高分辨率实用效果好的AMT、CSAMT约定勘查方法技术

陈易玖

(广东省地质局,广东 广州 510080)

0 引言

AMT、CSAMT勘查是利用电磁场的音频段分辨率高于低频(MT)段的属性,研究浅部电性定量不均匀性,从中区分出矿体或目标地质体。文章在提要AMT、CSAMT的约定勘查方法技术形成的背景后,按其技术要点、找矿成果和勘查效果、技术依据三部分叙述。

AMT、CSAMT约定勘查之“勘查”,严格界定在应用于固体矿产、地下冷热水及干热岩、页岩气等勘查范畴内,根据所采用的技术不同,调查、预查、普查、详查各阶段均可使用。到目前为止,CSAMT约定勘查最大勘探深度约2800 m,AMT约定勘查最大勘探深度约6500 m、钻探间接查证最深约3500 m。

约定勘查技术要点主要是解决三个关键问题,一是提高数据收录真实性的野外方法技术,二是提高分辨率的数据处理与反演技术,三是按约定条件实现大众可操作性。

约定勘查技术在中南地区危机矿找矿中解决找矿关键问题方面成果显著,异常查证找到了超大型矿床1处、异常查证扩大为大型矿床1处、中型矿床2处和一批见矿有远景的异常,另有40处异常查证及“考试式”对比都达到了地质目的。

文章主要篇幅用于介绍约定勘查技术的理论依据,并附较多查证对比图件。鉴于AMT野外装置的重要性和在此领域存在不同做法的事实,文章对此做了重点探讨。

1 约定勘查形成背景简介

本文的研究主要依托于“全国危机矿山找矿”、“找矿突破战略行动”、“整装勘查”等国家项目,以找矿为目的,在大量AMT、CSAMT勘查工作基础上,在钻探主动查证的巨大压力下,以金属矿为主勘查历经10年探索获得成功,研究工作大致分为三个阶段:

2006—2008年,危机矿湖北、海南CSAMT勘查失利,问题在于现有数据处理软件不能对“强静态位移”进行有效的校正。2007年下半年初步突破了CSAMT数据“静校正”这个关键技术,2008年用于广东大宝山CSAMT勘查,经异常查证和地质详查,发现了超大型斑岩型钨钼矿床(图1)。

图1 广东大宝山钨钼矿区54线CSAMT反演电阻率剖面图(a)与查证后地质详查剖面图(b)(据广东物探队勘查资料[1])

2008—2010年,针对中、小目标体研究,提出更具普遍意义的AMT和CSAMT勘查方法技术,随即被多家勘查单位使用,取得明显的勘查效果,并在“危机矿安徽冬瓜山矿区电磁法比对”(以下简称“冬瓜山比对”)中获得成功。至此,所提出的“勘查方法技术”有效性基本被确认,于2010年将其定名为“AMT、CSAMT的约定勘查方法技术”,简称“约定勘查”。

2010—2016年,为了进一步检验AMT、CSAMT的约定勘查方法技术的“普遍适用性”,选择不同景观、不同地质背景、不同规模及矿种的40个项目,以AMT勘查方法为主,采用异常查证或“考试式”对比方式,对该方法的技术和勘查效果进行严格的验证、审定。

2 约定勘查方法技术约定要点

2.1 野外主要技术

(1) AMT野外主要技术:TM测量装置(磁棒垂直测线、电极沿测线),无参考,磁电道比1∶1。一般勘查点距为20～40 m,对于大勘探深度或大目标体的勘查,点距可适当放宽;所采集信号最低频点的设计,主要依据勘查任务规定的最大勘探深度来确定,并非一定要采集到仪器硬件的最小频点,全频段数据都参与质量统计是个误区,如“冬瓜山比对”BD-1剖面AMT受50 Hz干扰严重,采用避开主干扰能量段办法获得成功(图2、图3)。除部分仪器外,V8、GDP-32、EH-4等仪器应避免在无大区域雷电场源补充的“死频”季使用。

图2 “冬瓜山比对”BD-1剖面AMT数据相干度分布图及质量统计

图3 “冬瓜山比对” BD-1剖面的AMT反演电阻率剖面图

(2) CSAMT野外主要技术: TM测量装置,磁电道比为1∶1,仅利用“远区”数据参与数据处理、反演。最低频点需满足勘探深度需求,尤其要保证与收发距有关的高频信号数据质量。一般勘查点距为20～40 m,对于大目标体,点距可适当放宽。

共磁道不宜很重要,共磁道可能丢失异常或出现假异常,共磁道也有成功的,主要限于大目标体(图1),但大量失败与之关系密切的情况已经愈来愈明了,20世纪80年代当CSAMT刚刚引入我国时,就有著名学者尖锐指出“这种系统常常是以降低数据的可解释性为代价来换取经济上的合算”[2]。

容易产生明显“阴影效应”的地质和野外环境条件有:地下存在炭质层或煤系地层、古近系低阻“红层”、低阻向斜轴部,以及工区内分布大片水塘、矿湖、河流、沿走向大的低阻断层破碎带等,尤以古近系“红盆”和浅部炭质层的阴影效应强且发生几率高。

注:“考试式”对比,EH-4仪器,点距50 m,MN 25 m,TM+TE装置,TM 126-25100z数据处理反演。中部相对低阻形态与已知矿体近似,顶深误差约为5%,已知矿体下部还有弱异常,可进一步找矿。参加“比对”单位为广东物探队

(3)数据质量统计:以剖面为单位,参与反演频段的所有频点,统计其平均相对误差。

(4)其他方法技术的要求按有关“技术设计”或“规范”。

(5)关于AMT与CSAMT方法选择的一般原则。

AMT方法的激励场为平面波场,较人工源重要优势在于由空气垂直入射至地下介质,没有场源的影响,能较真实地反映地下导电性结构特征,所采集信号的频点密,对地下被探测目标体的分辨率较高,优于由人工场源激励的CSAMT方法。

目前对CSAMT还难以预测和去除可能存在的阴影复制和场源效应影响,尤其歪曲场的共磁道已成为习俗的现状,使得一般勘查应该优先考虑使用AMT,将场源“真实性”放在第一位,否则做出的结果质量虽好但不一定真实(图4)。

图4 广东某铜多金属矿区5线AMT、CSAMT反演电阻率及异常查证剖面图(据广东省地质调查院勘查资料)

至于CSAMT水平场发射场转换为大致垂直场,其远区场的真实性有问题的发生率有多少?目前尚未见专门的研究报道,广东两个物探单位的研究可供参考:在有CSAMT资料和钻探对比条件下的9个案例中(其中7个案例同时开展了AMT,并有5例查证),不同程度的阴影复制的有7例,其中颠覆性阴影复制的有5例(比率高),应引起注意,尤其是南方地区。

在弱或无干扰工作区、干旱接地困难无干扰偏远地区也一律上CSAMT,是明显欠妥的。强的周期波干扰,AMT、CSAMT两者均无法对抗;抗民用电干扰CSAMT强于AMT。两者均有对抗随机干扰能力,并以AMT优于CSAMT。

AMT(传统仪器)抗干扰有许多有效的办法,主要有增加叠加(时间)次数、偏移或改变电极距避开干扰采样、严重干扰点的空点、采样中实时在功率谱筛选数据、保存重复观测点数据以便于挑选,以及根据任务、勘探深度选择有效频段避开主干扰(图2、图3)。

2.2 数据处理

只需了解勘查目的任务和勘查区景观,一般无需具体地质资料,约定勘查有可操作约定步骤,主要有:

(1)选择满足勘探深度的频段(低频需适当留点余地,改正完再最后确定频段),分别对卡尼亚电阻率、阻抗相位超过规范或设计误差的数据进行人工在相邻误差合格测点之间的“内插”改正,改正依据是误差而不是曲线的光滑度。阻抗相位有时还需做+π或-π改正。

但是复杂条件下的数据处理仍需点经验(图2、图3),比如根据勘探深度任务上调最低频点、放宽数据处理的内插点数、适当放宽数据质量误差等。

(2)静态效应改正是根据经典的测深平移改正原理,结合阻抗相位判断,软件“一键”自动瞬间完成“无损”改正,基本解决了最难、最多样性、经常是在误差中占比最大的环节。

(3)严禁全频段数字滤波或变相数字滤波。

2.3 反演

反演软件(SCS-2D,反演软件的有关算法等见仪器厂家的软件说明书)参数多且过于灵活,几乎无所适从,约定勘查已将其总结和“傻瓜”步骤化,一般说来只需了解勘查目的任务,无需具体地质资料,下面是普遍适用(包括非约定勘查)的AMT反演步骤及参数选择。

(1)直接选择2d Bostick模型反演。如数据质量差(严重不合格),应选2d data模型,这时仅保留构造骨架。

(2)根据勘查任务和矿种,有机地综合处理好初始层厚与层比及层数的关系,使得目标深度层厚不会过大而影响目标形态和分辨率。

初始层厚一般在1/3～1个点距,多数用约1/2点距,目标区在浅部、中部、深部,分别用小的、中等的、稍大的初始层厚。

层比比较敏感,一般用1.03～1.8,多数用1.05～1.06,大点距可以用1.0。在满足深度前提下,用小的层比为好。

按任务深度,选择层数,不一定非要用到30层和31层,要使得目标区在层厚的合理区域且已留有足够的深部背景。

在保证探深情况下,大且层状目标体勘查的初始层厚、层比、层数都用中偏大值,而小且陡目标体勘查的初始层厚、层比、层数都较小值。

(3)关闭二维平均滤波,但如果数据误差普遍偏大,可开启适当值。当反演深度较大(如大于2500 m)或以大目标体为目的时,二维平均滤波可按默认值1/2或按默认值选取。

(4)电阻率模型约束滤波挡不动(按软件默认值)。

(5)迭代2～4次,一般3次;脉状目标体一般迭代2次。

(6)对于未知区,可依前述参数选择,做两种深度的反演剖面,比较好地处理好最低频点-初始层厚-层比-层数的关系,达到较好的反演效果。

(7)经常需要试反演。强调试反演(除探深有时估不准外),主要是因为与最大反演深度无关的过多的低频点参与反演将影响反演结果。这个影响有时很大,且不易发现,因此不是越小频点越好。

3 约定勘查方法技术的应用效果

约定勘查定名之前在广东、湖北、广西“全国危机矿山找矿”、“找矿突破战略行动”、“整装勘查”使用该技术,取得好的找矿效果(表1)。

表1 方法异常查证见矿统计

显然,用表1的找矿效果来评价约定勘查技术是不严谨的,因为物探找矿全过程包括物探方法技术和异常的解释推断两个方面,其中异常的解释推断多解导致绝大多数异常是非矿所致,这不能说明方法技术及反演不对,也就是说两者要分开评判。有鉴于此,提出“约定勘查产品”概念,即“约定勘查的产品”仅指反演剖面,与解释推断无关。

评价“约定勘查产品”正确与否的证据,是钻探+钻孔原位电性(或已有电性):要求产品刻画的电性体空间形态与钻孔岩性及其电性的空间定量分布基本吻合,目标体顶深误差一般不超过10%,产状基本正确。这种评价标准是严格的、科学的。

为了严格考验约定勘查技术正确性和普遍适用性,广州连新地球物理勘查技术有限公司于2010—2016年投入研究,完成异常查证及“考试式”对比40例(表2、表3列出其中查证的26例),产品正确率达97.5%,并主要侧重于AMT争议比较多的重要技术。至此,实测AMT及利用以往AMT、CSAMT数据累计达数万个测深点,使得全国大多数省区都有约定勘查技术研究实例,基本涵盖了不同景观(第四系土层、高原、海边滩涂、准沙漠等)、不同规模(似层状、浸染状、大小陡脉状等)、不同矿种(多金属及金、铀、热水等)的勘查区。

表2 广东2012—2015年CSAMT异常查证汇总

表3 广东等地2012—2016年AMT异常查证汇总

4 约定勘查方法技术的依据

与MT不同的是AMT、CSAMT优势在于可查证性,也就是说可获得正确与否的证据,约定勘查依证据去反思过去的一些关键传统技术和理论上的一些问题,提出了新的不同见解。

4.1 AMT采用TM测量装置的技术依据

4.1.1 AMT适合采用与CSAMT同样的常用TM装置

音频段的场构成复杂、是随机的,但其中远区场信号强—较强,TM装置收录的数据重现性好,达到随机平稳,是相对稳定的场,因此适用于TM装置(同CSAMT常用装置)。

AMT主频段(我国大部分地区0.25～100 kHz)与MT主频段(0.001～340 Hz)相差甚远,根据有关研究[3],认为我国17个省42个有代表性测点频谱分析认为,在10～100 kHz的频段电场与磁场变化规律基本一致,基本都是稳定的。

AMT约定勘查及其他勘查单位10多年AMT的大量勘查实践证实,用现代ATM仪器的TM装置收录的音频段远区场数据不存在场的稳定性、重复性差问题,恰恰相反音频段远区场除“死频”季外,场的稳定性和重现性总体是好的,各频段有各自特点,分述如下:

(1) 几十赫兹以上主要勘查用频段的远区场信号强且稳定,不存在数据收录质量问题。此频段勘查深度为1500～2500 m。

(2) 10 Hz至几十赫兹场也是主要勘查用频段,远区场信号较强也较稳定的,采取适当增加叠加次数措施也容易收录到符合质量的数据。10 Hz以上频段勘查深度为2500～3500 m。

(3) 0.05～10 Hz远区场相对弱很多,容易受到非远区场的干扰,收录质量与干扰水平、仪器性能(叠加速率或叠加时间)和磁棒频宽密切相关,每个测点多花一点收录时间,同样可以收录到合格数据;0.05 Hz以上频段勘查深度为5000～6000 m。

(4) 新一代芯片仪器超大数据量叠加,在一般干扰区,测量几分钟就行了。

4.1.2 张量阻抗理论表达式

电磁场沿任意水平正交方向上分解为两组线性水平偏振波[4]:

(1)

式中电、磁场Ex、Ey、Hx、Hy都是实测的(下同),采用多次重复观测,解超定方程得到TM+TE装置的Zxx、Zxy、Zyx、Zyy阻抗张量元素。

4.1.3 TM装置的阻抗

将式(1)改写成[4]:

TM装置Ex/Hy=Zxy+Zxx(Hx/Hy), (MGSK单位制)

(2)

TE装置Ey/Hx=Zyx+Zyy(Hy/Hx)

(3)

式(2)进一步改写成:

TM装置Zxy=Ex/Hy-Zxx(Hx/Hy)

(4)

因TM装置没有测量Hx,即Hx=0,Zxx(Hx/Hy)=0,

Zxy=Ex/Hy(只与Hy有关)

(5)

式(5)仅适合理想二维介质中垂直单一目标体的剖面(图5a中剖面Ⅰ)。对于野外一般勘查情况,如二维或三维地质背景,或斜交矿体的剖面(图5a中剖面Ⅱ),或多走向矿体(图5b)等,TM装置除接收Ex、Hy外,还同步接收了与之对应的TE电磁场Ey、Hx及其阻抗“投影”,因此Hx≠0(=投影值,“投影”相当于“修正项”),于是有

图5 二维介质中单一矿体及其不同方向剖面视产状与AMT阻抗关系

Zxy= (Ex·cosα) /(Hy·cosα)+

Ey(1-cosα)/Hx(1-cosα)

(6)

式中,Ey、Hx分别是空间中已存在的TE场在TM传感器上的投影(Ex/Hy)TE投影,式(6)化简为

Zxy= (Ex/Hy)TM+(Ex/Hy)TE投影

(7)

图5中剖面Ⅲ,α=90°,接收的是TE分量,(Ex/Hy)TM=0,Zxy=(Ey/Hx)TE投影。

在传感器上的场投影简单地理解为野外为什么要重视磁棒的方位摆正确了没有?因为如果方位不准,就会有其他方向场的影响,这个影响就是“投影”。当多走向地质体时(图5b),式(6)或式(7)将是多走向地质体的场的“投影”叠加。

4.1.4 TM+TE装置

此装置分为磁棒垂直/平行测线、磁棒南北/东西放置两种。

(1)勘查界使用TM+TE(垂直/平行测线)装置的不少,经过大量实践及查证对比,数据处理与反演仅用其中的TM数据者占绝大多数。

(2)勘查界一般不用磁棒南北/东西放置的TM+TE装置。因为此装置属于非既定剖面装置,数据处理涉及复杂的阻抗旋转问题,下面将进一步讨论。

4.1.5 不同装置数据处理与反演效果比较与探讨

3种装置:TM装置、TM+TE(磁棒垂直/平行测线)装置、TM+TE(磁棒南北/东西放置)。

4种数据:TM装置数据、TM+TE装置(磁棒垂直/平行测线)的TM数据、TM+TE装置(磁棒垂直/平行测线)的TM+TE数据、TM+TE装置(磁棒南北/东西)的TM+TE数据。由于装置数据的不同,导致数据处理和反演方法不同,反演结果不同,甚至差别很大。

(1) TM装置数据处理与反演: TM装置的优势是与所有物探方法相同,探测既定地质剖面电性时,简单有效、最大限度削弱走向电磁场及其阻抗的影响,也就是按式(6),只接收剖面方向反演所须的电磁场,人为地将E偏振波在剖面上的影响削弱至最小,但又含有TE投影的在传感器上接收的阻抗(“修正项”),从而达到真实反映既定地质剖面电性的空间定量分布,大幅度提高了剖面的分辨率和真实性,如表3、图6等,尤其是高分辨的小目标体勘查(图7),须用TM装置。

图6 内蒙半沙漠景观脉状铜矿AMT静改后(a)与未静改(b)反演电阻率剖面图与已知矿体(c)对比

图7 广东某地富冷水的岩溶发育区高难度高分辨热水勘查AMT反演电阻率与查证钻孔剖面图

(2) TM+TE装置(磁棒垂直/平行测线)中的TM数据处理反演: 采用此类数据者,是因为TM+TE数据反演结果远不如TM数据反演效果好,才改为TM数据反演的,对于中大目标体或粗略需求对象,少量查证实例表明大致可行,如图3、图4、图8。从式(2)与式(6)或式(7)对比看,两者的Zxy有所不同。

图8 云南某页岩气普查AMT部分段剖面反演电阻率与云参1井对比剖面图

(3) TM+TE装置(磁棒垂直/平行测线)的TM+TE数据处理反演: 效果差,如图3、图4、图8实例中对应的TM+TE反演未见异常。

(4) TM+TE(磁棒南北/东西)装置的TM+TE数据处理及反演: 为非既定剖面数据处理及反演(同MT方法),即将阻抗旋转消去走向阻抗后数据处理反演。音频段勘查不同走向地质体多,阻抗旋转带来大的误差不可避免,此与求深部大地构造目标体巨大、浅部复杂地质体可以忽略区别很大。A.A.考夫曼等[5]强调要用张量测量是基于探求未知走向的深部大地构造,张量阻抗旋转后反演,才能得出正确的构造走向,即反演结果随着目标体走向的改变,该反演剖面已经不代表原设计勘查剖面方位了。也有人将TMT+TE阻抗旋转到测线方向,但是这种方式数据处理无法很好地消去走向阻抗。

4.2 AMT的主频段不宜使用远参考

信号的强相关与噪声的不相关是使用参考的条件,然而:

(1) AMT频段的磁场是变化的。AMT激发场是平面波,但工区都不大,探测深度也不大(几十米至10 km),一个频率或一个频段的激发场,探测深度在距场源3～5倍以上距离的具足够场强的电磁扰动,在测点上都可视为平面波激发场源,因此工区内外相对于测点的场源一般是变化的,尤其是中高频。

(2)三大岩类磁导率变化在1.004～1.4,磁铁矿区可达1.55。AMT频段对应浅部可以是无或弱磁性的地质体,也可能对应中强磁性的岩体或磁铁矿体,但由于体积巨大,磁感应强度场B将是变化的,磁场H在数值上可能与B差异明显。磁化率较大的磁性局部体模型研究认为,音频段TM模式磁导率主要影响几十周以上的中高频,其中低阻情况下磁感应强度场y分量By导致电场和视电阻率均有明显变化,而低频基本不受影响。

(3)除了前述两个因素可能造成工区各测点收录的Hy不同外,影响更普遍更大的是异常体的响应场(By=μHy+By异常,见下文)。在AMT探深范围,基本无法判断哪里是正常地质体,哪里有矿、哪里没有矿,很难找到符合远参考条件的参考点。

4.3 CSAMT共磁道的缺点

仪器接收的Hy,实际是By[6]。假设在一维条件下,忽略大地介质中的位移电流导出的卡尼亚电阻率用的Hy,实际是By,应写为

(8)

By=μHy+By异常, (MGSK单位制)

(9)

式(8)、式(9)中,ρ是卡尼亚电阻率,Hy是磁场y分量,Ex是电场x分量,By是磁感应强度y分量,μ是地质介质磁导率,ω是角频率。

By异常是磁感应强度μHy在不同电性地质体(含矿体等目标体)产生感应电流引起的异常磁场,各测点不同,越是复杂的、越是有矿的矿区,By与Hy量值差别越大,相位差别也越大,这就是CSAMT共磁道歪曲阻抗、歪曲或丢失异常的原因。

注:AMT仪器为V8,点距40 m,TM装置,“考试式”对比。AMT异常显示深部有厚大低阻异常,推测为隐伏主铜矿体。伴随的布格重力高异常,推测为隐伏岩体(成矿地质体)接触带蚀变角岩铜矿化带引起(钻孔见高密度角岩化岩石)。对于以定量圈定矿体为主要目的AMT勘查,即使在内蒙这样浅层干燥地区,仍要注意静态位移的改正。勘查单位为内蒙有色物探队。

4.4 约定勘查产品的静改误差占主体

由于地质体是由不同地质体单元构成的,因此存在地质界面是不可避免的、常见的,比如浅层(不同程度的风化层等)与基岩往往就是最大的界面之一,所以实际没有理论上一维各向同性的介质,有界面就要考虑位移电流产生的场,也就是

Maxwell方程 ∇×H=J+∂D/∂t的第二项位移电流[7]引起了电阻率ρ静

ρ卡(实测)=ρ卡(j引起)+ρ静(∂D/∂t引起),(MGSK单位制)

(10)

式(10)全面表达了实测卡尼亚电阻率ρ卡(实测)。式中,ρ卡(j引起)为传导电流引起的卡尼亚电阻率,ρ静是位移电流引起的(静态效应)卡尼亚电阻率,j为传导电流,D为电位移矢量,∂D/∂t为位移电流。

很明显ρ静是地质体界面的函数,不同于干扰,必须重视和合理地改正。ρ静具有两面性,不利的一面是浅层或炭质等非目标层强烈静态位移使得(用于反演的)ρ卡失真甚至经常面目全非,有利的一面正是由于(矿体、含矿层、成矿地质体、找矿指示层等)地质界面的ρ静存在,使得层间电性差异增大,电磁法分辨率大为提高,尤其是深部分辨出中小目标体异常,深部的静态位移是不可或缺的、须保护的。

注:AMT使用仪器为EH-4,点距20 m,TM装置,勘查难点在于要避开低阻的富冷水区,寻找相对封闭的高阻区段中的相对线状低阻,因此要求AMT的定量精度高、真实性好。异常查证孔位于原ZK3(孔深81 m,水温37,水量400 m3)旁,孔深280 m,于168～186 m见到热水破碎带。勘查单位为广州连新物探公司。

注:AMT 使用仪器为EH-4,点距100～200 m,低频探头,TM+TE装置(磁棒垂直和平行测线),TM数据处理反演。与已知地质构造“考试式”对比:凹陷、凹中隆、区域断裂等与实际基本相符;与已知深钻孔对比:层位电性及含与不含有机质层位,均与钻孔符合;三叠系至下泥盆系为有机质中心、电阻率ρ低(最低50 Ω·m),1216 m深为有机质中心及样品采样位置、高阻灰岩盆地基底电性及位置定量均符合实际情况。该例说明大目标体、大勘探深度仍需静改。勘查单位为云南省地调院。

AMT及CSAMT在野外方法技术符合要求的前提下,其产品(反演剖面)总误差 = 数据收录误差+数据处理误差+反演误差。其中:

(1)数据收录误差,属偶然误差。占总数据的3%～7%。但是采用共磁道的CSAMT数据中偶然误差只占小部分,主要是共磁道歪曲异常或可能存在的阴影复制等误差,使得数据虽然合格但不真实。

(2)数据处理误差 = 偶然误差+地形影响误差+静态效应误差。大量实践证实,其中静改误差往往远大于数据收录、偶然、地形影响及反演误差之和。这是约定勘查对其产品总误差的重要认知。

① 偶然误差改正:对于误差超差频点,使用内插平均或多项式插值,近似于点距放大一倍的离散频点影响。除非关键点位的连续坏点,此改正对结果不会产生明显可见的影响。

② 地形误差改正:由于是平面波,地形影响相对要小一些,但“尖”地形例外。地形影响与静态位移是并存的,除尖地形明显可识别地形影响外,两者比较难区分,均可归到静改和带地形反演来综合解决,除尖地形外,效果都较好。

③ 静态效应误差改正:静态效应改正是音频段电磁法最难掌控的、对反演结果影响最大的一个环节,静改结果也是各家都不同,导致同一数据的反演剖面可能相差甚远,与钻孔结果甚至于呈颠覆性差异。

约定勘查静改突出可操控性,改正目的=A+B+C。其中:A为消除或大幅削弱静态位移;B为改正后阻抗基本符合实际情况;C为提高了分辨率和真实性。

约定勘查静改是一种“无损”自动化静改,其原理为经典理论的测深平移为主体的多方法集成,结合阻抗相位判断,利用人工智能技术找出最佳解,瞬间实现A,实现或基本实现B,达到C,小、中、大目标体通用,初步突破了这个世界难题,改正后反演剖面与实际符合度高—较高,如图1、图3、图4、图6、图7、图8、图9[8]。

图9 广东某超大型铅锌矿232线CSAMT数据静改前(b)、后(a)反演电阻率异常查证剖面图

(3)反演误差。按2.3节给出的专家系统的反演步骤与参数选择,基本可达到反演阶段误差较小。

注:CSAMT仪器为GDP-32,点距25 m,共磁道1∶4,静改后在成矿有利的壶天灰岩层位出现弱异常,查证见块状富铅锌矿及块状富硫铁矿,且矿化及黄铁矿化远大于矿体。该例说明,深部局部体静态效应明显。勘查单位为广东有色物探队。

5 结论

(1)AMT野外采用TM装置,这是关键技术之一。音频场是稳定和基本稳定的,适用于TM装置,并从理论上论证了TM场的矢量表达式。TM装置简单有效、最大限度削弱走向电磁场的影响、客观反映了剖面上的音频场,保证了收录场的真实性。

(2)AMT远参考不宜且无需远参考。音频段远参考会降低分辨率和场的真实性。

(3)对于收录场,将过去都认为是磁场Hy(因此工区内处处相同),修正为磁感应强度By(含异常,因此工区内处处不同)。共磁道是共用By,以降低分辨率换取经济上合算。

(4)小点距和有效频段,小点距简单有效地提高了目标信息控制密度,提高了分辨率。满足勘探深度条件下的有效频段选择,规避了强干扰频段、扩大了适宜工作区,是“抗干扰”有效手段,同时避免了大于勘探深度地质体信息参与反演,是提高反演拟合真实性的重要措施。

(5)自动“无损”静改,文章对卡尼亚电阻率的公式,补充了位移电流引起项,并证实位移电流造成的误差,往往占了总误差大头的极为重要的实践认知。自动“无损”静改属于关键技术之二,初步突破了该领域世界难题,大幅度提高了反演结果真实性与分辨率。

(6)“约定”,是将专家技术系统大众化、形成可操作的步骤,这是关键技术之三。

致谢：全国危机矿山办有关专家领导、广东监审专家组长伍广宇教授级高级工程师、伍卓鹤教授级高级工程师、陈贵生高级工程师、高宝龙教授级高级工程师、何俊飞高级工程师、物探监审专家吴玉章教授级高级工程师、陈元坤教授级高级工程师以及广东省物探队、广东有色地勘院物探队、中南冶金地质局物探队、广东省地调院、云南省地调院、广东有色935地质队等对约定勘查研究提供了支持和帮助;何俊飞帮助英文翻译;沈长明协助文稿编辑。