激電中梯測量技術在金屬礦勘查中的運用

張志剛

隨著金屬礦的需求量不斷的增長，全國范圍內的地表礦、淺部礦這些易采礦已經出現儲量不足和開采量下降的問題，礦產資源的供需矛盾將會更加突出。因此，尋求新的礦床和發現隱伏礦產將成為未來主要發展方向。在對隱伏礦產進行勘查時，勘查的手段將會對勘查的成果解釋反演推斷產生直接影響，為了提升勘查的可靠性，研究運用了激電中梯測量方法對金屬礦實施勘查，對該礦區金屬的賦存狀況做出合理的推斷解釋，為實際勘查工作提供指導。

1 物探方法概述

1.1 電法勘探

電法勘探是利用地殼中巖石和礦體間的不同結構存在的電磁性質差異以及電化學特性的差異，以及對電磁場、電場或電化學場的分布情況及規律的分析和研究，從而實對礦產資源和地質的勘探工作。電法勘探的基本原理是通過對巖層和礦石之間的電性分布情況的分析，一旦水平和垂直方向發生變化，同時電場、電磁場的空間分布也會發生變化，這種變化即為異常。再將異常區域進行分析和解釋，從而推斷出地下的地質構造以及礦源的位置、深度、形狀以及賦存等情況。

1.2 激發極化法

激發極化法通過不斷的研究和推廣，已成為電法勘探方法中重要的勘探方法之一，對于金屬礦床的預測以及礦源勘探具有顯著效果。其工作原理是利用地殼不同巖石和礦石的電性差異，對激發極化效應進行觀測，便可探明地下地質特征的勘察方法。其工作原理如圖1所示。

圖1 激發極化法工作原理

運用激發極化法進行勘探時，假設供電電極為A、B，測量電極為M、N，當直流電對供電電極向下供電，將會形成一次電場。當測量電極M、N差產生電位差后，整個充電過程完成，因而產生激發極化效應。隨著供電的停止，周圍的電場隨之消失，但測量電極M和N間的電位差卻不會隨之消失，稱之為二次電位差。二次電位差不會一直存在，會隨著時間變化呈現遞減并完成放電過程。對于電阻率與巖石相差不大的侵染性金屬礦而言，每個小顆粒都能在礦體表面形成激發極化效應，便實現了激發極化法尋找礦體的物理基礎。

1.3 激電中梯法

激電中梯法利用構建的人工場源進行供電，保持電流不變的情況下向下供電，隨著時間的增長電位差不斷增大，最終到達峰值飽和狀態。去除供電后，地表兩點的電位差呈逐漸遞減的狀態，直至消失。激電中梯法便是利用電位差實現對礦床的勘查。

2 激電中梯法在金屬勘查中的工作方法

研究選用的是已知金屬礦區，通過對異常范圍以及視化率和視電阻率均方相對誤差的分析，以此驗證激電中梯法的勘測精度和效果。

2.1 激電中梯測量技術方法

2.2 質量檢查與評價

對于激電中梯測量技術質量要求嚴格按照相關技術規定執行。為了保證最后測量數據的準確性，因此設計了在不同的時間段，利用不同的儀器，采取不同的勘查的方式進行研究。對于質量的檢查需結合工作進程，檢查量不少于3%對異常區域進行重點的檢查，檢查量在4%-11%之間，質量檢查點需與地點及時間相對分布均勻，個別檢查點如果誤差過大，可進行舍棄處理，但要查明舍棄的原因，最終按照平均相對誤差作為異常區域勘查的質量標準。

2.3 資料記錄及整理

激電中梯測量工作記錄，主要是對生產性觀測、質量檢查觀測、儀器調整檢驗以及物性標本采集進行原始記錄。同時對測量工作中的視電阻率值、視極化率值、勾繪平面等值線圖，依據原始數據記錄并結合相關地質資料，繪制出綜合推斷成果圖。

3 金屬礦實例勘查分析

為了驗證激電中梯測量技術對金屬礦實際的勘查效果，研究將某金屬礦作為實驗測區。對該礦區進行勘查前，首先查明了目標區域內的巖石分布情況，以此推測出伏巖體的空間分布形態。已知該礦區包含了多種礦產，并伴有生硫化物。通過激電中梯測量技術能夠將礦體與圍巖利用電性差異進行區分，因此低阻高極化將反映出礦體異常。

3.1 儀器設備

儀器設備采用10km大功率激電測量系統，接收機、激電發送機、機電電源、發電機的選擇如表1所示。

表1 野外探物工作主要儀器

3.2 勘查前期工作布置

研究以激電中梯法對礦區的剖面進行測量，測量總長度為4km，比列尺為1：2000，激電測量系統選用10KW的大功率設備。為了保證探測數據的精度和滿足工作設計要求，供電周期15s延時180ms。電極距A和B距離為1800m，測量極距M和Z距離為40m，要求每個測量間距20m，并采用雙向段脈寬供電方式，電流保證在3000mA～4000mA，測量電位30mV。基線的布設采用GPS、羅盤、量尺相結合的方式，將點線做標記處理，測點間誤差要少于5m。采樣寬度為金屬礦區內有2貫穿全區的斷裂，發育為復式向形構造。礦體中圍巖多以巖漿巖為主，露出的有新村單元和荷樹崠巖體激電測量技術要求嚴格按照國家地礦行業有關標準進行。

3.3 探測精度保證措施及技術規程

利用激電中梯測量技術測量時，探測數據的精度以及相關技術規范將對勘查的最終結果產生影響。因此，在此次探測過程中，發電機的輸出電流浮動控制需小于2.5%，而且在探測工作開始之前需對供電和導線實施完全漏電檢查；測量電極按照質量保證規范選用小于2mv的不極化電極，連接方式為多組電極并聯，測量工作開始之前需對電極差進行檢查。除此之外，利用激電中梯測量技術進行測量時，需對測量儀器中的數據及圖件認真觀察，一旦發現突變點或可疑測點需進行重復觀測處理，防止勘查錯誤及遺漏事故發生。為了進一步保證探測結果的精準，要求檢查點實施均勻的分布，對探測的所有數據和原始記錄采取100%的核算復查，同時，圖件及附件產生的探測數據進行核對檢查處理。關于本次的探測工作，各個環節和方面嚴格執行《電阻率剖面法技術規程》和《時間域激發極化法技術規程》。

3.4 激電中梯測量技術方法的運用

在對該礦區的礦體資源勘查時，應用了激電中梯測量技術方法，并利用了該方法對激電的異常區域實施了探測和鎖定，通過對硫化物與金屬的聯系以及視電阻率及視極化率的分析，找出礦床可能存在的地點和區域。通過對物探資料的綜合分析和解釋推斷，得出相應的勘查結果。

3.5 物探資料的綜合分析與原因推斷

3.5.1 視電阻率ρs異常測區描述

弗賴登塔爾認為：數學學習的最終目的不是不被遺忘，因為無論是個人生活還是人類歷史，每一階段的知識只是階梯，重要的是知識是否仍然保持作用和活力。目前多數高職學院的數學課程過于功利化，似乎要在每一個高數題上挖掘出就業機會和競爭優勢，這種過于強調應用的思維看起來是符合與專業課程結合的思想，但是實際上往往會南轅北轍，忽略了數學最本質的美和數學化，其實數學本身最廣泛的環境適用性帶來的作用最大。縱觀國內外職業學校數學課成功的原因無不與專業實踐緊密相聯，職業院校的學生普遍害怕高數，無窮無盡的推導會給數學教育蒙上陰影，高數因此被視為毫無用武之地的屠龍之技。

通過對測區視電阻率的綜合分析，該區域的ρs值在200Ω·m上下，并呈低背景值狀態，其中最高點能夠達到1380Ω·m，ρs平均值大約為212Ω·m左右。異常區主要以高阻為主，通過對巖層情況的現場分析，異常區發現大量的石英巖，推測該異常區產生高阻的原因是由石英巖脈導致的。

該高阻區域位于整個測區的東側，形狀類似于方形，覆蓋面積為0.62平方公里，測得的視電阻率ρs值大約為410Ω·m。

該工作區從整體上看，呈低阻狀態，而視電阻高阻異常區域分布的位置大多以點狀構成。通過分析高電阻產生的原因，是因為該區域含有石英巖脈，且平均值在410Ω·m左右。因此推測出該工作區的構造斷裂帶被石英巖脈所覆蓋，且西北方向比較零散，所以ρs值相對比較低，該區域東南方向比較完整，所以ρs值相對較高。

3.5.2 視極化率ηs異常測區描述

通過對該工作區視極化率ηs值的綜合分析，該區域視極化率ηs值通常在1.8%上下，并呈現高背景值狀態。其中視極化率ηs最高值達到39%，最低值為-3.1%，測得的平均值為1.9%。

從整體上看，該測區東西部區域呈高級化，而中部區域一般為低極化。若按照視極化率整體的分布狀況進行分析，東部和西部兩個測區被劃分成兩個高極化帶，方向為南北走向。與此同時，東部和西部兩個極化帶還存在少量的點狀低極化異常。

通過對視極化率ηs值的分析推斷，該工作區呈中高背景值，視極化率ηs平面的分布形態是以視極化率ηs異常主要以以高極化分布為主。其中位于工作區西部的高極化率極化異常長約900m，寬度為280m，覆蓋工作區域為0.23km2，測得的視極化率ηs值為5%，最高值可達8%。同時，該異常帶中還分布著零星的低極化，視極化率ηs大約為-1.9%～2.1%之間。通過觀察西部低極化帶，以南北方向貫穿在工作區中，北部常以塊狀分布在工作區內；另一高視極化率ηs異常分布在工作區的東部，長度大約1200m,實測寬度約為190m，覆蓋面積達0.7km2，視極化率的最高點達到7%，平均值為3.8%.

3.5.3 視化率ηs異常推斷原因

勘查區域內巖層主要分布情況為：工作區南部測得巖石類型為正長花崗巖；東北部測區為二長花崗巖；西南部為二長花崗巖；西北部為石英長巖；中部為花崗斑巖且貫穿工作區的南北兩面。工作區整體視極化率勘查結果呈高背景狀態。

工作區高極化形成的原因是由二長花崗巖脈中的金屬硫化物引起，通過對勘查結果分析，金屬鉬、銅以及金與高極化異常有直接關系。其中高極化異常區域的化探結果顯示，該區域還有大量的銅。西部高極化異常的化探結果顯示，該區域擁有兩個鉬集中地。而高阻東部區域的化探異常結果表明，該區域含有鉬和金。

經測得東部高阻帶沒有金屬鉬、銅以及金，但中高阻部分的高極化率卻出現了鉬和銅區域交叉情況，并且觀察形態相近。

通過對以上勘查結果分析，二長花崗巖巖脈是引起工作區高極化率異常的主要原因，并與所含礦體關系緊密，尤其在中高阻異常地帶最為密切，可以確定工作區中最優礦體位置與正長花崗巖、二長花崗巖以及石英長巖重合處的含金屬硫化物石英巖巖脈有關系。

3.5.4 推斷結論

結合視電阻率ρs，視極化率ηs以及地質資料表明，該工作區高極化異常與石英巖巖脈走向一致，因此可作為高極化巖脈的區分依據。由于高極化帶中金屬鉬、銅以高極化區位置一致，可視為礦體勘查最有利位置；通過對東西部視電阻率的分布情況分析，推斷出斷裂是引起中部高阻帶的實際原因。

綜上所述，在實驗勘查區域內，根據中高極化率異常帶和高極化異常帶為基礎分成兩個尋礦預測區。其中，中高極化率異常帶輻射了高極化異常的周邊區域，面積大概為0.65km2，此預測區的金屬鉬、銅元素與實際測量一致，方向有向東延伸的趨勢，在對該區域勘查時綜合考慮向東延伸的可能；而已高極化異常帶為基礎的預測區，高極化異常地帶周邊又存在著低阻地帶，此測區的鉬原色與實際測量一致，覆蓋面積達0.54km2。由此證明以上兩個預測區都具有找礦價值。

3.6 勘查結果分析

以綜合推斷解釋結論為依據，對工作區內的兩個預測區進行勘查。利用數據繪制出激電中梯平面圖，觀察和區分激電異常在該礦區的具體位置。勘查區域內測線的視電阻率的分布情況是兩端高而中間低，南面和西面相對比北面和東面高，但是整體視電阻率提升不高，與已知的地質信息相吻合。通過對視極化率分析，測線大致分成兩個區域，即兩端背景區與處在中部位置的異常區。數據顯示，測線兩端的背景區極化率在1.9%，狀態相對穩定，表現為沒有礦源和弱礦源；而處于中部異常區表現出連續異常，測得的極化率在1.9%以下，分析原因與礦體及蝕變帶走向有關。通過對該礦區的勘查，獲得的質量檢查結果：實測點數300，檢查點數40個，檢查率達到了13.3%。通過將測得數據計算獲得的視化率均方誤差為±0.14%，視電阻率獲得的均方相對誤差為±10.4%，因此滿足了設計要求并達到了B級標準。

通過運用激電中梯測量技術方法，探測出各條測量都存在高級化異常，并且異常分布表現為幅度大和范圍廣。通過與已知測區地質礦體資源分布對比，研究勘查的異常區與該礦區的礦體分布情況一致，由此驗證了激電中梯測量法在金屬礦勘查工作中具有顯著效果。

4 結論

在多金屬礦中，硫化物與礦石之間存有著密切的聯系，利用激電中梯測量技術進行勘查時，圍巖與金屬礦石存在著電性差異。礦石表現出低阻高級化特性，通過實例分析表面，運用激電中梯測量技術對金屬礦進行勘查是有顯著效果的，由于激電中梯法具有高效率大面層檢測等優點，隨著該勘探方法不斷得到認可和推廣，已經成為金屬礦勘查工作中重要的手段。