提高电磁法信号采集质量和勘探效果方法的讨论

卜传新

（湖南有色地质勘查局二四七队，湖南　长沙　４１０１２９）

全空域效应影响着电磁法野外采集信号质量和勘探效果，抑制或消除全空域效应愈来愈必要。本文给出了全摘 要：

空域效应概念、抑制或消除全空域效应原理，提出全空域效应影响采集信号质量和勘探效果机理，探讨电磁法中全空域效应及来源，抑制或消除思路、方法。

电磁法；全空域效应；抑制或消除思路、方法；讨论关键词：

Ｐ６３１．３　　Ａ　　１００２－５０６５（２０１８）１０－０２５７－２中图分类号：文献标识码：文章编号：

Discussion on improving the quality and effectiveness of electromagnetic method signal acquisition

BU󰀁Chuan-xin

（２４７　ｔｅａｍ　ｏｆ　Ｈｕｎａｎ　Ｎｏｎｆｅｒｒｏｕｓ　Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　Ｂｕｒｅａｕ，Ｃｈａｎｇｓｈａ　４１０１２９，Ｃｈｉｎａ）

Abstract: Ｔｈｅ　ｗｈｏｌｅ　ａｉｒｓｐａｃｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ａｆｆｅｃｔｓ　ｔｈｅ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　ｓｉｇｎａｌ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｅｆｆｅｃｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｉｅｌｄ　ｏｆ　

ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　ｍｅｔｈｏｄ，　ａｎｄ　ｒｅｓｔｒａｉｎｉｎｇ　ｏｒ　ｅｌｉｍｉｎａｔｉｎｇ　ａｌｌ　ａｉｒｓｐａｃｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｉｓ　ｍｏｒｅ　ａｎｄ　ｍｏｒｅ　ｎｅｃｅｓｓａｒｙ．　Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，　ｔｈｅ　ｃｏｎｃｅｐｔ　ｏｆ　ｆｕｌｌ　ｓｐａｃｅ　ｅｆｆｅｃｔ，　ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｅｌｉｍｉｎａｔｉｎｇ　ｏｒ　ｅｌｉｍｉｎａｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｆｕｌｌ　ｓｐａｃｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ａｒｅ　ｇｉｖｅｎ．　Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｗｈｏｌｅ　ｓｐａｃｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ｓｉｇｎａｌ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｅｆｆｅｃｔ　ｉｓ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ．　Ｔｈｅ　ｗｈｏｌｅ　ｓｐａｃｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ａｎｄ　ｓｏｕｒｃｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｄｅａｓ　ａｎｄ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ａｒｅ　ｓｕｐｐｒｅｓｓｅｄ　ｏｒ　ｅｌｉｍｉｎａｔｅｄ．Keywords: ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　ｍｅｔｈｏｄ；　ａｌｌ　ａｉｒｓｐａｃｅ　ｅｆｆｅｃｔ；　ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｏｒ　ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ　ｉｄｅａｓ　ａｎｄ　ｍｅｔｈｏｄｓ；　ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ

随着矿产资源的探测深度增加，探测的信号随深度增加而渐弱，地球物理勘探逐渐步入探测弱、阶段，除开发研制新的地球物理勘探手段、仪器，还要提高仪器接收信号的灵敏度和精度，抗干扰能力，适应攻深找盲，提高采集信号质量和勘探效果。如何有效抑制或消除全空域效应，国内外相关研究十分活跃，取得了不少基础理论和实际应用成果，有些地球物理勘探方法解决了全空域效应，有些还停留在理论阶段，有些虽解决但随勘探精度提高，原有抑制或消除全空域效应方法不能满足相应精度。本文讨论提高电磁法信号采集质量，从而提高勘探效果的方法。

的信号逼近探测空域地质因素所引起，即抑制或消除全空域效应原理[1]。抑制或消除全空域效应的方法一般有：①编制软件－确定信号来源、象限空域、性质，模拟相关环境计算来自非探测象限空域信号值修正实测信号值，使实测信号值逼近客观真实，实现抑制或剔除非探测空域信号；②研制某种装置直接屏蔽来自非探测空域信号或向非探测空域发送信号；③研制相关仪器观测干扰信号随时间变化量，数据整理时改正相应时点干扰信号变量。本文讨论的就是以方法②来实现电磁法采集信号值逼近客观真实。

2 电磁法勘探中的全空域效应及来源

1 全空域效应、影响采集信息质量机理、抑制或消除全空域效应原理

全空域效应，就是全空域存在某种信号，当采集该信号时，不是单纯来自某个方向或某个象限的信号，而是上下左右前后“全空域”信号的叠加或集合[1]。

“全空域”信号叠加或集合，将可能产生：①信号同频率同步同向叠加，强度增强甚至“共振”；②信号同频率同步反向叠加，强度减弱或归零或反向；③同频率异步叠加，信号强度增强或减弱或反向，波形变异；④异频率同步或异步同向或反向叠加，信号增强或减弱或反向，波形异形。可见，全空域效应将掩盖或压抑有用异常，产生虚假异常，无法判别异常源归属于哪个象限空间和识别异常真伪[1]，严重影响垂向和水平分辨率，制约勘探效果，这就是影响采集信号质量从而影响勘探效果的机理。采取方法手段抑制或剔除或屏蔽来自非探测空域信号（对于探测空域来说为干扰信号），提纯探测空域有用信号，提高采集信号质量－所获得

２０１８－０４收稿时间：

卜传新，生于１９６３年，男，湖南浏阳人，高级工程师，研究方向：作者简介：

地球物理方法地质找矿、工程勘察、地质灾害预测预报等。

以地壳中岩、矿石的导电性、导磁性和介电性为主要物性基础，根据电磁感应原理，通过观测和研究电磁场的空间和时间分布规律，寻找矿产资源和解决地质、环境工程等问题的一组电法勘探方法，叫电磁感应（EM）法简称电磁法[2]。

根据感应场不同，电磁法分为连续谐变（频率域）电磁法和阶跃瞬变（时间域）电磁法两类。

频率域电磁法（无论主动源还是被动源）以平面或视平面电磁场作为激发场（发射源），激发场即一次电磁场激发地中的二次电磁场，一次电场与二次电场叠加形成总合电场EX，一次磁场与二次磁场叠加形成总合磁场HY。频率域电磁法一般观测的参数：总合电场EX、总合磁场HY。视电阻率计算公式[3]：

󰀁

式中：f－激发场频率。

󰀁

󰀁

󰀁󰀁（1）

实际工作中，频率域电磁法观测的总合磁场HY，除地中介质形成一次磁场与二次磁场外，还有非探测空域的电离层、广播电台、通讯塔、空中/海上导航台、通讯/电输送线…电流体系产生的磁场，这来自非探测空域的磁场是频率

2018年 5月下 世界有色金属257

域电磁法的干扰，也是所谓的全空域效应。纯地形起伏对总合电场EX有影响，该影响严格意义也属来自非探测空域，是全空域效应。室内、巷道、矿井…等封闭空间环境，非探测空间感应磁场也是全空域效应。

时间域电磁法即瞬变电磁法是阶跃瞬变电场激励地中介质感生二次瞬变电场，观测二次瞬变电场随时间变化响应电位V(t)/I（μV/A）。由于“烟圈效应”，发送回线产生的阶跃瞬变电场全空域传播，于室内、巷道、矿井…等封闭空间环境，将激励非探测空域介质感生二次瞬变电场，该二次瞬变电场将与探测空域二次瞬变电场叠加于接收回线，是非探测空域干扰即全空域效应。

系产生磁场（非探测空域磁场）或在室内、巷道、矿井…等封闭空间环境中非探测空间的感应磁场，抑制或消除非探测空域的磁场即全空域效应的思路、方法：在磁探头非探测空域方向安装一屏蔽装置，屏蔽来自非探测空域（方向）的一切磁场，或者象广域电磁法只采集电场信息，以电场来计算视电阻率。纯地形起伏对频率域电磁法的总合电场EX有影

[2]

响，参照李金铭著《地电场与电法勘探》中的“比较法”进

行抑制或消除。瞬变电磁法在室内、巷道、矿井…等封闭空间环境中非探测空域介质感生二次瞬变电场即全空域效应的抑制或消除思路、方法：在发送回线或接收回线的非探测方向（或空域）安装屏蔽装置，屏蔽发送回线向非探测空域发送瞬变电场，或屏蔽接收回线接收来自非探测空域一切瞬变电场。

3 抑制或消除全空域效应思路、方法

一般而言，地球物理勘探理论、数据处理理论、推断解释理论和经验、勘探活动等建立在半空域基础上，采集的数据或者经过数据处理获得的信息也是半空域的。全空域效应中非探测（半）空域的某种数据信息或信号，就是相应地球物理勘探方法探测（半）空域干扰，只有抑制或消除其，才能使野外采集的数据信息逼近客观本源，提高地球物理勘探方法的勘探效果。

2章可知，频率域电磁法观测的总合磁场HY是一次磁场（激励磁场）＋地下二次磁场（感应磁场）＋电离层、广播电台、通讯塔、空中/海上导航台、通讯/电输送线…电流体

（上接256页）

特别是遇到较大介质时，反射波振幅会得到显著降低，之后再按照已有相关资料计算并分析波幅，从而对反射层不同层次给予准确确定，反射波向下传送反射波，专业勘察仪器会将这些反射波进行收集并记录。反射波经过不同介质时，其传播途径会发生改变，分析这些变化能够实现对岩土性质的准确判断。该技术与其他技术相比较来说，具有分辨率高、波长短等多种优点，并且介质不同也不会发生较大改变。

4 结论

全空域效应是影响所采集的信号或数据信息客观真实性的干扰之一，只有通过一切可能的、不含或少含主观因素的技术方法、手段，抑制或消除干扰，才能真正令所采集的信号或数据信息逐步逼近客观真实，提高勘探效果和效率。[1]󰀡卜传新，肖新星，王红.消除全空域效应：原理、装置与应用实例[J]。

物探与化探。2017，41（4）：724-729.[2]󰀡李金铭.地电场与电法勘探[M]。北京：地质出版是，2005.[3]󰀡何继善.可控源音频大地电磁法[M]。长沙：中南大学出版社，1990.

要依据，通过相应的管理制度可以有效评价和管理勘察人员的工作行为，有效减少了勘察工作中的不规范行为出现。（3）加强对勘察人员的专业培训。通过前文叙述可以得知，勘察工作人员的专业技能是影响勘察工作质量的关键性因素之一，所以，勘察单位要注重对勘察人员综合素质的进一步提高，勘察企业应对工作人员进行定期培训，培训工作应包括专业技能的培训和职业素养的培训。在专业技能培训环节，要使勘察工作人员对当前应用的各种新型勘察技术及设备进行熟练掌握，从而保证勘察作业环节操作的规范性。对于工作人员职业素养的培训主要是培养工作人员的责任意识、质量控制意识及安全意识，使勘察工作者从思想上重视岩土工程勘察工作，进而提升勘察工作质量。

4 矿区岩土工程勘察工作的优化策略

（1）加强对岩土工程勘测机构的内部管理。工程勘察部门可以通过加强机构的内部管理来提高岩土工程勘察质量。在进行矿区生产作业之前，需要聘请专业机构对矿区的地质情况进行详细勘察，同时也要注意对勘察工作进行必要的监督与管理，现场监理人员要对勘察工作的流程及工艺进行全方位监督，并做好相应的记录。如果发现工作中存在违规操作的情况，应及时制止，确保勘察工作的合理性。除此之外，对于相关的勘察报告要认真审核，并针对勘察现场的具体情况对勘察报告的内容进行严格地评估与分析，以此来保证勘察数据的精确性，以便为下一步的生产作业提供有效的数据参考。

（2）完善各项岩土工程勘察工作制度。科学合理的制度是保证矿区沿岩土工程勘察工作质量的重要基础。一方面，完善制度可以对勘察人员的工作行为进行有效规范，通过统一的标准对工作行为进行约束，从而保证勘察工作的有序进行。同时，矿区勘察工作制度也是管理者开展管理工作的重

258世界有色金属 2018年 5月下

5 结语

总结全文可以得知，在矿区的生产建设中，岩土工程勘察是重要的基础性工作，勘察结果会对矿区生产的安全性和稳定性产生直接的影响。但是当前我国的岩土工程勘察工作还存在一定的问题，这些问题不利于生产作业的顺利进行。所以，相关的勘察部门应从制度、技术、人员等多方面因素入手，不断完善矿区的岩土工程勘察工作，从而确保勘察结果的准确性，进而提升矿区建设的整体质量。[1]󰀡李双平，魏世芳.岩土工程勘察中常见问题分析[J].建筑工程技术与设

计，2015(29):1588.

[2]󰀡陈志平.岩土工程勘察中常见问题分析和解决对策研究[J].西部资源，

2017(2):128-129.