綜合電法在礦山中的應用

吳應昌，吳西全，王 旭

（江西省地質局物化探大隊，江西 南昌 330000）

現階段我國社會生產對礦產資源的需求量不斷增加，為解決礦產資源的供需矛盾問題，開展深部找礦成為社會關注的重點內容。近些年隨著現代勘探技術的發展，一大批新技術涌現，其中綜合電法因為具有效率高以及精準度理想等優點在礦山勘探中得到進一步推廣，并取得滿意效果，是一種科學的勘探技術。

1 工程項目簡介

江蘇高淳溧陽地區礦產遠景調查項目涵蓋高淳、溧陽兩個行政區，面積大約1700km2（見圖1）。

圖1 項目位置

根據前期對項目所在地的勘察可發現，工作區主體構造格架為“兩盆夾一隆”?！耙宦　奔垂ぷ鲄^中部呈北北東向展布的茅山斷裂隆起帶，該斷隆帶形成于中生代；“兩盆”即中部北北東向茅山斷隆帶西部的溧水火山巖盆地，和東部的溧陽火山巖盆地。本文項目位于溧水火山巖盆地的東南緣位置。

2 綜合電法的應用

2.1 方法的選擇

在傳統工藝中，地球物理勘探主要采用了單一的時間域激發極化法或電磁法測深等方法，但是應用結果證實，上述方法難以獲得全面的地質資料信息，應用效果不理想。針對這一問題，本文在原有技術上開發了激電中梯結合激電測深技術。該綜合方法在探明礦體分布中發揮著重要作用，能夠確定礦山上的異常區，再通過查明異常剖面以及延伸情況判斷是否存在成礦因素，揭露礦脈的分布與走向。

2.2 儀器設備一致性檢驗

本項目中所使用的設備為重慶奔騰儀器廠生產的WDFZ-10KW大功率直流激電測量系統,發射機型號為WDFZ-10，接收機型號為WDJS-2A。在現場使用一臺接收機，為提高綜合電法的數據精度在開工前后均進行精度測試，確保該設備在相同條件下所觀測數據相同，消除誤差。本項目中在開工前和收工后選擇住區附近KG-0線和KG-1線進行儀器精度測試，其中一致性檢驗結果如表1、圖2、圖3所示。

表1 設備的一致性檢驗結果

圖2 開工一致性測試曲線

圖3 收工一致性測試曲線

2.3 設備參數的選擇

為提高礦山勘探數據的精準度，采用同極距（AB=1200m，MN=40m）不同周期（8、16、32s）、不同延時（100、200、300ms）、不同采樣寬度（20、40、80ms）的組合方法進行觀測，選擇最優化的設備參數情況。根據本次對設備的實驗分析結果，最終確定最佳的數據為：采樣寬度80ms、采集周期8s、延時100ms。同時通過調整疊加次數提高觀測結果的精準度，但是考慮到隨著疊加次數的增多會影響工作效率，所以該項目中設定疊加的次數為2次[2]。

2.4 綜合電法的野外工作要求

在該項目的野外工作中，使用綜合電法前需先對相關設備進行調試，并評估供電電極接地、線路敷設方法、測量站的設置情況等是否符合國家技術規范，在確定滿足技術標準之后才能開啟下一階段的工作。因此本次工程中綜合電法野外工作要求主要包括以下幾方面：

（1）在使用綜合電法期間應充分靠近測線觀測段，并且所有的供電設備需做好防潮、防雨等措施。

（2）在每天觀測開始前，供電站操作人員需計算供電回路電阻水平，確定電路接通并且現場人員遠離電極之后及時試供電，最后選擇正確的供電電壓，并按照電壓水平優化負載。

（3）在布設測量電極期間注意保證接線頭不接地要避免線架接觸，并在現場清理各種可能影響電極的雜草。而在個別地段出現的地形嚴重分割的情況可能會影響正常的物探布點情況。此時可在誤差可控制的基礎上按照垂直測線的角度移動M與N極，形成文字記錄。

（4）同時在金屬礦探礦期間，較明顯的激電異常問題不容忽視，在解釋激電異常問題時應關注以下問題：①對異常的真實性進行判斷，排除高壓線、鐵絲網等因素的影響。②了解異常覆蓋區以往探測結果的對應性；③確定激電異常的上限限制，其中可以按照公式展開計算（見公式①、公式②）。

2.5 激電中梯測量

激電中梯測量中選擇一線供多線觀測的方法，將測量范圍控制在AB兩極的中斷位置（約1/3-2/3的位置），旁線設置中按照1/5AB的間距進行測量，在放線中選擇“U”型放線的方法。為避免電磁干擾，AB供電線與MN測量線之間嚴禁交叉；野外測量中針對異常高值點以及突變點等進行多次觀測并測量，以多次測量平均值為最終觀測結果。在激電中梯編制圖件編制中，采用1∶5000地質圖將電位資料投射到圖上；剖面平面圖編制中，選擇適當比例將視電阻率以及視極化率等投影到圖上；等值線圖設置中選擇累計頻率分級的方法，將視電阻率值以及視極化率等做等量線勾繪。

在激電中梯測量中完善原始記錄，當天導出關鍵數據，并計算視電阻率，見公式③。

在激電中梯裝置系數K計算中，可以按照公式④的相關內容進行運算。

在公式④中，原點是AB之間的中點，X為極距MN的中點到原點之間的距離；Y代表旁線與主線之間的最短垂直距離的長度。

2.6 激電對稱四極測深

激電測深是在激電中梯異常布置的基礎上進行測量的，供電極距AB/2控制在5m～1000m之間，MN/2在1m～40m之間。在野外數據測量中采集現場數據并計算對應電阻率，對于發現數據質量不達標的情況需查明原因，并對數據進行成圖處理。在本次分析中，各參數計算與激電中梯測量相同，在每條測線結束后對數據處理成圖，其關鍵數據如表2所示。

表2 供電極距AB/2和測量極距MN/2組合數據

3 綜合電法的應用結果分析

3.1 在礦山剖面測量中的應用

在案例項目中使用綜合電法之后，設置梯剖面測量布置的工作量為10km，分別布置在劉家山檢查區以及花山檢查區，按照實際情況設置供電電極為AB為1200m，最終測量結果如圖4所示。

根據圖4中的相關資料可以發現，在測量范圍的西北角位置的ηs值一般為1%～2%，裸露部分以含礫粗砂巖以及白色礫巖為主。在剖面1點的1600-1900以及2點760-1160,可以發現綜合電法下該地區表現出低阻高極化的特征，大部分地區的ρs值均小于100Ω·m,呈低阻電性特征，ηs值為5%～15%，呈高極化電性特征。當地以粉砂巖、灰黑色泥巖等為主，再結合往期的地質勘察資料，認為造成這一特征的主要原因是含炭質的二疊系龍潭組地層。

剖面2點1200-1360，綜合電法檢測后顯示ρs值為100Ω·m～300Ω·m，呈中低電阻電性，ηs值較為平穩，均值為4.2%，造成這一現象的原因可能為含炭質二疊系棲霞組的影響；而在點1400-2200位置，可發現出高阻低極化特征，其ρs值為700Ω·m～1600Ω·m且視極化率值控制在2%～3%之間，地表位置可以發現大量的中粗粒斜長花崗斑巖、中粗粒黑云母花崗閃長斑巖等，造成這一現象的原因可能與巖體性能有關。

在點2680-3480位置在經過測量后，ps值被穩定在200Ω·m～500Ω·m之間，且ηs值的變化更加平穩，維持在1%～2%范圍內。從地質特征來看，由于礦山處于燕山晚期中粗粒斜長花崗斑巖且巖性單一，這可能是造成數據變化平穩的主要原因。

而在花山檢查區中，綜合電法的測量結果如圖5所示。

圖5 花山檢查區的測量結果

從圖5中的相關內容可以發現，整個測量區域內的電性特征差異不顯著，整體維持在較為平穩的狀態下，且剖面3點3720-4400位置，地表以黏土為主，因此電阻率整體偏低。

3.2 剖面激電異常研究

在本次研究中發現了明顯的異常位置，其中在1600-1900號地段中，激電異常表現為陡立的低阻高極化帶，其電阻率被控制在100Ω·m以下，而視極化率則普遍維持在5%以上，且近地表峰值甚至達到了15%。針對這一結果并結合當地的地質資料，認為其原因可能與含炭質的二疊系龍潭組地層有關（見圖6）。

圖6 綜合物探異常圖（1）

同時在綜合電法測量中發現在1920-2200號地點上，AB/2＜1000m區域存在明顯的高阻中等極化特征，其視電阻率值維持在300Ω·m～600Ω·m范圍內（見圖7），并表現出嚴重的視電阻率等值曲線扭曲問題，根據這一結果，認為可能與燕山期巖體從側面侵入有關。

圖7 綜合物探異常圖（2）

3.3 應用效果評價

根據案例項目的經驗可發現，在本次礦山勘探中采用綜合電法之后所獲得的激電異常特征與地層、巖性的分布基本吻合，證明該方法科學有效，尤其是劉家山檢查區中發現了激電異常情況，值得做進一步調查，因此認為該方法在指導劉家山檢查區礦藏勘探中的效果顯著。

4 結語

綜合電法滿足礦山勘探的相關要求，本文所介紹的綜合電法操作路徑科學有效，并且最終也證明綜合電法具有顯著優勢，可以用于觀察礦山內巖層狀態，是一種科學的地質勘探技術，具有良好的適應性，值得做進一步推廣。