電法勘探法在礦山水文地質(zhì)勘查中的應(yīng)用

崔義文，文相正

（青海省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，青海 海東 810699）

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們對礦山水文地質(zhì)勘查的應(yīng)用不斷增加。其中電法勘探法在礦山水文地質(zhì)勘探中被廣泛應(yīng)用[1]。其按照電法勘探法的工作原理，可將電法勘探法分為三個階段，其分別是激發(fā)極化階段、瞬變電磁階段以及可控源電磁波階段。瞬變電磁階段通過瞬變電磁數(shù)據(jù)來分析礦石的準(zhǔn)確位置，該方法能夠探測出礦石的位置，且同時可以避免受到礦石附近其他的礦體影響。可控源電磁波通過改變工作頻率，不需要改變其他工作條件，可以獲得被勘探對象的具體幾何尺寸[2]。本文主要分析了在控礦構(gòu)造與非控礦構(gòu)造的水文地質(zhì)環(huán)境中的地質(zhì)勘查與評價。

1 電法勘探法在礦山水文地質(zhì)勘查過程

電法勘探法的工作原理是通過兩個端口同時產(chǎn)生瞬變電磁與可控源電磁波。端口A利用電法激發(fā)出一定的電流，同時產(chǎn)生瞬變電磁。端口B同時利用電法產(chǎn)生可控源電磁波。通過分析激發(fā)電流和瞬變電磁以及可控源電磁波的具體變化情況，進(jìn)行礦山水文地質(zhì)勘查。

激發(fā)極化階段的優(yōu)點是，可以根據(jù)礦山、水文地質(zhì)勘探的激發(fā)極化效應(yīng)，進(jìn)而探明礦山、水文地質(zhì)環(huán)境中存在的一些列問題；激發(fā)極化階段的輸出功率極低，而其他的極化法所需要的功率時它的幾倍甚至十幾倍之多[3]。并且激發(fā)極化階段的操作過程也十分簡單。在充放電過程中，電化學(xué)的反應(yīng)作用下發(fā)生隨著時間變化而改變電場。這種簡便的方法在其所應(yīng)用的范圍逐漸擴(kuò)大。除了在尋找一些金屬礦石，非金屬礦石，煤炭，油氣田等方面效果顯著，最近幾年該方法也在水文勘探中有顯著的成果。通過其中的變化數(shù)據(jù)來分析礦石的準(zhǔn)確位置的一種方法。用這種方法來進(jìn)行水文地質(zhì)探測，不僅能很精準(zhǔn)的探測出所要探測的位置，還能避免受到探測物附近其他的礦體影響。

圖1 可控源電磁波階段地質(zhì)勘探物探剖面圖

可控源電磁波階段主要是利用人工場源來激發(fā)所探測的礦石，發(fā)射出定額電流，使礦石接收到不同的電頻率產(chǎn)生場電位，形成一次電位差。利用其傳播深度的同所相對應(yīng)的頻率也不同來形成一個結(jié)構(gòu)式。從而判斷出所勘探目標(biāo)的位置，可控源電磁波階段就是利用不同的場電位和電磁差產(chǎn)生不同的磁場效應(yīng)來勘探的一種電磁勘探方法。該方法還具有諸多的優(yōu)點，第一是使用可控制的人工場源，不僅增強(qiáng)了抗干擾能力還減少了因受地形的影響而產(chǎn)生的誤差。第二就是探測范圍深度大，一般可達(dá)到1km～2km并且分辨率較高可以靈敏的發(fā)展斷層。第三是其效率顯著只需要改變頻率不需要改變其他的幾何尺寸就可以一次性完成7個點的探測。最后就是可以穿透高阻層通過多種靜態(tài)校正方法來消除“靜態(tài)效應(yīng)”的所帶來的影響。其可控源電磁波地質(zhì)勘探物探剖面圖如圖1所示。通過獲得可控源電磁波曲線，確定不同的ρs值，同時根據(jù)激發(fā)極化階段、瞬變電磁階段的不同響應(yīng)參數(shù)，通過計算機(jī)分析系統(tǒng)的判定，從而分析出該位置的礦山水文地質(zhì)條件、以及具體的形狀尺寸。

2 電法勘探法的環(huán)境地質(zhì)勘查中應(yīng)用分析

2.1 控礦構(gòu)造的水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)勘查應(yīng)用

控礦構(gòu)造的水文地質(zhì)環(huán)境是指基本條件可控，地形地貌并不復(fù)雜，其地質(zhì)環(huán)境有利于進(jìn)行勘查。很多控礦構(gòu)造的水文地質(zhì)一般都會受到與鄰近巖石有電性差異，使其受到熱液作用，產(chǎn)生新的物理化學(xué)條件，使原來的礦石結(jié)構(gòu)，構(gòu)造和成分相對應(yīng)的發(fā)生一些改變構(gòu)成新的礦石組合。所以，在控礦構(gòu)造的水文地質(zhì)中，使用本文提到的電法勘探法進(jìn)行水文地質(zhì)勘探作業(yè)。例如我國的山東萊州市玲瓏地區(qū)水文地質(zhì)，其部分地質(zhì)主體受到經(jīng)過蝕變以硅化為主的糜棱巖的影響，因此，在勘探的過程中，作業(yè)人員可以最先使用低電阻率法將具有蝕變的糜棱巖的范圍劃定，然后采用高電阻率法，利用電法勘探法激發(fā)極化階段將礦石范圍縮小，最終找出其具體的地質(zhì)水文結(jié)構(gòu)，其礦山水文物性特征表如表1所示。

表1 礦山水文物性特征表

2.2 非控礦構(gòu)造水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)勘查應(yīng)用

非控礦構(gòu)造的水文地質(zhì)環(huán)境中，大多受硫化物的影響，其可控源電磁波產(chǎn)生較大的阻抗，其次在各種形態(tài)的巖石礦床中，硫化礦床中未受到氧化或者輕度氧化的礦石占主導(dǎo)地位，其中以黃鐵礦為首所占比例最多，其次則是磁黃鐵礦、毒砂等礦石。這種類型的礦山石往往一般存在電阻率相對比較低而極化率則相對比較高，能夠與相鄰的礦石之間產(chǎn)生一定量的復(fù)電性差，通過復(fù)電性差進(jìn)行硫化物伴生的礦山勘查。利用各種巖石之間存在著不同的電場，從而使用物探電法中的激發(fā)極化階段就可以將所勘探的目標(biāo)準(zhǔn)確的標(biāo)記出來，并通過電場所反饋的信息進(jìn)行準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)分析。將電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，利用成像技術(shù)將數(shù)字信號呈現(xiàn)在顯示器中，通過計算機(jī)系統(tǒng)對信號進(jìn)行研判，從而獲得硫化物伴生的礦山信息。因此，通過利用物探電法能夠?qū)α蚧锇樯牡V山進(jìn)行勘探，同時還可以確定礦山石的具體狀態(tài)。

3 結(jié)語

本文對電法勘探法的激發(fā)極化階段、瞬變電磁階段以及可控源電磁波階段分別作出了詳細(xì)說明，同時分析了在控礦構(gòu)造與非控礦構(gòu)造的水文地質(zhì)環(huán)境中的地質(zhì)勘查與評價。

[1]劉運培,姜旭,何登科.礦井下非規(guī)則裝置高密度電法勘探的應(yīng)用研究[J].地質(zhì)論評,2017，8(b04):43-44.

[2]岳建華,薛國強(qiáng).中國煤炭電法勘探36年發(fā)展回顧[J].地球物理學(xué)進(jìn)展,2016,31(4):1716-1724.

[3]陳康,李世峰,張政杰,等.高密度電法勘探數(shù)據(jù)三維處理技術(shù)及城市勘察中的應(yīng)用[J].工程地質(zhì)學(xué)報,2015,23(1):170-177.