高密度電法和等值反磁通瞬變電磁法在某礦區勘探中的應用

何 禹

（湖南省地質調查院，湖南 長沙 410000）

礦山開采過程中出現的坑道涌水會威脅礦企生產安全，礦山水文地質調查是礦山地質勘探工作中的一項重要任務，目前應用與水文地質工作勘探的方法較多主要有電測深、可控源音頻大地電磁法、高密度電法、EH-4、瞬變電磁法等等。

1 礦區水文地質概況

1.1 地形地貌

研究礦區地形為東、西部高，中間低，屬于丘陵谷地地形，地貌成因則主要為剝蝕構造地貌類型。

分布于礦區大部分的花崗巖丘陵地形，由中三疊世第三侵入次花崗巖（ηγT23）正長黑云母斑狀花崗巖和斜長黑云母斑狀花崗巖組成的丘陵地形，標高90-150m，最高雷祖寨242.1m，切深40-60m，地形平緩，丘頂呈圓球狀，坡度小于25°。分布于礦區西部的淺變質巖丘陵地形，由奧陶系、寒武系淺變質巖受強烈風化剝蝕作用形成的丘陵地形，起伏較大，溝谷深切，地形坡度大于30°，標高150-250m，切深50-100m。

1.2 巖漿巖

區域內部水文地質勘探的主要方向為花崗巖中的風化裂隙水。中三疊世第三侵入次花崗巖（ηγT23），巖性為正長黑云母斑狀花崗巖和斜長黑云母斑狀花崗巖，分布于礦山大部分區域。

正長黑云母斑狀花崗巖：肉紅色，成份由正長石、條紋長石、石英、少量黑云母及微量的電氣石、鋯石、絹云母等組成，塊狀構造，具明顯的斑狀結構斑晶由長石、石英組成。長石斑晶一般為0.5～1cm，大者1.5～4cm，板狀或柱狀，斑晶內常有石英包裹體，分布均勻，呈油脂光澤，直徑0.4～0.5cm，呈他型晶，黑云母呈鱗片狀，直徑0.2cm左右，結晶完好。

斜長黑云母斑狀花崗巖：灰、灰白色。成份主要為斜長石、石英，少量正長石和黑云母、角閃石及微量綠泥石、綠簾石等組成，塊狀構造，具明顯的斑狀結構，斑晶為白色斜長石，斑晶大小一般為2cm左右，最大可達6cm以上，板條狀晶形，定向排列甚為清楚，顯示流線構造，石英呈不規則粒狀，半透明，油脂光澤，他型結構。黑云母結晶完好，呈六邊形片狀集合體，直徑0.2～0.5cm，大者1～7cm，分布均勻。

1.3 地質構造

礦區構造位置位于印支期花崗巖侵入前志留紀地層的接觸帶上。礦區內斷裂發育，斷裂走向主要為北北東向，傾向北或北北西，傾角一般在60°以上，延伸長度為5-30公里，斷裂帶具有強烈的硅化破碎現象。

1.4 水文地質條件

據現場調查及區域水文地質資料，勘查礦區水文地質類型主要為松散巖類孔隙和基巖裂隙。松散巖類賦存于第四系更新統（Qp）地層，主要由粉質粘土、粉土、碎石組成。中三疊世第三侵入次花崗巖（ηγT23），礦物特性主要為正長黑云母斑狀花崗巖和斜長黑云母斑狀花崗巖。區內花崗巖風化裂隙較發育，無泉點出露。

2 在研究區找礦中的應用

2.1 方法、技術

找礦的常規方法較多，常規方法包括的主要有激電法、視電阻率法、放射法、甚低頻法等。在找礦領域內也出現了一些新技術新方法，包換高密度電法、等值反磁通瞬變電磁法、廣域電磁法、高分辨淺層地震方法等。在此礦區受場地及周邊干擾的影響，主要采用高密度電法和等值反磁瞬變電磁法進行勘探。

（1）高密度電法。高密度電法（electrical resistivity imaging,簡稱ERI）起源于20世紀70年代末期的陳列電法探測思想，英國學者Johansson博士設計的電測深系統實際上就是高密度是最初模式[1]。現階段國內高密度電法儀電極轉換開關已向電子式，分布智能式，多道并行分布式高密度電法系統不斷發展。

高密度電法與常規電法的地球物理前提（地下介質導電性的差異）是一樣，通過在AB電極間向地下供電，建立地下人工電場，而后在地面的MN電極測量電位差，并求得各記錄點的視電阻率值。野外采集到的視電阻率值，經過計算處理分析、結合實際地質情況進行解釋，最終獲得地層的劃分和地質異常體等信息。本次高密度電法采用的的電極距為5m的溫納裝置進行測量。

（2）等值反磁通瞬變電磁法。目前瞬變電磁法大多采用的是單扎或多扎感應線圈測量磁場的變化率，在發射電流關斷時，接收線圈本身產生感應電動勢，使得一次場磁通量不為零，并疊加在地下渦流場產生的感應電動勢之上，因而造成瞬變電磁實測早期信號失真，從而影響淺部勘探的精度 ，形成探測盲區。等值反磁通瞬變電磁法（OCTEM）就是基于怎么消除關斷前后接收線圈中的一次場磁通量中本身產生的感應電動勢這一思路提出來的。

等值反磁通瞬變電磁法與傳統瞬變電磁法原理相同，與傳統瞬變電磁法的裝置不同是是，OCTEM以2個相同線圈通以反向電流時產生等值反向磁通的規律為理論依據，采用上、下2個大小相同，平行共軸的線圈，分別向其通以大小相等、方向相反的電流作為發射源，在雙線圈合成的一次場零磁通的平面上接收地下二次場，測量對地中收耦合的純二次場。從而可根據接收到的二次磁場隨時間的衰減規律獲得地下介質地電信息[2]。本次數據采集參數為：電源電壓12V，發送機電流8.5A，發送頻率6.25Hz，關斷時間0.04ms，疊加周期為400次。

2.2 找礦效果分析

在礦內沿沖溝布置了3條高密度測線，其中2條垂直布置，以探測兩沖溝交匯處隱伏次級小斷裂情況，高密度反演斷面圖分層明顯，無明顯含礦物構造異常；其中1條沿狹小沖溝布置，高密度反演斷面圖如下圖1所示。

圖1 300線高密度反演斷面圖

通過分析300線反演斷面圖，發現在測線100-200m區間，在0-30m深度，存在一向下凹陷的低阻異常。

為了確定最終的鉆孔位置，我們進一步采用了點距為5m的等值反磁通電磁法對300線進行了重復測量。采用“HPYEM-18”系統自帶數據處理軟件中瞬態馳豫反演法對采集的數據進行反演，得到300線瞬變電磁視電阻率等值線反演斷面圖（圖2）。

300線瞬變電磁視電阻率等值線反演斷面圖顯示，地表0-30m顯示為低阻，視電阻率值在200Ω·m以下，為沖溝花崗巖全風化、強風化層，含有豐富礦產資源。

圖2 300線瞬變電磁視電阻率等值線反演斷面圖

最終鉆探顯示在300線155m處，0-30m巖芯呈全風化、強風化；30-70m巖芯裂隙發育，巖芯較破碎，其中含有一定的錫多金屬礦。

3 結論

高密度電法在地質勘探中有一定效果，能夠初步確定找找礦方向，但是橫向分辨率較差，異常放大較明顯，對于精準定位效果較差；等值反磁通瞬變電磁法作為一種新的技術方法，具有較強的抗干擾能力、縱向分辨率較高、靈敏度、信噪比。