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電磁測(cè)深原理與資源勘探

魏文博中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)2011年10月一.概述二.電磁場(chǎng)理論基礎(chǔ)三.電磁測(cè)深1.地下介質(zhì)中電磁波場(chǎng)傳播的基本規(guī)律2.電磁測(cè)深原理3.電磁測(cè)深方法四.電磁測(cè)深資料的正、反演五.電磁測(cè)深資料解釋六.應(yīng)用電法勘探的物理基礎(chǔ)電法勘探是以巖(礦)石間電磁學(xué)性質(zhì)及電化學(xué)性質(zhì)的差異作為物質(zhì)基礎(chǔ)。電磁學(xué)性質(zhì):導(dǎo)電性、介電性、導(dǎo)磁性、激發(fā)極化性等等涉及的物性性參數(shù):電阻率(ρ);

極化率(η);磁導(dǎo)率(μ);

介電常數(shù)(ε)電法勘探研究的物理場(chǎng)—直流電場(chǎng)、交變電流場(chǎng)、低頻電磁場(chǎng)、高頻電磁波—人工場(chǎng)(主動(dòng)源)、天然場(chǎng)(被動(dòng)源)電磁測(cè)深—電學(xué)性質(zhì)(電阻率(ρ);磁導(dǎo)率(μ);介電常數(shù)(ε)

)物理場(chǎng)—低頻電磁場(chǎng)(諧波;脈沖波;偽隨機(jī)信號(hào))一.概述電磁測(cè)深電阻率法大地電磁測(cè)深(MT)人工場(chǎng)方法天然場(chǎng)方法頻率域時(shí)間域音頻大地電磁測(cè)深寬頻大地電磁測(cè)深長(zhǎng)周期大地電磁測(cè)深電性源磁性源瞬變電磁測(cè)深可控源音頻大地電磁測(cè)深頻率測(cè)深電磁測(cè)深方法的應(yīng)用:沒(méi)有一定之規(guī)——強(qiáng)調(diào)地質(zhì)前提和物理前提,具體問(wèn)題具體分析電磁測(cè)深法的應(yīng)用:勘查石油與天然氣和煤田地質(zhì)構(gòu)造;尋找金屬與非金屬礦產(chǎn);水文工程地質(zhì)、城市環(huán)境與建筑基礎(chǔ)、地下管線鋪設(shè)的勘查;探測(cè)深部地質(zhì)構(gòu)造。直流電測(cè)深的局限性:1)受高阻和低阻層的屏蔽作用;2)作業(yè)空間大、消耗大、勞動(dòng)強(qiáng)度高、工作效率低

,不容易實(shí)現(xiàn)大深度探測(cè);3)對(duì)地下被探測(cè)目標(biāo)體的分辨率低?!l(fā)展電磁測(cè)深方法。電磁測(cè)深法定義:以地殼中巖、礦石的導(dǎo)電性和導(dǎo)磁性差異為主要物質(zhì)基礎(chǔ),利用多種頻率的諧變(不同形式的周期性脈沖)電磁場(chǎng)作為激勵(lì)場(chǎng),根據(jù)電磁感應(yīng)原理觀測(cè)、研究電磁場(chǎng)空間和時(shí)間分布規(guī)律,尋找地下良導(dǎo)礦體或解決其他地質(zhì)問(wèn)題的一組方法技術(shù)。二.電磁場(chǎng)理論基礎(chǔ)1、基本方程★麥克斯韋方程組:設(shè):空間中任意光滑曲面S,其邊界為L(zhǎng);求E旋度矢量通過(guò)S的通量。

n—S外法線單位矢量。據(jù)“斯托克斯定理”:

τ—L的切向單位矢量。故:

根據(jù)普通物理:E沿回路L的環(huán)路積分等于回路內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)u;B的面積分,即穿過(guò)回路的磁通量Φ。(法拉第電磁感應(yīng))設(shè):空間中任意光滑曲面S,其邊界為L(zhǎng);求H旋度矢量通過(guò)S的通量。據(jù)“斯托克斯定理”:τ—L的切向單位矢量。(H沿任何閉合回路的環(huán)路積分等于穿過(guò)該回路的總電流,包括傳導(dǎo)電流和位移電流)(安培-畢薩拉定律)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)學(xué)表達(dá)式,表明自然界中不存在磁場(chǎng)源(磁荷),磁感應(yīng)強(qiáng)度B是純渦旋場(chǎng),是由渦旋電流激發(fā)的。據(jù)“庫(kù)侖定律”:介電常數(shù)為ε的均勻各向同性介質(zhì)中,點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度E(dr—沿矢徑方向的單位矢量)。(電場(chǎng)是“有源”的)

★麥克斯韋方程組補(bǔ)充方程:電流連續(xù)性方程:(電荷守恒定律)邊界條件:場(chǎng)的法向分量:

場(chǎng)的切向分量:電流法向分量連續(xù)性:

2、電磁測(cè)深常涉及的電磁場(chǎng)模式1)均勻各向同性介質(zhì)中的電磁場(chǎng)ε、μ、σ為常數(shù)矢量恒等式:

2)電磁場(chǎng)的基本模式★場(chǎng)的波動(dòng)模式:★場(chǎng)的似穩(wěn)模式:研究隨時(shí)間變化十分緩慢的電磁場(chǎng),忽略對(duì)時(shí)間的二次導(dǎo)數(shù)?!飳?duì)于諧變場(chǎng):

★電磁感應(yīng)法—電磁感應(yīng)定律在地球物理勘探方面的具體應(yīng)用。電磁感應(yīng)定律:三.電磁測(cè)深1.地下介質(zhì)中電磁波場(chǎng)傳播的基本規(guī)律—忽略位移電流垂直入射的平面波場(chǎng):2.電磁測(cè)深原理3.電磁測(cè)深方法1)人工源場(chǎng)—近區(qū);反之,即“遠(yuǎn)區(qū)”。(1)頻率域(EM):測(cè)深技術(shù)—多頻,電場(chǎng)源或磁場(chǎng)源,發(fā)射諧變場(chǎng),測(cè)電場(chǎng)和磁場(chǎng),視電阻率頻率響應(yīng)。▼視電阻率定義:赤道偶極裝置:r—收發(fā)距AB-s裝置:n—線圈匝數(shù);S—線圈面積??煽卦匆纛l大地電磁測(cè)深(CSAMT):頻率測(cè)深(EM):A.電性源方法:B.磁性源方法:視電阻率擬斷面圖阻抗相位擬斷面圖(2)時(shí)間域(TEM):測(cè)深技術(shù)—電場(chǎng)源或磁場(chǎng)源,發(fā)射脈沖信號(hào)(方波),測(cè)感應(yīng)場(chǎng)隨時(shí)間的變化,視電阻率時(shí)間響應(yīng)。①頻率域與時(shí)間域電磁場(chǎng)之間的關(guān)系:富里葉變換與反變換——頻率合成:設(shè):矩形脈沖,周期20ms,脈寬10ms,后沿線性下降1ms,前沿響應(yīng)對(duì)后沿?zé)o影響;異常體相當(dāng)于R=1Ω,L=5毫亨的線圈。計(jì)算結(jié)果:t(ms))))誤差(%)誤差(%)誤差(%)2.554.84.64.05.040.010.510.09.03.365.15.1諧波數(shù)(諧波數(shù)(諧波數(shù)(

結(jié)論:(A)迭加諧波的次數(shù)越多,誤差越小,尤其是早期信號(hào)(高頻成份多);(B)10次以上諧波的作用可忽略;(C)早期高頻;晚期低頻。②瞬變場(chǎng)(時(shí)間域)基本概念:頻率域:利用富氏變換:概率積分瞬變場(chǎng)參數(shù):(忽略位移電流)無(wú)磁介質(zhì):(米)當(dāng)一定,,,曲線拐點(diǎn)瞬變場(chǎng)的極限探測(cè)深度一定,不同延時(shí)的信號(hào),探測(cè)深度不同。③瞬變測(cè)深視電阻率定義式:AB-s裝置AB-MN裝置(赤道裝置,)與諧變場(chǎng)類似,引入“歸一化距離”——“感應(yīng)數(shù)”UU<<1—“近區(qū)”;U>>1—“遠(yuǎn)區(qū)”。④頻率域與時(shí)間域參數(shù)類比:(形式上類似)①大地電磁場(chǎng)的特點(diǎn)②均勻大地條件下MT場(chǎng)—低頻諧變場(chǎng),垂直入射的平面波場(chǎng)??梢?jiàn),Ey只與Hx有關(guān),Ex只與Hy有關(guān),它們都沿Z軸傳播—線性偏振波。以場(chǎng)沿y方向的分量命名:(Ey–Hx)—E偏振波;(Hy–Ex)—H偏振波。2)天然場(chǎng)方法——大地電磁測(cè)深(MT)E偏振波:H偏振波:從上面的討論看,我們對(duì)坐標(biāo)軸x-y的方位并沒(méi)有作任何限制。顯然,在均勻各向同性介質(zhì)中這兩組線性偏振波的分解是任意的。如果取y軸沿磁場(chǎng)H的極化方向,Hy=H,Hx=0;這時(shí),必然Ey=0,Ex=E。所以說(shuō),平面波在均勻各向同性介質(zhì)中E⊥H?!ㄗ杩构剩壕鶆蚪橘|(zhì)中,波阻抗Zxy與Zyx振幅相同,相位相反;電場(chǎng)相位比磁場(chǎng)落后π/4。③卡尼亞電阻率(視電阻率)④大地電磁測(cè)深技術(shù)—AMT,寬頻帶MT,長(zhǎng)周期MT。EquipmentsanddataacquisitionHxEyEx90°HyHzFivecomponentsAcq.GPS主機(jī)盒子電池HxHyHzExEymineoilandgasgeothermalenveromentothersdeepstructureMTU-5,Phoenix,Canadanaturesignal四.電磁測(cè)深資料的正、反演1、正、反演理論m—模型空間;d—數(shù)據(jù)空間。d=G?mG—模型空間到數(shù)據(jù)空間的一個(gè)映射—泛函算子—物理定律。1)正演—已知場(chǎng)源和模型,求物理場(chǎng)分布;①解析解②數(shù)值模擬計(jì)算③物理模擬2)反演—已知物理場(chǎng)分布,求場(chǎng)源和模型。

①一維②二維③三維2、地球物理反演的基本問(wèn)題:1)解的存在性:給定數(shù)據(jù)d,按照物理定律,能否找到滿足要求的模型參數(shù);2)模型構(gòu)制:若解存在,如何構(gòu)制問(wèn)題的數(shù)學(xué)物理模型,使得反演問(wèn)題的解能迅速而準(zhǔn)確地確定;3)解的非唯一性:若解存在,其是否唯一;4)解的評(píng)價(jià):若解是非唯一的,如何從非唯一解中獲取真實(shí)解的信息。五.電磁測(cè)深資料解釋1、地球物理解釋—地球物理模型(物性參數(shù)模型)定性:地球物理異常特征—地質(zhì)原因(異常源形狀、大小、產(chǎn)狀、埋深等);定量:計(jì)算異常源的幾何參數(shù)、物理參數(shù)?!ㄐ耘c定量的關(guān)系。2、地質(zhì)解釋—結(jié)合地質(zhì)和其他資料給出地球物理模型的地質(zhì)解釋★一般原則:1)以現(xiàn)代地質(zhì)理論為指導(dǎo);2)二個(gè)環(huán)節(jié)—巖石物性研究—實(shí)驗(yàn)室物性測(cè)定、從反演獲得物性參數(shù)、測(cè)井資料;地質(zhì)建?!?)三個(gè)步驟:從已知到未知;各種地球物理資料與地質(zhì)資料結(jié)合;反復(fù)調(diào)整、修改—趨于真實(shí)的地質(zhì)問(wèn)題。電磁測(cè)深資料解釋的程序:1.嚴(yán)格執(zhí)行野外數(shù)據(jù)采集技術(shù)規(guī)范,切實(shí)保證觀測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無(wú)誤;2.做好野外現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)預(yù)處理,進(jìn)行干擾信號(hào)分析、識(shí)別、壓制,

及時(shí)控制好觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量,確保獲得高質(zhì)量觀測(cè)數(shù)據(jù);3.認(rèn)真進(jìn)行室內(nèi)數(shù)據(jù)處理和各種定性圖件的編繪、分析;4.遵循從已知到未知的解釋原則;5.做好地球物理“定性”分析,保證“定性”準(zhǔn)確;6.開展多維、多方法“地球物理反演”和反演結(jié)果的對(duì)比、分析,建立可靠的地球物理模型,進(jìn)行地球物理解釋;7.物性分析、研究;8.結(jié)合多種地球物理和地質(zhì)資料的綜合分析、解釋。問(wèn)題:▲直接找礦——僅在特殊有利條件下。▲間接找礦——比較普遍的應(yīng)用?!阎V體向深部和側(cè)面延伸。要求:▲地質(zhì)、礦床和物性條件;▲探測(cè)深度(500m—1000m);▲高分辨率、高精度;▲輕便、高效;▲復(fù)雜地形條件。(一)礦產(chǎn)資源勘察方面六.應(yīng)用方法的應(yīng)用:沒(méi)有一定之規(guī)——具體問(wèn)題具體分析;強(qiáng)調(diào)地質(zhì)前提和物理前提;▲間接找礦—尋找礦床標(biāo)志和控礦條件

1)巖漿礦床:主要源于上地幔部分熔融產(chǎn)生的鐵鎂—超鐵鎂巖漿。主要礦產(chǎn)有鉻鐵礦、釩鈦磁鐵礦,銅鎳硫化物礦床。礦體多呈層狀、似層狀、透鏡狀、豆莢狀等產(chǎn)于巖漿體內(nèi),少數(shù)脈狀礦體進(jìn)入圈巖之中。

控礦條件:基性、超基性巖漿活動(dòng)通常與深大斷裂,不同大地構(gòu)造單元邊界和次級(jí)構(gòu)造單元的接觸帶以及大陸裂谷帶等有關(guān)。1.找礦方向——地質(zhì)條件2)偉晶巖礦床:

一般指花崗偉晶巖礦床,是稀有元素和稀土元素礦產(chǎn)重要來(lái)源。偉晶巖礦床多與基狀花崗巖有關(guān)偉晶巖礦床大小通常與花崗巖基規(guī)模有關(guān),長(zhǎng)百米,厚20-30m,產(chǎn)狀復(fù)雜。

控礦條件:

花崗偉晶巖主要分布在褶皺帶內(nèi),地臺(tái)邊緣的區(qū)域斷裂帶附近和不同構(gòu)造單元的結(jié)合部位。偉晶巖礦田主要受背斜軸部、地層接觸帶、區(qū)域斷裂帶以及次級(jí)斷裂和裂隙帶控制。此外偉晶巖礦床的成分常受圍巖成分的影響。

1-花崗巖2-偉晶巖3-片巖花崗偉晶巖產(chǎn)狀示意圖

3)熱液礦床:它是通過(guò)含礦熱液而形成的后生礦床,是最復(fù)雜、總類最多的礦床。其特點(diǎn)是:

a)礦物運(yùn)移和富集與熱液活動(dòng)有關(guān),成礦方式主要是通過(guò)充填和交代作用;成礦過(guò)程伴有圈巖蝕變,構(gòu)造對(duì)成礦作用控制明顯;礦床類型多,除鎳鉻、金剛石外,多數(shù)金屬礦床都與熱液活動(dòng)有關(guān),如銅、鉛、鋅、汞、鎳、鎢、銅、鈷、鈉、鐵、金、銀等等。

b)熱液礦床分類:●

夕卡巖礦床:產(chǎn)生在中酸性侵入巖與碳酸鹽類的接觸帶附近,是銅、鐵、鉬、鋅礦的主要來(lái)源,也是金、銀、鉛、鈷、鉍、鈹、硼等的重要來(lái)源。成礦侵入體以小型為主,矽卡巖和礦體大多分布在侵入體上盤的接觸帶內(nèi)。矽卡巖分鈣矽卡巖和鎂矽卡巖兩種。●控礦條件:構(gòu)造破碎帶,不同巖性的巖層接觸帶,層間斷裂帶,斷裂構(gòu)造帶,背斜構(gòu)造帶等。這些構(gòu)造部位有利于含礦熱液的侵入和交代,形成矽卡巖和矽卡巖礦床。矽卡巖礦物成分復(fù)雜,但由于巖漿熱液中均含有鐵,矽卡巖又很致密,所以矽卡巖帶往往是磁異常帶和高阻帶。

1-浮土;2-大理巖;3-花崗巖;4-錫礦體;5-銅礦體;6-鉛鋅礦體;7-矽卡巖整合接觸的矽卡巖型礦床剖面示意圖

●斑巖型礦床:

主要產(chǎn)于斑巖中及其接觸帶附近的細(xì)脈狀滲染型礦床,規(guī)模大,品位低。是銅礦和鉬礦的主要來(lái)源,也是金礦、鎢礦、錫礦和鉛鋅礦的重要來(lái)源。斑巖型礦床主要與具斑狀結(jié)構(gòu)的中酸性淺層或超淺層小型侵入體有關(guān),如花崗斑巖,石英二長(zhǎng)斑巖,石英斑巖等。斑巖礦床都和深大斷裂有關(guān),成礦物質(zhì)來(lái)自于上地?;虻貧ど畈?。斑巖銅礦的形成是上升巖漿熱液和地下水發(fā)生對(duì)流循環(huán)的結(jié)果。斑巖型金礦均發(fā)育在大陸和島弧造山帶中;斑巖銅礦產(chǎn)于島弧或大陸巖漿弧環(huán)境;斑巖鉛、鋅礦產(chǎn)于陸相火山盆地邊緣,斑巖型鐵礦與巖漿熱液中鐵質(zhì)成份沉積或圍巖中鐵質(zhì)成份析出有關(guān)。●高、中溫?zé)嵋好}型礦床:

形成溫度大于300°C,主要受斷裂控制,與中酸性侵入體有關(guān),形成深度4.5Km-1.5Km?!竦蜏?zé)嵋旱V床:

形成溫度低于200°C,形成深度在2Km—地表范圍內(nèi)?!裎g變帶:

熱液礦床主要由含礦巖漿熱液在巖體內(nèi)部或圍巖中通過(guò)充填、交代而成。由于含礦熱液富含揮發(fā)份,因而在近礦圍巖和巖體內(nèi)部都會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈蝕變,形成蝕變帶。所以蝕變帶是尋找熱液礦床的重要標(biāo)志。最重要的蝕變帶有,云英巖化、鈉長(zhǎng)石化、鉀長(zhǎng)石化、硅化、冰長(zhǎng)石化、綠泥石化、絹云母化、千枚巖化、高嶺石化、青盤石化等??梢?jiàn)蝕變帶內(nèi)富含易風(fēng)化礦物,因此常形成低速、低阻帶,此外在高溫蝕變過(guò)程中原有的磁性物質(zhì)可能產(chǎn)生清磁作用,形成弱磁或負(fù)磁異常帶。所以用物探方法尋找蝕變帶也是一種間接找礦方法。1-大氣降水;2-殼狀礦化帶;3-巖漿熱液

巖漿熱液和地下水發(fā)生對(duì)流循環(huán)形成斑巖型銅礦床示意圖4)尋找內(nèi)生礦床的物探方法從上述可見(jiàn),尋找與巖漿活動(dòng)有關(guān)的內(nèi)生礦床,首先要圈定巖漿巖的分布范圍。這是比較容易的,因?yàn)閹r漿巖都會(huì)形成明顯的磁異常;近而圈定巖漿巖的邊界和隱伏巖體的埋深,因?yàn)槎鄶?shù)與巖漿活動(dòng)有關(guān)的礦床均分布在巖漿巖與圍巖的接觸帶附近或巖漿巖頂部,少數(shù)分布在巖漿巖內(nèi)部。圍定巖漿巖接觸帶可采用磁法,包括磁場(chǎng)梯度測(cè)量,頻率域電磁法和瞬變電磁法。進(jìn)一步確認(rèn)是否有內(nèi)生礦床存在,可通過(guò)精細(xì)的頻率域電磁法測(cè)量和瞬變電磁法測(cè)量尋找低阻的蝕變帶或有特征物性差的礦卡巖帶。激發(fā)極化法也是一種較有效的找礦方法。尋找與超基性巖有關(guān)的礦體也可采用重力法。從上述可見(jiàn),與巖漿巖活動(dòng)的各種金屬礦床受各種斷裂帶,裂隙帶,破碎帶,背斜構(gòu)造帶等所控制,因此用物探方法探測(cè)這些控制條件也是一種有效的間接找礦方法?!苯诱业V

1)如果有色金屬礦產(chǎn),如鉛、鋅、錫、鎢等能形成一定規(guī)模的良導(dǎo)體,可采用精細(xì)的瞬變電磁法測(cè)量直接找礦。2)埋藏較淺的、陡傾角的脈狀礦體,具有清晰的瞬變電磁響應(yīng),用瞬變電磁儀往往也能達(dá)到直接找礦的目的。3)也可以用物探方法直接尋找產(chǎn)于基性—超基性巖中的烙鐵礦,釩鈦磁鐵礦和銅鎳礦。瞬變電磁法直接尋找陡傾角礦脈▲探測(cè)已知礦體向深部和側(cè)向延伸

已知土屋銅礦體的MT電阻率斷面銅礦賦存在高低阻接觸帶中

對(duì)土屋銅礦在310米深處的有利成礦帶預(yù)測(cè)圖,有利成礦帶由虛線圈出。

在地面用物探方法從淺向深追蹤

▲找礦方法——合理的工作程序1)合理的找礦工作程序:在區(qū)域性地質(zhì)調(diào)查和地球物理路線測(cè)量的基礎(chǔ)上,根據(jù)成礦地質(zhì)理論,選定找礦有利地區(qū);開展面積性的地球物理調(diào)查,發(fā)現(xiàn)物探異常,圈定異常,分析異常的成因,劃分異常的等級(jí);根據(jù)物理?xiàng)l件,選擇物探方法,在重要的物探異常區(qū)布置系統(tǒng)的地球物理探測(cè)工程(強(qiáng)調(diào)綜合地球物理);研究異?!镄匝芯?,已知區(qū)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),布置精測(cè)剖面或三維面積性觀測(cè),精細(xì)的數(shù)據(jù)處理,異常特征分析—定性,物理模型設(shè)計(jì)和正演,反演—綜合地球物理分析—建模,地質(zhì)解釋,驗(yàn)證?!厍蛭锢碚业V過(guò)程大體上劃分為四個(gè)階段:調(diào)查—普查—詳查—勘探2)用于礦產(chǎn)資源勘察的電磁探測(cè)技術(shù)▲由于不同階段的目標(biāo)不同、不同物探方法的探測(cè)精度差異很大,以及物探數(shù)據(jù)的多解性,因此在礦產(chǎn)資源探測(cè)的不同階段要選用不同的物探方法。

電磁法是礦產(chǎn)資源調(diào)查和勘探中最常用的物探方法。電磁法可分三大類,即時(shí)間域電磁法,頻率域電磁法和直流電法。(1)時(shí)間域電磁法:有兩種,一種是通過(guò)觀測(cè)由地面回線發(fā)射的一次場(chǎng)在地下介質(zhì)中感應(yīng)出的、隨時(shí)間變化的二次場(chǎng)來(lái)探測(cè)地下電性結(jié)構(gòu),通常稱為瞬變電磁法(TEM);另一種是通過(guò)觀測(cè)由地面偶極源發(fā)射的電流脈沖在地下介質(zhì)中產(chǎn)生的、隨時(shí)間變化的二次場(chǎng)來(lái)探測(cè)地下電性結(jié)構(gòu),稱為長(zhǎng)偏移距瞬變電磁法(LOTEM)。瞬變電磁法分辨率高探測(cè)深度適中(與測(cè)區(qū)地下平均電阻率值有關(guān))。它在圈定斷裂,破碎帶,蝕變帶巖漿巖接觸帶,地下電性分層等方面能提供較可靠的信息,對(duì)陡立的地質(zhì)構(gòu)造分辨程度高,可直接尋找高導(dǎo)礦體。儀器:國(guó)內(nèi)有多個(gè)單位研發(fā)或生產(chǎn)瞬變電磁儀,國(guó)外廠家生產(chǎn)的瞬變電磁儀有PROTEM,PEM,terraTEM以及V8和GDP-32系統(tǒng)中含有的瞬變電磁功能。

(2)頻率域電磁法

頻率域電磁法是通過(guò)在地面觀測(cè)隨時(shí)間變化的電磁場(chǎng)分量來(lái)探測(cè)地下的電性結(jié)構(gòu),其場(chǎng)源是太陽(yáng)活動(dòng)產(chǎn)生的電磁波或人工發(fā)射的電磁場(chǎng)。

▲典型的頻率域電磁法叫大地電磁法(MT);它有很多變種,以適應(yīng)不同的觀測(cè)環(huán)境。

例如:“遠(yuǎn)參道測(cè)量”—解決局部電磁噪聲干擾;電磁陣列法(EMAP)—壓制“靜位移效應(yīng)”;電—電磁剖面法(CEMAP)—提高生產(chǎn)效率;可控源法(CSAMT),—提高信噪比。

▲頻率域電磁法的主要優(yōu)點(diǎn):

勘探深度可從地表至幾公里,乃至百公里,取決于儀器所能記錄的頻率范圍;對(duì)高導(dǎo)層(體)十分敏感,有利于尋找高導(dǎo)礦體;橫向分辨率高,有利于圈定構(gòu)造和巖體邊界;儀器設(shè)備輕便;二維反演成熟,也可進(jìn)行三維反演。目前世界各國(guó)使用的大地電磁儀主要有GMS-06,V5-2000,MTU-5,MT-24,LIMS,V8和GDP-32中含有的大地電磁功能。應(yīng)用實(shí)例●云南錫礦帶上瞬變電磁探測(cè)結(jié)果

瞬變電磁場(chǎng)響應(yīng)曲線

視電阻率響應(yīng)曲線

1、瞬變電磁法應(yīng)用效果已知硫化礦體地質(zhì)解釋剖面圖(根據(jù)云南省有色地質(zhì)調(diào)查院資料,2006)●瞬變測(cè)深在黑龍江烏拉嘎金礦深部找礦的結(jié)果

(據(jù)云南省有色地質(zhì)調(diào)查院資料)(據(jù)地科院物化探研究所資料)(據(jù)地科院物化探研究所資料)(據(jù)地科院物化探研究所資料)云南個(gè)舊17線地質(zhì)、物探綜合圖(據(jù)云南省有色地質(zhì)調(diào)查院資料)民樂(lè)銅礦區(qū)101線地質(zhì)、物探(TEM)綜合在已知礦上TEM方法效果明顯(據(jù)云南省有色地質(zhì)調(diào)查院資料)(據(jù)云南省有色地質(zhì)調(diào)查院資料)2、頻率域電磁法應(yīng)用效果●新疆圖拉而根銅鎳礦是全巖礦化,超鎂鐵質(zhì)巖漿硫化物型銅鎳礦,為查明含巖礦體向深部的延伸情況在礦區(qū)進(jìn)行了兩次大地電磁剖面勘探。圖A中部連續(xù)的低阻異常和圖B中部?jī)蓚€(gè)規(guī)模較小的低阻異常,是銅鎳礦在深部的展布情況,并得到鉆探證實(shí)。圖拉而根MT21線電阻率斷面圖

圖拉而根MT41線電阻率斷面圖

●云南某金屬礦EH-4探測(cè)剖面一推測(cè)礦已知礦驗(yàn)證鉆井見(jiàn)礦鉆井見(jiàn)礦云南某金屬礦EH-4探測(cè)剖面二Ohm-mOhm-m地質(zhì)上的氧化還原帶(據(jù)地科院物化探研究所資料)(據(jù)地科院物化探研究所資料)當(dāng)前油氣勘探面臨的問(wèn)題油氣工業(yè)面臨:資源消耗增加、資源量短缺、環(huán)境保護(hù)、可持續(xù)發(fā)展等問(wèn)題的挑戰(zhàn)??碧街攸c(diǎn)轉(zhuǎn)移到:1、地面施工條件惡劣的地區(qū)——沙漠、高原、灘涂、海洋等2、地質(zhì)條件復(fù)雜的地區(qū)——古潛山、碳酸鹽地區(qū)、卵礫層覆蓋區(qū)、火山巖覆蓋區(qū)等3、地殼深部?jī)?chǔ)油構(gòu)造——迫切需要發(fā)展新技術(shù),提高勘探能力。(二)油氣資源勘察方面1)開展強(qiáng)干擾區(qū)、灘涂區(qū)電磁探測(cè)在黃驊坳陷大港油田開發(fā)區(qū)和烏馬營(yíng)地區(qū)開展“東部深層電磁勘探新方法同步陣列電磁測(cè)深方法試驗(yàn)”工作。其目的是利用電磁法勘探深度大,成本低廉等優(yōu)點(diǎn),了解東部深層-奧陶系的分布及構(gòu)造特征,以確定該方法在灘海困難區(qū)工作的可行性。施工人員蝦池邊正在布設(shè)磁站大港油田開發(fā)區(qū),輸電線路十分密集、變壓器廣布,文化干擾嚴(yán)重。灘海、蝦池、鹵池、公路和車輛、以及地面敷設(shè)的各種管線的影響使常規(guī)的電磁測(cè)深不可能保證觀測(cè)質(zhì)量。大港D01測(cè)線二維反演電阻率剖面圖大港D01測(cè)線電法、地質(zhì)綜合解釋剖面圖

深層潛山構(gòu)造勘探2)在地震工作困難的地區(qū)發(fā)揮作用古潛山油氣藏是我國(guó)東部進(jìn)行油氣藏勘探的主要目標(biāo)之一。在東部進(jìn)行深層古潛山勘探,地震資料深層信息信噪比較低,解釋時(shí)多解性強(qiáng)。

實(shí)例背景葛2井地震測(cè)線設(shè)計(jì)CEMP測(cè)線蘇50井碼頭

存在問(wèn)題

地震深層品質(zhì)差,古生界構(gòu)造解釋多解

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