电磁法及电法仪器的应用与发展探究

宋 胜

（华东冶金地质勘查局测绘总队，安徽 合肥 230088）

地球物理勘测方法经过半个多世纪的发展，已经形成一个比较完整的庞大系统算法与技术体系，电磁法及电法仪器在地球物理勘测工作中的有效应用，能够切实地支持我国勘测人员系统地进行勘测活动，精准掌握我国的地质信息和能源信息，促进我国的持续发展。

1 电磁法及电法仪器的主要应用

地球物理勘测工作又称为勘察地球物理、地球物理勘探，在地球物理勘测工作中应用的勘测方法和种类繁多，根据所利用的岩石物理性质不同，已经形成了重力勘查、地震勘察、低温勘察、地球物理勘察以及电磁电法勘查等不同门类，按照工作空间的差异性，电磁法及电法仪器的应用能够满足不同地区和不同情况下的勘测要求，因此具有较高的应用优势[1]。电磁法和电法仪器在地球物理勘测中是十分重要的勘测技术和手段，应用领域包括矿产资源勘查、水资源勘察、地质灾害预警、工程勘察等，具有全面性的覆盖优势，可以帮助我国相关人员和部门进一步掌握地质信息和环境信息，从开展行之有效环境保护工作和合理开采，践行了我国的可持续发展战略方针[2]。就当前我国的科技发展趋势而言，电磁法和电法仪器还拥有较大的研究空间。

2 电磁法及电法仪器的发展现状

2.1 GMS-06地球物理观测系统

我国自上世纪40年代以来，以金属矿为勘测目标的电磁勘查仪器与技术得到的全面地发展[3]。而当前现代科学技术的飞速发展，特别是电子技术、信息处理技术、通信技术、网络技术、虚拟现实技术、软件技术等，更是促进了高精度、多功能、智能化、网络化、阵列化的新一代电磁勘测仪器不断涌现，GMS-06地球物理观测系统就是其中之一，以下对其进行介绍：GMS-06地球物理观测系统是由德国研发并投入使用的，GMS-06磁场传感器是该地球物理观测系统中主要的功能性电子元件，经分析，构成GMS-06地球物理观测系统的磁场传感器主要是感应式FMS-06型磁场传感器，通过具体测试可知，该磁场传感器重约8kg，长1.2m，直径75mm，具有便于移动、灵活轻便的应用优势。同时，在相关现代化技术的支持下，FMS-06磁场传感器的频带范围逐渐扩大，当前已达八个数量级，具有较高的抗干扰能力，在实际工作中，其实际噪音已降低至5×10-7nT/√Hz，因此，CMS-06地球物理电磁观测系统能够在区域中进行全天候的高质量、稳定电磁信号记录。

2.2 ROTEM瞬变电磁仪系统

随着地质工作开展的不断深入以及现代化数学、物理理论与计算机科学的广泛应用，促使电磁法及电法仪器得到了切实地发展，在我国科研人员的持续努力下，电磁法和电法仪器的应用研发已经取得了可观的研究成果，在仪器、方法、技术及实际应用等方面积累了先进的经验，其已成为现代地球物理勘测方法中的重要勘测技术之一。基于电磁法及电法仪器在实际勘测工作中不可忽视的重要地位，ROTEM瞬变电磁仪系统可以有效地支持我国相关勘测人员进行精准、高效勘测，以下对该系统的发展现状进行介绍：ROTEM瞬变电磁仪系统主要应用了瞬变电磁仪器以及相关理论，是对时间域电磁法的合理应用，ROTEM瞬变电磁仪系统在我国的长期应用和研究下，当前已经大大解决了关断时间的减少、提高晚期瞬变场的信噪比以及从瞬变场信息中提取更多的地质信息的问题，进一步支持了我国地质勘测事业的发展。另外，长期以来ROTEM瞬变电磁仪系统在应用过程中的具体勘测深度一直是影响和困扰勘测人员和研究人员的主要问题，经过长期的实验分析、调查研究，当前已经掌握了提高勘测深度的多种途径，包括提高发射电流、加大发射线圈、降低可分辨信号电平及提高信噪比等，其中，提高发射电流是最为简易便捷的方式，能够进一步提升ROTEM瞬变电磁仪系统的应用效果。

2.3 RESECS高密度电法仪系统

近年来，全球生态环境逐渐恶化，我国正面临着严峻的生态形势，同时，随着我国能源应用量的日渐增加，能源格局也不容乐观。基于此，地球物理勘测工作的持续进行是帮助我国发现新能源，分析地质结构，掌握生态系统变化规律的有效途径，因此，近年来地球物理勘测工作的开展比例大幅增加。在地球物理勘测工作的开展过程中，电磁法和电法仪器的应用能够有效地提升工作的现代化程度，降低了勘测人员的工作压力和工作难度，RESECS高密度电法仪系统的应用可以有效地支持勘测工作的进行，RESECS高密度电法仪器系统与其他探测系统相比具有高分辨率和设备移动方便的应用优势，但是其在勘测深度上有所限制，因此，近年来，在RESECS高密度电法仪系统的应用和研究过程中，主要注重提高其实际探测深度。在实际的地球物理勘测工作中，为了进一步提升勘测效率和勘测数据的准确性，在应用RESECS高密度电法仪系统的过程中，可在系统的操作观测菜单上结合实际情况设置观测误差值，将不合格的测量信号屏蔽在系统以外。这种方法有效地增加了勘测工作的测量次数，进一步筛选了精准的测量信息，有助于加大发射电流，进一步提高了该系统在应用过程中的信噪比。

2.4 CLEMP-E阵列电磁法勘测系统

随着我国科学技术水平的不断提升，阵列式电磁与激电综合测量系统得到了全面发展，综合电磁、激电二维可视化反演技术和电阻率成像及三维形体反演技术也日趋成熟。目前反演技术研究重点已由一维、二维转向三维反演，开展电磁与激电融合多参数互约束反演技术研究，也是阵列电磁与激电融合方法反演技术的重要发展方向。基于此，CLEMP-E阵列电磁法勘测系统的形成就是对科研成果的有效利用，以下对CLEMP-E阵列电磁法勘测系统进行具体介绍：该系统主要采用分布式阵列观测技术、高分辨率的24位A/D采样技术。高精度GPS时间同步技术、天然场与人工场电磁法优势互补的混合观测技术在先进科学技术的综合应用下CLEMP-E阵列电磁法勘测系统具有了高效率、高分辨率、多信息数据采集、大深度勘测的综合性优势，能够满足我国复杂条件下的矿产勘测的需求。CLEMP-E阵列电磁法勘测系统的大功率发射机的工作电压是300V～1000V，连续调节小功率发射机的工作电压是12-100/200/300/400V可选，而大功率发射机的最大电流是100A，小功率发射机的最大电流是1A，在最大功率上，大功率发射机可达到70KW，小功率发射机可达400W。

3 结论

总而言之，随着我国对地球物理勘测工作要求的逐渐提升和地球物理勘测工作覆盖面的有效扩大，电磁法及电法仪器的应用将长期支持我国勘测工作的进行，帮助相关人员和部门有效地掌握地质信息、生态信息和能源信息，促进了我国的可持续发展，电磁法和电法仪器拥有广阔的发展空间和良好的发展前景。