激發(fā)極化方法在實際工作中的應用

于文濤

摘 要 激發(fā)極化法是我國金屬礦電法勘探的主要手段。本文通過在實測資料（測區(qū)位于扎蘭屯市，屬中低山～丘陵區(qū)）上的應用與分析，表現(xiàn)激發(fā)極化方法在實際工作中的應用。理解激發(fā)極化方法的特點和工作原理。

關鍵詞 激發(fā)極化；激電中梯；扎蘭屯；視極化率異常；多金屬礦普查

中圖分類號 P624 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）160-0189-02

1 激電極化方法的特點和工作原理

1.1 特點

激發(fā)極化法是一種常用的地球物理勘查方法，以不同巖、礦石激電效應的差異為基礎，通過采集激發(fā)極化數(shù)據(jù)，為相關的地質(zhì)勘查工作提供地球物理依據(jù)。它常用的有中間梯度、聯(lián)合剖面、對稱四極測深、和偶極等裝置。激電中梯裝置的最大優(yōu)點是“一線供電，多線測量”，即敷設一次供電電極，能夠同時使用多臺接收機，在一定范圍內(nèi)，同時在多條測線上進行觀測。因此，具有較高的工作效率和較低的施工成本，尤其適合進行面積性工作，大多地勘單位在生產(chǎn)實踐中也因此選用該方法。生產(chǎn)實踐中常用的裝置還有對稱四極激電裝置，它的生產(chǎn)效率較低，因此，一般在掃面和剖面工作之后進行，主要提供極化體的縱向斷面信息，例如埋深、產(chǎn)狀等。

1.2 工作原理

激發(fā)極化法來自于電阻率法的生產(chǎn)實踐，人們在電阻率法生產(chǎn)實踐中發(fā)現(xiàn)：向大地進行供電時，保證供電電流不變的情況下，供電一段時間，地表兩個測量電極間的電位會隨時間的延長慢慢增大，然后在某一時刻達到飽和值，增加一個小電位。斷電后，該測量電極間電位會突然降低，但是不會消失，仍然存在一個電位差，這個電位差與增長的電位差相同，它隨時間的增加而先快后慢衰減直到恢復天然場，這個現(xiàn)象被稱為激發(fā)極化效應。通過研究這個激發(fā)極化效應，人們把供電一段時間后的總電位稱為一次場，斷電后某一時刻的電位稱為二次場，二次場與一次場的比值稱為極化率，人們發(fā)現(xiàn)，不同的巖（礦）石，引起的極化率不同，極化率可以作為一個用來區(qū)分地下巖（礦）石的參數(shù)，利用這一特點可以達到找礦的目的。

關于激發(fā)極化原理，一般分為離子導體和電子導體兩類，兩種導體浸泡在溶液（地下水）中，受外界人工電場作用，電子在導體內(nèi)部和溶液中遷移，當外界電場消失后，電子恢復原來位置，電子回移的過程產(chǎn)生電流，從而被觀測到電位差，也就是二次場。

2 激發(fā)極化法在扎蘭屯市某多金屬礦中的找礦效果

2.1 位置交通及自然地理概況

測區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)扎蘭屯市，有簡易公路相通，交通便利。屬中低山～丘陵區(qū)，海拔500m～800m，山坡低緩，溝谷深度相對較小，露頭出露程度中等。氣候?qū)賮喓畮Т箨懶詺夂?。冬季漫長而寒冷，夏季炎熱而短促，當年10月至次年4月為冰凍期，最低氣溫達-40℃。七、八月份為雨季，年均降雨400mm～500mm，水系較為發(fā)育。屬限牧山區(qū)，經(jīng)濟欠發(fā)達。通過激電工作，初步查明了異常體的埋深、產(chǎn)狀等空間賦存狀態(tài)。

2.2 區(qū)域地質(zhì)概況

工作區(qū)位于興安地槽褶皺區(qū)，斜跨大興安嶺中華力西褶皺帶與內(nèi)蒙晚華力西褶皺帶兩個二級構造單元，處于三級構造單元阿爾山復背斜南東翼與烏蘭浩特復向斜北西翼上，位于大興安嶺中生代火山巖區(qū)中部。按地質(zhì)力學觀點為新華夏系構造第三隆起帶上。按板塊構造則屬西伯利亞古板塊大陸邊緣向南增生部分。

燕山期構造運動對本區(qū)影響較大，形成大面積蓋在前期構造層之上的燕山構造層。根據(jù)區(qū)內(nèi)部巖相建造和生物組合面貌等特征可進一步劃分出第一亞構造層和第二亞構造層，前者為火山—沉積巖系；后者為中酸性火山巖系。

2.3 礦區(qū)地質(zhì)概況

礦區(qū)內(nèi)出露地層主要有上二疊統(tǒng)孫家墳組（P2sn）、中侏羅統(tǒng)塔木蘭溝組上段（J2t2）、上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組（J3m）及第四系全新統(tǒng)，塔木蘭溝組上段中基性火山巖為本區(qū)多金屬賦礦層位。

2.4 地球物理特征

物性測定用面團法，統(tǒng)計結果如表1所示。

從本次測定結果看，在地表采集的樣品極化率較低，平均在1.5%左右，電阻率變化范圍較大（102Ω·m～104Ω·m）。平均值較高，西區(qū)平均2 000Ω·m東區(qū)平均5 000Ω·m。在巖芯里采集的樣品，測定結果極化率較高，平均在11.53%，其中極化率在10%～25%之間的樣品數(shù)為20個，約占49%。極化率測定結果與掃面和測深結果一致。電阻率變化范圍較大（102Ω·m～104Ω·m）。平均值2 269Ω·m。地表巖（礦）石可能受風化作用，雨水淋濾影響，礦物氧化，而未顯示高極化率特征。

2.5 工作方法與技術參數(shù)

激電工作投入方法為激電中梯掃面和對稱四極激電測深。供電方式：采用短導線雙向短脈寬供電。本次工作使用的大功率激電測量系統(tǒng)由重慶地質(zhì)儀器廠生產(chǎn)，接收機為該廠DJS-8B型微機激電儀，配套的整流供電設備型號為DJF10-2型大功率發(fā)射機、發(fā)電機采用大洋10KW發(fā)電機。本次工作供電極距為2000m。接收機參數(shù)采用：供電周期16S、延時100ms、第一取樣寬度40ms，疊加次數(shù)為1次。

圖件編制采用Surfer8.0、MapGis6.7繪制。

2.6 異常分析

宏觀上視極化率異常非常集中，主要異常位于測區(qū)北東部，異常近似橢圓狀，長約3.5km，寬約1.5km。異常與背景場界限分明，界限處等值線梯度變化明顯。而次要異常主要位于測區(qū)南西部，異常近似條帶狀，有三處。

宏觀上視電阻率高值異常具有明顯的分區(qū)特征。東區(qū)普遍較高，中部和西區(qū)只有北邊有高值，其他部分電阻率呈低阻特征，并且與地表采樣標本的物性測定結果吻合。

隨后施工的對稱四極激電測深工作揭示了異常體埋深較淺，產(chǎn)狀較陡，范圍較大，鉆探工作發(fā)現(xiàn)了大量的黃鐵礦，化驗結果顯示銀鉛鋅等多種元素含量較高。

3 結論

本工作是激發(fā)極化法作為探礦手段的一次實踐過程，通過本次工作體現(xiàn)了激發(fā)極化法的以下特點：1）可以發(fā)現(xiàn)和研究浸染型礦體。當?shù)V體含有黃鐵礦方鉛礦閃鋅礦等金屬硫化物時，聚集體和侵染體都能引起激發(fā)極化效應；2）觀測結果受地形、覆蓋層、地下水的影響較小，本區(qū)屬大興安嶺林區(qū)，覆蓋較厚，地下水發(fā)育。3）激發(fā)極化法不能有效區(qū)分黃鐵礦化、石墨化、或者其他的干擾項。

本工作區(qū)地形為山地林區(qū)，第四系覆蓋較厚，其間有河流通過，激電工作未受其影響，成功發(fā)現(xiàn)較大規(guī)模的激電異常，為進一步工作提供了有效的地球物理依據(jù)。然而經(jīng)過后期鉆探驗證，發(fā)現(xiàn)較多的黃鐵礦化，給異常的解譯帶來較大的困難。

參考文獻

[1]劉國興.電法勘探原理與方法[M].北京：地質(zhì)出版社，2005，1.

[2]時間域激發(fā)極化法技術規(guī)定（DZ/T 0070—93）.