高密度電法在物探工作中的應(yīng)用分析

喻小蘭

（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 酒泉 735000）

1 概述

相較于其他探測(cè)手段，高密度電法具有非常高的自動(dòng)化程度，而且具有很高的探測(cè)效率，異常形成直觀的優(yōu)點(diǎn)。因此在很多領(lǐng)域當(dāng)中都有著普遍的應(yīng)用，特別是地質(zhì)勘察地質(zhì)災(zāi)害和考古工作方面，高密度電法都發(fā)揮著非常重要的作用。在20世紀(jì)80年代我國(guó)有關(guān)部門(mén)，對(duì)高密度電法應(yīng)用開(kāi)展了相應(yīng)的研究，并結(jié)合理論與實(shí)際，進(jìn)一步深入探討，對(duì)有關(guān)技術(shù)理論逐漸豐富與提升。近年來(lái)高密度電法在工程地質(zhì)調(diào)查領(lǐng)域獲得了巨大的發(fā)展，取得的效果也非常突出。在工程地質(zhì)調(diào)查過(guò)程當(dāng)中，采空區(qū)問(wèn)題不僅具有很強(qiáng)的普遍性，而且還嚴(yán)重威脅到人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，也因此引發(fā)人們的普遍重視。下文當(dāng)中以擬建尾礦庫(kù)規(guī)劃區(qū)塊物探工作為背景，通過(guò)高密度電法對(duì)場(chǎng)區(qū)范圍開(kāi)展相應(yīng)的探測(cè)，了解和掌握?qǐng)鰠^(qū)范圍中有無(wú)采空區(qū)斷裂構(gòu)造破碎帶，為工程建設(shè)提供有效指導(dǎo)。此次利用高密度電法開(kāi)展測(cè)量過(guò)程當(dāng)中，共進(jìn)行三條高密度電法剖面測(cè)量，約為640m的施工坡面長(zhǎng)度，為320個(gè)，主要為2m的點(diǎn)距[1]。

2 研究區(qū)的地質(zhì)背景

2.1 地質(zhì)概況

①地層。中生代以及晚古生代是該區(qū)的主要地層出露，同時(shí)還發(fā)育新生代以及第四系松散堆積物。充分考慮中生代地層具有較高的含金量和火山沉積綠巖（太古代）建造當(dāng)中具有普遍富金的特點(diǎn)，巖漿構(gòu)造在后期中生代地層遭受破壞與進(jìn)行改造和演化等相關(guān)歷史。認(rèn)為該區(qū)金礦礦源層主要為中生代地層，處于地球深部噴發(fā)的火山物質(zhì)是金元素的主要來(lái)源。②構(gòu)造。該區(qū)當(dāng)中非常發(fā)育斷裂構(gòu)造，展布方向呈現(xiàn)為35°～50°，總體呈現(xiàn)40°方向展布，向南東方向傾斜，角度處于35°～55°之間。在不同巖性接觸面發(fā)育斷裂，構(gòu)造具有復(fù)合性的特點(diǎn)，有一到三條主斷裂構(gòu)成鍛煉帶，而且這些斷裂呈現(xiàn)類似的展部特征，次級(jí)斷裂發(fā)育于主斷裂的下盤(pán)，和主斷裂共同形成“入”字型，斷裂帶有著寬窄不一的特點(diǎn)，主要處于50m～800m寬度之間，構(gòu)造在帶中較為發(fā)育。花崗巖（碎裂狀）以及碎裂巖和斷層泥（灰黑色）是其主要組成，蝕變帶礦化主要發(fā)育于斷裂帶中，是非常重要的空礦斷裂帶，控制礦田礦脈的二級(jí)斷裂，主要呈現(xiàn)NNE向以及NE向和NEE向展布，向NW以及SE向傾斜，具有較為陡峭的傾角，主要處于50°～70°，斷裂性質(zhì)屬于張扭性。礦田當(dāng)中的很多礦脈受控于二級(jí)控礦斷裂。③巖漿巖。該區(qū)當(dāng)中非常發(fā)育巖漿巖，侵入巖是其主要類型。依照同源巖漿演化以及脈動(dòng)理論，共進(jìn)行超單元（7個(gè)）、單元（18個(gè)）劃分。a單元。在礦區(qū)的東部區(qū)域上分布，斜長(zhǎng)角閃巖是其主要的巖性特征，高角閃巖相變質(zhì)因素對(duì)超單元影響較大。b單元。主要表現(xiàn)為巖基狀，發(fā)育片理構(gòu)造。花崗閃長(zhǎng)巖以及奧長(zhǎng)花崗巖和英云閃長(zhǎng)巖是其主要的巖性特征，處于2610Ma～2885.8Ma同位素年齡，在新太古代形成。通過(guò)全面系統(tǒng)的研究發(fā)現(xiàn)，巖漿在發(fā)生侵位時(shí)，含金物質(zhì)從地幔當(dāng)中向地殼進(jìn)行帶入，同時(shí)不斷富集下來(lái)，成為金礦成礦最初的“礦源巖”。c單元。在礦區(qū)的東北部區(qū)域上分布，斜長(zhǎng)角閃巖是其主要的巖性特征，產(chǎn)出特點(diǎn)主要為包含體特征。d單元，細(xì)?；◢忛W長(zhǎng)巖（片麻狀）是其主要的巖性特征。e單元，含石榴二長(zhǎng)花崗巖（中粒）以及二長(zhǎng)花崗巖。（含斑粗、中粒）是其主要的巖性特征，這一單元和該區(qū)金礦有著非常緊密的聯(lián)系。f單元。呈現(xiàn)集中的分布特點(diǎn)，展布方向主要呈現(xiàn)為北東南西向，呈現(xiàn)條帶狀特征。有研究者認(rèn)為，這一單元和區(qū)內(nèi)金礦成礦物質(zhì)具有同源巖的特點(diǎn)，同一巖漿系列是二者的主要來(lái)源。這一單元當(dāng)中的巖漿后期熱液，是形成金礦床，成礦早期階段重要的物質(zhì)來(lái)源，這一單元這一單元是形成金鳳的重要單元，為形成金礦床提供了豐富的成礦物質(zhì)。g單元。這一單元和金礦成礦有著非常緊密的關(guān)聯(lián)性。巖漿主要為超單元巖漿，演化侵位時(shí)在地殼當(dāng)中帶入一些漫源成礦物質(zhì)，而且對(duì)中生代較為富集的金礦成礦物質(zhì)大量的進(jìn)行捕獲，并在同一巖漿系統(tǒng)當(dāng)中混入二者。所以金礦成礦物質(zhì)主要是有該單元所提供，是重要的同源巖[2]。

2.2 對(duì)該區(qū)電信特征進(jìn)行研究

此次測(cè)定電信參數(shù)過(guò)程當(dāng)中，通過(guò)野外露頭測(cè)量以及標(biāo)本測(cè)量形式來(lái)進(jìn)行測(cè)定。前一種方式測(cè)定過(guò)程當(dāng)中，主要應(yīng)用小四級(jí)裝置進(jìn)行測(cè)量，極距存在很大不同，并反復(fù)多次測(cè)量同一露頭，多次的測(cè)量同一巖性，使其代表性盡量提升。選擇應(yīng)用WDYX-1型巖樣測(cè)試信號(hào)源，是重要的供電儀器，由重慶萬(wàn)馬物探儀器有限公司所生產(chǎn)，接收儀器相同于野外生產(chǎn)，主要為數(shù)字直流激電接收機(jī)（WDJS-2型）由重慶萬(wàn)馬物探儀器有限公司所生產(chǎn)，為16s供電周期以及200ms斷電延時(shí)時(shí)間，應(yīng)用40ms采樣寬度和二次疊加次數(shù)。不同巖礦石物性參數(shù)具體參見(jiàn)下表1。

表1 巖（礦）石物性參數(shù)測(cè)定成果統(tǒng)計(jì)表

此次研究區(qū)主要的巖石類型包括，含石榴弱片麻狀二長(zhǎng)花崗巖（細(xì)、中粒）以及二長(zhǎng)花崗巖（含斑粗、中粒），是研究區(qū)的主要巖性特征，通過(guò)實(shí)測(cè)物性參數(shù)信息發(fā)現(xiàn)，石英脈以及變粒巖和斜長(zhǎng)角閃巖以及二長(zhǎng)花崗巖（中粒）都表現(xiàn)為高電阻率低極化特征。

3 高密度電法概述

在此次研究過(guò)程當(dāng)中，利用高密度電法開(kāi)展測(cè)量，主要儀器高密度電法測(cè)量系統(tǒng)（WGMD-9型），超級(jí)數(shù)字直流電法儀（WDA-1、1A型）是主要的接收機(jī)。重慶地質(zhì)儀器和中裝集團(tuán)技術(shù)中心共同研制高密度電阻率測(cè)量系統(tǒng)，系統(tǒng)測(cè)量過(guò)程當(dāng)中通過(guò)全數(shù)字自動(dòng)化開(kāi)展測(cè)量，自動(dòng)補(bǔ)償電極極化以及自然電位漂移，主要應(yīng)用雙重模擬數(shù)字濾波技術(shù)，使系統(tǒng)抗干擾性大幅增強(qiáng)，更好地保證了數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性，可以通過(guò)高分辨率電阻率法，開(kāi)展相應(yīng)的物探工作。

4 研究?jī)?nèi)容

4.1 在布置物探工作當(dāng)中

該區(qū)共進(jìn)行三條剖面布置，開(kāi)展高密度電阻率測(cè)量工作，按照二米的點(diǎn)距進(jìn)行布設(shè)，共設(shè)置130道測(cè)量通道以及100ms供電延時(shí)，為16電極隔離系數(shù)。SP（自電）以及VP（電位差）和IP（電流）還有?a值（計(jì)算視電阻率）通過(guò)自動(dòng)測(cè)量來(lái)獲得，主要的裝置為溫納裝置，通過(guò)皮尺進(jìn)行丈量之后合理布設(shè)測(cè)點(diǎn)，共設(shè)置30層溫施層，共約620m的施工剖面總長(zhǎng)，主要為320個(gè)，其中各條剖面控制點(diǎn)相對(duì)坐標(biāo)如表2。

表2 各條剖面控制點(diǎn)相對(duì)坐標(biāo)

4.2 整理室內(nèi)資料處理相關(guān)數(shù)據(jù)

在整理室內(nèi)資料過(guò)程當(dāng)中，主要在計(jì)算機(jī)中輸入通過(guò)高密度電法采集的豐富數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)預(yù)處理過(guò)程當(dāng)中通過(guò)相應(yīng)的軟件，來(lái)對(duì)電法獲得的資料數(shù)據(jù)開(kāi)展處理，剔除數(shù)據(jù)當(dāng)中的突變點(diǎn)，網(wǎng)格化數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)更加的平滑，之后通過(guò)地電斷面進(jìn)行成像，對(duì)電阻率色譜斷面圖進(jìn)行繪制，并對(duì)電阻率色譜斷面圖進(jìn)行模型反演，并對(duì)該斷面圖進(jìn)行正演。

4.3 評(píng)述物探工作量

通過(guò)分析研究高密度電法視電阻率斷面圖，利用該方法進(jìn)行物探工作應(yīng)用分析過(guò)程當(dāng)中，有著較為穩(wěn)定的電法測(cè)量電流和電壓正負(fù)周期波形，具有非常好的測(cè)量數(shù)據(jù)質(zhì)量，科學(xué)合理的選擇野外測(cè)量工作方法，科學(xué)合理的采集有關(guān)數(shù)據(jù)，確保與相關(guān)規(guī)范要求相符合。

5 研究結(jié)果

文章當(dāng)中通過(guò)高密度電法在物探工作應(yīng)用分析，結(jié)合某擬建尾礦庫(kù)物探工作實(shí)際，通過(guò)高密度電法開(kāi)展相應(yīng)的測(cè)量工作，獲得電法反演模型電阻率色譜斷面圖，對(duì)各個(gè)剖面開(kāi)展詳細(xì)的分析。

5.1 I剖面

圖1 高密度電法I剖面反演模型電阻率色譜斷面

通過(guò)該剖面圖進(jìn)行分析研究發(fā)現(xiàn)，?a值在20點(diǎn)～132點(diǎn)淺部呈現(xiàn)較低的特點(diǎn)，主要處于61Ωm～190Ωm變化范圍，水庫(kù)位置與此低阻區(qū)相互對(duì)應(yīng)，通過(guò)分析研究由于充水的第四系地層所導(dǎo)致，?a值在132點(diǎn)向北側(cè)淺部呈現(xiàn)不斷增大的特點(diǎn)，認(rèn)為巖性是導(dǎo)致這一現(xiàn)象的主要因素。

5.2 II剖面

該剖面順著水庫(kù)西側(cè)南北方向進(jìn)行布設(shè)，剖面呈現(xiàn)西南東北向布設(shè)，有約200m長(zhǎng)，按照兩米設(shè)置布點(diǎn)點(diǎn)距，共100道測(cè)量通道以及30層溫濕層。?a值在36點(diǎn)～64點(diǎn)淺部具有較高的特點(diǎn)，研究認(rèn)為，是因地表隨著河流巖石出露所導(dǎo)致，?a值在深部呈現(xiàn)變大的特點(diǎn)。通過(guò)?amax=407Ωm在80點(diǎn)圈定高阻異常，實(shí)地分析發(fā)現(xiàn)主要出露偉晶巖脈，研究認(rèn)為該脈巖是導(dǎo)致阻值異常主要因素，低阻異常主要分布在140點(diǎn)與160點(diǎn)，主要是因充水的采空巷道所導(dǎo)致。

5.3 III剖面

測(cè)線在剖面I的東側(cè)分布，布設(shè)于垂向溝的南北側(cè)方向上，有約180m的剖面總長(zhǎng)，按照兩米布設(shè)點(diǎn)距，共約90到測(cè)量通道，有25層溫濕層，?a值在20點(diǎn)～120點(diǎn)淺部呈現(xiàn)較低的特點(diǎn)，主要在33Ωm～200Ωm范圍內(nèi)變化，研究認(rèn)為淺層的第四系地層是導(dǎo)致異常主要因素。?a值在120點(diǎn)向北淺部呈現(xiàn)不斷增大的特點(diǎn)，研究認(rèn)為是因巖性所導(dǎo)致，?a值越向深部呈現(xiàn)不斷增大的特點(diǎn)，沒(méi)有突出的阻值異常[3-5]。

6 討論

綜合分析認(rèn)為，在本次物探工作當(dāng)中應(yīng)用高密度電法開(kāi)展測(cè)量，獲得的數(shù)據(jù)資料，通過(guò)反復(fù)的檢查與測(cè)量，資料信息十分可靠，利用區(qū)內(nèi)已經(jīng)獲知的高密度資料開(kāi)展綜合性的分析研究，該區(qū)有著較為穩(wěn)定的地層特點(diǎn)，兩處低阻異常主要分布在。Ⅱ剖面140點(diǎn)以及160點(diǎn)位置上，研究認(rèn)為可能是由于充水的采空巷道所導(dǎo)致，不會(huì)對(duì)尾礦庫(kù)建設(shè)造成影響。