激電測深中特殊地電條件的存在對測量的影響分析-以某金屬礦區為例

■徐揚威　盧　蕾　劉　登　董志泉（內蒙古自治區第六地質礦產勘查開發院內蒙古呼倫貝爾021000）

激電測深中特殊地電條件的存在對測量的影響分析-以某金屬礦區為例

■徐揚威盧蕾劉登董志泉
（內蒙古自治區第六地質礦產勘查開發院內蒙古呼倫貝爾021000）

特殊地電條件的存在，嚴重干擾著電法勘探的野外工作。電磁耦合及電磁感應現象的存在，通常為導致特殊地電條件的先決條件。針對這一復雜的電性特征現象，本文以實際工區中的激電測深施工為例，著力闡述了特殊地電條件的形成過程，形成機理以及解決這一問題的步驟方法。

特殊地電條件激電測深電磁耦合電磁感應

電法勘探是地球物理勘探的主要方法之一，它是以地下巖（礦）石的電性或電磁性質差異為基礎，利用直流或交流電（磁）場來研究地質結構和尋找有用礦產的一種物理勘探方法。電法勘探中的激電測深全稱為激發極化法垂向電測深，其運用直流電對地下介質充電和放電，產生隨時間緩慢變化的附加電場，以此來分析地下介質的極化率及電阻率變化情況。

電法勘探的野外施工，總是受各種因素的限制和影響，其中特殊地電條件對測量的影響尤為嚴重。在內蒙古呼倫貝爾某金屬礦區內，進行激電測深的對稱四極裝置測量施工過程中，出現的特殊地電條件情況，使得我們有機會正視其存在的問題，并在工作中分析其形成的原理并探索出解決這一問題的方法經驗。

工區位于呼倫貝爾草原北東部，距離呼倫貝爾市首府海拉爾約六十公里，交通便利。工區內地形較平緩,相對高差較小，區內植被不發育，基巖出露較少，化學風化作用弱而物理風化作用強，大部地區B、C層土壤發育。由于礦區處于牧民草原牧場，因為方便放牧及劃分不同牧區等原因，牧場被鐵圍欄隔斷并劃分為多個區域。在布設施工剖面時，剖面必須穿過多個區域，無法完全避開鐵圍欄，其中的鐵圍欄與部分設計施工剖面交叉或者平行。

在施工過程中，測量人員多次遇到測量數據虛高或負值情況。在多次排除了MN線漏電、極罐埋設接地電阻過高、發射機工作不穩定、大線漏電、電極數量不夠、電極接地電阻過高等情況后，測量仍然出現虛高或負值現象，經多方驗證，推斷測量不穩原因，是由于工區的特殊地電條件而導致。

布設激電測深過程中，考慮到鐵圍欄影響，剖面布設盡量少的穿過鐵圍欄，但整個剖面仍然不可避免的與鐵圍欄相交，在最終確定的施工方案中，剖面與鐵圍欄在剖面大約中間部分相交；同時，在剖面由南向北的大號部分剖面，有與其近似平行的鐵圍欄存在，長度大約300m。同時，由于方便施工布線，發射機所在的位置與剖面和鐵圍欄交點相隔較近。針對以上情況，本文闡述了兩種可能存在的導致特殊地電條件的電性情況。

1　鐵圍欄對均勻各向同性介質中穩定電場的影響

由均勻各向同性介質半空間的兩個點電源電場原理可知：當地面上兩個供電電極相距不是甚遠時，則不能忽略兩個電極間的相互影響；兩個點電源間在一定范圍，一定深度內形成了近乎穩定的電場，這一現象為我們電法勘探提供了理論基礎。在實際電法勘探施工過程中，AB間形成了類似兩個點電源組成的電源場。分析電源場的電流分布特征，可以知道，在AB連線中間地段約1/3處，電流線是相互平行的，電流密度的方向近于水平。這樣就可以利用MN測量出AB中點O處的電位，其反映的就是O點下發H處深度的穩定電場的介質物性，其物性參數表達式見公式（1）。

I：M、N間電流大小；

ρ：視電阻率。

由上可以知道，電法勘探的基礎是供電電極間存在近似平穩的電場，當布設的剖面上存在相互連接的鐵圍欄時，對地下介質供電的同時，也導致鐵圍欄上存電流，這樣破壞了AB間存在的穩定電場；同時，相互連接的鐵圍欄上形成了等勢電位，使得大范圍與其連接的地表具有同樣的電位，這樣在測量端的MN極就無法測量出正常的中心點電位，嚴重干擾了測量工作，從而導致測量的不確定性。

2　鐵圍欄與發電機之間的電磁感應

在測量現場，斷開AB極，不對大地供電時，發電機不工作，萬用表測量鐵圍欄電位，讀數為零；斷開AB極，不對大地供電，發電機工作，萬用表測量鐵圍欄電位，讀數不為零。由此可以判斷鐵圍欄與發電機二者間存在電磁耦合或電磁感應現象，形成了渦流電磁場。

由于在施工過程中，對發射機供電的是一臺大功率的柴油發電機，其發出的電流為三廂交流電。發射機首次停放位置距離施工剖面過近，且其附近存在鐵圍欄。再次移動發射機，測量正常。

由麥克斯韋方程知道，交變的電場產生交變的磁場，同時，交變的磁場產生了電場。這樣在工作中，發射機工作正常，大線沒漏電的情況下，發射機和鐵圍欄與測量裝置之間由于電磁感應，形成了渦流電磁場，從而導致二次電位的產生，導致無法測量，從而構成了特殊地電條件。

移動車站，重新鋪設供電及測量線纜后，同時移動車站使其與測量剖面距離較遠，再次測量，測量恢復正常。

對于消除此類特殊地電條件的影響，筆者通過現場施工以及原理分析，總結以下經驗：

（1）設計施工剖面時，在以實際設計要求的基礎上，兼顧特殊外部因素對測量的影響，盡可能的排除特殊地電條件的影響。

（2）排除因測量裝置引起的誤差；排除測量儀器、MN線、極罐、大線、電極等漏電的影響；如檢查測量儀器是否測量正常，可同時用兩臺儀器測量同一測點，分析二者測量結果是否相近；檢查大線是否與測量電線稱弧線相交，大線是否漏電；檢查極罐極差是否在正常范圍內等。

（3）檢查發射機工作是否正常，供電電流聲是否達到施工要求；檢查發射機工作電流或頻率是否在施工設計范圍內。

（4）當上述都檢查無誤后，可以確定其是由于特殊地電條件所引起的測量不穩。

對于解決特殊地電條件引起的測量不穩問題，首先應該分析特殊地電條件的形成機理；在理解了它的形成機理后，可以改變其中一個或多個影響因素，從而最大限度地消除特殊地電條件的存在，使測量數據具有更高的真實性和可靠性。

[1]《DZ_T 0072-1993_電阻率測深法技術規程》，DZ/T0072一93,中華人民共和國地質礦產部，1993年5月.

F407.1[文獻碼]B

1000-405X（2016）-1-197-1

徐揚威，男，2014年畢業于長江大學地球物理學院，碩士學位，研究方向為各種地球物理方法在多金屬礦物探工作中的應用。