淺析金屬礦電法勘探技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

解鵬

[摘要]近十多年來，電法勘探技術(shù)在我國(guó)有色金屬勘探、尋找地下水等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，同時(shí)在各種防治水中也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。本文旨在分析電法勘探在金屬礦勘查中的具體應(yīng)用，來為今后我國(guó)礦區(qū)安全有效勘查提供一點(diǎn)有益借鑒。

[關(guān)鍵詞]電法勘探 金屬礦勘查 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：O434文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

1電法勘探的發(fā)展現(xiàn)狀、具體概念及優(yōu)勢(shì)所在

所謂電法勘探主要是指地質(zhì)工作者根據(jù)地殼中各種巖石或礦體的不同電磁學(xué)性質(zhì)和電化學(xué)特性，通過對(duì)人工或天然電場(chǎng)、電磁場(chǎng)以及電化學(xué)場(chǎng)的有效空間分布規(guī)律和時(shí)間特性的觀測(cè)研究，來尋找不同類型的有用礦床和查明地質(zhì)構(gòu)造以及解決地質(zhì)問題的地球物理勘探方法。目前電法勘探經(jīng)過不斷發(fā)展已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在尋找金屬礦、非金屬礦床、勘探地下水資源、應(yīng)用于某些建筑工程地質(zhì)以及深部地質(zhì)問題等領(lǐng)域中。當(dāng)前隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，科學(xué)家們已經(jīng)根據(jù)不同的野外測(cè)區(qū)地質(zhì)條件、工作效率、解決地質(zhì)問題能力的不同等各個(gè)方面探索出各種不同的電法勘探技術(shù)，主要有電阻率法、瞬變電磁法以及CSAMT法等各種方法。各種電法勘探技術(shù)都有其特定的應(yīng)用范圍和優(yōu)勢(shì)，總得來說電法勘探具有成本低廉、綠色環(huán)保、設(shè)備輕巧、易于搬遷和施工靈活等優(yōu)勢(shì)，其獲得的資料分辨率更高、探測(cè)更為精確，在金屬礦勘查中有著廣闊的應(yīng)用前景。

2電法勘探在金屬礦勘查中的具體應(yīng)用

電法勘探極大的滿足了金屬礦山的勘探工作，在實(shí)際應(yīng)用中要提前對(duì)礦區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造、水文等進(jìn)行研究，選擇合適的電法勘探方法，保證電法勘探技術(shù)的正常應(yīng)用。在實(shí)際的金屬礦勘探過程中，主要采用以下幾種方法來進(jìn)行勘探：

（1）金屬礦電法勘探技術(shù)的現(xiàn)狀

電法勘探技術(shù)的應(yīng)用可以追溯到19世紀(jì)初,至今已有100多年的歷史。我國(guó)電法勘探始于20世紀(jì)30年代,經(jīng)過70余年的發(fā)展,我國(guó)的電法勘探無論在基礎(chǔ)理論、方法技術(shù)和應(yīng)用效果等方面都取得了巨大的進(jìn)展,使電法成為應(yīng)用地球物理學(xué)中方法種類最多、應(yīng)用面最廣、適應(yīng)性最強(qiáng)的一門分支學(xué)科。同時(shí),經(jīng)過廣大地球物理工作者不懈努力,在深部構(gòu)造、礦產(chǎn)資源、水文及工程地質(zhì)、考古、環(huán)竟地質(zhì)、災(zāi)害地質(zhì)等領(lǐng)域,電法勘探已經(jīng)和正在發(fā)揮著重要作用。

根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料,金屬礦電法勘探的成功率呈逐年下降的趨勢(shì),二十世紀(jì)五十年代找礦的成功率為1%,到二十世紀(jì)末下降到0.2%左右,造成找礦成功率下降的原因主要是:忽視對(duì)以往資料的收集研究,綜合研究不夠深入;地表出露礦已基本找完,找礦對(duì)象主要為隱伏和深埋藏礦;方法技術(shù)選擇不當(dāng)。因此,在目前的電法勘探工作中,急需建立礦床的定位預(yù)測(cè)和定量評(píng)價(jià)模型,總結(jié)出一套適用不同地質(zhì)環(huán)境、不同礦種、不同成礦類型的勘查技術(shù)方法體系,以提高我國(guó)的電法勘探的技術(shù)水平。

（2）電法勘探方法選擇

方法技術(shù)的選擇不僅要重視其先進(jìn)性,更要重視其針對(duì)性、適用性和經(jīng)濟(jì)性;不僅要重視各種方法技術(shù)的組合,更要重視其有效配置;不僅要重視方法技術(shù)實(shí)施的時(shí)序,更要重視其時(shí)效。

在實(shí)際應(yīng)用中,首先要對(duì)工作地區(qū)的研究程度進(jìn)行系統(tǒng)地了解,充分認(rèn)識(shí)工作地區(qū)目標(biāo)礦床的地質(zhì)、地球物理及地球化學(xué)特點(diǎn);對(duì)收集的資料進(jìn)行分析、歸納、整理及成礦背景研究。其次,應(yīng)根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)水平及地質(zhì)找礦過程中要解決的實(shí)際問題,選擇經(jīng)濟(jì)有效的電極排列裝置。應(yīng)根據(jù)工作區(qū)的具體地質(zhì)條件確定勘探目標(biāo)地質(zhì)體―與欲尋找礦產(chǎn)有某種關(guān)系,從而確定電法勘探的目標(biāo)地質(zhì)體。要保證現(xiàn)有電法勘探方法技術(shù)能找到該目標(biāo)物,且工作方法在經(jīng)濟(jì)上是合理的,同時(shí)還要注意獲取系統(tǒng)、完整的電法勘探資料,全面認(rèn)識(shí)礦區(qū)地質(zhì)體地球物理場(chǎng)特征,這對(duì)后續(xù)找礦評(píng)價(jià)工作十分重要。

在實(shí)際應(yīng)用中,常用的電法勘探方法有電阻率法、充電法、激發(fā)極化法、自然電場(chǎng)法、大地電磁測(cè)深法和電磁感應(yīng)法等;常用的電極排列有中間梯度排列、聯(lián)合削面排列、固定點(diǎn)電源排列、對(duì)稱四極測(cè)深排列等電極排列方式。

（3）CSAMT法：這種方法可以在那些具有較強(qiáng)干擾的金屬礦區(qū)進(jìn)行作業(yè)，其抗干擾能力強(qiáng)，它通過利用改變頻率而不改變幾何尺寸來進(jìn)行不同深度的電測(cè)，不僅提高了工作效率而且減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，可以一次性完成七個(gè)點(diǎn)的電磁測(cè)深，方便簡(jiǎn)單，其通過接收頻點(diǎn)和采用整條斷面反演，有效的提高了分辨率，其對(duì)地形要求不高，適應(yīng)性很強(qiáng)，而且勘探范圍大，當(dāng)某些地質(zhì)體無法使用直流電法勘探時(shí)，可以采用此法。

除此之外，在利用電法勘探金屬礦的時(shí)候還應(yīng)該在儀器、信號(hào)處理以及方法等幾個(gè)方面多加注意：

在使用儀器方面，勘探工作者要根據(jù)礦山的電磁干擾的頻率范圍和強(qiáng)度情況，設(shè)計(jì)各種濾波器來對(duì)各種干擾進(jìn)行消除，尤其要注意控制來自地面的共模干擾，因此在利用電法勘探在金屬礦山時(shí)應(yīng)該在使用儀器前置精密隔離放大器以此來放大有效信號(hào)，抵抗干擾，根據(jù)金屬礦山受干擾的具體情況如強(qiáng)干擾或者是中干擾乃至是弱干擾來靈活選擇合適的放大器和濾波器。

在信號(hào)處理方面主要是要A/D轉(zhuǎn)化后所產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理。金屬礦山周圍的電磁干擾具有隨機(jī)性的特點(diǎn)，其干擾出現(xiàn)的時(shí)間、強(qiáng)度也具有隨機(jī)性，因此可以通過長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)觀測(cè)來探求其干擾規(guī)律，找到其頻率分布范圍，總結(jié)出干擾的特點(diǎn)規(guī)律，以此來設(shè)計(jì)電法儀器的各種濾波器，同時(shí)還可以通過模擬信號(hào)處理和數(shù)字信號(hào)的有機(jī)結(jié)合來達(dá)到良好的效果。

在采用電法勘探對(duì)金屬礦山進(jìn)行勘查的過程中還應(yīng)該注意根據(jù)礦山的具體特點(diǎn)來選擇合適的方法。金屬礦山地質(zhì)勘探要求高、難度大，易于受到各種干擾，同時(shí)地下存在著大量的人工坑道，這些都會(huì)對(duì)電法的正?？碧綆聿涣几蓴_，可以通過開展多參數(shù)的測(cè)井、近礦激電法、井下電法、地面電法等多種方法來加強(qiáng)對(duì)金屬礦山的勘查的準(zhǔn)確率。

3自然電場(chǎng)法

利用大地自然電場(chǎng)作為場(chǎng)源,進(jìn)行找礦和解決其他地質(zhì)問題的勘探方法。該法是人們應(yīng)用最早的一種電法勘探方法。它毋須用人工方法向地下供電。至于自然電場(chǎng)產(chǎn)生的原因,目前尚有不同見解。地下潛水面切割電子導(dǎo)電礦體,潛水面上部發(fā)生氧化作用,下部發(fā)生還原作用,使礦體上、下兩端表面產(chǎn)生不均勻的雙電層,進(jìn)而在礦體內(nèi)外形成自然電流,通常在礦體上方的地表可觀測(cè)到負(fù)的自然電位異常,依此可實(shí)現(xiàn)找礦目的。另一觀點(diǎn)認(rèn)為,礦體本身并不參加化學(xué)反應(yīng),只起傳遞電子作用。此外,還有人提出電極電位學(xué)說和波差電池學(xué)說等。對(duì)于離子導(dǎo)體情況,地下水在巖石孔隙中流動(dòng)時(shí),由于水溶液中常含有大量的正、負(fù)離子,且?guī)r石顆粒有吸引負(fù)離子的作用,致使地下水帶走大量的正離子,形成自然電場(chǎng)。野外工作時(shí),將電極N置于很遠(yuǎn)處(∞處),測(cè)量電極M(M、N極皆為不極化電極)沿測(cè)線逐點(diǎn)測(cè)量自然電位U。測(cè)量結(jié)果可繪成U的剖面曲線圖和平面等值線圖。自然電場(chǎng)法不用人工供電,故儀器設(shè)備較輕便,生產(chǎn)效率高。該法主要用于尋找電子導(dǎo)電的金屬礦床與非金屬礦床、進(jìn)行地質(zhì)填圖和確定地下水流速、流向等水文地質(zhì)問題。

但是同時(shí)也應(yīng)該看到，雖然電法勘探在使用中會(huì)受到各種不良的干擾給其正常的工作帶來影響，但是這些干擾和不良影響并非是不可以控制和消除的，只要我們?cè)趯?shí)際作業(yè)中采用正確的控制方法，從儀器、信號(hào)、數(shù)據(jù)處理等各個(gè)方面進(jìn)行有效控制，那么一定會(huì)在金屬礦的勘查中取得良好的效果。因此在電法勘探的實(shí)際應(yīng)用中如何有效避免電磁干擾及大量坑道對(duì)電法勘探所帶來的不良影響，這是正常電法勘探所必須要面對(duì)和有效解決的。

4總結(jié)

綜上所述，電法勘探在金屬礦勘查中具有極大的優(yōu)勢(shì)，前景廣闊，因此在實(shí)際使用電法對(duì)金屬礦山進(jìn)行勘探的過程中要注意做到發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，采用各種方法來避免其受到不良影響和干擾，努力在實(shí)際應(yīng)用中取得良好效果。

參考文獻(xiàn)

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