EH4双源大地电磁测深系统及其应用

1、一、方法简介及发展现状一、方法简介及发展现状二、二、EH4EH4的工作原理的工作原理三、三、EH4EH4的应用实例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。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

2、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。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。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

3、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。8u目前我国使用的大地电磁仪器目前我国使用的大地电磁仪器: : 1 1）小功率、轻型设备）小功率、轻型设备 美国美国EMIEMI公司和公司和GeometricsGeometrics公司的公司的EH-4EH-4 2 2）大功率重设备）大功率重设备 加拿大加拿大PhoenixPhoenix公司的公司的V8 V8 美国美国ZongeZ

4、onge公司的公司的GDP32GDP32 德国德国MetronixMetronix公司的公司的GMS-06GMS-06EH4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

5、。一、方法简介及发展现状一、方法简介及发展现状二、二、EH4EH4的工作原理的工作原理三、三、EH4EH4的应用实例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： 215Ef H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：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

6、由此计算出不同频率下的卡尼亚视电阻率和相位，可以确定地下岩层的电性结构和地质构造。5 0 3()mf勘探深度把电磁波能量衰减到原来的把电磁波能量衰减到原来的50%时的传播深度定义为勘探时的传播深度定义为勘探深度，它可以近似的由下式计算：深度，它可以近似的由下式计算： 356()mfEx、EyHx、Hy信息采集前置放大滤波主机数据存储处理文件时间序列互功率谱阻抗文件EH4电导率成象系统由接收、发射、资料处理构成一、方法简介及发展现状一、方法简介及发展现状二、二、EH4EH4的工作原理的工作原理三、三、EH4EH4的应用实例的应用实例EH4在矿产勘探中的应用实例1：甘肃某金矿区EH4勘探0-100

7、200-300-400-500-1002003004005000-100-200-300-400-500-600花岗岩隐爆花岗质胶结角砾岩硅化矿化体白山组地层推测断层钻孔已知矿化体已知矿体预测矿（化）体预测矿（化）体0.00300.00600.00900.001200.001500.001800.002100.002400.002700.003000.003300.003600.003900.004200.004500.004800.00050100150200250300350400450500-600-580-560-540-520-500-480-460-440-420-400-380-

8、360-340-320-300-280-260-240-220-200-180-160-140-120-100-80-60-40-200050100150200250300350400450500m345甘肃某金矿7勘探线EH4连续电导率剖面（上）及解译图（下） （）低阻（）低阻（K ）电）电性体，分布广泛，并对称分布于性体，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本区含矿主体岩石即隐爆凝灰角砾岩；砾岩；（）中等电阻率

9、（）中等电阻率（KK）电性体呈不规则团块状、）电性体呈不规则团块状、透镜状产出，可能是矿体产出部透镜状产出，可能是矿体产出部位；位；（）高阻（）高阻（KK）电性体，呈柱状、不规则团块状电性体，呈柱状、不规则团块状和岩体状产于低电阻率电性体之和岩体状产于低电阻率电性体之中，浅部（）不规中，浅部（）不规则团块状和透镜状应为隐爆岩浆则团块状和透镜状应为隐爆岩浆角砾岩，深部（）角砾岩，深部（）应为花岗岩体。应为花岗岩体。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矿区内四条EH-4深部地球物理测线联合对比图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

10、金矿床该矿床的地表氧该矿床的地表氧化矿采尽后已废化矿采尽后已废弃多年。弃多年。钻探控钻探控制深度制深度200米米。 矿化蚀变带长约矿化蚀变带长约1500米米，已控制了，已控制了I、II号矿体，走向号矿体，走向95 , 倾向倾向 185 , 倾角倾角 75 。孔深850mFeFe136083FeNFe I V 矿体水平厚度（m）矿体平均品位（g/t）安山岩硅化、黄铁矿化安山岩金矿体及编号竣工钻孔及编号凝灰岩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，漏斗高电阻率（高电阻率（）电性体为）电性体为次火山岩；广泛分布的中次火山岩；广泛

11、分布的中等电阻率（等电阻率（）电性体应为本）电性体应为本区主体岩石即安山岩；低区主体岩石即安山岩；低电阻（小于电阻（小于）电性体产出位置与浅部已电性体产出位置与浅部已知矿（化）体和钻孔资料知矿（化）体和钻孔资料对比分析发现，浅部低电对比分析发现，浅部低电阻异常区与地表矿（化）阻异常区与地表矿（化）体出露位置和钻孔见矿位体出露位置和钻孔见矿位置吻合，因此，浅部低电置吻合，因此，浅部低电阻率电性体与已知矿化蚀阻率电性体与已知矿化蚀变体相对应，地下变体相对应，地下 以下的低电阻率异常以下的低电阻率异常与浅部已知矿体的低电阻与浅部已知矿体的低电阻率异常相同，其延深与浅率异常相同，其延深与浅部已知矿体向

12、深部延伸的部已知矿体向深部延伸的趋势一致；推断深部低电趋势一致；推断深部低电阻率异常亦可能反映的是阻率异常亦可能反映的是矿化异常。矿化异常。实例实例4：在云南某金属矿的应用：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金矿铜矿多金属矿铁矿稀有金属矿铅锌矿科克萨依科克萨依萨尔布拉克萨尔布拉克多拉纳萨依多拉纳萨依托库孜巴依托库孜巴依阿舍勒阿舍勒可可托海可可托海乔下哈拉乔下哈拉哈拉通克哈拉通克可可塔勒可可塔勒蒙库蒙库铁木尔特铁木尔特阿巴宫阿巴宫萨热阔布萨热阔布（底图据王京彬等，1999）工作区阿克萨依阿克萨依萨尔塑克萨尔塑克一、韧性剪切带型金矿一、韧性剪切带型金矿地表矿体位置

13、A地表矿化蚀变带位置0-300-260-220-180-140-100-60-20(M )4080120 160240 280D地表矿体位置BC地表矿体位置A14080120 160240 280D 1地表矿化蚀变带位置地表矿体位置B1C 1西部哈巴河西部哈巴河东部青河东部青河中部富蕴中部富蕴左图反映了地下存在左图反映了地下存在 种不同的电性体：低阻种不同的电性体：低阻电性体（电性体（），呈脉状、不规），呈脉状、不规则透镜状分布于中高电则透镜状分布于中高电阻率电性体之中，最大阻率电性体之中，最大延深可达延深可达 。中。中高阻电性体（高阻电性体（）构成本区电性体）构成本区电性体的主体。矿化蚀变的

14、展的主体。矿化蚀变的展布受断裂构造的控制，布受断裂构造的控制，在电阻率异常剖面上呈在电阻率异常剖面上呈比较明显的带状。对比比较明显的带状。对比研究表明，浅部地球物研究表明，浅部地球物理低阻异常位置与地表理低阻异常位置与地表矿化蚀变带位置完全吻矿化蚀变带位置完全吻合，且该异常带向深部合，且该异常带向深部稳定延伸，并形成较大稳定延伸，并形成较大的低电阻率异常区。随的低电阻率异常区。随后的钻探结果验证了该后的钻探结果验证了该区的地球物理异常。区的地球物理异常。 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

15、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。内蒙清水河县小缸房乡EH-4找水电阻率剖面钻井见水测量单位:050100150Staion(m)050100150-800-700-600-500-400-300-200-100Depth(m)-800-700-600-500-400-300-200-1002663100160202254340460580730923103011801300140015001700Ohm.m美国劳雷公司内蒙煤田地质局050100150St

16、ation(m)050100150-1000-900-800-700-600-500-400-300-200-100Depth(m)-1000-900-800-700-600-500-400-300-200-100204569100140180220260290310340380Ohm.m钻井出水内蒙清水河县韭菜庄乡新村EH-4找水电阻率剖面 EH4在工程勘察中的应用020406080100120140160180Station(m)-100-80-60-40-20Depth(m)4351617286103146174208248295352419500675850已知冻土已知融区冻土下限青海花石峡EH-4冰川冻土试验剖面50.00100.00150.00-400.00-350.0