勘查地球物理方法研究进展

地球物理勘探以各种岩石和矿石的密度、磁性、电性、弹性等物理性质的差异为研究基础，基于物理学的原理、方法和观测技术，分析、推断、解释地质构造和矿产分布情况。物探方法一般划分为磁法、重力法、电法(含电磁法)、弹性波法(含地震法和声波法)、核法(放射性法)、热法(地温法)与测井七大类，分地面、航空、海洋、地下4个工作空间域。

对探测隐伏矿床来说，物探方法面临的重要问题之一是加大探测深度和提高分辨率。西方国家曾有人提出在20世纪末找矿深度应超过1000m，我国也有人提出将500m以下作为第二找矿空间，加拿大地质调查所的Boldy把地下150～1500m作为探测深埋矿的范围。

20世纪80年代以来，国内外瞬变电磁法(TEM)、可控源音频大地电磁法(CSAMT)、金属矿地震、阵列电磁和地-井TEM等技术的研究、发展和应用取得引人瞩目的技术进步，目前某些物探方法的最大探测深度见表3-1。国外流行利用综合物探来找矿，也取得了明显的找矿效益。澳大利亚利用综合物探法在新南威尔士科巴地区找到了一个大型的隐伏铅锌银多金属矿床;苏联也曾用综合物探法在雅库特、哈萨克斯坦等地区相继发现了一系列新矿床。目前有关物探勘查技术方法的研发总体以美国、加拿大领导潮流，俄罗斯则在构造复杂金属矿区的地震方法研究上始终处于领先地位。

表3-1 某些物探方法的最大探测深度及主要探测目标

我国适时跟踪了国际先进物探技术的发展，但在先进方法的应用和研究上限于少数几个科研和勘查单位，首先在石油、水利部门得到应用，一般矿产勘查单位的应用相当滞后。近些年，中国地质大学、中国地质科学院矿产资源研究所等单位运用瞬变电磁测深(TEM)、可控源音频大地电磁测深(CSAMT)、高分辨电导率成像(EH-4)、天然源声频大地电磁(AMT)等深探测物探方法，应用于我国金属矿产勘探实践，在云南、新疆、湖南、内蒙古、河北等地区取得可喜的应用效果。河南省近年来逐步进入隐伏内生金属矿产地质找矿阶段，在河南省地质调查院的倡导下，高精度重力、高精度地面磁测、瞬变电磁、可控源音频大地电磁测深、EH-4连续电导率测量、大功率激电测量、频谱激电测量等深探测物探技术方法正在被推广利用。

(一)可控源音频大地电磁法(CSAMT)

1. 方法原理与特点

可控源音频大地电磁法——CSAMT法(Controlled Source Audio-Magneto Telluric)是在大地电磁法(MT)和音频大地电磁法(AMT)的基础上发展起来的，同属频率电磁测深范畴，三者不同之处在于CSAMT是采用人工控制激励场源的高分辨率电磁测深技术，其工作频率范围为0.125～8000Hz。由于天然场源的随机性和信号微弱，MT法需要花费巨大努力来记录和分析野外数据。为克服这个缺点，加拿大多伦多大学教授Strangway和他的学生Myron Goldstein提出了利用人工(可控)场源的音频大地电磁法(CSAMT)。这种方法使用接地导线或不接地回线为场源，在波区测量相互正交的电、磁场切向分量，并计算卡尼亚电阻率，以保留AMT法的一些数据解释方法。工作中通过调整二次场观测频率进而采集各观测点不同频率下不同方位的电、磁场振幅及相位数据，通过各种复杂的数据处理、反演手段，最终反映出地下电阻率三维分布特征，从而达到测深的目的。

CSAMT法计算卡尼亚电阻率的公式为:

式中:Z为复阻抗;f为频率(Hz);ρ为电阻率(Ω·m);E为电场强度(m V/km);H为磁场强度(n T);φE为电场相位;φH为磁场相位(度)。此时的E与H，是一次场和感应场的空间矢量叠加后的综合场，即总场。

CSAMT测量包括两组10多个独立分量，这些分量的测量取决于地质复杂程度和经济条件。CSAMT包括张量、矢量和标量3种方式，取决于测量分量的数量和使用场源的数量，也可只利用电场分量进行测量。常用仪器:GDP-32(美国Zonge Engineering)、V-8(加拿大凤凰公司)和GMS-07(德国Metronix公司)。CSAMT具有以下方法技术特点。

勘探深度范围大:根据不同地质目的及实地地电条件，CSAMT方法的勘探深度可以灵活控制;工作中依据当地电性特征设定测量频点的上下限并调整收发距离，一般可将勘查深度限定在20～2500m范围内的某个区段。

分辨率高:垂向分辨率(电性层或目标地质体厚度与埋深之比)可达10%，水平分辨率约为接收偶极子长度(浅部可控制在20m以内)。

低阻敏感性:由于CSAMT方法使用交变电磁场，因而可以穿透高阻盖层或浅部高低阻间杂地层，对反映深部低阻地质体具有较好的效果。

地形影响小:由于观测区场源在大部分频点下为平面波场，同时电磁分量的观测计算已进行了归一化，因而该方法的测量结果受地形影响较小且易于校正。

抗干扰能力强:目前应用于该方法的物探仪器大多配备大功率发射机(发射功率可达25k W以上)，整套仪器具备精确分频、高灵敏度、高次叠加、高稳定性等性能，对有效压制各种地电及人文干扰效果显著。

2. 工作方法

根据地质需要采用任何点距进行测量，一般矿区剖面测量点距20～40m。将一系列测量电极对(电偶极子)沿剖面首尾相接，连续排列组成一系列观测点，同时观测各电极对之间的剖面方向电场信号以及某一观测点上的垂直剖面方向的磁场信号。为了保证人工源电磁场在平面波区和电磁场不发生畸变，测点布置在如图3-1所示的扇区内。

图3-1 CSAMT野外标量测量工作方法

场源布置技术要求:在保证提供所需的信号强度的前提下，AB应当足够长。A、B极布置在接地条件好的地方，供电电极用铜编织带做成，长3～4m，埋入地下并用盐水彻底浇透。场源布置还要考虑场源与测线间的地质情况，在场源与测线间尽量没有金属矿、煤矿、大的断层、湖泊和岩溶等引起静态效应的地质体。

接收机布置技术要求:为方便施工，接收机布置在一个电极排列的中间，而且一定要接地。

测量电偶极布置技术要求:采用测量点距长度的电偶极子(测量电极)来观测电场，偶极的两端连接在用水浇湿的坑中的固体不极化电极上。

测点布置技术要求:测点布在远区，而且在AB场源偶极的中垂线的30°扇区内，比较理想的是最靠近场源的测线距AB＞5倍的趋肤深度。

磁棒布置技术要求:磁棒布置在测量电偶极子排列的中间，为了最大限度地减少因风引起的震动产生的噪声，通常是把磁棒埋起来，磁棒的方向垂直测线且水平。

质量要求:要求两次观测的电阻率-频率曲线形态一致;每个测点电场强度基本大于20μV/m，磁场强度大于0.01n T;每个测点的每个频点的SEM＜100milliradians。

数据处理与解释方法:野外实时计算卡尼亚电阻率，对每一个测点进行编辑，舍掉畸变的频点，保留高质量的频点数据。在进行反演解释时，首先进行静态位移校正、近场校正。其反演方法有广义逆矩阵反演、随机搜索法反演、Bostick反演、直接反演、OCCAM反演、快速松弛(RRI)、共轭梯度等。常用的软件有TCMV、TCMT、TCMP、TCMG、TCMGS、STATIC、SCSIO等。

3. 应用实例

CSAMT有大量成功应用的范例，虽然一些矿(体)与围岩之间没有明显的电阻率差异，但是大多有色金属矿床与岩浆岩体和构造一般关系较密切，利用可控源音频大地电测深法，可通过寻找与成矿有关的岩体和构造，进行间接找矿。

在国外，1981年日本九州岛发现的菱刈金矿床是在用CSAMT法识别出低阻异常带和高阻异常带，后经钻探证实高阻异常系由矿化引起，用CSAMT准确圈定目标后钻探见到高品位金矿体的。

在国内，黄力军等(2007)在四川呷村银多金属矿区进行了可控源音频大地电磁法(CSAMT)测量。呷村海相火山岩块状硫化物矿床位于四川西部高原，产于“三江”义敦岛弧带的昌台火山盆地。含矿围岩为上三叠统呷村组一套中酸性火山岩系，主要岩性有钙质板岩、钙质千枚岩和泥晶灰岩等。主矿体长数千米，局部累计厚度达100m，向下延伸大于600m。从图3-2可以看出，可控源音频大地电磁测深反演电阻率低阻异常，基本反映的是良导矿体和赋矿构造在断面内的分布情况，如果应用可控源音频大地电磁测深法面积测量，可以基本勾画出良导矿体和赋矿构造的三维空间分布形态，对该区矿产资源进一步勘探具有明显的指导作用。

张建奎(2006)在青海某产状复杂的磁铁矿成功地使用CSAMT法进行了测量，并与对甘肃某铅锌矿采用CSAMT法的结果进行了对比研究。其对比结果表明:在电性条件具备(矿体、矿化体与围岩之间具有明显的电性差异)、无其他干扰因素存在并且在多方法配套使用时，CSAMT法可以发挥其特长，有很好的找矿效果。在对于电性条件不充分、缺乏其他物探方法的对比验证时，使用该法进行直接找矿，则效果不明显。

图3-2 四川呷村银多金属矿0线地质物探综合断面图

(据黄力军等，2007)

(二)连续电导率成像(EH-4)

1. 方法原理与特点

目前，基于平面波卡尼亚电阻率频率域电磁测深法向两个方向发展:一个方向是重设备、大功率可控源音频大地电磁测深法(CSAMT);另一方向是轻设备、天然源音频大地电磁测深法(Audio-Frequency Magnetotellurics)。后者代表仪器为美国Geometrics公司的EH-4系统和德国的Metronix公司的GMS系统。从MT法中的张量测量简化为矢量测量，放弃了垂直磁场分量HZ的测量，使方法从“EH-5”简化为“EH-4”。

电导率连续成像系统具有如下特点:可利用天然场源和人工场源，综合了CSAMT和MT法各自的优点(杜荣光等，2006);仪器轻便，适用于地形、气候条件恶劣的山区使用;EH-4既具有有源电磁法的稳定性，又具有无源电磁法的节能和轻便;观测频带宽从0.1Hz至100k Hz。最小探测深度由几米至最大探测深度2000m。对二维构造反映比较逼真，能较真实地反映地质现象，工作效率高，不受通信条件约束，在现场能实时获得成像结果。EH-4仪器设备轻，观测时间短，完成一个近1000m深度的测深点，大约只需15～20min，这使它可以轻而易举地实现密点连续测量(首尾相连)，进行EMAP连续观察。

EH-4的测量频段为10Hz～100k Hz，其探测深度大致在10～1000m。对于加强型发射源和配置了低频磁探头的EH-4，其低频段可延伸至0.1Hz，通常可达1200m以上至1500m，特殊高电阻率地区，甚至可达到2000m以上。500Hz以上用可控源发射，500Hz以下利用天然地磁场。因此，EH-4是天然和人工场源的双源型大地电磁测量仪。目的是加强高频讯号，增加采集数据的可靠性和提高分辨率。

EH-4的方法原理与传统的MT法一样，它是利用宇宙中的太阳风、雷电等入射到地球上的天然电磁场信号(频率10Hz～1k Hz)作为激发场源，又称一次场，该一次场是平面电磁波，垂直入射到大地介质中。为了补充天然源信号频率的不足，采用了一对正交谐变磁偶极子来发射人工电磁波(频率1～100k Hz)，专门用来弥补大地电磁场的寂静区和几百赫兹附近的人文电磁干扰谐波。由电磁场理论知，大地介质中将会产生感应电磁场，此感应电磁场与一次场同频率，引入波阻抗Z。在均匀大地和水平层状大地的情况下，波阻抗是电场E和磁场H的水平分量的比值。公式如下。

式中:f为频率(Hz);ρ为电阻率(Ω·m);E为电场强度(m V/km);H为磁场强度(n T);φE为电场相位;φH为磁场相位(mrad)。此时的E与H，是一次场和感应场的空间矢量叠加后的综合场。

在电磁理论中，把电磁场(E，H)在大地中传播时，其振幅衰减到初始值1/e的深度，定义为趋肤深度(δ):

趋肤深度随电阻率(ρ)和频率(f)变化。一般来说，频率较高的数据反映浅部的电性特征，频率较低的数据反映较深的地层特征。因此，在一个宽频带上观测电场和磁场信息，并由此计算出视电阻率和相位，可确定大地的地电特征和地下构造。

2. 工作方法

EH-4电导率成像系统由发射系统、接收系统和控制系统三大部分组成(图3-3)。其中发射系统主要由发射天线、发射机和控制开关组成;接收系统主要由前置放大器、电磁传感器及附属设备组成。仪器工作温度－20～400℃，存放温度－50～600℃。要避免阳光直接照射、受潮。长时间记录时，应使用12V、40A以上的电瓶。用发电机直流输出供电时，应并联电瓶。

野外工作前要进行仪器试验:①组织测区踏勘，了解施工条件，调查大地电磁信号有影响的干扰源及其分布情况;②收集或测定区内主要岩石电性参数，拟定测区地电模型进行正演计算，研究所需探测的主要电性标志层在大地电磁测深曲线上显示的特征，合理选择观测频段;③分析测区噪声水平，确定排除或减弱干扰源的措施，研究重复观测可能达到的精度，确定检查点误差。

野外工作测线、测点布置:①测线与测点根据实际情况允许在一定范围内调整，面积测量测线的移动，在相应比例尺的图上不超过0.5cm;路线测量测点挪动不超过1/2点距。②面积测量时，测区范围内发现有意义的异常应及时加密测线，至少应有3个测点(不同测线)在异常部位。③如因大地电磁测深曲线异常或失去连续性，必须加密测点。④测点不能选在山顶或狭窄的深沟底，应选周围开阔，至少是在两对电极范围内地面比较平坦相对高差与极距之比小于10%的地方布点。⑤选点应考虑布极范围内地表土质均匀，点位不能设置在明显的局部非均匀体旁。所选测点应远离电磁干扰源，一般要求:离开大的工厂、矿山、电气铁路、电站2km以上;离开广播电台雷达站1km以上;离开高压电力线500m以上;离开繁忙的公路200m以上。⑥在进行面积测量时，测点剖面坐标和高程的测定，应采用实测(卫星定位仪或经纬仪观测)。在进行路线测量时，可在成图比例尺高1倍的大比例尺地形图上定点，但应保证在规定比例尺的图上，坐标偏差小于1mm，高程误差不超过一个等高线距。⑦做完的测点，应埋设木桩，桩上标明测点编号、观测日期和施工单位。

图3-3 EH-4野外工作方法

观测装置的敷设:①十字形装置:水平方向的两对电极和两磁传感器(以下简称磁棒)分别互相垂直敷设，其方位偏差不大于1°，水平磁棒顶端距中心点8～10m。如两对电极和水平磁棒按正北(x)正东(y)向布置，垂直磁棒则应放在方位角225°，距测点中心不超过10m的位置。②在施工中不适宜十字敷设时，可采用L型、T型装置或斜交装置，其斜交角应大于70°，方位偏差均小于1°。③接收电极距应根据观测信号强度和噪声水平来确定，一般在50～300m之间选择，如测点周围地表起伏不平，应按实测水平距布极，极距误差应小于±1%。④电极接地电阻要求不大于2000Ω。高阻岩石露头区应采用电极并联、电极周围垫土浇水来降低电阻。合金电极应将电极打入土中2/3;不极化电极应埋入土中20～30cm，保持与土壤接触良好，两电极埋置条件基本相同，不能埋在树根处、流水旁、繁忙的公路旁和村庄内，同时应避免埋设在沟、坎边。⑤应在观测前埋设好电极和磁棒，观测时如发现仍有不稳定的现象，应检查电极埋设质量和接地条件，经处理达到稳定再记录。水平磁棒入土深度为30cm，用水平仪校准保证水平。⑥电极联线、磁棒联线及接入仪器前放盒的电缆均不能悬空，不能并行放置，每隔3～5m需用土或石块压实，防止晃动。

观测:①仪器到达测点，电极、磁棒的布设连接工作就绪后，应检查:电道，磁道信号线与屏蔽层的绝缘度应大于1M;各信号线与地的电阻应大于1M;电极、磁棒、信号线的埋置和敷设是否符合要求。②观测记录前，应检查仪器与传输线连接是否牢固，仪器启动后应按仪器操作说明书进行各项测试，如噪声测试、增益测试、电极比较、极性比较等。观测时读入记录头段的各种参数，必须齐全正确。③一个测点上大地电磁的观测需连续进行，应选择干扰背景比较平静的时间记录。每个测点应达到完成地质任务必须观测的最低频率。每个频点应有足够的叠加次数，特别是低频段数据质量，如达不到要求应延长观测时间(叠加次数不得少于3次)。④在观测进程中，随时注意监视各道变化，如遇记录道反向、饱和、严重干扰等现象应及时补测。从监视屏幕上(或打印结果)分析视电阻率，相位曲线质量，如不符合设计要求，应进行重测。⑤一个测点观测完成后，应将数据转录到磁带上，一盘存档，另复制一盘用于资料处理。磁带盘上应贴标签，注明施工单位、测区、测线号、测点号、磁带编号、带的种类、组号、操作员姓名、日期等。操作员和测量员要认真填写工作记录和测点布置记录。要求字迹清楚，符号正确，没有涂改现象。

检查点的规定:检查点应是同一测点，不同日期，重新布极进行重复观测点。所作检查点，要求在测区面积内分布均匀，并应选在干扰相对平静的地区，不能集中在一段时间内。作检查点数不得少于全测区坐标点的3%。检查点与被检查点的全频视电阻率(ρxy，ρyx)曲线及相位(φxy，φyx)曲线，应形态一致，对应频点的数值接近，但经编辑、插值后与被检查点同一极化的均方相对误差(m)不应大于5%(即m≤5%)。

野外期间仪器、设备的检测和维护:①仪器的标定(或数据合成测试)，按仪器的要求定期进行，相邻两次标定结果相对误差不超过2%。同一测区如有两台或两台以上的仪器一起施工，应在同一点上，采用相同观测装置进行一致性对比，其中应有80%以上频点的相对误差小于5%。②野外工作期间，如遇仪器发生大的故障，又无法排除时，应当立即送回基地修理，不得自行拆卸。严禁用不正常的仪器进行观测。③野外应建立仪器检测、维修记录，详细记述仪器使用中出现的故障和排除故障的措施。④磁棒在搬运、埋设过程中应轻装、轻放，避免撞击。不极化电极应经常清洗，更换溶液，保持罐内有充足、饱和的电解液，要求极差小于2m V。

野外提交的资料:提交的原始资料有原始数据带(或软盘)、操作员工作记录、测点布置记录、点位测定记录;仪器一致性检查和标定结果，野外应根据不同仪器提交处理结果带(或软盘)及相应的全部或部分打印资料，包括视电阻率曲线和相位曲线、倾子振幅曲线、旋转主轴方位角、椭圆率、偏移度、相干度和其他信息。

野外资料质量评价:每个测点的视电阻率和相位4条曲线应分别进行评价，按级登记。全频电阻率曲线和相位曲线的质量评价分别为:I级，85%以上频点的数据，标准偏差不超过20%，连续性好，能严格内插曲线;Ⅱ级，75%以上频点的数据，标准偏差不超过40%，无明显脱节(不超过3个频点)现象;Ⅲ级，不合格，数据点分散，不能满足Ⅱ级的要求。物理点质量的评价根据测区的噪声水平，可解决地质问题的程度，以及曲线的质量级别加以评定。

EH-4的反演方法有一维BOSTIC反演、Born近似反演、联合共轭梯度最小二乘法CGLS和快速系数反演RRI，通过应用平滑约束优化高斯-牛顿方法，以多次迭代逼近理想的解释成像。

3. 应用实例

中国科学院地质与地球物理研究所应用EH-4电磁系统在隐伏矿体定位方面进行了研究，以东天山镜儿泉葫芦岩浆熔离型铜镍硫化物矿床为例。镜儿泉铜镍硫化物矿床位于黄山-镜儿泉铜镍成矿带东部。矿区出露地层是中石炭统梧桐窝子组中酸性—中基性火山岩、火山碎屑岩，夹变粒岩、浅粒岩、片岩等，矿区断裂构造发育，北东东向镜儿泉-咸水泉断裂控制了基性—超基性岩体的形成和展布，矿体规模较大，主要为盲矿体，呈似层状产于辉石岩相的底部。具有上部贫矿、下部富矿的垂直分带特点，以贫矿体为主，矿体与围岩之间呈渐变关系。基性—超基性岩体的岩石具有三高一低(高重力、高磁异常、高激化率，低电阻率)的基本特征，一条垂直岩体走向剖面的电阻率-深度图及地质解译图(图3-4)揭示出了岩体和地层的界限，以及各不同岩相之间的界限，同时大致划分出了含矿的辉石岩相及矿体赋存位置，得到了钻探结果的验证。

图3-4 镜儿泉铜镍矿床98勘探线EH4测量剖面图(A)及地质解译图(B)

(据申萍等，2007)

1. 中石炭统桐梧窝子子组;2. 橄榄岩相;3．辉石岩相;4．辉石闪长岩相;5．钻孔及编号，6．矿体及编号

申萍等(2007)在东天山卡拉塔格铜金矿化带，甘肃北山韧性剪切带型矿床运用EH-4法电磁测量，获得了较为满意的找矿效果。樊战军等(2007)在黑龙江森林覆盖区进行金矿找矿时，认为EH-4方法能清晰地反映厚的低阻覆盖层下的深部地质体和构造展布。贾长顺等(2008)在内蒙古白音诺尔铅锌矿开展的EH-4测量工作表明，该法能清晰反映矿区的褶皱构造和矿化带，为进一步找矿指明了方向。

沈远超等(2008)通过对25个金矿的EH-4工作进行总结后得出:对于火山晚期热液型金矿，该法能反映火山机构控矿的漏斗状形态，体现了矿体的垂向延深大于水平延长的成矿规律，矿化异常的电阻率较低;剪切带型金矿床，明显区分了矿化蚀变构造带和围岩，确认矿化异常在围岩中呈脉状分布;隐爆角砾岩型金矿床，清晰地反映了隐爆角砾岩体控矿所形成的对称矿(化)体，区分了隐爆角砾岩体和矿化蚀变带。

尽管EH-4方法有很多突出优点，但在工作中，还是要满足探测目标与周围围岩存在着明显的电性差异这一前提条件。在工作中，要尽量避开如高压电线之类的人文电磁干扰，使用人工可控电磁源时，当不满足远区条件时，要进行数据校正，以获得真实有效的观测数据。运用EH-4法时，还要加强对矿区矿床模型和成矿规律的研究，以有效指导地质解译。

(三)频谱激电剖面测量

1. 方法原理与特点

频谱激电(SIP)法是一种大功率人工源频率域激电测深方法。它以4个参数的异常来评判勘查对象的地质属性，即岩石的导电性参数ρa、描述岩石IP效应全过程的IP效应强度参数充电率ma、IP效应谱形态参数——时间常数τa和频率相关系数ca。其中ma与岩石中可极化物质(如金属硫化物等可极化矿物)的含量正相关，τa、ca与可极化物质在岩石中的赋存状态，即岩石中金属硫化物等可极化矿物的矿化结构构造特征相关。其中τa、ca还具有稀释作用小，即其异常随目标体埋深增大、减弱缓慢的特点。据此，使用SIP法可以解决以下地质找矿问题:①识别含碳质地层IP与金属硫化物IP(按介质中极化物质的结构、构造和体积含量的差异来识别);②矿化背景中找相对富集体;③寻找深部隐伏矿与盲矿。

2. 工作方法

SIP法工作装置，使用大功率V8仪器采集系统和大极距偶极-偶极剖面测深装置进行工作(图3-5)。采用12道轴向非对称偶极-偶极剖面测深装置，为达到垂向探深区间400～1000m的覆盖要求，设计的装置参数为:偶极距a=测线点距=50m;供电电极AB极距=Ka=3a=300m(如深部n＞14，接收道讯号过小，AB可增大为5a=500m);12个采集道的隔离系数n=6～17。该组参数的设计探测窗口深度区间为h=400～950m，考虑到剖面探测深度窗口应尽量将勘查目标体置于其中间或偏上位置的原则，估计该设计探测窗口能控制目标体有效深度区间至少可达h=500～850m。对于AB=3a而言，一个12道排列点的首尾电极间排列长度(A-M13) =21a=2100m(共22个电极点)。考虑到分辨能力和讯号大小，这是目前最佳的一组参数，该组参数能控制目标的有效深度区间为500～850m，如需要继续加深只能增大n (如使用a=100m，AB=500m，n=7～18，h=550～1100m，h'=650～1000mm)。这样在增大探深的同时也会降低分辨能力，尤其是浅部。而且会大大增加施工难度，深部道n＞14时接收道讯号会降得更低。一般测量频带:2－6～28Hz，在2的整数幂指数间加密一个频点。可据已知剖面试验结果进行调整，但所选频带中一定要有一组2的整数次幂频点。

布极测地工作:布极测地工作中测线电极点不能布设在变压器地线处、金属管道金属铠装电缆等人文金属设施上或其附近，理想电极点无法躲开时或在障碍区时，设计成偏离点或成有转角的测线，有转角的测线要保证每个观测道的发射偶极轴线和接受偶极轴线间的夹角小于30°;测线不能与高压输电线平行，无法避让时应尽量垂直穿过。每条测线的每个电极点都要有实际施测的大地直角坐标(x，y，z)。测线点(即电极点)点距=接收偶极距，测线点点号编号规则统一，并使相邻测线点点号步长与设计点距(即接收偶极距)成固定的倍数关系。实际布设的点距长短不一，由处理软件依据个别设计点号的实际坐标(x，y，z)来校正。

图3-5 频谱激电(SIP)法野外测量工作方法

采集施工:布线应有详细的施工布极图，导线布设中供电电缆不能与接收电缆平行、重合布设，也不要交叉布设，所有电缆的连接头都要包好，不能碰地、碰植物，以免造成新增的漏电接地点。布极接地及电极处理要符合要求，接地电阻要小而且要长时间稳定。供电电极与接收电极的接地电阻要保证在每个排列工作时间内(20～60min)接地电阻的变化较小，特别是接收电极的接地电阻除了要始终稳定外，其大小要处理到小于1kΩ为好，而且要使各道的DC电位值保持基本稳定。

跑极:拟以滚动跑极方式完成12道轴向非对称偶极-偶极剖面测深采集施工，工作前要进行充分的物质设备(电极、电缆等)储备和必要的操练与培训。

采集监测:每个排列采集过程要注意实时查看各顺序道讯号大小(讯号棒长度)是否为有序排列，采集曲线是否正常，电流采集盒子是否一直工作，以便发现问题及时处理补救以保证采集质量。

质量要求与评价:频谱激电法布置3%的质量检查点(排列)，以两次观测谱［振幅谱As(f)和相位谱φs(f)曲线］的反演谱参数ρa、ma、τa、ca数值均方相对误差来衡量，各参数指标分别为:ρa:7%、ma:10%、τa:20%、ca:20%。利用均方相对误差公式计算。

数据处理与解释方法:①V8数据格式转换;②视谱参数反演;③各剖面数据道足够多时，可考虑进行2.5D电阻率和IP参数的断面反演;④综合编图，编制SIP法ρa、ma、τa、ca参数综合剖面成果图及其他图件。

3. 应用实例

我国频谱激电的应用实例很少，应用于金属矿勘查的SIP方法在本研究之前尚没有公开发表的论文。安徽省勘查技术院(原地质矿产部第一物探大队)在频谱激电(SIP)技术的掌握与运用上处于国内、国际领先地位，完成过“IPS-3型频谱激电法仪器系统消化吸收(1983—1985)”“频谱激电法深部找矿理论和应用研究(1986—1990)”“频谱激电(SIP)法在优选找矿靶区中的应用”等部控和国家攻关项目。并在频谱激电的基础上发展一种拥有自主产权的“大功率复电阻率测量(CR法)”新技术，这种高密度几何测深方法采集到的频谱包含电磁谱和激电谱，具有测量参数多、分辨能力强、探测深度大的特点，所完成的“下扬子重点局部圈闭复电阻率法直接找油气方法技术的试验性应用研究(国家攻关85-102-13-04-02-02)”处于国际领先水平。CR法在前十几年主要应用于油气构造的含油气性评价，经验证孔统计，有无油气判断准确率高达100%，工业油气和油气显示判断准确率高达75%。近年该方法已应用于金属矿勘查，中国地质调查局在安徽庐江县龙桥铁矿组织的多种物探方法试验中，CR法成果被认为最理想。近期在江苏省、江西省相继开展了深部找矿工作，经钻探验证均取得良好的深部找矿效果(图3-6)。目前加拿大凤凰公司的SIP技术正是在CR法的基础上发展起来的。

(四)高精度磁法

1. 方法原理与特点

磁法是物探方法中应用最早、理论最成熟、效率最高、成本最低的方法之一。也是目前在矿产勘查中应用最多的一种方法，是一项基础性的地球物理勘查工作。自然界的岩石和矿石具有不同磁性，可以产生各不相同的磁场，它使地球磁场在局部地区发生变化，出现地磁异常。利用仪器发现和研究这些磁异常，进而寻找磁性矿体和研究地质构造的方法称磁法勘探。在地面进行的磁测称为地面磁测。地面磁测根据磁测精度的不同又分为精度低于5n T的中、低精度地面磁测和精度高于5n T的高精度磁测。20世纪80年代以后，磁力勘查进入了高精度磁法勘查技术的新阶段(齐文秀等，2005)。

高精度磁法可用于地质填图、普查找矿、勘探磁铁矿等。在找矿工作中，常可以用这种方法寻找与磁性矿物(磁铁矿、磁黄铁矿等)共伴生的各种金属、非金属矿物。高精度磁法测量，还可以有效地探测隐伏断裂构造、岩体接触带构造和火山机构等，常常是一种间接的找矿方法。由于高精度磁法仪器轻便，数据处理方便，可现场圈定异常，常常是大比例尺成矿预测和矿产勘查的先行手段。

高精度磁法仪器主要有美国Geometrics公司的G-856、加拿大Scintrex公司的MP-4高精度质子磁力仪;仪器灵敏度为0.1n T。中国地质调查局航空物探遥感中心研制并生产了HC-95型地面氦光泵磁力仪，分辨率为0.05n T。其中G-856高精度磁法仪器能自动记录总磁场强度模量(T)的磁场值以及其他相关数值。仪器精度0.2n T，分辨率0.1n T，自动观测日变，自动记录点线号，时间观测提示，提示修正错误信息，具有电子存储器，能储存野外磁测数据，旁侧干扰较小。由于仪器具有高灵敏度、高分辨率，因而能有效地探测到低弱磁异常，对寻找埋藏较深的原生矿具有良好的地质找矿效果。

图3-6 南京冶山铁矿CCR2006-A7线复电阻率(CR)法剖面图

(徐善修，2006)

上两个断面为电磁谱参数图，下三个断面为激电谱参数图，地质剖面中红色区为蚀变带

2. 工作方法

工作时设立一个基点作为全区的异常起算点，设立多个基点时则要进行基点联测。建立一个日变站，以获得进行日变改正的数据。采样时间间隔为10s，与野外使用的观测仪器做到秒级同步。测点观测闭合基点时间小于12h。测地工作利用高精度GPS建立的全区统一GPS控制网，标定手持式GPS定点点位偏移小于设计距离20%。工作规范为《地面高精度磁测技术规程》(DZ/T0071—1993)。

3. 应用实例

在甘肃省筏子坝火山沉积-热液改造铜矿的找矿工作中，高精度磁法测量是一种有效的方法。矿区地层由中—浅变质的绿色火山岩系(绿泥片岩类)和浅色正常沉积岩系(绢云母片岩类)组成，前者包括绿帘绿泥片岩、绿泥绿帘片岩、绿泥石英片岩等，后者包括绢云石英片岩、绿泥绢云石英片岩及绢云母片岩。矿区无大规模侵入岩，但火山岩十分发育。矿石与周围围岩具有较大的磁性差异，其中含铜磁铁石英岩型矿石、块状黄铜黄铁矿型矿石具强磁性［k=(44308～399722) ×10－6］;含铜绿泥片岩型矿石呈弱磁性(k＜5000×10－6);磁铁石英岩呈中等—强磁性(k=63033×10－6);绿泥片岩类呈弱磁性(k＜5000×10－6)，而磁铁矿化绿泥片岩类呈中等磁性［k=(11049～19890) ×10－6］。绢云母片岩类呈微磁或无磁性(k＜500× 10－6)(杨礼敬等，2003)。

使用灵敏度为1n T的IGS-2/MP-4质子磁力仪，在矿区进行了高精度磁法勘查。高精度磁测获得的异常带和矿带的展布基本一致。从平面图上看，异常带矿体展布一致(图3-7)。

图3-7 筏子坝铜矿Ⅰ号矿体磁异常平面图

(据杨礼敬等，2003)

1. 铜矿体;2. 片理产状;3. 勘探线及编号;4. 正磁异常等值线;5. 负磁异常等值线;SQS. 绢云石英片岩;EQS. 绿泥石英片岩;CS. 绿泥片岩;ECS. 绿帘绿泥片岩

从I号矿体的5号勘探线剖面图(图3-8)可以看出，矿体位于正负异常的交替部位，倾向梯度变化小的正异常方向。因此，根据高精度磁法的平面测量和剖面测量，在平面上可以大致圈定矿体的延伸范围、走向等，其磁法剖面能判别矿体的倾向。因此，大比例尺的高精度磁法测量工作对于控制磁性体的产状效果明显。

图3-8 筏子坝铜矿I号矿体5号勘探线剖面图

(据杨礼敬等，2003)

1. 绢云石英片岩;2. 绿泥绢云石英片岩;3. 绿泥石英片岩;4. 绿泥片岩;5. 绿帘绿泥片岩;6. 铜矿体;7. 片理产状;8. 磁测曲线