大地构造位置,具有极为相似的成矿地质条件和区域地质演化背景,其中小秦岭和熊耳山地区已取得较好的找矿效果,而崤山地区却一直未取得重大找矿突破。如何在崤山地区的深部与覆盖区实现找矿突破,是崤山地质研究的一个重要课题。由于崤山地区覆盖层较厚,采用常规的物探方法,找矿效果不理想。通过开展短偏移距瞬变电磁法试验研究,在崤山地区中深部发现了有利的低阻构造单元,再结合地质资料,实现了重大找矿突破。短偏移距瞬变电磁测深试验中,通过研究短偏移距装置参数及技术指标特点,并结合已知地质物化探资料,对观测数据进行处理与反演,借助已知钻孔资料进行层位标定,从而总结短偏移距瞬变电磁测深技术方法规律;然后根据已知剖面上的研究规律,结合地质资料分析,在未知区开展试验,总结出一套适合崤山薄脉型矿床的找矿新方法。该方法突破了传统物探方法的局限性,在推广应用到整个崤山地区的地质找矿之后,实现了区域找矿重大突破。

电性源短偏移距瞬变电磁地形影响特征分析

电性源短偏移距瞬变电磁法是进行山区矿产资源勘探的一种有效手段,然而地形起伏对观测数据影响严重,给瞬变电磁数据精细化解释带来很大困难。为此,本文基于三维非结构时间域有限元正演模拟方法开展电性源短偏移距瞬变电磁地形影响特征分析。首先利用非结构网格对起伏地形进行精细剖分,结合矢量有限元和后退欧拉离散技术实现复杂地质模型快速正演。然后通过模拟大量典型起伏地表模型,系统分析了三维地形响应的空间分布特征,结果表明地形对电性源短偏移距瞬变电磁响应影响严重,而且影响特征十分复杂。在此基础上,我们进一步分析了复杂地形对地下目标体探测的影响,结果发现复杂地形与地下目标体相互耦合导致无法对地下目标体进行有效分辨,这给地下目标体的准确探测带来了巨大困难。

接地源短偏移瞬变电磁法理论及其在深部矿产勘探中的应用

瞬变电磁法是探测地下金属矿体的关键地球物理技术之一,其发射源包括回线源和接地源两种形式.长偏移瞬变电磁法(LOTEM)采用接地源,其探测理论基础是远源观测方式和平面波模型简化.然而,远源观测到的信号强度小,平面波简化后的方法勘探精度低,其有效探测深度约1000m,综合误差15%.近年来,我们提出并发展了接地源短偏移瞬变电磁法(SOTEM),显著提升了500~2000m矿产资源的探测深度和精度.本文综述了SOTEM的理论基础、仪器设备、数据处理方法及其实际应用效能.SOTEM基于点电荷微元模型,精确计算电磁场的曲面波效应.针对近源观测,我们开发了高功率、高分辨率的大带宽勘探设备,并发展出三维混合反演方法.在河南省周庵地区的镍-铜隐伏矿床实测中,SOTEM揭示了2km深度范围内的高分辨率电导率结构,验证了浅部已知矿体,并在岩体接触带和底部发现了深部矿化异常,显示出该矿区深部的巨大找矿潜力.

综合电磁法在凤太二里河铅锌矿深部的找矿效果分析

二里河铅锌矿是凤太矿集区中具有代表性的重要铅锌矿床之一,近些年找矿方向转向已知矿体深部及外围。根据二里河地区地质、地球物理特征,结合多年在凤太地区的综合地球物理找矿工作,分析了回线源瞬变电磁法、电性源短偏移距瞬变电磁法及广域电磁法在二里河地区的实际应用效果,对3种方法的特点和适用性进行总结,认为:回线源瞬变电磁法、电性源短偏移距瞬变电磁法及广域电磁法在该地区深部找矿具有可行性;回线源瞬变电磁法对于圈定矿体水平位置具有较好的效果,电性源短偏移距瞬变电磁法对低阻异常较为敏感,广域电磁法分辨率较高,同时探测深度可达到2500 m。此外针对二里河矿区的找矿工作,提出物探工作建议:采用以广域电磁法和电性源短偏移距瞬变电磁法为首选的综合电磁探测方法,同时应尽可能采用长剖面和面积性物探工作。

我国深地资源电磁探测新技术研究进展

诸多研究表明我国深部资源潜力巨大,但目前的开发开采深度普遍停留在500m以浅,开展"攻深探盲"是构建国家资源安全体系的有效途径.应用最先进的科学技术手段,提取深部地质信息,已成为我国当前地球物理科学研究的发展方向.作为地球物理学的重要分支,电磁法是矿产资源探查的主体手段之一.在分析我国现阶段航空、地面及海洋电磁探测技术进展的基础上,本文重点说明了极低频电磁法(简称WEM法),多通道瞬变电磁法(简称MTEM)和电性源短偏移瞬变电磁法(简称SOTEM)等电磁探测新技术.WEM法建立一套包括岩石层、大气层和电离层在内的全空间电磁传播理论,通过新研制的观测系统,获取地下10km的地电信息;MTEM方法是地下埋深4km目标体精细勘查的有效手段;SOTEM实现地下1.5km深度范围内目标体的精细探测.通过多种电磁探测技术组合,可实现地下10km深度范围内多尺度探测,达到"望远镜+放大镜+显微镜"探测效果.同时,本文指出进一步研发与新方法配套的装备、资料处理技术和大数据人工智能识别等将是我国电磁法未来的发展方向.

SOTEM与CSAMT对低阻层的分辨能力比较

克服低阻覆盖层的屏蔽以及实现对地下低阻层的有效探测,一直是勘探电磁法面临的重要问题。电性源短偏移瞬变电磁法(SOTEM)采用近源观测,受到越来越多关注。为了分析SOTEM的探测能力,开展了与目前普遍使用的电性源频率域装置——可控源音频大地电磁法(CSAMT)的对比性研究。首先分析了SOTEM和CSAMT在一维层状介质下的理论响应特征,然后,分别设计了不同情况下低阻覆盖层和地下低阻夹层两组地电模型,通过计算相对异常误差,分析了二者的探测能力。研究结果表明:SOTEM比CSAMT对低阻覆盖层更加敏感,对低阻夹层的探测能力更强,更有利于探测地下导电夹层。

陕西凤太矿集区深部铅锌矿产资源潜力及地球物理找矿方向

随着近20年的铅锌矿业开发,陕西凤太矿集区各大中型矿山将面临资源枯竭的困境。甘肃西成矿集区近年通过物探方法寻找到郭家沟隐伏铅锌矿体,表明物探方法对于深部找矿意义重大。从地质和地球物理角度综合研究,以凤太矿集区古岔河向斜为界,总结了南、北两侧的铅硐山—东塘子、银硐梁、八方山—二里河等大型铅锌矿床,手搬崖、峰崖、黑崖、银母寺等中型铅锌矿床以及多处小型矿床和矿点的铅锌矿体产出特征、形态特征及其赋存特征、控矿因素、物探识别标志。以银母寺铅锌矿床深部广域电磁法异常验证见到含铜矿化体,杨家湾铜矿点深部瞬变电磁法异常验证见到铜矿体,及二里河铅锌矿床深部短偏移距瞬变电磁法推断出寻找铅锌矿较好地段等3种地球物理方法技术的深部找矿实例,结合铅锌矿的空间分布规律,认为矿集区内铅硐山—水柏沟背斜西段、尖端山—八方山背斜东段、银母寺—大黑沟背斜西段等已知矿床的深部延伸部位,及含矿背斜旁侧更次一级具有找矿潜力的隐伏背斜成矿有利新区(如铅硐山—水柏沟背斜西段两侧区域、银母寺—大黑沟背斜西段两侧区域、尖端山—八方山背斜两侧区域)为铅锌矿地球物理找矿方向。同时,综合比较各种物探方法在凤太矿集区中的应用,建议选用长剖面或面积性的广域电磁法开展深部找矿。

SOTEM多分量激电响应特性分析

电性源短偏移距瞬变电磁法(SOTEM)具有探测深度大、分辨率高、施工方便等特点,在第二深度空间(500~2000 m)金属矿勘探中发挥了重要作用.实际测量中,当遇到具有激发极化效应的岩矿石时,SOTEM观测曲线会出现畸变和负值响应(符号反转)的现象.SOTEM激电效应的研究对金属矿勘探具有重要意义,为此,本文对SOTEM多分量激电响应特性进行分析.通过基于Cole-Cole模型的SOTEM一维正演计算,分析了不同装置参数(收发距,极化体埋深)和极化参数(极化体电阻率、极化率,频率相关系数以及时间常数)对常用的E_x、H_z和dH_z/dt电磁场的影响规律,研究结果表明水平电场分量受激电效应的影响最大,垂直磁场分量和垂直磁场分量的时间导数受到的影响要小得多,研究结果将有助于指导野外实际生产.