張量可控源電磁法

1、張量可控源電磁法 （兼MT、AMT、CSAMT功能）一、引言1950年和1953年TNXOHOB,T.H和Cagniaral,L.分別提出在水平層狀均勻介質(zhì)條件下的大地電磁法理論和實(shí)施方案，后經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)證明，觀測(cè)結(jié)果往往與實(shí)際地質(zhì)情況不符。1960年Cantwell,T.提出介質(zhì)張量電性阻抗概念，很快形成大地電磁場(chǎng)數(shù)據(jù)的張量阻抗計(jì)算和分析理論及方法，使大地電磁法發(fā)生了本質(zhì)性的變革。由于大地電磁法的場(chǎng)源在1-10Hz和1000-3000Hz左右活動(dòng)水平很低，稱為“死區(qū)”，為了彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)，1975年Goldstein,M.A和Strangway,D.W.提出通過(guò)接地電極偶子向地下注射不同頻率的電

2、流產(chǎn)生的高強(qiáng)度人工電磁場(chǎng)做為場(chǎng)源的可控源大地電磁法，并在1978年投入礦產(chǎn)資源勘探，地下水勘探和油氣資源勘探，命名為可控源聲頻大地電磁法（CASMT）。CSAMT法是以水平層狀均勻介質(zhì)模型（標(biāo)量電性阻抗）為前提，歷經(jīng)30余年仍未改變，主要原因是滿足張量電性阻抗觀測(cè)的可控源發(fā)射系統(tǒng)非常復(fù)雜、難于制造，另一方面在非常簡(jiǎn)單的地質(zhì)構(gòu)造地區(qū)，例如平原區(qū)淺層以標(biāo)量電性阻抗模型為前提的CSAMT法尚能獲得較好的勘探效果。2010年德國(guó)Metronix公司研制成功了首臺(tái)滿足張量電性阻抗觀測(cè)的可控源大地電磁儀及其數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng),并在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜地區(qū)獲得成功應(yīng)用,我們稱其為“張量可控源電磁法（TCSMT），”傳

3、統(tǒng)的CSAMT稱其為“標(biāo)量可控源電磁法”。Metronix公司研發(fā)的張量可控源電磁法的接收系統(tǒng)也是完善的AMT和MT觀測(cè)系統(tǒng)，發(fā)射系統(tǒng)也可簡(jiǎn)化為CSAMT發(fā)射系統(tǒng)應(yīng)用。二、標(biāo)量可控源電磁法CSAMT當(dāng)?shù)叵陆橘|(zhì)是均勻水平層狀，沒(méi)有構(gòu)造（如斷層、褶皺、隆起、坳陷）存在時(shí)，電阻率只沿深度Z變化，沿水平方向不變時(shí)，也即地下介質(zhì)的電性是標(biāo)量情況下，入射的平面波場(chǎng)源H在地下介質(zhì)中感應(yīng)出與其相垂直的電場(chǎng)E. 此時(shí)介質(zhì)的電性阻抗為標(biāo)量：Z=EH （1）視電阻率值：a=0.2TZ2 （2）為實(shí)現(xiàn)這一原理，CSAMT的野外工作裝置如圖1所示：圖1 CSAMT發(fā)射裝置只有一組發(fā)射電偶極子，只適合探測(cè)一維電性結(jié)構(gòu)發(fā)射

4、機(jī)通過(guò)單一接地電偶極子將不同頻率的方波電流注入地下，在遠(yuǎn)離電偶極子的地方接收通過(guò)地下傳播的不同頻率的電磁場(chǎng)信號(hào)，例如Hy和Ex，根據(jù)公式（1）和（2）計(jì)算測(cè)點(diǎn)下的視電阻率值a。由于它是單一電偶極子供電，所以在地下形成的電流體系是單一方向的，建立的磁場(chǎng)也是單一方向的，我們稱其為標(biāo)量可控源大地電磁法，簡(jiǎn)稱標(biāo)量可控源電磁法。該方法有如下不足：1. 只適合探測(cè)水平均勻?qū)訝畹囊痪S地質(zhì)情況，但絕大多數(shù)情況下地下是有構(gòu)造存在的，是二維或三維的電性介質(zhì)，此時(shí)地下介質(zhì)的電性是張量，不是標(biāo)量。2. 單一接地電偶極子發(fā)射的電磁波在以偶極子中心30°夾角范圍內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)弱，易受畸變不適合觀測(cè)，所以觀測(cè)范圍變小。3

5、. 為滿足發(fā)射場(chǎng)源是平面波場(chǎng)源的要求，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的距離（接發(fā)距）要等于或大于勘探深度的3-5倍，在小于3-5倍范圍內(nèi)稱為近區(qū)，無(wú)法獲得地下構(gòu)造信息。4. 移動(dòng)接地電偶極子發(fā)射源后，在同一測(cè)點(diǎn)上的觀測(cè)結(jié)果往往互不重合。5. 如果接地電偶極子定向與地下高導(dǎo)層走向一致時(shí)，注入的方波電流大部分被高導(dǎo)層吸收，嚴(yán)重影響勘探效果。6. 由于CSAMT觀測(cè)的是標(biāo)量阻抗，因此無(wú)法與MT或AMT在同一測(cè)點(diǎn)上觀測(cè)的張量阻抗兼容。過(guò)去國(guó)內(nèi)進(jìn)口的可控源聲頻大地電磁儀CSAMT或電法工作站所含有的CSAMT功能都是標(biāo)量的，均存在上述不足。三、張量可控源大地電磁法TCSMT及應(yīng)用實(shí)例1960年Cantwell,T.提出

6、地下介質(zhì)電性是張量阻抗，1972年Vozoff,K.,對(duì)張量阻抗方法進(jìn)行了系統(tǒng)歸納。張量阻抗與電磁場(chǎng)的關(guān)系為：（3）稱為張量阻抗關(guān)系式。除了極高頻率之外，Ez分量很小，很難觀測(cè)到，因此張量阻抗關(guān)系歸結(jié)為：（4） 可見(jiàn)，在二維或三維構(gòu)造情況下，電場(chǎng)Ex不僅由Hy感應(yīng)出，而且部分還由Hx感應(yīng)出。由Hy感應(yīng)的Ex依賴于張量阻抗Zxy，由Hx感應(yīng)的Ex依賴張量阻抗Zxx，張量阻抗值Zyx，Zyy也有類似依賴關(guān)系。我們的目的是在地面觀測(cè)不同頻率的電磁場(chǎng)信號(hào)Hx，Hy，Ex和Ey，然后求解地下不同深度的張量阻抗要素值Zxy，Zyx，Zxx和Zyy。根據(jù)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)原理可知，從兩個(gè)代數(shù)方程式（公式4）是無(wú)法解

7、出四個(gè)張量阻抗要素值的。若有解，至少要有兩組相互獨(dú)立的變化磁場(chǎng)值H1和H2，共同組成四個(gè)方程式，即： （5） （所謂相互獨(dú)立的變化磁場(chǎng)是指極化方向不同或極化類型不同的變化磁場(chǎng)）聯(lián)立該四個(gè)方程式便可解出四個(gè)張量阻抗要素值（7）（6） 由于標(biāo)量阻抗可控源法CSAMT在地面只觀測(cè)一個(gè)磁場(chǎng)水平分量Hy和一個(gè)電場(chǎng)水平分量Ex，因此無(wú)法解出四個(gè)張量阻抗要素。要解出四個(gè)張量阻抗要素的必要條件是：（1）在地面要觀測(cè)互為垂直的四個(gè)電磁場(chǎng)分量Hx，Hy和Ey，Ex；（2）在觀測(cè)的電磁場(chǎng)信號(hào)中至少要有兩組極化方向或極化類型不同的磁場(chǎng)信號(hào)。基于此，德國(guó)Metronix公司于2010年研制成功張量可控源電磁法儀器設(shè)備和

8、數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)，并投入市場(chǎng)。其中包括張量可控源發(fā)射裝置，接收系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理及反演軟件系統(tǒng)。1. 張量可控源電磁法發(fā)射裝置，分為旋轉(zhuǎn)偶極發(fā)射裝置和交替偶極發(fā)射裝置1) 旋轉(zhuǎn)偶極發(fā)射裝置可以發(fā)射不同極化方向、不同強(qiáng)度和不同頻率的變化磁場(chǎng)，以組成類似于公式(6)和(7)的方程組，從而解出四個(gè)張量阻抗值Zxx，Zyy，Zxy和Zyx，其原理是：發(fā)射裝置是由三個(gè)接地電極（U、V、W）組成三對(duì)偶極發(fā)射裝置（圖2），也即三個(gè)電極分別與張量發(fā)射機(jī)TXM-22的三個(gè)極性開關(guān)連接，在脈沖寬度調(diào)制控制器的控制下同時(shí)向地下分別發(fā)送不同頻率、不同強(qiáng)度和不同極性的電流I1，I2和I3。圖2 全區(qū)張量CSAMT發(fā)射裝置由

9、于I1，I2和I3同時(shí)注入地下，因此它們?cè)诘叵陆M成一個(gè)在給定頻率下的合成電流矢量。當(dāng)改變I1，I2和I3中的任何一個(gè)電流強(qiáng)度和極性時(shí)，合成電流矢量的方向、即磁場(chǎng)極化方向隨之改變，因此張量發(fā)射裝置可以產(chǎn)生任意極化方向的磁場(chǎng)信號(hào)。在最簡(jiǎn)單情況下、即發(fā)射電流I1，I2，I3之間成倍數(shù)關(guān)系改變，極性成正負(fù)關(guān)系改變時(shí)，可以發(fā)射六種不同方向的合成電流矢量，它們是= 0°=180°, = 120°=-60°, = 60°=-120°, = 30°=-150°, = 150°=-210°， = 270°

10、;=-90°可形成六種不同極化方向的磁場(chǎng)信號(hào)H1，H2，H3，H4，H5和H6。這樣方程組（4）便可擴(kuò)展成包括發(fā)射磁場(chǎng)H1和H2的方程組（8），包括發(fā)射磁場(chǎng)H1和H3的方程式（9），（8） （9） 以及包括磁場(chǎng)H1和H4， H1和H5， H1和H6的三個(gè)方程組；包括H2和H3，H2和H4，H2和H5，H2和H6的四個(gè)方程組；包括H3和H4，H3和H5，H3和H6的三個(gè)方程組；包括H4和H5，H4和H6的兩個(gè)方程組；以及包括H5和H6的方程組；總計(jì)共可組成15個(gè)方程組，從而可解出15組四個(gè)張量阻抗要素值。為了在接收點(diǎn)處獲得強(qiáng)的電磁場(chǎng)信號(hào)，每對(duì)合成電流矢量的夾角應(yīng)在45°- 1

11、35°之間。在數(shù)據(jù)處理中選擇15組張量阻抗要素中質(zhì)量最好的一組求取其主軸方位，計(jì)算TE模式和TM模式下的視電阻率和阻抗相位曲線以及其它MT參數(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中，如果測(cè)區(qū)內(nèi)布置有大量的、面積性分布的接收裝置，應(yīng)采用旋轉(zhuǎn)偶極發(fā)射裝置相繼發(fā)送六個(gè)方向的合成電流矢量是最佳選擇，此時(shí)測(cè)區(qū)內(nèi)的任何一點(diǎn)都能觀測(cè)到最佳的電磁場(chǎng)信號(hào)以及15組張量阻抗要素值。如果測(cè)區(qū)內(nèi)僅沿剖面線布設(shè)接收裝置，可采用交替偶子發(fā)射裝置，分別發(fā)送兩個(gè)互為垂直的電流矢量，但只能獲得一組張量阻抗要素值。2) 交替偶極發(fā)射裝置在交替偶極發(fā)射裝置中發(fā)射機(jī)分別（非同時(shí)）向互相垂直的兩對(duì)偶極子注射電流，在地下建立兩組互為垂直或夾角大于45

12、°的電流矢量和相應(yīng)極化方向的兩組磁場(chǎng)，此時(shí)按公式（6）和（7）只能解出一組四個(gè)張量阻抗要素值。最簡(jiǎn)單的偶極發(fā)射裝置如圖3所示。其它組合也可組成交替偶極發(fā)射裝置 ，如圖4所示。圖3 交替偶極發(fā)射裝置 圖4 交替偶極發(fā)射裝置在圖4中，如果令電極U的方向?yàn)?°，那么電極W和電極V的連線方向便為90°。如果發(fā)射機(jī)先向電極U供電，則電流矢量為0°，然后再向電極W、V同時(shí)供電，則其電流矢量為90°，結(jié)果便是交替偶極發(fā)射方式（圖4中紅箭頭所示）。如果同時(shí)向電極U供電I1，向電極W供電-I3，向電極V供電I2=0，并且I1=-I3，此時(shí)電流便從V向W流動(dòng)，則合

13、成電流矢量方向?yàn)?0°（令電極U的方向?yàn)?°）。最終兩個(gè)合成電流矢量夾角為90°，也是交替偶極發(fā)射裝置（圖4中黑箭頭所示）。野外施工中首先發(fā)射六個(gè)方向的合成電流矢量，然后選擇發(fā)射電流最大的、近于垂直的兩個(gè)發(fā)射方向以形成交替偶極發(fā)射裝置。在圖3中如果只給一對(duì)偶極子供電，便簡(jiǎn)化為標(biāo)量可控源電磁法CSAMT，此時(shí)在地面只需觀測(cè)磁場(chǎng)分量H和與其相垂直的電場(chǎng)分量E，按公式（2）計(jì)算測(cè)點(diǎn)下方的視電阻率值。3）張量可控源發(fā)射裝置的特點(diǎn) 可根據(jù)確定好的發(fā)射頻率和發(fā)射時(shí)間同時(shí)向發(fā)射機(jī)和接收機(jī)預(yù)置工作列表（包括發(fā)射的波形、最大電流強(qiáng)度和發(fā)射角度、頻率、疊加次數(shù)及每個(gè)發(fā)射頻率工作起、止

14、時(shí)間等），便可根據(jù)野外接收和發(fā)射人員約定的開始時(shí)間自動(dòng)執(zhí)行工作列表內(nèi)的所有頻率的發(fā)射和數(shù)據(jù)采集工作； 發(fā)射裝置可任意組合，發(fā)射和接收由高精度GPS同步； 可任意編輯發(fā)射波形，可使用國(guó)產(chǎn)50Hz，400V三相發(fā)電機(jī)做動(dòng)力源 由于GPS模塊可存儲(chǔ)時(shí)間信號(hào)，因此在GPS信號(hào)盲區(qū)仍可進(jìn)行精確同步； 由于發(fā)射系統(tǒng)的控制器TXB-07與接收系統(tǒng)主機(jī)性能一致，因此兩者之間高度同步，于是疊加過(guò)程可以在時(shí)間域進(jìn)行，這樣大大提高了數(shù)據(jù)處理速度。 由于可控源場(chǎng)強(qiáng)可控，在電磁干擾大的地區(qū)也能獲得高質(zhì)量的觀測(cè)結(jié)果，這與CSAMT法一樣。2. 張量可控源電磁法接收系統(tǒng)接收系統(tǒng)由兩個(gè)或三個(gè)磁場(chǎng)傳感器（MFS-07e），兩對(duì)

15、電場(chǎng)傳感器（不極化電極）和一臺(tái)ADU-07e主機(jī)組成，是標(biāo)準(zhǔn)的大地電磁測(cè)深儀。發(fā)射裝置和接收系統(tǒng)之間由高精度GPS同步（圖5），也可由事先輸入的工作列表同步。TXM-22 圖5 張量可控源電磁法（TCSMT）組成左圖為接收系統(tǒng)，右圖為發(fā)射系統(tǒng)由于張量可控源電磁法主要用于詳查和精查階段，測(cè)點(diǎn)距離一般為20m-150m，所以可采用帶衛(wèi)星站的接收系統(tǒng)，即一臺(tái)ADU-07e主機(jī)帶三個(gè)衛(wèi)星站，同時(shí)完成四個(gè)測(cè)點(diǎn)觀測(cè)任務(wù)（圖6）。主機(jī)與衛(wèi)星站之間由電纜同步。如果有幾臺(tái)ADU-07e同時(shí)觀測(cè)，工作效率非常高。接收系統(tǒng)可獨(dú)立應(yīng)用于MT和AMT觀測(cè)。主機(jī)衛(wèi)星站衛(wèi)星站衛(wèi)星站圖6 一臺(tái)主機(jī)可同時(shí)完成四個(gè)測(cè)點(diǎn)觀測(cè)3.

16、張量可控源電磁法的主要特點(diǎn)1）正如前述，張量可控源發(fā)射裝置可以產(chǎn)生任意極化方向的磁場(chǎng)信號(hào)，因此可以求解測(cè)點(diǎn)下的多組張量阻抗要素值，這不僅適合探測(cè)二維、甚至三維的地質(zhì)體，而且可選擇質(zhì)量最高的張量阻抗要素值進(jìn)行反演解釋。標(biāo)量可控源電磁法（CSAMT）僅適合探測(cè)一維地質(zhì)結(jié)構(gòu)。2）由于張量可控源發(fā)射裝置建立的合成電流矢量方向I可控，也即發(fā)射的最佳場(chǎng)強(qiáng)位置是可控的，因此在發(fā)射裝置周圍區(qū)域內(nèi)均可布置接收系統(tǒng)，并能接收到最強(qiáng)的電磁場(chǎng)信號(hào)。所以它比CSAMT的觀測(cè)范圍大的多（圖7）。3）張量可控源場(chǎng)源強(qiáng)度可控，可進(jìn)行多次疊加，對(duì)每個(gè)測(cè)點(diǎn)都可獲得多組張量阻抗要素值，因此在電磁噪聲環(huán)境較強(qiáng)的地區(qū)也能觀測(cè)到高質(zhì)量數(shù)

17、據(jù)。圖7 在旋轉(zhuǎn)偶極發(fā)射裝置的周圍空間遠(yuǎn)場(chǎng)范圍內(nèi)都可布置接收系統(tǒng)4）當(dāng)CSAMT發(fā)射偶極子位于地下高導(dǎo)體之上并與其走向一致時(shí)，發(fā)射的電磁場(chǎng)能量部分被高導(dǎo)體吸收，導(dǎo)致測(cè)點(diǎn)處的電磁場(chǎng)減弱，信噪比降低，但張量可控源發(fā)射裝置由于發(fā)射的電磁場(chǎng)方向是可變的，所以可以避免這一問(wèn)題。5）張量可控源發(fā)射的是三維電流體系，能有效探測(cè)復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造（圖8）。圖8 張量可控源發(fā)射裝置在地下建立的三維電流體系6）張量可控源可以測(cè)量發(fā)射電流和接收電流的頻率和強(qiáng)度，用以計(jì)算近區(qū)和遠(yuǎn)區(qū)的地下電性結(jié)構(gòu)，由于這些電流是近于垂直的所以對(duì)高阻層敏感（反演軟件正在編制中）。7）可與同測(cè)點(diǎn)的MT數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合反演，相互約束，增加勘探深度。

18、8）發(fā)射機(jī)輕便，僅重35kg，輸出電壓±560V，最大輸出電流±40A，如果外加變壓器，輸出電壓可升至1000V以上，此時(shí)發(fā)射機(jī)很重，需要卡車裝載。4. 張量可控源電磁法應(yīng)用實(shí)例1） 探測(cè)深部硫化礦床在西班牙Aguas Tenidas礦區(qū)做過(guò)多種物探方法探測(cè)硫化礦床的深部蘊(yùn)藏情況之后，又要求用張量可控源法做進(jìn)一步探測(cè)，共布置9條剖面。測(cè)區(qū)為一套火山巖與泥盆-石炭紀(jì)的沉積物組合。富含黃鐵礦的塊狀硫化沉積物存在流紋巖和黑色頁(yè)巖系列之中。早期曾在近地表處開采硫化礦床。圖9為9條剖面中一條南北向剖面的二維反演結(jié)果。圖10是根據(jù)9條剖面的二維反演結(jié)果繪制的、在658m深處的電阻率平剖

19、圖。深度m 點(diǎn)位（m） 圖9 Aguas Tenidas Este一條剖面的二維反演結(jié)果由圖9可見(jiàn)，近地表有良導(dǎo)體存在，它們可能是仍未被挖掘過(guò)的塊狀硫化物礦體。在點(diǎn)位330-530之間，深度550-750m范圍內(nèi)有一個(gè)高導(dǎo)體，南北寬約200m，厚約300m。在點(diǎn)位360處電阻率值急劇變化，已證明它是東西走向、對(duì)成礦起控制作用的正斷層。圖10是658m深處的高導(dǎo)層分布范圍，該深度正處于上述高導(dǎo)體埋深的中部?？梢?jiàn)沿東西向1000-1500m區(qū)間的高導(dǎo)區(qū)域（紅色）正是上述高導(dǎo)體的東西向展布，它與鉆孔發(fā)現(xiàn)的660m深處的硫化礦體一致，該礦體北界為上述東西向正斷層所限，該斷層向硫化礦體西部延伸。東西向(

20、m)南北向(m)圖10 658m深的電阻率值平面剖圖 圖11 地質(zhì)解釋結(jié)果的三維顯示Aguas Tenidas礦區(qū)的地質(zhì)情況極為復(fù)雜，為了盡可能找出礦體與電阻率分布之間的聯(lián)系，根據(jù)已有的9條二維反演剖面編制成三維立體圖（圖11）。這是頻率域張量可控源大地電磁法（TCSMT）直接找礦的成功實(shí)例之一。2）探測(cè)賦礦層2012年4月，北京歐華聯(lián)科技有限責(zé)任公司與安徽省地球物理地球化學(xué)勘查院及德國(guó)Metronix公司專家在安徽省合肥市的泥河地區(qū)開展張量可控源野外試驗(yàn)。 工作目的（1）掌握張量可控源的野外工作方法； （2）了解1000米深度以內(nèi)的地層電性分布情況并與已知鉆孔和地質(zhì)剖面對(duì)比，驗(yàn)證測(cè)量結(jié)果的可

21、靠性；（3）探測(cè)火山巖盆地中鐵、硫、銅、鉛鋅等賦礦層的可行性。（4）本次勘探測(cè)線上曾進(jìn)行過(guò)直流激電測(cè)深，標(biāo)量可控源測(cè)量和1:10000地面磁法掃描。由于區(qū)內(nèi)村莊聚集，以往所做電磁法效果不佳，因此想通過(guò)張量可控源測(cè)量結(jié)果與以往工作成果進(jìn)行對(duì)比，檢驗(yàn)張量可控源在抗干擾能力、解決復(fù)雜地質(zhì)情況等方面的優(yōu)勢(shì)。 地質(zhì)與地球物理概況泥河鐵礦位于廬樅火山巖盆地的西緣，北東向基底隆起帶上。礦區(qū)為第四系所覆蓋，零星出露有早白堊世雙廟組，鉆孔深部見(jiàn)有上侏羅統(tǒng)磚橋組，巖性主要有火山熔巖、火山碎屑巖、沉積火山碎屑巖，磚橋組是鐵、硫、銅、鉛鋅等賦礦地層。地層主要為單斜產(chǎn)出，斷裂構(gòu)造發(fā)育，大部分?jǐn)嗔寻l(fā)育在賦礦之上的火山巖中

22、，為成礦前斷裂。成礦的閃長(zhǎng)玢巖體主要沿北東向基底斷裂侵入。主要賦礦地層磚橋組電阻率相對(duì)較低；淺層的白堊系雙橋組（K1sh）主要為火山碎屑巖夾熔巖，電阻率較高；賦礦層下伏地層電阻率呈逐漸升高的趨勢(shì)。 野外工作方法本次野外測(cè)試選取了相對(duì)簡(jiǎn)單的交替偶極發(fā)射方式，發(fā)射源和試驗(yàn)剖面的相對(duì)關(guān)系如圖12所示。發(fā)射機(jī)位于中心點(diǎn)處，與U、V、W三個(gè)發(fā)射電極的距離分別為500m、600m、600m。設(shè)發(fā)射機(jī)和偶極U的連線作為0°，則V和W偶極連線方向?yàn)?0°，與試驗(yàn)剖面近似平行。對(duì)剖面1進(jìn)行觀測(cè)時(shí)我們選用了0°和90°兩個(gè)方向的電偶極子進(jìn)行交替發(fā)射；對(duì)剖面2觀測(cè)時(shí)選取了30

23、°和120°兩個(gè)方向進(jìn)行交替發(fā)射。剖面1剖面2圖12 TXM-22張量觀測(cè)裝置布置示意圖試驗(yàn)剖面1位于發(fā)射源西南方向，沿南東135°布置，長(zhǎng)1200m，共28個(gè)測(cè)點(diǎn)，點(diǎn)距44m，剖面距發(fā)射源中心點(diǎn)77.38km。測(cè)試剖面2位于發(fā)射源北東方向，沿南東120°布置，長(zhǎng)760m，共21個(gè)測(cè)點(diǎn)，點(diǎn)距38m，剖面距發(fā)射源7.47.66km。兩條剖面相距14km。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)使用四個(gè)測(cè)點(diǎn)同時(shí)測(cè)量的方式，布置方式如圖13所示，ADU-07e主機(jī)記錄兩個(gè)共用的磁場(chǎng)信號(hào)Hx，Hy和兩個(gè)電場(chǎng)信號(hào)Ex和Ey，另外三個(gè)衛(wèi)星站分別記錄兩個(gè)互相垂直的電道信號(hào)。衛(wèi)星站和ADU-07e

24、主機(jī)通過(guò)電纜連接，最后數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ)到ADU-07e的存儲(chǔ)器中，同時(shí)完成四個(gè)測(cè)點(diǎn)的測(cè)量。Ex和Ey分別為南北向和東西向布置，極距50米。圖13 接收系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)處理和反演解釋由于ADU-07e記錄可控源數(shù)據(jù)時(shí)不同發(fā)射頻率的時(shí)間序列是分開的，以往天然場(chǎng)觀測(cè)的數(shù)據(jù)處理軟件Mapros顯然無(wú)法滿足每個(gè)測(cè)點(diǎn)十幾個(gè)發(fā)射頻率的可控源數(shù)據(jù)。為此本次數(shù)據(jù)處理使用的是德國(guó)Metronix公司最新研發(fā)的處理軟件ProcMT。該軟件可一次執(zhí)行同一個(gè)測(cè)點(diǎn)多個(gè)采樣率或多個(gè)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)處理，中間過(guò)程無(wú)需人工干預(yù)，大大提高了數(shù)據(jù)處理效率。數(shù)據(jù)處理的基本流程為：圖17 數(shù)據(jù)處理流程ADU-07e最多支持10個(gè)通道同時(shí)使用（八個(gè)

25、電道和兩個(gè)磁道測(cè)量），一次記錄4個(gè)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，這四個(gè)測(cè)點(diǎn)將共用兩個(gè)磁道進(jìn)行計(jì)算，因此在處理數(shù)據(jù)之前必須配對(duì)每個(gè)測(cè)點(diǎn)的磁道和電道數(shù)據(jù)文件。圖14是一些測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)處理結(jié)果。張量CSAMT處理結(jié)果和MT處理結(jié)果一樣，包括TE模式和TM模式視電阻率和阻抗相位曲線。從圖18可見(jiàn)在8Hz以下視電阻率曲線呈45°抬升，相位降到0°左右，表明已進(jìn)入近場(chǎng)區(qū)范圍。 數(shù)據(jù)處理結(jié)果(試驗(yàn)剖面1，142號(hào)測(cè)點(diǎn)) 數(shù)據(jù)處理結(jié)果(試驗(yàn)剖面1，158號(hào)測(cè)點(diǎn)) 數(shù)據(jù)處理結(jié)果(試驗(yàn)剖面1，166號(hào)測(cè)點(diǎn)) 數(shù)據(jù)處理結(jié)果(試驗(yàn)剖面2，380號(hào)測(cè)點(diǎn))圖14 TCSMT數(shù)據(jù)處理結(jié)果德國(guó)Metronix公司提供的Pro

26、cMT數(shù)據(jù)處理軟件的輸出格式與國(guó)際通用的EDI格式文件一致。輸出內(nèi)容包含觀測(cè)頻率下的四個(gè)阻抗張量要素的實(shí)分量、虛分量和誤差，主軸方位，TE和TM模式下的視電阻率和阻抗相位曲線以及其它MT參數(shù)。數(shù)據(jù)反演使用了中國(guó)地震局地質(zhì)研究所陳小斌博士后的Pioneer二維數(shù)據(jù)反演軟件，反演流程如下圖所示。圖15 數(shù)據(jù)反演流程圖（1）圖16a是試驗(yàn)剖面1的反演電性結(jié)構(gòu)斷面圖，圖中以等值線和色標(biāo)表示電阻率分布，參照已知的地質(zhì)斷面圖（圖16b）推斷的各電性層邊界和斷層位置用虛線表示，分析如下：電性層劃分：從圖16a可見(jiàn)，在淺層20-40m范圍內(nèi)為低阻薄層，是第4紀(jì)沉積。下覆的電阻率100-200歐姆米的中阻層是早

27、白堊系上段楊灣組（K1y），是一套粗細(xì)的砂巖組合，厚度從東南向西北加厚至250m左右，并被斷層F1控制。楊灣組之下為高阻層，電阻率值240-440歐姆米，該高阻層在剖面東南端的152-158測(cè)點(diǎn)下方被斷層F2控制，在斷層上盤厚度超過(guò)400m；該高阻層應(yīng)是早白堊系下段的雙廟組（K1sh），它是一套火山碎屑巖夾熔巖，表現(xiàn)為高阻。上述高阻層之下為一套低阻層，電阻率值100-120歐姆米，在剖面東南端低至60歐姆米，該低阻層厚度200m左右，向西北傾，在剖面東南端迅速抬升；該低阻層應(yīng)是晚侏羅系磚橋組，是一套火山碎屑巖，沉火山碎屑巖等多孔隙巖系，表現(xiàn)為低阻。上述低阻層之下為電阻率值140-160歐姆米的

28、相對(duì)低阻層，也是磚橋組，但它是鐵、硫、銅、鉛鋅等賦礦地層。推測(cè)該層電阻率略高于上覆磚橋組的原因，可能與后期含礦熱液侵入和沉淀有關(guān)。賦礦層之下為高阻體，電阻率值大于180歐姆米，推測(cè)它應(yīng)是成礦母巖玢巖巖體。電性構(gòu)造劃分：試驗(yàn)剖面1是一組從東南向西北緩傾的單斜構(gòu)造。正斷層F1控制楊灣組（K1y）的西北邊界，正斷層F2控制雙廟組（K1sh）和磚橋組沉積。斷層F1和F2都是成礦前的正斷層。推斷的斷層F3是逆沖斷層，由于上盤上沖，導(dǎo)致磚橋組（J3zh）在剖面的東南端顯著抬升，形成單斜凸起。F3是成礦后斷層。503孔509孔501孔圖16a 試驗(yàn)剖面1張量CSAMT反演電性斷面502孔501孔503孔50

29、9孔 Bost0圖16b 試驗(yàn)剖面1地質(zhì)剖面（黃色為硫鐵礦，紅色為磁鐵礦體）圖 17 試驗(yàn)剖面2張量TCSMT反演電性斷面（2）試驗(yàn)剖面從TCSMT電性斷面圖（圖17）可見(jiàn),試驗(yàn)剖面的電性結(jié)構(gòu)比試驗(yàn)剖面復(fù)雜。在測(cè)點(diǎn)540-1140，頂深200-350m有一駝峰狀高阻體，峰凹在測(cè)點(diǎn)780-940之間，電阻率值240-380歐姆.米，我們推測(cè)該高阻體可能是巖漿侵入體。淺層在測(cè)點(diǎn)820和1060附近有兩個(gè)截面橢圓形的局部高阻體，電阻率值大于500歐姆.米。 它們可能是火山角礫巖的反映。在測(cè)點(diǎn)340-740之間廣泛分布低阻層，電阻率值40-160歐姆.米，向西北傾，厚度向西北方向顯著加厚；在測(cè)點(diǎn)780

30、-1140，上述推測(cè)的巖漿侵入體高阻體和淺層兩個(gè)局部高阻體之間，也存在一個(gè)低阻層，電阻率值40-160歐姆.米，向西北傾。我們認(rèn)為上述兩個(gè)低阻層應(yīng)是正常沉積碎屑巖，如砂巖巖系的反映，它們?cè)臼峭粚游坏纳皫r巖系但由于后期的巖漿侵入被分割成現(xiàn)有的狀態(tài)。 小結(jié)總體來(lái)說(shuō)，本次野外試驗(yàn)是成功的，表明TCSMT法在電磁干擾地區(qū)和復(fù)雜地質(zhì)條件下是有效的，例如：(1)通過(guò)頻譜特征分析，可以明顯看出發(fā)射頻率及其3倍和5倍諧波的幅值大于天然場(chǎng)頻譜幅值10-20倍，證實(shí)了張量發(fā)射源的優(yōu)越性；(2)試驗(yàn)剖面1的反演結(jié)果，與過(guò)去沿同一剖面所做的標(biāo)量可控源（CSAMT）結(jié)果對(duì)比表明，兩者有實(shí)質(zhì)性差別。TCSMT與鉆孔所

31、得地質(zhì)分層情況有很好的吻合，CSAMT則否，說(shuō)明TCSMT在解決二維和三維地質(zhì)問(wèn)題的能力明顯優(yōu)于CSAMT法。（3）從試驗(yàn)剖面2的反演結(jié)果可以看出，本次試驗(yàn)結(jié)果和激電測(cè)深結(jié)果有很好的對(duì)應(yīng)。但激電法無(wú)法滿足深部找礦要求， TCSMT可以彌補(bǔ)激電法在勘探深度上的不足。（4）本次試驗(yàn)正值農(nóng)耕時(shí)節(jié)，試驗(yàn)區(qū)水田較多，為不損壞禾苗，發(fā)射機(jī)的三個(gè)發(fā)射電極均布設(shè)在田埂上，接地條件欠佳，導(dǎo)致試驗(yàn)剖面1測(cè)量時(shí)兩個(gè)方向偶極子平均電流只能達(dá)到8A左右，剖面2的平均電流為18A左右，明顯小于發(fā)射機(jī)的最大發(fā)射電流值±40A。小的發(fā)射電流值對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量有明顯影響。四、張量可控源電磁法TCSMT與聲頻大地電磁法A

32、MT觀測(cè)結(jié)果對(duì)比2013年3月，中國(guó)地震局地質(zhì)研究所與北京歐華聯(lián)科技有限責(zé)任公司在云南遮放地區(qū)用GMS-07e作為接收系統(tǒng)TXM-22作為發(fā)射系統(tǒng)，進(jìn)行TCSMT和AMT對(duì)比觀測(cè)。測(cè)區(qū)內(nèi)有兩條高壓線穿過(guò)，一條300kV，距2100測(cè)點(diǎn)100m，另一條50kV距2100測(cè)點(diǎn)40m。由于測(cè)點(diǎn)2100離兩條高壓線很近，視電阻率和相位曲線受嚴(yán)重干擾，高度分離，視電阻率曲線和相位曲線沒(méi)有對(duì)應(yīng)關(guān)系，很難用于定量解釋（圖18）。同一測(cè)點(diǎn)位置的張量可控源TCSMT觀測(cè)結(jié)果表明（圖19），除1000Hz以上的高頻段視電阻率和相位曲線高度分散外，低于1000Hz的頻段視電阻率和相位曲線非常圓滑，兩條高壓線帶來(lái)的電

33、磁噪聲被可控源發(fā)射的高強(qiáng)度電磁信號(hào)壓制了。1000Hz以上的高頻段曲線分散的原因可能是在高頻段發(fā)射電纜的感抗顯著變大，發(fā)射電流顯著降低，導(dǎo)致人工場(chǎng)源無(wú)法壓制兩條高壓線產(chǎn)生的電磁干擾。相位曲線視電阻率曲線圖18 遮放2100號(hào)點(diǎn)AMT結(jié)果視電阻率曲線相位曲線圖19遮放2100號(hào)點(diǎn)TCSMT結(jié)果2013年11月中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地球物理地球化學(xué)研究所（河北廊坊）獨(dú)立檢測(cè)張量可控源電磁法儀并與AMT法和標(biāo)量可控源電磁法（CSAMT）進(jìn)行對(duì)比。檢測(cè)工作由雷達(dá)研究員主持，檢測(cè)地點(diǎn)位于遼寧省興城市市郊，這里電磁干擾比較嚴(yán)重，檢測(cè)內(nèi)容很多，我們僅把在同一測(cè)點(diǎn)上的張量可控源觀測(cè)結(jié)果，AMT觀測(cè)結(jié)果和標(biāo)量可控源CS

34、AMT觀測(cè)結(jié)果例圖如下，并加以對(duì)比、討論：圖20是東1測(cè)點(diǎn)的AMT法獲得的視電阻率和相位曲線，測(cè)點(diǎn)距220V高壓線較近，可見(jiàn)曲線跳動(dòng)的比較厲害，這是電磁噪聲干燥的結(jié)果；在2Hz以下和2000Hz左右視電阻率值嚴(yán)重分散，這是“死區(qū)”天然場(chǎng)源活動(dòng)水平極低所致。如果延長(zhǎng)記錄時(shí)間上述問(wèn)題可以改善。圖20 遼寧省興城市市郊東1測(cè)點(diǎn)AMT觀測(cè)結(jié)果圖21是在同一測(cè)點(diǎn)張量可控源法獲得的視電阻率和相位曲線，由于接發(fā)距僅8km，所以在較高頻率200多赫茲就進(jìn)入了過(guò)渡區(qū)，但在遠(yuǎn)區(qū)的曲線非常圓滑，觀測(cè)精度極高，在2000Hz的“死區(qū)”沒(méi)有觀測(cè)誤差。視電阻率和相位曲線顯示的地下電性結(jié)構(gòu)非常清晰：在8192Hz-500H

35、z高頻段xy和yx重合，然后分開，表明淺層的電阻率值逐漸升高是一維沉積蓋層，然后進(jìn)入二維構(gòu)造。對(duì)比同一測(cè)點(diǎn)的AMT（圖20）和張量可控源的觀測(cè)結(jié)果可見(jiàn)，在遠(yuǎn)區(qū)范圍內(nèi)8192Hz-200Hz兩者的視電阻率曲線基本一致，但張量可控源的觀測(cè)精度非常高。近場(chǎng)區(qū)過(guò)渡區(qū)圖21 遼寧省興城市市郊東1號(hào)測(cè)點(diǎn)張量可控源觀測(cè)結(jié)果圖22是在同一測(cè)點(diǎn)標(biāo)量可控源法（CSAMT）獲得的視電阻率和相位曲線，其觀測(cè)精度低于張量可控源觀測(cè)精度，特別它是標(biāo)量觀測(cè)結(jié)果，不能反映地下的二維構(gòu)造，這是嚴(yán)重缺點(diǎn)。圖22 遼寧省興城市市郊東1號(hào)測(cè)點(diǎn)標(biāo)量可控源觀測(cè)結(jié)果2014年9月中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地球物理地球化學(xué)研究所，在雷達(dá)研究員主持下在甘

36、肅省玉門市明水鄉(xiāng)利用張量可控源電磁法進(jìn)行項(xiàng)目觀測(cè)。明水鄉(xiāng)村落稀少，但測(cè)點(diǎn)附近有礦山開礦和大型筑路機(jī)工作。圖23是3測(cè)線68號(hào)測(cè)點(diǎn)的AMT法獲得的視電阻率和相位曲線，可見(jiàn)在3000Hz左右和7Hz以下AMT的視電阻率曲線xy和yx是嚴(yán)重歪曲的，這是天然活動(dòng)水平極低（死區(qū)），記錄時(shí)間太短所致。圖24是同一測(cè)點(diǎn)張量可控源獲得的視電阻率和相位曲線，可見(jiàn)曲線非常規(guī)則，在600Hz左右的淺層和20Hz左右的較深層分別出現(xiàn)視電阻率略低的電性層，從200Hz開始xy和yx兩條曲線開始分離，表明地下電性結(jié)構(gòu)已進(jìn)入二維。由于張量可控源法觀測(cè)誤差極小，所以能清晰地顯示地下電性結(jié)構(gòu)的微小變化。到4Hz仍未進(jìn)入近場(chǎng)區(qū)，

37、意味著在這里勘探深度可達(dá)3000m以上。圖23 甘肅省玉門市明水鄉(xiāng)3測(cè)線68號(hào)測(cè)點(diǎn)AMT觀測(cè)結(jié)果圖24 甘肅省玉門市明水鄉(xiāng)3測(cè)線68號(hào)測(cè)點(diǎn)張量可控源五、張量可控源TCSMT和標(biāo)量可控源CSAMT觀測(cè)結(jié)果對(duì)比1.視電阻率和阻抗相位曲線對(duì)比分析云南省遮放地區(qū)曾做過(guò)標(biāo)量可控源法（CSAMT）測(cè)量，為了兩者對(duì)比TCSMT測(cè)點(diǎn)選在CSAMT測(cè)點(diǎn)的相同位置上。兩個(gè)方法的收發(fā)距均為6km。為了提高工作效率，在此次調(diào)查中張量可控源法采用了交替偶極發(fā)射裝置，該裝置分別向兩對(duì)相互垂直的電偶極子發(fā)射電流，產(chǎn)生兩組不同極化方向的磁場(chǎng)信號(hào)，根據(jù)公式（6）和（7）可以求取四種張量阻抗要素值，對(duì)其旋轉(zhuǎn)后解出主軸方向上的TE

38、模式和TM模式下的視電阻率曲線xy，yx和視電阻率曲線xy，yx。在此我們僅選擇兩個(gè)相同測(cè)點(diǎn)上的張量TCSMT曲線和標(biāo)量CSAMT曲線進(jìn)行對(duì)比分析： HKH型 阻抗相位頻 率頻 率100001000100101視電阻率 圖25a 3060測(cè)點(diǎn)的張量TCSMT視電阻率曲線 圖25b 3060測(cè)點(diǎn)的張量TCSMT阻抗相位曲線 QH型阻抗相位頻 率頻 率 100001000100101視電阻率 圖26a 3060測(cè)點(diǎn)的標(biāo)量CSAMT視電阻率曲線 圖26b 3060測(cè)點(diǎn)的標(biāo)量CSAMT阻抗相位曲線視電阻率阻抗相位 HKH型 100001000100101頻 率頻 率 圖27a 3980測(cè)點(diǎn)張量TCSM

39、T視電阻率曲線 圖27b 3980測(cè)點(diǎn)的張量TCSMT阻抗相位曲線視電阻率阻抗相位 QH型頻 率頻 率 100001000100101 圖28a 3980測(cè)點(diǎn)的標(biāo)量CSAMT視電阻率曲線 圖28b 3980測(cè)點(diǎn)的標(biāo)量CSAMT 相位曲線測(cè)點(diǎn)3060位于盆地邊緣，圖25a是3060測(cè)點(diǎn)上的張量TCSMT視電阻率曲線，可見(jiàn)從15000Hz30Hz曲線非常圓滑，觀測(cè)誤差很小，30Hz以下進(jìn)入近場(chǎng)區(qū)，曲線呈45上升。TE模式的視電阻率曲線xy為HKH型，TM模式視電阻率曲線yx也是HKH型，但兩者在低頻段出現(xiàn)的極小值頻率有明顯差異，說(shuō)明地下構(gòu)造在深處是非一維的。xy曲線和yx曲線沿縱坐標(biāo)軸有偏移，可能

40、是表層非均勻體引起的靜位移。圖25b是張量阻抗相位曲線，它與視電阻率曲線有類似特征。圖26a是3060測(cè)點(diǎn)上的標(biāo)量CSAMT視電阻率曲線a，可見(jiàn)從5000-30Hz曲線非常圓滑，觀測(cè)誤差很小，30Hz以下進(jìn)入近場(chǎng)區(qū)，曲線急速下降。標(biāo)量視電阻率曲線a為QH型，曲線特征與張量視電阻率曲線有顯著差異，它不同于xy，也不同于yx曲線。圖26b是標(biāo)量阻抗相位曲線，它與標(biāo)量視電阻率曲線有類似特征。測(cè)點(diǎn)3980已進(jìn)入山區(qū)，圖27a是3980測(cè)點(diǎn)上的張量TCSMT視電阻率曲線，從15000Hz30Hz曲線非常圓滑，觀測(cè)誤差很小，30Hz以下進(jìn)入近場(chǎng)區(qū)，曲線呈45上升。TE模式視電阻率曲線xy為HKH型，TM模

41、式的視電阻率曲線隨頻率降低急劇下降，與xy明顯分開，表明在深處地質(zhì)構(gòu)造是二維或是三維的。圖27b的張量阻抗相位曲線有類似特征。圖28a是3980測(cè)點(diǎn)的標(biāo)量CSAMT視電阻率曲線a， 在10000Hz30Hz曲線非常圓滑，觀測(cè)誤差很小，30Hz以下進(jìn)入近場(chǎng)區(qū)。標(biāo)量視電阻率曲線a為AH型，曲線特征與圖26a的兩條張量視電阻率曲線均有明顯差異。圖28b是標(biāo)量阻抗相位曲線，它與標(biāo)量視電阻率曲線有類似特征。從上述可見(jiàn)：1）無(wú)論是張量可控源法（TCSMT）還是標(biāo)量可控源法（CSAMT）都能獲得高質(zhì)量的觀測(cè)數(shù)據(jù)，這是因?yàn)榭煽卦措姶欧ㄊ侨斯ぐl(fā)射場(chǎng)源，場(chǎng)源強(qiáng)度大，電磁信號(hào)強(qiáng)，能有效地壓制人文電磁噪聲干擾。2）張

42、量可控源的分辨率高于標(biāo)量可控源的分辨率，例如3060測(cè)點(diǎn)上的張量xy和yx視電阻率曲線為HKH型，而標(biāo)量視電阻率曲線為QH型；3980測(cè)點(diǎn)上的張量xy視電阻率曲線為HKH型，而標(biāo)量視電阻率曲線a為AH型。這是因?yàn)樵诙S介質(zhì)中的電磁場(chǎng)不僅沿深度Z變化，而且也沿傾向X方向變化，而在用標(biāo)量方式進(jìn)行觀測(cè)時(shí)忽略了電磁場(chǎng)Z分量（Hz和Ez）沿X方向變化所引起的電磁感應(yīng)，所以它無(wú)法清晰分辨二維介質(zhì)中的分層。3）張量可控源的視電阻率和阻抗相位曲線客觀地反映了地下構(gòu)造特征，例如3060測(cè)點(diǎn)位于盆地邊緣，有一定厚度的低阻沉積層覆蓋，所以張量視電阻率曲線的高頻段視電阻率值顯著降低至40歐姆.米以下（圖25a）；相反

43、，標(biāo)量視電阻率曲線a在高頻段呈上升趨勢(shì)，其視電阻率左支漸進(jìn)線趨近于100歐姆.米，這顯然與低阻層覆蓋區(qū)不符。3980測(cè)點(diǎn)已進(jìn)入山區(qū)，測(cè)點(diǎn)附近有基巖出露，有較薄的風(fēng)化層，張量視電阻率曲線高頻段呈HKH型，左支漸近線趨于300歐姆.米，在低頻段xy和yx顯著分開，這些特點(diǎn)反應(yīng)了表層是相對(duì)低阻的風(fēng)化層，下伏高阻基底，在更深處有低阻層存在。而標(biāo)量視電阻率曲線a從高頻低頻呈線性上升，反映不出風(fēng)化層的存在。測(cè)點(diǎn)3060和測(cè)點(diǎn)3980相距900m，屬于同一構(gòu)造單元，只是前者淺部有較厚低阻沉積層，后者淺部是相對(duì)低阻的風(fēng)化層。兩個(gè)測(cè)點(diǎn)的張量視電阻率曲線均為HKH型，但前者視電阻率曲線值明顯低于后者，這些特點(diǎn)反應(yīng)

44、了兩個(gè)測(cè)點(diǎn)的地質(zhì)情況。但兩個(gè)測(cè)點(diǎn)的標(biāo)量視電阻率曲線類型和特征截然不同，一個(gè)為QH型，視電阻率值隨頻率降低而快速下降，一個(gè)為AH型視電阻率值隨頻率降低而快速上升，不能反應(yīng)兩個(gè)測(cè)點(diǎn)的情況。2. 探測(cè)結(jié)果與已知地質(zhì)資料的對(duì)比分析1）某礦區(qū)沉積變質(zhì)鐵礦張量與標(biāo)量探測(cè)結(jié)果對(duì)比該礦區(qū)屬沉積變質(zhì)型鐵礦，主要工業(yè)礦體多分布在變粒巖及片巖向大理巖過(guò)度的部位。礦體呈南北向延伸，多呈似層狀、透鏡狀，礦體單層厚度數(shù)米數(shù)十米，單孔見(jiàn)礦最大厚度為97米。圖29 標(biāo)量可控源（左）和張量可控源（右）野外布置示意圖為查明該區(qū)礦體分布，安徽省地球物理地球化學(xué)勘查技術(shù)院早期進(jìn)行過(guò)標(biāo)量CSAMT勘探，2012年又進(jìn)行了張量TCSMT

45、勘探，野外布置圖如圖29所示，收發(fā)距10km。CSAMT只能觀測(cè)互為垂直的磁場(chǎng)分量H和電場(chǎng)分量E, TCSMT必須觀測(cè)磁場(chǎng)分量Hx，Hy和電場(chǎng)分量Ex，Ey四個(gè)分量。ZK27 ZK27ZK26 ZK28 ZK27 ZK217 ZK29 ZK25礦體 （a）工區(qū)地質(zhì)剖面 （b）標(biāo)量CSAMT（左）和張量TCSMT（右）反演結(jié)果圖30 標(biāo)量CSAMT和張量TCSMT測(cè)量反演結(jié)果對(duì)比圖30a是根據(jù)鉆孔資料編制的工區(qū)地質(zhì)剖面圖，地表至200m深是第四系粘土層，下伏太右界變質(zhì)巖系。淺部厚度較大的透鏡狀鐵礦（紅色）埋藏在變質(zhì)基巖面上，深部呈弓形展布厚度薄，延伸大的鐵礦（紅色）分布在變質(zhì)巖系內(nèi)部。厚度較大的

46、透鏡狀礦體在反演剖面上位于高低阻過(guò)渡帶上，這是因?yàn)樯细驳谒南嫡惩翆涌紫堵蚀?，充水后電阻率非常低，僅為幾歐姆米至十幾歐姆米；而下伏的變質(zhì)巖系是高阻層，進(jìn)入該層后電阻率迅速升高，礦體雖然具有低阻特征但由于相對(duì)厚度小，通常不會(huì)在電性上表現(xiàn)出明顯低阻特征；然而礦體正好位于高低阻過(guò)度帶上即電阻率梯度帶。張量可控源反演結(jié)果中（右圖）的電阻率梯度帶（ 紅色圓圈定部分）和鉆孔ZK27揭露的礦體位置具有很好的對(duì)應(yīng)性; 呈弓形展布的深部礦帶與高阻分界面比較吻合，該分界面可能是變質(zhì)巖的巖相分界面；整體反演結(jié)果所顯示的電性結(jié)構(gòu)特征與工區(qū)地質(zhì)剖面基本一致。標(biāo)量可控源反演結(jié)果（左圖）梯度帶深度在100米左右，與鉆孔揭露的

47、礦體埋深有很大差異，而整體反演結(jié)果與工區(qū)地質(zhì)剖面圖很不一致，甚至高阻和低阻分界面都不吻合，這主要因?yàn)楸緟^(qū)是復(fù)雜的二維三維構(gòu)造，而標(biāo)量可控源僅適合探測(cè)一維構(gòu)造。2）某地區(qū)熱液型多金屬礦張量與標(biāo)量探測(cè)結(jié)果對(duì)比02004006008001000 abc圖31 標(biāo)量和張量CSAMT反演結(jié)果對(duì)比圖A工區(qū)礦脈分布圖，b張量可控源反演結(jié)果，c標(biāo)量可控源反演結(jié)果安徽省地球物理地球化學(xué)勘查技術(shù)院早期在該礦進(jìn)行過(guò)標(biāo)量可控源勘探，2012年又進(jìn)行了張量可控源勘探。圖31a是根據(jù)鉆孔資料編制的工區(qū)礦脈分布圖， ZK202孔鉆于多條礦脈，礦脈分布在400米至600米深度，ZK211孔在600米深度附近見(jiàn)礦脈分布。圖31

48、b是張量可控源反演結(jié)果，可見(jiàn)圖中有五個(gè)電祖率僅有5歐姆米的低阻體，其中被鉆孔ZK202和ZK211穿透的低阻體是多條金屬礦脈的總體響應(yīng)。根據(jù)從已知推未知的原則，其它三個(gè)低阻體也應(yīng)該是多條礦脈的總體響應(yīng)（圖中紅色圈定區(qū)域）。然而標(biāo)量可控源反演結(jié)果圖31c則完全不同，與工區(qū)礦脈分布圖沒(méi)有對(duì)應(yīng)關(guān)系。該熱液型多金屬礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，橫向和縱向上巖性變化快，屬二維或三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)。只適合探測(cè)一維地質(zhì)構(gòu)造的標(biāo)量可控源法CSAMT無(wú)法取得客觀結(jié)果。根據(jù)上述的張量可控源觀測(cè)結(jié)果,AMT觀測(cè)結(jié)果，標(biāo)量可控源觀測(cè)結(jié)果的分析和相互對(duì)比可做如下結(jié)論：1）張量可控源電磁法的觀測(cè)結(jié)果精度最高，能夠有效壓制人文電磁噪聲干擾，能夠有效解決AMT法在天然場(chǎng)源“死區(qū)”不能工作的問(wèn)題，能夠清晰地顯示地下電性結(jié)構(gòu)的微小變化，二維反演結(jié)果與實(shí)際地質(zhì)情況比較一致?？碧缴疃纫话憧蛇_(dá)3000m以上。所獲得的視電阻率和相位曲線與不受干擾的AMT法一致。2）在上述三個(gè)對(duì)比區(qū)僅記錄20分鐘AMT數(shù)據(jù)，時(shí)間很短，AMT獲得的視電阻率和相位曲線不太規(guī)則，誤差較大而且在1000-3000Hz和1-10Hz左右曲線嚴(yán)重歪曲，原因是三個(gè)對(duì)比區(qū)的測(cè)點(diǎn)分別位于高壓線附近（遮放），市區(qū)（興城）和礦山附近（明水鄉(xiāng)），人文電磁噪聲干擾大，另一個(gè)