EH4双源大地电磁测深系统及其应用

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0
100
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300
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500
甘肃某金矿7勘探线EH4连续电导率剖面（上）及解译图（下）
实例2：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3： EH4在几个危机矿山中的应用效果
N
布尔克斯岱金矿床
一、方法简介及发展现状 二、EH4的工作原理 三、EH4的应用实例
众所周知，地下一千米至几百米上下的范围内， 正是人类经济、文明活动在地壳上层最活跃的深 度。而适用于该深度范围的电法仪器相对较少， 也正是这种现状激发了国内外众多的科学家和仪 器制造商要研制开发出一种既轻便又可以勘探浅、 中深度的电法仪器。
层的电性结构和地质构造。
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

f
( m)
EH4电导率成象系统由接收、发射、资料处理构成
@文件 Ex、Ey 前置放大 滤波 主机数据 存储处理 互功率谱 时间序列
Hx、Hy
信息采集
阻抗文件
一、方法简介及发展现状 二、EH4的工作原理 三、EH4的应用实例
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。
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。
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
1 Fe Fe Fe Fe
360 83
孔深850m
凝 灰 岩 安 山 岩
V
硅 化 、 黄 铁 矿 化 安 山 岩 金 矿 体 及 编 号 竣 工 钻 孔 及 编 号 矿 体 水 平 厚 度 （ m） 矿 体 平 均 品 位 （ g / t）
内蒙清水河县小缸房乡EH-4找水电阻率剖面
0 50 100 150
内蒙清水河县韭菜庄乡新村EH-4找水电阻率剖面
0 50 100 150
-100
-100
-100
-100
1700 1500 1400
-200 -200
-200 -200
380 340
1300 1180
钻井出水
-300
-300
310 290
阿克萨依 多拉纳萨依
一、韧性剪切带型金矿
萨尔塑克
阿舍勒 托库孜巴依 萨热阔布 铁木尔特 阿巴宫 蒙库 可可塔勒 可可托海
乔下哈拉
金矿 铜矿 多金属矿 铁矿 铅锌矿 稀有金属矿
工作区
萨尔布拉克
哈拉通克
科克萨依
（底图据王京彬等，1999）
地 表矿 体 位置 地 表矿 体 位置
地表矿化蚀变带位置 0 40 80 -20 -60 -100
EH4双源大地电磁测深系统
上世纪90年代中期，由美国EMI公司和以制造高分 辨率地震仪著名的Geometrics公司联合研制出 EH4。这是全新概念的电导率张量测量仪。 该仪器利用大地电磁的测量原理，同时配置了磁 偶极子发射源。这种发射源的天线是一对十字交 叉的天线，组成两个正交方向的磁偶极子，采用 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。
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预测矿（化）体
隐爆花岗质 胶结角砾岩 硅化矿化体 预测矿（化）体 白山组地层
-300
-400 推测断层 -500 钻孔
（１）低阻（＜１K Ω·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～２ KΩ·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。
1 E 5f H
2
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。穿透深度可由下式表示：
503
f (m)
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
一、方法简介及发展现状 二、EH4的工作原理 三、EH4的应用实例
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：
实例4：在云南某金属矿的应用
实例5： E H4在韧性剪切带型金矿成矿带的应用
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
-50
-50
1900 1500 1100 950
-100
-100
850 750 650 550
-150
-150
450 350 -200
-200
100
150
溶洞
200
250
300
350
400
-200
测量单位：国家电力公司贵阳勘测设计院物探队
4800.00 4500.00 4200.00 3900.00 3600.00 3300.00 3000.00 2700.00 2400.00 2100.00 1800.00 1500.00 1200.00 900.00 600.00 300.00 0.00
0 已知矿化体 -100
已知矿体 花岗岩
-200
EH4方法的重要意义
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）, 属于部分可控源与天然场源相结合 的一种大地电磁测深系统。 。
EH4出现为1000米左右范围的电法勘探提供了一种
具有现实价值的新手段，很快成为解决这一深度 范围内的各种地质问题的有效工具。
(M)
120 160
240 280
-140 -180 -220 -260 -300
D
A
B
地表矿体位置 地表矿体位置
C
地表矿化蚀变带位置 40 80 120 160 240 280
D1
东部青河
A1 B1 C1
西部哈巴河
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（＜２６０ Ω·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４００ ｍ。中 高阻电性体（＞５００ Ω·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。
钻井见水
-300 -300
1030 923 730
-400 -400
260 220
Depth(m)
-400
-400
460 340 254 202
Depth(m)
580
-500
-500
180 140
-600 -600
-500
-500
160 100 63
-700 -700
100 69 45
-800 -800
已知冻土
已知融区
850 675 500 419 352 295 248 208 174 146 103 86 72 61 51 43
-40
Depth(m)
-60
-80
冻土下限
-100
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
Station(m)
贵阳乌江溶洞探测剖面
-50.00
1400
-100.00
I
高电阻率（１０００～５ １７９Ω ·ｍ）电性体为 次火山岩；广泛分布的中 等电阻率（３５０～８０ ０Ω ·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２００ ｍ 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。
EH4在矿产勘探中的应用
实例1：甘肃某金矿区EH4勘探
345°
m 0 0 -20 -40 -60 -80 -100 -120 -140 -160 -180 -200 -220 -240 -260 -280 -300 -320 -340 -360 -380 -400 -420 -440 -460 -480 -500 -520 -540 -560 -580 -600 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
目前我国使用的大地电磁仪器:
1）小功率、轻型设备 美国EMI公司和Geometrics公司的EH-4 2）大功率重设备 加拿大Phoenix公司的V8 美国Zonge公司的GDP32Ⅱ 德国Metronix公司的GMS-06
8
EH4具有的优势



EH4可以使用人工电磁场和天然电磁场两种场源。因 此其所具有的优势就包括： 人工场源用在信号较弱或没有信号的地区，保证全频 段观测到可靠信号； 它支持张量人工场源的测量，反演X-Y电导率张量成 像剖面，对判断二维构造特别有利，而一般人工场源 电磁测深仅能进行标量测量，不能正确判断二维构造； 整套仪器设备轻便，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，具有较高的工 作效率，为进行EMAP连续观测提供技术保证； 实时数据处理与成像，资料解释简捷，图像直观。
EH4技术发展现状
目前，AMT采集技术研究朝两个相反的方向发展：
一个是重设备、大功率可控源音频大地电磁法。 其代表是GDP系列和V系列电法仪。这一类仪器采
用大功率的电偶源场。 另一个发展方向则是轻设备，小功率，其代表是 EH-4系统。EH4研究了天然场的特点，认为500Hz 以上的波段受当前人文活动干扰较大。因此，设 计用500Hz以上的高频人工场作为补充。EH4采用 一组垂直布置的水平磁偶极子作为场源。
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。
1200 980
-150.00
840 680 540
-200.00
420
八米高溶洞
-250.00
300 210 150 100
-300.00
80 50 0
-350.00
-400.00
50.00
100.00
150.00
测量单位：国家电力公司贵阳勘测设计院物探队、劳雷公司
贵阳某地溶洞探测剖面
0 0
3000 2300
-600
-600
Ohm.m
26
20
Ohm.m
-700
-700
-900
-900
-800 0
50
100
150
-800
Staion(m)
美国劳雷公司 测量单位: 内蒙煤田地质局
-1000 0
50
100 Station(m)
150
-1000
EH4在工程勘察中的应用
青海花石峡EH-4冰川冻土试验剖面
-20