瞬变电磁法在铝土矿勘查中的应用

路福龙

摘要：为了解瞬变电磁法在铝土矿勘查中的应用方式，本文将展开相关研究，主要论述瞬变电磁法的基本原理、数据处理方式，后介绍其应用优劣，最终结合铝土矿勘查案例对该方法的具体应用方式进行分析。采用文中方法可以借助瞬变电磁法勘查铝土矿，且方法在其他金属矿勘查中同样有效。

关键词：瞬变电磁法;铝土矿勘查;金属矿

引言

铝土矿是我国重要的金属矿资源，因此为了满足全国上下需求，铝土矿产量必须得到保障，为做到这一点就需要展开铝土矿勘查工作。但任何矿物勘查工作都存在误判的风险，不仅会拖慢勘查效率、降低矿物产量，还会造成较大的人力物力浪费，这一点在铝土矿勘查中也不例外，因此为了保障工作质量，铝土矿勘查中要选择行之有效的勘查方法，瞬变电磁法就是其中之一，故如何正确使用瞬变电磁法进行铝土矿勘查是相关人员应当思考的问题，有必要对此展开相关研究。

1.瞬变电磁法基本原理与数据处理方式

1.1基本原理

瞬变电磁法可以通过发射线圈与脉冲电流形成瞬变电磁场，电磁场的形成过程由人工控制，因此电磁场的强度等可以调节。电磁场形成后垂直发射线圈一般会朝地面的两个方向传播，且依照半空间传播原理地面以上的电磁场可以忽略，随即磁场顺延地表扩散式传播，并且不断深入，逐渐将遇到地面以下的各种介质，不面对不同的介质磁场会产生不同的涡流场，或者是在量子力学原理下让活跃碱金属产生能级跃迁、让含有大量氢原子的液体氢原子核沿磁场方向定向排列。这种情况下，撤销外加瞬变电磁场能让涡流场释放，或者让活跃碱金属要恢复原状，释放跃迁能量，也可能让含有大量氢原子的液体氢原子核恢复原有排列，也释放磁场形式下的能量。通过以上两个步骤，地面端人工可通过接收线圈获取地下电磁场的感应电动势V2，根据电动势的具体表现可知地下介质电特性，再采用一维反演、视电阻率等方式解读，可知地下是否存在矿藏情况[1]。

1.2数据处理方式

任意瞬变电磁法在应用当中都会产生电、磁两类数据，这两类数据的原始形态一般不够准确，可能存在误差，因此往往要先对数据进行处理才能做出判断，各类数据的处理方法如下：

第一，电数据处理。首先进行电数据预处理，主要将数据修整，去除其中噪声、背景场等無用数据，过程中要注意数据质量。其次在软件上进行叠加、抽道集、记录点校正、时间常数计算等一系列操作后，对数据进行调平处理，调平处理步骤为：（1）异常正演模拟;（2）时间常数计算;（3）电阻率深度成像。最后出图即可。

第二，磁数据处理。首先对磁数据进行修正处理，处理对象为水平梯度、高度。其次对磁日变进行修正处理，目的是消除地磁场干扰、人为磁干扰等，过程中要作插值和滑动平均滤波处理，再去除磁场基数，可得修正值。

2.瞬变电磁法应用优劣

2.1优势

瞬变电磁法的应用优势如下：

第一，施工效率高、纯二次场敏感度高，能够对低阻提进行观测。

第二，能够在高阻围岩环境下使用，不受地形影响。

第三，可通过同点组合方式进行观察，能够通过最佳耦合进行探测，使其能准确响应异常，说明方法分辨能力强。

2.2劣势

瞬变电磁法的应用劣势如下：

第一，方法应用中容易受到空气电磁场、人文电磁场的干扰。

第二，不适用于地层表面存在大量低阻层矿化带的环境中，勘查结果准确度会受到影响。

值得注意的是，瞬变电磁法的应用劣势可以得到控制，诸如在应用中加大发射电流，能获得电磁场，提高信噪比，一般情况下可以抵抗其他磁场干扰，同时只要在方法应用前对地质结构进行分析，即可确认是否可以使用该方法进行勘查，能避免不必要麻烦。

3.案例应用

3.1案例概况

某铝土矿勘查区已发现2个铝土矿床，矿体围岩由火山角砾岩、凝灰岩组成，通过统计得知区域内各矿床矿物的磁化率、极化率和电阻率，具体见表1。为正确选择勘查技术，工作部门进行了地质结构分析，结果显示地质结构的地表面低阻层矿化带占比较小，而地下存在高阻围岩，故瞬变电磁法是首选，经过测试该方法确实可以在该勘查区内使用。另外瞬变电磁法具有多种形式，针对铝土矿多采用高空瞬变电磁法，该形式方法主要是从高空向地面发射脉冲电磁波，观察回线稳定电流是否被切断，若未切断就重新发射电磁波，若切断则导线周边会形成一次场，一次场以空气为媒介向勘查区域传播，在区域内接触到介质后会产生感应作用，受良导体感应电流影响形成二次场，根据二次场的衰减规律可知地下矿藏情况。高空瞬变电磁法与普通瞬变电磁法的基本原理一致，但勘查方式上存在一定差别，比较适合用于铝土矿勘查[2]。

3.2方法应用

根据该勘查区瞬变电磁法的应用流程，方法应用可分为两个步骤，具体如下：

第一，首先进行瞬变电磁法测线布置，在现场根据矿床分布和地形特点布置了7条南北测线，所有测线长度为33km，各自间距为105m，各测线代称为A至G。其次进行瞬变电磁法设备调试工作（具体方法形式为高空瞬变电磁法），（1）主采用直径23m的线圈，将其安装在地面上方40m处，经测试线圈偶极峰值为400nIA，波型为双向梯形，脉冲宽度为8.40ms，最大电流为185A，发射基频为25Hz，匝数为3;（2）选择磁力仪作为采样设备，对其进行参数设置，要求采样间隔为0.1s，灵敏度为0.02nT;（3）针对接收线圈，其中Z线圈有效面积为115.34m2，匝数100，直径1.3m。X线圈有效面积为18.21m2，匝数244，直径0.33m;（4）针对雷达高度计进行参数设置，采样间隔为0.2s;（5）将GPS定位系统的采样间隔定位0.2s。

第二，进行电异常分析，即在第一步骤基础上进行勘查，可得电、磁数据，处理后需要进行电异常分析，目的是了解电异常状况、形态及周边地质环境等特征，用于判断地下低阻体的埋深、形态、规模、产状、位置等，根据结果可知地下铝土矿矿藏情况。以A、B测线区域为例，其中A区域位于整个勘查区的西北部，视电阻率均值为30Ω·m，呈轴向北东的短轴状低阻异常，通过时间常数计算，A区域的时间常数区间为0.7～1.8ms，呈短轴状异常分布。B区域位于勘查区的东部，视电阻率均值为15Ω·m，呈轴向东西不规则块状低阻异常，时间常数区间为0.6～1.8ms，呈不完整不规则块状异常分布。

3.3结果

根据方法勘查成果，工作部门向下开挖，成功找到矿藏，经过测试与统计确认，铝土矿矿藏位置、规模等与方法勘查结果基本吻合，误差率较低，为超过最大允许误差范围，故方法应用有效。

4.结语

综上，瞬变电磁法在铝土矿勘查中有较高应用价值，但要发挥该方法价值，必须掌握其基本原理与数据处理方式，同时要结合实际情况选择方法形式。应用中应当先了解地质结构，确认方法是否适用，并且加大发射电流，提高勘查抗干扰能力，最后可以得到准确结果。

参考文献：

[1]李廷彬，李京，张全傅，等.瞬变电磁法在铝土矿勘查与采空区探测中的双重应用[J].有色金属文摘，2019 （02）：27-28.

[2]王秋平、褚冬莉、孙军胜、张传东、刘敏.瞬变电磁法在金属矿勘查中的应用研究[J].能源与环保，2020 （11）：97-100+106.