淺談電法勘探在探測工程中的作用及其前景

李卓鈺+趙振杉+趙永強(qiáng)+陳克思

摘 要：隨著科技的不斷進(jìn)步，各種地質(zhì)探測技術(shù)在不斷發(fā)展，其中極為重要的就是電法勘探。經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，城市化的持續(xù)進(jìn)行，資源的過度開采造成資源的枯竭和一系列其他的問題。電法勘探作為重要的探測手段，深入研究其利用及其前景，可以為經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供能源保證，也能解決一下城市化中的重大問題。本文主要電法勘探的發(fā)展趨勢著手。

關(guān)鍵詞：電法勘探；地球物理；地質(zhì)探測；工程地質(zhì)；應(yīng)用；前景

電法勘探是地球物理勘探方法中的一種。它是以巖石、礦石的導(dǎo)電性、電化學(xué)活動(dòng)性即激發(fā)極化特性、介電性和導(dǎo)磁性的差異為物質(zhì)基礎(chǔ)，使用專用的儀器設(shè)備。觀測和研究地殼周圍物理場的變化和分布規(guī)律。進(jìn)而達(dá)到解決地質(zhì)問題的目的的一組地球物理勘探方法。主要用于尋找金屬、非金屬礦床、勘查地下水資源和能源、解決某些工程地質(zhì)及深部地質(zhì)問題。

1 電法勘探的特點(diǎn)

電法勘探主要特點(diǎn)：利用的場源形式多，方法變種多，能解決的地質(zhì)問題多，工作領(lǐng)域?qū)拸V，如地面、航空、海洋、地下等都可以用不同的電法勘探進(jìn)行探測。電法勘探發(fā)展歷史悠久，由于應(yīng)用廣泛，所以發(fā)展前景良好。以高密度電阻率法為例，其具有以下特點(diǎn)：電極布設(shè)是一次完成的，為野外數(shù)據(jù)的快速和自動(dòng)測量奠定了基礎(chǔ)。其次能有效地進(jìn)行多種電極排列方式的掃描測量，因而可以獲得較豐富的關(guān)于地電斷面結(jié)構(gòu)特征的地質(zhì)信息。第三是野外數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化或半自動(dòng)化，不僅采集速度快，大約每一測點(diǎn)需2～5s，而且避免了由于手工操作所出現(xiàn)的錯(cuò)誤。第四是可以對資料進(jìn)行預(yù)處理并顯示剖面曲線形態(tài)，脫機(jī)處理后還可以自動(dòng)繪制和打印各種成果圖件。最后與傳統(tǒng)的勘探方法相比，成本低、效率高、信息豐富、解釋方便、勘探能力顯著提高。

2 電法勘探的幾種常用方法及其優(yōu)缺點(diǎn)分析

電法勘探的方法有很多，常用的為電阻率剖面法，中間梯度法和電阻率測深法三種。這三種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，下面簡析其應(yīng)用及優(yōu)缺點(diǎn)。

2.1 電阻率剖面法

電阻率剖面法常用的裝置有，聯(lián)合剖面裝置，對稱四極裝置，偶極裝置等幾種。

這些裝置各有最佳適用的情形，分清其最佳適用情況，合理選擇裝置，在實(shí)際應(yīng)用中會有事半功倍的效果。如偶極剖面法視電阻率特征：最佳電極距與礦體埋深有關(guān)，埋深大，電極距大；異常較復(fù)雜，曲線形態(tài)和大小均與電極距密切相關(guān)；電極距增加，曲線由單峰變?yōu)殡p峰，幅值由小變大再減小；深度增加，擬斷面等值線異常變寬，據(jù)閉合等值線圖可確定低阻球體的大致空間位置；高阻球體異常與低阻球體類似，僅曲線的高、低是相反的，且高阻球體的異常幅值較低球體的幅值小。由于偶極裝置對低阻敏感，所以在探測金屬礦物時(shí)比較適用。但其缺點(diǎn)為假異常大、不易分辨，不均勻及地形影響大，耗能大即費(fèi)電等，所以在選取裝置時(shí)需要綜合考慮。同樣，聯(lián)合剖面法的優(yōu)點(diǎn)是異常幅度大，分辨能力強(qiáng)，異常曲線清晰這點(diǎn)就比偶極剖面曲線好，但是其缺點(diǎn)為生產(chǎn)效率較低，地形影

響大。

對稱剖面法的特點(diǎn)是異常大，易讀數(shù)，裝置輕便、效率高，不均勻干擾和地形干擾小。其缺點(diǎn)是不易發(fā)現(xiàn)陡立薄脈狀良導(dǎo)體，異常幅度小。那么在實(shí)際生產(chǎn)中，如果根據(jù)其他地質(zhì)資料我們可知礦床的產(chǎn)狀是陡立的薄脈狀金屬礦床，我們就要避免用這種方法進(jìn)行下一步的勘探。

2.2 中間梯度法

中間梯度法對于不同的地質(zhì)體，有不同的作用。對于直立良導(dǎo)薄脈上，圖像異常幅度很小，除非直接出露地表；對于直立高阻薄脈：異常幅度很大。對于水平良導(dǎo)薄板：圖像異常明顯，且薄板的水平寬度愈大，異常愈明顯；而水平高阻薄板：圖像異常很小。高阻和低阻傾斜脈狀體的圖像異常曲線形態(tài)特征有明顯差別。對于高阻傾斜脈，圖像異常極大值坐標(biāo)大約位于脈頂在地面投影處，兩側(cè)有不對稱的極小值，傾向一側(cè)極小值明顯；對于良導(dǎo)傾斜脈， 脈頂于地表投影附近r圖像異常為零，脈體傾向一側(cè)出現(xiàn)異常極小值，反傾向一測為極大值?？傊瑢τ谥虚g梯度法來講，其優(yōu)點(diǎn)是不均勻及地形影響小且生產(chǎn)效率高，但是其缺點(diǎn)很明顯，為勘探深度小，不易發(fā)現(xiàn)直立狀低阻脈。由于這些特點(diǎn)，中間梯度法通常用來追索高阻陡傾斜巖脈；而陡傾斜低阻脈如斷層破碎帶等的追索就很少用到。

2.3 電測深法

即電阻率垂向測深法，其實(shí)質(zhì)為改變供電電極距來控制測量深度，通過由淺入深測量，獲得測點(diǎn)處垂向上電阻率變化；通過沿測線定性和定量解釋獲得各測線地電斷面資料；最后通過全區(qū)測線綜合分析從而獲得水平、垂直各向變化綜合資料。電測深法常用于定性解釋，其主要任務(wù)是確定工區(qū)內(nèi)地電斷面的類型和地電斷面與地質(zhì)分界的關(guān)系、建立測區(qū)內(nèi)地電斷面變化的初步概念以及獲得地質(zhì)斷面、地質(zhì)構(gòu)造的定性認(rèn)識。電測深法的主要工作包括：電性資料研究，鉆孔資料和孔邊測深曲線對比。繪制和分析各種定性解釋成果圖件。定性解釋是定量解釋基礎(chǔ)，其正確與否直接關(guān)系到定量解釋結(jié)果和地質(zhì)結(jié)論的可靠性。在實(shí)用中，定性解釋和定量解釋相輔相成、互相補(bǔ)充，有時(shí)甚至交叉進(jìn)行。以使推斷解釋結(jié)論更加符合實(shí)際情況。

3 電法勘探的發(fā)展趨勢及應(yīng)用前景

隨著各項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，材料工藝的進(jìn)步，電法勘探設(shè)備向小型化，輕型化，智能化趨勢發(fā)展。電法勘探技術(shù)更趨向?qū)I(yè)化，各方面不斷創(chuàng)新。其中創(chuàng)新意義尤為重要，電法勘探的創(chuàng)新在于我國在進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新過程中積極和國際上展開交流與溝通，并對技術(shù)進(jìn)行引進(jìn)，并對技術(shù)進(jìn)行全面的創(chuàng)新。電法勘探的前景十分廣闊，其在傳統(tǒng)的探礦工程中具有傳統(tǒng)的優(yōu)勢，比如找煤，石油天然氣，或者深部固體礦產(chǎn)，在此不再列舉。電法勘探在水文地質(zhì)，工程地質(zhì)中以及環(huán)境工程中也有十分重要的意義。早期曾用電阻率法找水，現(xiàn)如今已經(jīng)形成了專業(yè)化的電法勘探找水隊(duì)伍，對解決我國廣大群眾的生活水資源問題做出突出貢獻(xiàn)。在工程地質(zhì)中，常用地質(zhì)雷達(dá)來探測與工程相關(guān)的地質(zhì)問題。同時(shí)，該方法可以借用地震勘探中已有的資料處理和解釋技術(shù)，使其迅速發(fā)展，可以在更多的領(lǐng)域發(fā)揮作用。而瞬變電磁法逐步向工程檢測、環(huán)境、災(zāi)害等應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展。

4 結(jié)束語

電法勘探技術(shù)在我國地質(zhì)資源勘查中發(fā)揮的作用非常重要，因此在使用該技術(shù)過程中需要實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的提升，保證該技術(shù)向著經(jīng)濟(jì)化、智能化的方向，實(shí)現(xiàn)人才、技術(shù)、科研等多方面的發(fā)展，從而促進(jìn)我國資源勘查以及水文，環(huán)境工程等工作的穩(wěn)定開展。

引用文獻(xiàn)

[1]云美厚：匯聚科技創(chuàng)新篇章，引領(lǐng)石油物探方向——2010年《石油地球物理勘探》評述

[2]錢德松：常用電法勘探的原理及優(yōu)點(diǎn)分析

[3]周風(fēng)桐：推進(jìn)電法勘探在資源、環(huán)境與工程領(lǐng)域中的應(yīng)用與發(fā)展