★EH4双源大地电磁测深系统

EH4电磁成像系统在矿山勘查中的应用周茜茜;雷宛;邓唯淅;甯艳;陈秀清【摘要】EH4电磁成像系统是结合了CSAMT和MT的双源型大地电磁测深系统.本文介绍EH4电磁成像系统在MYX矿山勘查中运用的实例,说明了EH4的应用条件、技术参数,并对应用效果进行了分析.成果表明,该方法在复杂矿山地质环境的勘查中十分有效,特别是对勘查中易出现的软弱层、断层破碎带的探测效果显著.【期刊名称】《世界有色金属》【年(卷),期】2018(000)018【总页数】2页(P123,125)【关键词】EH4电磁成像系统;矿山勘查;电阻率【作者】周茜茜;雷宛;邓唯淅;甯艳;陈秀清【作者单位】成都理工大学地球物理学院,四川成都 610059;成都理工大学地球物理学院,四川成都 610059;成都理工大学地球物理学院,四川成都 610059;成都理工大学地球物理学院,四川成都 610059;成都理工大学地球物理学院,四川成都610059【正文语种】中文【中图分类】U452.1EH4电磁成像系统（简称EH4）是综合了CSAMT和MT的双源型大地电磁测深系统。

其测试频率从10Hz至100kHz，探测深度可达到近1km，并且具有仪器设备轻便易携带，测试速度快，野外测试对地形环境要求低等优点。

EH4的使用，为探测深厚覆盖层、断层及破碎带、成矿构造等增加了一种有效的物探手段，被广泛应用于地矿及地下资源探测等工程实践中，成功解决了一些地质问题[1]。

近年来，我国经济飞速发展，对能源的需求量也在不断增加，矿山开采逐渐向深埋更大和里程更长的趋势发展。

各类复杂矿区地质环境（如软弱层、断层、破碎带等）的存在，使得矿山开采工作变得更加困难和危险，也增加了工作的不确定性、降低了矿山开采的安全性和稳定性。

特别是在地质环境复杂地区进行开采时，地表地形起伏大，地质条件复杂，对矿山勘查仪器和方法有较高的要求和适应条件；井下地质发育情况，其电阻率都与围岩存在较大的差异。

深度，它可以近似的由下式计算：
356
(m)
f
*波阻抗*
定义表面阻抗为： Z E ,
H
Z xy
Ex Hy
,
Z yx
Ey Hx
在一维情形下 Z xy Z yx , Z xx Z yy 0 此时的阻抗称为标量阻抗，无TE与TM模式之分
在二维情形下 Zxy Z yx , Zxx Z yy 0
TE与TM模式阻抗的定义由其电磁场分量的偏振方 向与构造的空间位置关系决定，电场与构造走向 平行的称为TE模式阻抗，磁场分量与构造走向平 行的称为TM模式阻抗，二维以及三维电性结构上 的阻抗称为张量阻抗
*视电阻率*
根据卡尼亚的定义，视电阻率可以表示为：
a 0.2T Z 2
2
xy 0.2T Zxy
3、有可能利用单点的大地电磁观测资料探测 地球。
基本原理
EH4属于部分可控源与天然场源相结合的一种大地 电磁测深系统。其观测的基本参数为：正交的电 场分量（Ex,Ey）和磁场分量（Hx,Hy）的时间序
列。然后通过傅立叶变化将时间域的电磁信号变
成频谱信号，得到Ex、Ey、Hx、Hy，最后计算卡尼 亚电阻率：
在均匀大地介质中，以场沿Y方向的偏振， 可得如下两组方程：
E极化
H极化
2Ey z 2
k2Ey
0
2Hx z 2
k2Hx
0
Ey z
i H x
H x z
Hx
2 Ex z 2
k 2Ex
0
2H y z 2
k2Hy
0
H y z
Ex
Ex z
i H y
13
均匀半空间中的大地电磁场
以E偏振为例，根据边界条件求解方程

另一个是中功率磁可控源音频大地电磁法，其代表是EH-4
系统。其轻便、快捷，适用各种复杂地形；受场源效应和 静态效应影响较小；可作张量测量；但相比电可控源抗干 扰稍差，探测深度一般为1500米以浅。
目前我国使用的可控源大地电磁仪器:
1）中功率磁可控源大地电磁仪器： 美国Geometrics公司：EH-4 2）大功率电可控源大地电磁仪器： 加拿大Phoenix公司的V8 美国Zonge公司的GDP32Ⅱ
345°
m 0 0 -20 -40 -60 -80 -100 -120 -140 -160 -180 -200 -220 -240 -260 -280 -300 -320 -340 -360 -380 -400 -420 -440 -460 -480 -500 -520 -540 -560 -580 -600 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
EH4根据天然场500Hz以上波段受人文活动干扰较
大的特点，采用EMI磁场源专利技术，将标量发射 的电可控源改为张量发射的磁可控源。采用一组 垂直布置的磁偶极子作为人工场源，汽车电瓶供 电，发射频率从500Hz到100KHz，以弥补大地电磁 场的寂静区和几百赫兹附近的人文造成的电磁干 扰谐波。
4
EH4方法简介
EH4是由美国著名的电磁研究机构EMI和电磁仪器
制造商Geometrics公司联合研制的全新概念的电 导率张量测量仪。
EH4遵循大地电磁测深（MT）的基本原理，支持音
频大地电磁测深（AMT）和可控源音频大地电磁测 深（CSAMT）, 属于磁可控源与天然场源相结合的 一种大地电磁测深系统。

ａ．地电模型
ｂ．二维地电模型 圈１ 二维起伏地形条件的地电模型及水
平地形的二维地电模型
图２大地电磁二维纯地形影响 起伏地形条件下的地电结构的视电阻率曲线比 较复杂，图３是图ｌａ模型的视电阻率曲线，与图１ｂ 模型结果（图４）相对比，１－Ｅ极化曲线尚能看出是地 形引起干扰场与地下电性结构引起的场的叠加。对 于ＴＭ极化曲线，由于地形引起的畸变及位移十分强 烈，几乎完全掩盖了地电结构场响应。因此，在不连 续观测方式下由于地形影响所造成的ＴＭ极化方式 产生的数据畸变是不容忽视的。并且经模型模拟实 验表明，在通过包括空间滤波的方法对数据进行校正 后对ＴＥ模式可以获得较好的校正效果，但ＴＭ模式
ｐ。∽＝Ｐ柚∽＋Ｃ 式中，为频率；ｐ。∽为厂点处存在静态偏移的视电 阻率值；ｐ曲∽为厂点处未受静态偏移影响的视电阻
率值；Ｃ为静态偏移量，它是一个与频率无关的常 数。一个测点的静态偏移量虽然与频率无关，但不 同测点的Ｃ值不同，其大小与近地表局部电性不均 匀体的大小、形状、埋深以及相对于观测点的位置均 有关。在实际工作中，不但无法知道局部电性不均 匀体的这些参数，甚至无法弄清是否存在局部电性 不均匀体，要从观测得到的视电阻率曲线中消除静 态偏移量十分困难。对位于近地表导体之上的测 点，其响应曲线整体下移（视电阻率变低）；对位于 近地表阻抗体之上的测点，其响应曲线整体上移 （视电阻率变高）。
（２）雁门关隧道ＤＫｌｌ８＋３００一ＤＫｌ２０＋７００段
的ＥＨ４二维反演断面瞰图６）
图６雁门关隧道ＤＫｌｌ８＋３００一ＤＫｌ２０＋ ７００段ＥＨ－４反演断面图
２５ ｍ。
如果单纯根据ＥＨ４的成果很难确定断层的准 确位置及倾向，且不可能确定其宽度。但可以大 致确定土石分界，图中的蓝线即为该土石界线，这 一结论也是和该处的电测深解释结果、钻孔资料 相符的。