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宽方位电磁法及其应用

doi: 10.20008/j.kckc.202608003

李帝铨^1,2,3 ，朱云起^1,2,3 ，胡艳芳^1,2,3 ，王永兵^3,4 ，刘子杰^1,2,3 ，刘业成^1,2,3

1. 有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室（中南大学），湖南长沙 410083

2. 有色资源与地质灾害探查湖南省重点实验室，湖南长沙 410083

3. 中南大学地球科学与信息物理学院，湖南长沙 410083

4. 湖南继善高科技有限公司，湖南长沙 410208

基金项目: 本文受国家重点研发计划项目（2018YFC0807802）资助

详细信息

作者简介

李帝铨，男，1982年生，教授，主要从事电磁法探测理论与技术研究；E-mail: lidiquan@csu.edu.cn。

中图分类号: P631

文献标识码: A

文章编号: 1674-7801(2026)08-1323-10

Wide-azimuth electromagnetic method and its application

LI Diquan^1,2,3 ， ZHU Yunqi^1,2,3 ， HU Yanfang^1,2,3 ， WANG Yongbing^3,4 ， LIU Zijie^1,2,3 ， LIU Yecheng^1,2,3

1. Key Laboratory of Metallogenic Prediction of Nonferrous Metals and Geological Environment Monitoring (Central South University), Ministry of Education, Changsha 410083 , Hunan, China

2. Key Laboratory of Non-Ferrous Resources and Geological Hazard Detection, Changsha 410083 , Hunan, China

3. School of Geosciences and Info-Physics, Central South University, Changsha 410083 , Hunan, China

4. Hunan Geosun Hi-tech Co., Ltd., Changsha 410208 , Hunan, China

摘要

矿产资源是经济社会发展的重要物质基础，电磁法是矿产勘查的重要技术手段。传统的电磁勘探技术存在诸多缺陷，如观测系统严苛、地形适应性差、抗干扰能力差等难题。针对以上问题，本文系统揭示了多分量电磁场对地下电性的响应机制，定义了新型视电阻率参数以量化地下介质电性差异，建立了任意发射—接收观测系统，实现了360°全方位探测，显著扩展了频率域测深的有效测量范围，使人工源电磁法摆脱坐标系的束缚，实现地形地物复杂区探测效率与精度的双重突破；研制了多维度协同优化的大功率宽频带智能电磁探测技术与装备体系，为复杂环境下的电磁探测提供了稳定可靠的装备支撑；研究了面向分布式人工源电磁法数据的处理解释技术体系；构建了宽方位电磁探测技术与装备体系，形成了适用于矿产资源深部探测的电磁法技术方案。

关键词

宽方位电磁法 / 观测系统 / 智能装备 / 传递函数

Abstract

Mineral resources are an essential material foundation for economic and social development, and electromagnetic (EM) methods are important technical tools for mineral exploration. Conventional EM exploration techniques have several limitations, including strict requirements for observation systems, poor terrain adaptability, and weak anti-interference capability. To address these issues, studies have systematically elucidated the response mechanisms of multi-component EM fields to subsurface electrical properties, defined new apparent-resistivity parameters to quantify subsurface electrical contrasts, and developed an arbitrary transmitter-receiver observation system. This system enables 360° full-azimuth detection, significantly extends the effective measurement range of frequency-domain sounding, frees controlled-source electromagnetic (CSEM) methods from coordinate-system constraints, and yields breakthroughs in both detection efficiency and accuracy in areas with complex terrain and surface conditions. In addition, a high-power, broadband, intelligent EM detection technology and equipment system based on multi-dimensional collaborative optimization has been developed, providing stable and reliable equipment support for EM detection in complex environments. A technical system for processing and interpreting distributed CSEM data has also been developed. Furthermore, a wide-azimuth EM detection technology and equipment system has been established, forming an EM technical solution suitable for deep mineral resource exploration.

Keywords

wide-azimuth electromagnetic method / observation system / intelligent equipment / transfer function

0 引言 1 宽方位电磁法理论 1.1 基于电场的宽方位电磁探测技术 1.2 基于磁场的宽方位电磁探测技术 1.3 电场与磁场联合的宽方位电磁探测技术 2 仪器装备 2.1 大功率宽频带信号发射系统 2.2 多模态智能观测系统 3 数据处理技术 4 应用案例 5 结论与展望

0 引言

电磁勘探是矿产资源深部探测的重要手段（底青云等，2019）。大地电磁法（Magnetotellurics，MT）利用天然电磁场源，虽无需人工源，但信号微弱、极化随机，测量精度和效率较低（Bostick and Smith， 1962；刘国栋，1994）。可控源音频大地电磁法（Controlled Source Audio-Frequency Magnetotellurics， CSAMT）以人工源替代天然源，克服了信号弱等不足，但仍沿用远区平面波近似，观测范围受限、勘探深度较浅，且采用变频观测，效率较低（赵国泽等， 2007；Zhdanov，2010）。磁偶源频率测深法（MELOS）将观测范围扩展至中区，但需双磁场校正，应用受限（何继善，2019）。21世纪初，何继善院士提出广域电磁法 Wide Field Electromagnetic Method（WFEM），以曲面波理论突破远区限制，采集单分量电磁场，并采用伪随机多频信号提高野外观测效率（何继善等，2014）。

以 CSAMT 和 WFEM 为代表的传统人工源频率域电磁法在地表布设电流源，在场源一定角度范围内采集相互正交的电磁场或单分量电（磁）场，因为信号强、探测深度大的优势，在国内各个深度空间的矿产资源探测和工程勘查中得到了广泛应用（芦磊等，2024；孟超等，2024；肖晓等，2024；何继善等， 2026）。航空和半航空电磁法通过航空器实现了复杂地形区方便快捷的探测，但单分量观测方式也导致低频数据质量较低，探测深度较浅（郭文波等， 2025），无法满足对第二和第三深度空间的探测需求（滕吉文等，2022；Cao et al.，2024；Mörbe et al.， 2024）。传统人工源电磁法均在特定收发距范围和场源辐射角内进行探测，采用的观测系统比较呆板、不灵活，在地形和地质条件复杂区的适应性较低（李帝铨，2024）。在探测实践中，测线方向往往是由地质情况决定的，难以更改。在固定测线方向的情况下，严格测量 X 方向或 Y 方向电磁场是困难的，场源位置也会受到很大限制（Zhu et al.，2026）。随着国内矿产资源探测需求和探测精度的要求进一步提高，复杂的地形和地质条件严重制约了传统人工源频率域电磁法的场源布设与信号采集，影响了高质量数据的获取（Yang et al.，2022；Liu et al.， 2024）。场源的发射效率也容易受到地形和地表不均匀体的影响，导致视电阻率的计算出现偏差，影响探测效果。前人的研究主要集中在改进三维正反演算法，提升计算效率或精度（Ren et al.，2024；殷长春等，2026），但三维勘探的成本较高，高精度三维正反演对计算资源的需求较大，效率较低，实际应用场景较少，实际需求仍以剖面观测和低维正反演为主。综上所述，持续改进人工源频率域电磁法的观测技术仍具有重大意义。

笔者针对电磁探测技术面临的观测系统桎梏难题，在广域电磁法的基础上发展了任意电磁场分量观测理论，研制了大功率宽频带智能电磁装备，开发了高精度数据处理解释技术，建立了宽方位电磁探测方法，并在矿产资源与工程地质探测中推广应用。

1 宽方位电磁法理论

任意电场或磁场表达式中均含有电阻率信息，如果源的强度和发射—接收的相对位置已知，充分考虑“装置系数”和“电磁效应系数”，测量任意电磁场分量都可以求得视电阻率，当场源的强度和观测系统参数已知，可以根据任意电磁场计算视电阻率（何继善，2019；Zhu et al.，2026）。

1.1 基于电场的宽方位电磁探测技术

电场宽方位观测是指以观测点MN电极的实际方向定义电场分量，用 E_mn表示，并计算视电阻率。图1是 E_mn与直角坐标系下的 E_x和 E_y的关系。其中 φ 为测点与场源中点连线与 X 轴正向的夹角，本文统一称为收发角，θ为接收电极MN连线与场源方向的夹角，本文统一称为分量角。电场宽方位观测允许在不同的收发角观测不同的电磁分量，这样拓宽了可探测方位，避免了场值与视电阻率不对应造成的偏差。

图1E_mn观测方式示意图

如图1所示，E_mn场值可表示为：

E_{m n} = E_{x} c o s θ + E_{y} s i n θ

(1)

代入E_x和E_y的表达式（何继善，2019）可得：

E_{m n} = \frac{ρ I d L}{2 π r^{3}} \{[3 {c o s}^{2} φ - 2 + (1 + k r) e^{- k r}] c o s θ + 3 c o s φ s i n φ s i n θ

(2)

进一步可得视电阻率：

ρ_{E_{m n}} = \frac{2 π r^{3}}{I d L} \cdot \frac{E_{m n}}{[3 {c o s}^{2} φ - 2 + (1 + k r) e^{- k r}] c o s θ + 3 c o s φ s i n φ s i n θ}

(3)

式（1）～（3）中，I 为电流（A）；dL 为电偶极距（m）；r 为收发距（m）；φ 为收发角（°）；θ 为电场分量角（°）；k为波数，k² =-iωμσ，ω为圆频率，μ为磁导率， σ为电导率，电阻率ρ的倒数。

在实际应用中，通常需要通过场值计算视电阻率得到地下介质电性特征。图2为均匀半空间模型的E_mn辐射花样，发射矩1 Am，收发距10 km。从图2可以看到，E_mn电磁场随收发角和分量角变化呈现规则的零值带，与单分量辐射花样的零值带不同，这里指不同收发角和分量角时相对低值形成的条带。广域电磁法和 CSAMT 均在 60°~120°收发角范围内测量 E_x，分量角为 0°、180°或 360°，如图2中黑色虚线所示，因为实际观测通过电位差计算得到标量电场，所以 0~180°和 180°~360°的场值是相同的。可以看到 E_x处于 E_mn场值较大处，所以 E_x的信噪比较高，施工难度小，应用较为广泛。同时可以看到 E_x分量周围还有较大范围的分量角场值较高，具有可探测潜力。

研究表明，如果 E_mn不是关于视电阻率的单调性函数，将会导致由观测场值计算视电阻率时出现多个解，这将对后续的反演和地质解释造成困扰，所以不宜在非单调的分量组合下进行观测（索光运，2018；朱云起，2025）。实际采集中因为信噪比和仪器性能的限制，只能在一定场值强度范围内进行探测，基本不会涉及零值带。图2中黑色线为最高场值的 50%，以此为可探测场值范围，电场宽方位探测技术的可探测收发角 φ 可以拓展到 55°~125°，可探测分量角 θ 也有较大的容差范围。以上分析表明，非单调夹角组合均处于零值带附近，在采集时避开零值带即可实现宽方位探测。

图2E_mn电场辐射花样（据Zhu et al.，2024修改）

1.2 基于磁场的宽方位电磁探测技术

宽方位磁场测量不要求磁传感器严格保持传统的X、Y或Z分量方向，只需精确记录传感器姿态，即可实现探测。

任意水平磁场可通过矢量合成法则由两个正交的水平磁场分量计算得到。非单调组合均分布在零值带附近，但并不是均匀或连续分布的，如图3所示，与电场一致。由于磁场存在垂直分量 Hz，绝对的水平磁场在实际探测中难以获得。任意磁场分量更符合实际探测中磁场传感器采集到的磁场数据。特别是对于航空和半航空电磁法，在飞行状态下，磁场传感器往往在 X、Y、Z这 3个方向均有偏差，难以以固定姿态测量特定分量。

图3水平磁场分量辐射花样和非单调角度组合分布情况（据朱云起，2025修改）

根据矢量合成法则，任意方向的磁场分量均可以由正交三分量组成的总磁场进行投影计算得到。可以看到，不同姿态下非单调区间可能出现在不同的电阻率范围，在感应数上也表现出复杂的规律，非单调现象出现在感应数的各个区域，不仅出现在过渡区，也出现在远区，这表明将难以利用不同姿态的磁场计算准确的视电阻率，难以用于探测。

场源在空间中产生的磁场是一定的，如果可以同时测量正交二分量或三分量磁场有可能实现磁场宽方位探测。水平磁场 H_xoy和总磁场 H_xyz可以通过将正交磁场分量合成得到。将相互正交的水平磁场分量进行了矢量合成并利用远区磁场分量表达式进行简化，可得到水平磁场 H_xoy和总磁场 H_xyz的表达式如下（Li et al.，2025）：

H_{x o y} = \frac{I d L}{2 π r^{2} p} {(- 2 i {s i n}^{2} φ + {c o s}^{2} φ \frac{e^{- i \frac{π}{2}}}{2})}^{\frac{1}{2}}

(4)

H_{x y z} = \frac{I d L}{2 π r^{2} p} {(- 2 i {s i n}^{2} φ + {c o s}^{2} φ \frac{e^{- i \frac{π}{2}}}{2} - \frac{9 {s i n}^{2} φ r^{4}}{4})}^{\frac{1}{2}}

(5)

式（4）、（5）中，p 为感应数，其他符号与前文相同。水平磁场和总磁场的表达式比较复杂，模拟计算时可以直接使用三分量磁场分别计算后合成。实际探测中，可以使用正交二分量磁场传感器同时采集两个正交的磁场水平分量进行矢量合成计算得到水平磁场，也可以使用正交三分量磁场传感器采集 3个正交的磁场分量进行矢量合成得到总磁场。

通过正演模拟得到水平磁场 H_xoy和总磁场 H_xyz 的辐射花样（图4）。与3个单分量磁场相比，水平磁场和总磁场均没有零值带，基本呈现出以 Y 轴为长轴的椭圆形状，在与场源垂直的Y方向上场值略高。从场值辐射花样上看，水平磁场和总磁场可在场源 0~360°范围进行全方位观测，与单分量磁场相比具有较大优势。

图4磁场各分量的辐射花样（据Li et al.，2025修改）

研究利用水平磁场和总磁场进行探测的可行性还需研究其对地层的响应能力。根据水平磁场的解析表达式，可以得到水平磁场视电阻率的表达式：

ρ_{H_{x o y}} = \frac{i ω μ}{ω^{2} μ ε - F_{H_{x o y}}}

(6)

其中：

F_{H_{x o y}} = [\frac{{(\frac{16 H_{x o y}^{2} π^{2} r^{4}}{I d L {s i n}^{2} φ} - \frac{{c o s}^{2} φ I_{1}^{2} K_{1}^{2}}{\sin^{2} φ})}^{\frac{1}{2}} - 6 I_{1} K_{1}}{i r (I_{1} K_{0} - I_{0} K_{1})}]

(7)

式（7）是一个包含贝塞尔函数和装置系数的复杂表达式，无法直接解出视电阻率，可以通过迭代法或逆样条插值法进行计算。同理，也可以通过总磁场的表达式导出总磁场视电阻率的表达式，但公式更加复杂，可通过迭代法或逆样条插值法进行计算，这里不再赘述。

1.3 电场与磁场联合的宽方位电磁探测技术

单分量电磁探测技术需要测量场源极距、电流等场源参数才能计算视电阻率，误差源较多。为了降低场源参数误差的影响，增加观测系统灵活度，本文提出了等效阻抗概念，主要研究多种电磁场分量定义的等效阻抗和视电阻率的计算（Zhu et al.， 2026）。

借鉴标准阻抗定义方式，将场源坐标下保持一定角度的水平电场分量 E_θ和水平磁场分量 H_β的比值定义为等效阻抗（equivalent impedance），用符号 Z_e表示。

场源坐标系下的电磁场各分量可由矢量定律相互转换。任意水平电场分量 E_θ可由 E_x和 E_y进行计算（式 1），任意水平磁场分量 H_β可由 H_x和 H_y进行计算。根据矢量合成法则可得：

H_{β} = H_{x} c o s β + H_{y} s i n β

(8)

式（8）中，β 表示磁场与场源 X 方向的夹角，即磁场分量角（图1）。进一步可得：

E_{θ} = \frac{I d L ρ}{2 π r^{3}} F_{E_{θ}}

(9)

H_{β} = \frac{I d L}{2 π r^{2}} F_{H_{β}}

(10)

式（9）、（10）中

F_{E_{θ}}

和

F_{H_{β}}

分别为电场和磁场的电磁效应函数。等效阻抗可表示为：

Z_{e} = \frac{E_{θ}}{H_{β}}

(11)

可提取视电阻率：

ρ_{e} = \frac{r E_{θ} F_{H_{β}}}{H_{β} F_{E_{θ}}} = Z_{e} \frac{r F_{H_{β}}}{F_{E_{θ}}}

(12)

鉴于视电阻率公式中的电磁效应函数是隐函数，可以通过迭代法进行求解获得视电阻率，实现探测。

2 仪器装备

2.1 大功率宽频带信号发射系统

宽频带、高频率密度、强信号、高测量精度是大深度高精度电磁探测的关键（底青云等，2019；吕庆田等，2019；林君等，2021）。针对传统观测系统波形单一、频点少、探测效率低、安全性稳定性差等缺陷，研究了基于三元素自封闭加法（何继善，2019）的伪随机信号混合编码技术（王永兵和何继善， 2020；王永兵等，2024），实现了超宽频带伪随机信号动态配置与定向增强，将固定占空比的 7 频波伪随机信号分段观测，提升至单频双/单极性过零/不过零方波信号、任意占空比的n（0<n<64，n为自然奇数）频波伪随机信号（图5）全频段同步自动观测，施工效率提高 3 倍，数据密度提高 42 倍；采用大规模现场可编程门阵列技术实现宽频带频谱信号高精度稳定发射，基于“动态死区”控制技术保证大功率快关断IGBT可靠开关，采用无源无损缓冲及高效热管烟囱效应风冷散热技术，实现高频率密度（0<n<64 个频率/次）、宽频带（0.002020474～9600 Hz）、多频点（≥3454个）、大电流（≥200 A）电磁信号发射，散热效率提高12倍，功率密度达15.7 kW/m³（图6）。

发射机技术指标：①最大发射功率：180 kW；② 最大发射电压：1500 V；③最大发射电流：200 A（峰值）；④电流测量精度：≤±0.5%FS+5dgt；⑤频带： 0.002020474～9600 Hz；⑥频点：3454个。

2.2 多模态智能观测系统

基于移动蜂窝通信/北斗短报文/短距离局域网通信、24 bits高速模数转换及存储、设备高度集成小型化等技术，解决观测系统安全性不高、稳定性差、体积大等问题，实现观测系统非接触式智能控制、一键发射/停止、远程监测、全波形高保真采集存储、阵列式智能导向自由部署。

图5实测伪随机39频电流（a）与磁场信号（b）频谱（据朱云起等，2026修改）

图6大功率宽频带智能电磁发射系统

智能观测系统通过融合跨领域的多项前沿技术，构建了一个高度智能化、可靠且灵活的解决方案，通过多模态通信网络解决了“连得上、控得了” 的问题，通过超高精度采集存储解决了“测得准、记得下”的问题，通过高度集成化解决了“带得走、摆得开”的问题，解决了传统观测设备在控制、监测和部署方面的诸多痛点，将原本笨重、脆弱、需要大量人工干预的传统观测站演变成了一个轻巧、坚固、智能、全能的现代化智能感知节点，极大地拓展了在复杂环境下获取高质量数据的能力（图7）。

接收机技术指标：①频带：0.002020474～9600 Hz； ②测量精度：≤±1‰；③模数转换位数：24 bits；④输入阻抗：≥3 MΩ（f>1024 Hz），≥5 MΩ（f≤1024 Hz）；⑤ 50 Hz工频压制：≥80 dB。

图7接收系统的手持机和通讯模块

3 数据处理技术

矿集区与城市等强干扰区观测数据信噪比低、可靠性不高，无法适应海量数据的快速处理，且难以精确识别地质结构的精细信息（Hu et al.，2020； Zhang et al.，2023）。针对上述技术难题，从伪随机信号的相关性出发，基于参考站思想，在不额外布设参考站的前提下，通过优选同步观测的高信噪比参考信号，构建参考道与测道稳健的站间传递函数，实现对强干扰噪声的有效压制，提高数据质量，支持高精度成像（李帝铨等，2025；Liu et al.，2025）。

首先，从时间域、频率域与时频域对同步阵列观测的数据进行质量评价，优选出高信噪比的参考站信号（Liu et al.，2025）；其次，基于参考站与强干扰测站之间的时域信号方差比 Ratio of variance （ROV）实现测站强干扰噪声快速、有效地识别与定位，并采用密度聚类方法（DBSCAN）筛选出测站高信噪比数据段（张贤，2022；胡艳芳等，2024），并构建稳健的时间域与频率域站间传递函数；最后，由于与测站强干扰数据段相对应的参考信号同样具备较高的信噪比，且传递函数具有时不变性，因此利用对应强干扰时间段的参考信号与站间传递函数对受强干扰时间段的观测数据进行处理，从而实现强干扰中有效信号的高精度提取与重构。方法的处理流程如图8所示。

图8基于站间传递函数的阵列去噪技术流程图（据李帝铨等，2025修改）

借鉴MT传递函数理论，构建“电场传递函数”，对于有限长度的离散信号其时间域表达方式如下（刘子杰，2025）：

e_{l} (k) = h_{l r} * e_{r} = \sum_{j = 1}^{M} h_{l r} (j) e_{r} (k - j)

(13)

式（13）在频率域可表示为：

E_{l} (ω) = H_{l r} E_{r} (ω) \to H_{l r} = \frac{E_{l} (ω)}{E_{r} (ω)}

(14)

与 MT 传递函数（阻抗）的定义类似，宽方位电磁法水平电场传递函数定义为测站与参考站水平电场分量的比值，二者物理意义相同，即是表征地下介质电性信息的物理量。

水平电场传递函数H_lr如下：

H_{l r} = E_{l} (ω) \cdot E_{r} (ω)^{T} \cdot {(E_{r} (ω) E_{r} (ω)^{T})}^{- 1}

(15)

式（15）中，e_l表示本地测站的电场信号，E_l表示本地测站的电场频谱，e_r表示参考站的电场信号，E_r表示参考测站的电场频谱；h_lr、H_lr称之为时间域与频率域水平电场传递函数，M 为信号长度，ω 为角频率。信噪分离的成败依赖于信号与噪声的辨识程度，因此强干扰识别是信噪分离的关键。采用时域信号方差比（ROV）进行强干扰的快速有效识别与定位。该方法的基本原理是同源电磁信号具有较高的相关性且相对稳定，强噪声会导致信号突变，方差可以反映信号受噪声影响的程度。对同步观测的参考站与测站信号采用移动时窗计算方差比：

{R O V}_{i} = \frac{v a r (S_{r} (t_{i}, t_{i + 1}))}{v a r (S_{l} (t_{i}, t_{i + 1}))}, i = 0,1, 2, \dots, n - 1

(16)

式（16）中 ROV_i为第 i 时间段对应的信号方差比，var表示信号方差，S_r表示参考站信号，S_l表示测站信号，（t_i，t_i₊₁）表示第i个窗口对应的数据段，n为窗口数。

基于上述原理，对同步观测的强干扰测站与高质量参考站数据利用时域信号方差比进行信噪的快速识别与定位，优选测站的高信噪比数据段，获得其稳健的水平电场传递函数 H_lr。与测站强干扰数据段相对应的参考信号同样具备较高的信噪比，且传递函数具有时不变性，因此利用H_lr与对应强干扰时间段的参考站数据根据式（14）即可求解测站频谱，实现强干扰测站有效信号的高精度提取。本方法不需额外布设参考站，只需在强干扰测站中优选到一小段无干扰或干扰较小的时间域信号即可提取任意强干扰时段的人工源主频信号，该方法对人工源电磁法同步观测数据具有较好的普适性，可为高精度数据处理提供一种快速、可行的解决方案。图9展示了实测数据的处理效果。

4 应用案例

乔端金矿矿区整体位于秦岭复杂褶皱带的东段，瓦穴子—乔端断裂带南侧。受区域性深大断裂（如朱阳关—夏馆断裂、瓦穴子—乔端断裂）控制，矿区的矿体主要赋存于次级构造破碎带中。区域上发育复式褶皱构造，以二郎坪群地层为核心，形成紧闭褶皱和挠曲，进一步增强了构造控矿作用，断裂主要沿 NW-SE 方向展布（李泳泉等，2012；郭大鹏等， 2021）。这些断裂带具有多期活动性，表现为脆性变形特征，为成矿流体提供了通道和容矿空间。

如图10所示，在矿区内布置两条长度约 1 km 的测线，场源与两条测线的距离超过 10 km，1 线的收发角范围为 78°~82°，2 线的收发角范围为 81°~86 °，电场分量角均为32°，其参数在电场辐射花样图中的位置如图2中灰色线段所示。

图9强干扰测站去噪前后归一化电场主频幅值（据李帝铨等，2025修改）

图10乔端金矿实际材料图（据朱云起，2025修改）

图11乔端金矿试验区1线（a）和2线（b）结果

探测结果如图11所示，两条测线中的低阻范围与已知断裂位置有密切联系，且浅部的低阻部分与已知矿体和矿化带位置高度吻合。结合已知地质情况，推测1线经过的两条断裂倾角较大，地表位置与已知断裂吻合，F1在海拔-500 m的深部延伸至测线距 400 m左右，F2在海拔-500 m的深部延伸至测线距700 m左右。2线经过的F1断裂在海拔-500 m 的深部延伸至测线距700 m左右。由于沿断裂向深部延伸存在其他低阻，如 1 线测线距 300~400 m 的海拔0 m以下位置，以及2线测线距800~900 m的海拔 0 m 以下位置。经综合分析，推测深部的两处低阻均是矿化带引起的，是本区的成矿有利区。后续钻探显示，在1线划定的低阻异常区存在矿化带，证明了宽方位电磁法的有效性。

5 结论与展望

（1）提出了分别基于电场、磁场与二者联合的宽方位电磁探测方法，宽方位电磁探测方法提供了高自由度的观测系统方案，可提高复杂环境下探测效率与精度，取得了良好的应用效果。

（2）研制了大功率宽频带信号发射系统与多模态智能观测系统，技术指标先进，可满足复杂环境下人工源电磁场的建立与观测，为实现深地探测提供装备支持。

（3）未来将开展三维分布式观测系统与自动化观测技术研究，探索新型观测系统方案，在不大幅增加工作量的情况下提高数据量；开展多分量数据联合处理技术研究，优选针对不同地形地质条件的观测分量组合与数据处理方法，提高数据利用率，全面挖掘数据隐藏的地质信息。

图1E_mn观测方式示意图

图2E_mn电场辐射花样（据Zhu et al.，2024修改）

图3水平磁场分量辐射花样和非单调角度组合分布情况（据朱云起，2025修改）

图4磁场各分量的辐射花样（据Li et al.，2025修改）

图5实测伪随机39频电流（a）与磁场信号（b）频谱（据朱云起等，2026修改）

图6大功率宽频带智能电磁发射系统

图7接收系统的手持机和通讯模块

图8基于站间传递函数的阵列去噪技术流程图（据李帝铨等，2025修改）

图9强干扰测站去噪前后归一化电场主频幅值（据李帝铨等，2025修改）

图10乔端金矿实际材料图（据朱云起，2025修改）

图11乔端金矿试验区1线（a）和2线（b）结果

图(11)

引用本文

李帝铨，朱云起，胡艳芳，王永兵，刘子杰，刘业成. 2026. 宽方位电磁法及其应用[J]. 矿产勘查，17（8）：1323-1332.

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Li Diquan, Zhu Yunqi, Hu Yanfang, Wang Yongbing, Liu Zijie, Liu Yecheng. 2026. Wide-azimuth electromagnetic method and its application[J]. Mineral Exploration, 17（8）: 1323-1332.

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图1E_mn观测方式示意图

图2E_mn电场辐射花样（据Zhu et al.，2024修改）

图3水平磁场分量辐射花样和非单调角度组合分布情况（据朱云起，2025修改）

图4磁场各分量的辐射花样（据Li et al.，2025修改）

图5实测伪随机39频电流（a）与磁场信号（b）频谱（据朱云起等，2026修改）

图6大功率宽频带智能电磁发射系统

图7接收系统的手持机和通讯模块

图8基于站间传递函数的阵列去噪技术流程图（据李帝铨等，2025修改）

图9强干扰测站去噪前后归一化电场主频幅值（据李帝铨等，2025修改）

图10乔端金矿实际材料图（据朱云起，2025修改）

图11乔端金矿试验区1线（a）和2线（b）结果

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