淺談激電中梯及激電測深物探方法在地形復雜、切割劇烈地區的實用性

呂 翔

（廣東省核工業地質局二九三大隊，廣東 廣州 510000）

1 工區概況

1.1 地質特征概況

目標工區為西藏昌都芒康縣某礦區，在區域上地處“三江”成礦帶的瀾滄江成礦帶中部，瀾滄江西側江邊，東側緊鄰金沙江成礦帶，西側為怒江成礦帶，三江縫合帶中部。區域上處在印度板塊與歐亞板塊的接合帶，即阿爾卑斯—喜馬拉雅構造帶向南急拐彎部位。區內地質構造十分復雜，各主要構造單元急劇變窄，沉積巖相建造復雜，火山和巖漿活動極其強烈頻繁，區域動力變質、熱流變質作用特別發育，構成了本區獨特的地質構造格局，形成了本區十分有利的成礦條件，礦產資源豐富，是“三江”成礦帶的重要組成部分。工區出露地層簡單，區內構造發育，區域性竹卡一起塘牛場斷裂通過礦區，走向北東向及近南北向，幾組次級構造是礦點主要含礦構造，礦區巖漿巖較發育，普查區有3個銅礦點，主要礦化帶有5條。銅礦體2個。

1.2 地球物理特征概況

在測區內共采集巖礦標本3塊，進行極化率η，電阻率ρ參數測定，其中砂巖2塊，含銅礦（化）體標本1塊。測量結果見表1。

表1 測區巖礦石電性參數統計表

通過表1標本測定結果，由于圍巖及不同礦物之間物性的不同，圍巖標本與銅礦物標本之間的視極化率及視電阻率數據差距較大[1]。與圍巖相比，銅礦物標本具備低阻高極化的特征。特別是以銅礦為主時礦體與圍巖極化率、電阻率差異明顯，且工作區內地層中幾乎沒有炭質巖層等干擾地質體。因此在該區采用物探激發極化法尋找以方銅礦為主的銅銀礦體具有良好的物性前提。

2 目的任務

鑒于工作區為高山區，海拔在2200m～4700m，相對高差很大。在2000m以上，地形切割劇烈，坡度一般在25°～40°局部60°～70°，工作難度相當大。對于投入相應工程手段造成了極大的困難，且前期收集相關地質資料少，可供參考的地質資料缺乏。前期特在此區域內相應開展激電中梯測量和激電測深兩種綜合物探方法測量，以達到發現礦致異常，并通過對異常推斷解釋大致查明礦體的分布范圍及頂部埋深[2]。綜合物探普查為下一步開展淺深部工程技術手段提供可供參考的可靠依據。其主要任務為：

（1）根據測區的礦權范圍及相關的地質條件，在測區共布設激電中梯剖面5條，物探點255個，剖面線長1000m/條，剖面間距20m,點距200m,控制面積0.8Km2。

（2）對稱四極激電測深點3個。

（3）高密度電法共4條，剖面線長320m/條，間距5m,共完成工作量1280m。

3 主要工作方法

3.1 測量

測區海拔較高，地表植被發育，通視較為野外工作條件更困難。測網布置采用1/5000的地形圖量取坐標，用SP24型手持GPS定位儀進行測線方向及測量點位的確定(剖面方向為47，網度為200 nix 20m)。實地用紅色塑料作為點位標記。

3.2 激電中梯

工作比例尺1∶5000，激電中梯掃面釆用短導線工作方式，供電極距AB=200m，測量極距MN=20m，點距20%。

3.3 激電測深

釆用對稱四極垂向激電測深，(AB/2)max=50m；(AB/2)min=6m,測 量 極 距(MN/2)max=10m；(MN/2)min=0.5m。

3.4 電性參數測定

釆用“泥團法”進行測定。按規范要求將巖礦石標本浸泡在水中，達飽和后將標本取出，待表面晾干，然后用潮濕的加有適量硫酸銅溶液的泥團分別與巖礦標本三個方向上的兩端接觸，在泥團上布置供電、測量電極，測量三個方向的極化率值。取平均值便得到每塊巖礦標本的極化率值。

4 工作方法原理

激發極化是一種由于電流激發而產生的電現象，這種帶電現象在大地或巖石中以電壓響應滯后形式被觀測到，電壓響應滯的過程可以用激發電流和響應電壓變化曲線來表示。

當向巖石通電瀛強度不變的電流時，巖石兩端旳電位差在開始的瞬間迅速上升到某一數值（V)后，隨著時間緩慢變化并漸趨于一個穩定值(△V1)。同樣，在斷開電流后，巖石兩端的電位在瞬間迅速下降到某一數值(AV2)后隨時間竣慢衰減，并在相當長時間內衰變到激發前的初始狀態，由于介質的激化效應建立有一過程，因此在剛通電的瞬間，可以忽略激發極化效應對測量結果的影響，此時所測的電位差(AV1)僅與介質導電性有關，而與激發極化特性無關，這時巖石中的電場相當于電阻率測試中研究的穩定場，我們稱之為一次場，供電延續一定時間后，巖石兩端的電位差(△V)既包括了一次電場電位差(△V1)又包括了由介質激發極化特性產生的二次場電位差（△V2），這時巖石中的總電場稱為激化場。

斷電后激發極化電位衰減所遵循的規律是激發極化理論最重要的問題之一，人們對此提出了不少假說，并采用各種非周期函數來逼近激發極化電位衰減實驗曲線。這些曲線函數大致可分為四種：

（1）指數函數形式：有人把極化衰減與電容放電對比，得出了指數函數形式的擬合公式

△Uzp=△Uzp（0）e-kt，式中的k為衰減常數，t為斷電后經過的時間。

△Uzp(0)為t=ou4刻的激發極化電位。

（2）雙曲線函數形式：1951年雷斯在充電3～10分鐘對金屬礦體的模型測冕中，成功地用函數式作為5秒到幾分鐘時間間隔內激發極化衰減曲線的近似式。也曾使用更復雜的雙曲線形式作為近似式，如式中k和kt均為常數。

（3）對數函數形式：許多人發現，無論在實驗室內或在野外條件下，對于逼近激發極化電位時間和頻率特H：的資料來說，最好的兩數之一是對數規律，如：

式中的A、K和B為在電極電位與電流密度的對數成比例的假設條件下導出的描述電極電位的常數。該函數不滿足極限條件，當t時，△uZp，柯馬羅夫提出了能滿足極限條件的公式：

式中的b為正比于極化電流并以電壓為量綱的振幅參數，g、h為時間參數，ta為充電時問，t為斷電后測定△UZp的時間。

（4）含高斯概率積分的擴散方程解形式雷諾夫等人發現，無論是電子導體還是離子導電的沉積巖，用下面的公式來逼近極化的實驗資料最方便：式中的Q為正比于擴散系數，并與圍巖介質孔隙及包裏體半徑的平方成反比的時間常數。

5 工作方法的優勢

（1）相較于傳統地質工作手段（槽探、淺井、坑探、鉆探等），由于交通、地理環境等因素，開展激電中梯及激電測深方法，可以大大降低交通運輸成本及勘查費用，特別是在交通條件差，地形復雜，切割劇烈的地區。對于工作區勘查程度低，所收集的原始資料有限，在地表開展相應的物探技術方法，可以粗略的圈定出工作重點區域，大致查明礦體分布及埋深，減少由于區域地質條件了解不夠，造成工作手段的資源浪費，也可對后期坑道、鉆探等工程項目的見礦率提供前期保障[3]。

（2）相較于其它傳統物探方法，由于該區域地形切割劇烈，磁法測量因山巖陡峭因素干擾，造成數據波動較大，數據的真實性、可靠性降低。地震方法因地處藏區少數民族地區，爆破物品的審批及使用都非常繁瑣，對工作開展造成不利影響，增加了工作開展難度及經費預算。

（3）在環境保護方面，工作區地處瀾滄江水系邊，對環保的要求較高，使用激電中梯和激電測深對環境的破壞很小，基本不會對地表植被及山地、構造等造成破壞。

6 數據處理

及時將儀器內的測量數據通過傳輸軟件傳輸到計算機中，運用RES2DINV反演軟件進行壞點刪除、地形校正、格式轉換及反演計算等步驟，繪制出電阻率色譜圖，依據等值線圖上的視電阻率值的變化特征結合鉆探和地質調查資料作出地質解釋。

在進行室內資料整理時，對激電視極化率（ηa）、視電阻率（ρa）數據經過100%的復核，在數據準確無誤時編制各類成果圖件。

6.1 相關圖件的編制

（1）物探實際材料圖：以測區1：5000地形、地質圖為底圖，并將其與所做的激電中梯掃面的測線、測點及激電測深點位置綜合繪制，作為該測區的物探工作實際材料圖。

（2）等值線平面圖：a、激電中梯視極化率（ηa）等值線平面圖：工作比例尺為1∶5000，成圖比例尺為1∶5000。先計算ηa平均背景值、異常下限值、等值線間隔，然后勾繪ηa等值線平面圖。計算公式如下：

平均背景值（ηa）：在測區內按一定比例抽取具有代表性的測線上激電異常兩側背景區內的ηa值計算算術平均值ηa，作為測區內平均背景值。

在測區內選擇有代表性的A線、C線、D線的ηa值代入⑴、⑵、⑶式進行計算，得到該測區丄平均背景值為0.5%,異常下限值0.7%，等值線間隔0.24%。按照（0.7、1.0、1.3......）%勾繪等值線平面圖。

b、激電中梯視電阻率（ρa）等值線平面圖的工作比例尺為1∶5000，成圖比例尺為1∶5000。按照（50、100、200......）Ωm勾繪等值線平面圖，P.等值線最大值勾繪至800Ωm。

（3）剖面平面圖：測區激電中梯視極化率（ηa）、視電阻率（ρa）剖面平面圖比例為1∶5000，參數坐標：ηa值以1cm表示0.1%，ρa值以1cm表示20Ωm。

（4）地質、物探綜合平面圖：工作比例尺1∶5000,成圖比例尺為1∶5000。將視極化率（ηa）等值線平面圖與同比例尺的地質圖繪制在一起，得到測區的地質、物探綜合平面圖。

（5）地質、物探綜合剖面圖：比例尺為1∶1000，由同比例尺的激電中梯ηa、ρa，剖面圖、激電測深ηa、ρa擬斷面圖以及地質剖面圖繪制而成。

6.2 激電異常推斷解釋

根據巖石、礦石標本的地球物理特征，該去激電異常具有低阻高極化率特征。該區激電異常總體呈走向北西，傾向南東方向展布，通過本次測量后，對野外采集數據的成圖進行處理及分析后，共圈定了III、IV、V三個主要異常[4]。根據其分布規律，結合地質資料以及與含礦層位之間的關系，對各異常解釋如下：

III異常區（III號銅礦化帶）：位于礦化帶產于托瓦一木水斷裂東盤三疊系上統奪蓋拉組灰黃色砂巖層間破碎帶中，預測長度650m,寬0.2m～3m,總體走向北西，傾向南東，傾角20°～47°與地層斜較。ηa最高值為2.27%，異常主要位于A線15/280、16/300、17/320號點，B線18/340號點，C線17/320、19/360號點上，異常規模不大，且在空間分布上不連續，該異常形態比較復雜，多處存在多個相對獨立的單點異常，且附近存在有多條次生斷裂帶與主斷裂帶（托瓦一木水斷層）交錯，構造復雜，從整個異常上來看，相對獨立的單點異常主要分布于III號銅礦化帶附近，呈零星狀分布，III號銅礦化帶在平面分布連續性較差，深部異常反應不明顯，ρs相對低阻分布區域主要在礦化帶和斷裂帶內，視電阻率＜400Ωm，從高密度視電阻率圖像分析，物探初步推斷III號銅礦化帶產狀為311°∠70°。III異常區（III號銅礦化帶）雖有一定的成礦條件，工作區中僅為單點高值異常，連續性差，建議投入適量的探槽或深部工程進行揭露和有效控制，以了解礦化體延伸規模、產狀及深部變化特征等。

IV號異常（IV號銅礦化帶）：位于測區中部礦化帶產于托瓦一木水斷裂東盤三疊系上統奪蓋拉組灰黃色細粒砂巖層間構造破碎帶中，預測控制長度1100m，寬度1.5m～5m。總體走向西北。傾向南西，傾角39°～70°，產狀變化較大，呈舒緩波狀，IV號異常（IV號銅礦化帶）與III異常區（III號銅礦化帶）相似[5]。ηa最高值為1.86%，異常規模不大，且在空間分布上不連續，該異常形態比較復雜，多處存在多個相對獨立的單點異常，且附近存在有多條次生斷裂帶與主斷裂帶（托瓦一木水斷層）交錯，構造復雜，從整個異常上來看，相對獨立的單點異常主要分布于IV號異常（IV號銅礦化帶）附近，呈零星狀分布，ps相對低阻分布區域主要在礦化帶和斷裂帶內，視電阻率＜500Ωmo IV號異常（IV號銅礦化帶）雖有一定的成礦條件，由于工作區中僅為單點高值異常，無法確定該礦床規模和豐度，建議投入適量的探槽或深部工程進行揭露和有效控制，以了解礦化體延伸規模、產狀及深部變化特征等。

V號異常帶（V號銅礦化帶）：位于托瓦一木水斷裂東盤三疊系上統奪蓋拉組層間構造破碎帶中，預測控制長度1205m,寬約1.0m～2.5m，總體走向北西，傾向南西，傾角30°～70°，產狀變化大，呈現舒緩波狀。ηa最高值為2.71%，相對異常值較高，斷層構造發育，且異常沿斷層分布，有較好的成礦條件。礦脈主要呈帶狀分布，連續性較好，工作區域視電阻率整體偏髙，局部具有“低阻高極化”特征，根據測深單支曲線推算得該異常的頂部最淺埋深為15m。從高密度視電阻率圖像分析，物探初步推斷III號銅礦化帶產狀為333°∠37°。對已知和新發現的礦（化）體，投入適量的探槽或深部工程進行揭露和有效控制，以了解礦化體延伸規模、產狀及深部變化特征等，再進一步評估工業開釆價值。

綜合整個III、IV、V三個主要異常分析，物探初步推斷：深部異常在空間分布上連續性較差，主要以零星狀分布，異常形態比較復雜，多處存在多個相對獨立的單點異常，但局部具有“低阻高極化”特征，建議以此作為遠期勘探目標。

7 結論

（1）在地形復雜、切割劇烈的地區開展激電中梯和激電測深物探方法具有良好的可行性和實用性。

（2）對于勘查程度低，地質資料缺乏的勘查區，開展激電中梯和激電測深物探方法，對初步查明礦區構造及礦體的分布、規模、產狀以及連續性具有可靠的指引作用。

（3）在結合區域地質資料及槽探、坑探、鉆探等工程驗證后，對比物探成果資料能夠很好的查明礦區深部地質構造、礦體延伸等問題。