TEM和AMT在贵州隐伏铝土矿勘查中的运用

TEM和AMT在贵州隐伏铝土矿勘查中的运用
简要介绍了AMT和TEM的工作原理和方法，以及贵州遵义后槽铝土矿区的地质和地球物理特征。

比较了AMT和TEM方法在后槽铝土矿区勘查剖面中的应用效果。

经过对两种方法解释结果的对比，得知AMT的勘查效果较TEM 更好。

AMT在建立电性模型的基础上能够较准确的定位矿系底部的高阻面的起伏情况和埋藏深度，对指导周边铝土矿的勘查工作有重大指导大意义。

标签：铝土矿AMT TEM 野外工作方法遵义
1引言
贵州省是全国铝土矿资源的主要产区之一，也是我国铝业的重要生产基地。

随着铝业经济的高速发展，我省对铝土矿资源的需求量越来越大，地质找矿工作压力及难度增大，铝土矿勘查工作正在从浅表向深部推进。

为了提高找矿效率，节约勘查成本，运用新技术，采用新方法找矿成为当今找矿发展的必然趋势。

在经过论证后，选取在遵义县后槽铝土矿区现有勘探剖面上采用不同的物探工作方法进行了方法试验，在本次试验性勘查工作中，采用瞬变电磁法（TEM）和音频大地电磁发（AMT）两种方法，采用的设备为EMRS—2B型电磁矿产勘探仪和EH4连续电导率剖面仪。

2矿区地质概况及地球物理特征
2.1矿区地质概况
遵义县后槽铝土矿区在大地构造上属扬子陆块一级构造单元内的上扬子陆块二级构造单元，扬子陆块被动边缘褶冲带三级构造单元内之凤岗滑脱褶皱带内，位于北北东向的黔中—渝南铝土矿成矿带中段的遵义铝土矿带内[1]。

区内含矿岩系厚度及铝土矿矿体的形态、规模等地质特征与其底部的古岩溶洼地的形态、规模呈正相关关系：古岩溶洼地越深，含矿岩系厚度就越厚；在含矿岩系厚度大于10m时，形成铝土矿矿体的可能性越高。

矿区内出露地层从老到新有：寒武系中上统娄山关群（C2-3ls）、奥陶系下统桐梓组（O1t）、石炭系下统九架炉组（C1j）、二叠系中统梁山组（P2l）/栖霞组（P2q）和第四系（Q）。

2.2矿区岩（矿）石地球物理特征
在进行物探剖面测量之前，首先对矿区岩（矿）石物性数据进行系统的采集，为物探测量剖面成果解释建立数据基础。

本次工作中利用小对称四极装置通过多组岩（矿）石实地测定，矿区中的各种岩（矿）石的视电阻率。

通过地表露头电阻率测量，建立工作区电性参数找矿模型。

根据本次测定的物性数据及以往的工作经验，娄山关群和桐梓组白云岩地层与栖霞组灰岩地层视电阻率表现为高阻
层，含矿岩系与地表的粘土层以及浅表的岩石因风化作用均表现为低阻层。

各组岩（矿）石电性差异明显，故本区具备采用电磁法（TEM、AMT）划分含矿岩系顶、底板界线的地球物理前提。

工作中只要把娄山关群或统桐梓组白云岩顶面、栖霞组灰岩底面作为物探探测的电性分界层面，就能圈定出含矿岩系的界线并确定其厚度。

含矿岩系厚度与古岩溶洼地密切相关，而铝土矿的赋存又与含矿岩系厚度有着相应的正比关系，因此只要能找到具有一定规模和深度的古岩溶洼地，就能间接找到铝土矿体。

3电磁法工作原理和方法
3.1TEM基本工作原理
瞬变电磁法利用不接地回线或接地电极向地下发送一次电磁场。

在一次电磁场的发射间歇，用接收线圈观测由地下良导地质体感应产生的二次涡旋电磁场，通过研究二次涡旋电磁场的时空分布特征，来解决诸如寻找地下矿产、探测地质构造、划分地下富水区等。

3.2AMT基本工作原理
AMT所观测的物理参数是测点上的感应电场和感应磁场，而测得的电、磁场强弱变化又与地下岩（矿）石的电性分布有关。

由于天然电磁场的频谱在104Hz-10-4Hz之间大致连续变化，采集时间充足时即可获得一定勘探深度内不同深度上的电磁场响应数据。

通过对实测电、磁场数据转换处理，计算出测点下方不同深度的视电阻率值，该视电阻率值与常规电法视电阻率参数物理意义相同。

AMT法利用天然场源，采集仪器轻便，适合在地形、气候条件恶劣的山区使用；最小探测深度几米至最大探测深度2000m；同时AMT是张量或矢量测量，对二维构造反映比较逼真，采用TM、TE两种模式观测，故能较真实的反映地质规律。

3.3野外工作方法
本次物探剖面测量工作全部采用剖面测量采集数据，测点点距40m，利用GPS进行定位。

为了便于比较使用效果，TEM和AMT均采用在相同点位上进行数据采集。

TEM采用重叠回线方式布设，供电脉冲宽为4ms、供电电流在1300A左右；采样率为80μs，采集400道数据，滤波合成22道：80μs--19.4ms；选择4次叠加，在有干扰处适当增加到8、16次；接收回线边长为3m×3m×6匝。

针对地形切割比较大，地形影响严重，采用小线圈装置，在采集数据过程中将收发线圈拉成水平状态再进行观测，从源头消除地形影响。

AMT采用EMAP方式测量，在每个物理点皆布置Ex、Ey、Hx、Hy4个电
磁场通道；电道采用“十”字布极，单边电极距为20m；连接不极化电极的信号线表皮绝缘且没有破损漏电现象，且无悬空；水平磁场传感器正交布置，布设方位与电道一致，埋深大于30cm；磁场传感器距离采集器最小距离皆大于5m，磁场传感器之间最小距离大于3m；电道、磁道连接正确，场分量正负关系正确。

3.4资料处理
本次实测的TEM数据应用随机配置软件，应用快速反演方法进行数据处理。

计算公式采用基于烟圈理论的反演公式。

具体处理流程为：①数据采集；②原始数据整理；③滤波、剔除畸变数据；④反演解算视电阻率、深度值；⑤绘制视电阻率断面图。

根据实测的AMT数据，应用随机配置软件进行预处理，得到频率视电阻率值，再在此基础上对其进行滤波、TE模式TM模式识别、静校正等预处理，最后进行博斯蒂克反演，具体处理流程为：①数据采集；②信号频段：10Hz-100kHz；
③时间域原始数据初步编辑与筛选；④利用傅里叶变换蒋时间域信号转为频率域信号；④计算阻抗张量、求阻抗相位、相干度、视电阻率；⑤滤波、TE模式TM 模式识别、静校正等预处理；⑥博斯蒂克反演与数据输出。

4运用效果
本次工作共做了4条剖面，除其中一条因距高压线和公路太近（约50m）效果不好外，其余三条剖面均能较好圈定含矿岩系顶底板界线。

现选择其中1勘探线的AMT视电阻率断面图和TEM视电阻率断面图与已知地质剖面进行对比。

从1线勘探线AMT视电阻率断面图（图1）：能定性地给出高阻面的起伏状况，较准确地给出高阻面起伏沿断面水平方向上的变化，圈定出下伏白云岩凹陷区。

图中中部绿色区域为相对中低阻异常区（带），呈“W”型态势，推测为含矿岩系地层引起，厚度22～90米不等，下部红黄色区域为相对高阻异常区，推测为白云岩层引起。

局部相对低阻异常推测为因岩石破碎、岩溶管道引起。

从TEM视电阻率剖面（图2）：图中在深部才有低阻区出现，中上部基本都是高阻，对目标层的反映不明显。

通过1线勘探线的AMT的断面图圈定的含矿岩系与图3中的勘探线剖面含矿岩系比较吻合，而TEM断面图中对含矿岩系九架炉组的反映不明显，不能很好的圈定出含矿岩系的顶底板界线，故在这一地区采用AMT方法对含矿岩系界线的圈定较之采用TEM方法更实用。

5结论
5.1在相同的环境条件下，AMT方法能较好的反映出古岩溶洼地形态特征，能较好的圈定含矿岩系的顶、底板界线和间接找到铝土矿赋存部位，而TEM方法在这次实验中的结果表现较差；
5.2AMT方法在满足下列条件下才能推广使：a、含矿岩系顶底板物性差异
大；b、剖面位置不能离高压线和运输繁忙的公路相距太近（最低不能低于100m）；
5.3.AMT方法解释的含矿岩系深度比实际深度大，误差深度一般在60～85m。

在解释深度定量解释时应根据已知钻孔的地电模型进行校正。

5.4工作期间随时测量不极化电极的接地电阻，尽量减少人为静态效应；
5.5对不同区域，不同的沉积环境的铝土矿区，在采用物探方法进行勘探时，应在相邻矿区进行已知剖面的试验工作，以便选择出最适合本矿区的物探工作方法。

参考文献
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