巖（礦）石電性參數(shù)測(cè)定方法研究與應(yīng)用

黃文清

（江西省地質(zhì)局第六地質(zhì)大隊(duì)， 江西鷹潭 335000）

電法勘探的物性基礎(chǔ)是勘查對(duì)象與圍巖存在電性差異，根據(jù)這種巖（礦）石之間電學(xué)性質(zhì)差異來尋找金屬礦和解決水文地質(zhì)、工程地質(zhì)中某些地質(zhì)問題的一類物探方法。進(jìn)行電性特征的標(biāo)定和電性參數(shù)的研究，是決定能否采用電法進(jìn)行勘查的重要物性前提［1］。本文擬對(duì)常見的電性參數(shù)測(cè)定方法進(jìn)行試驗(yàn)工作，主要選取了露頭小四極法、小極距測(cè)深法和標(biāo)本法3種方法進(jìn)行電性參數(shù)測(cè)定，并分析各方法解決某些地質(zhì)問題的有效性與適用性。

1 電性參數(shù)測(cè)定方法介紹［2］

1.1 露頭小四極法

露頭小四極法是在巖（礦）石露頭、槽探、坑道等基巖露頭的地點(diǎn)進(jìn)行電性參數(shù)（視極化率、視電阻率）測(cè)定的主要方法。要求所測(cè)單一巖性巖（礦）石的露頭直徑比所用的AB極距大一倍以上，且向下延深應(yīng)大于AB極距，在露頭中間部位測(cè)定。

1.2 小極距測(cè)深法

小極距測(cè)深法是露頭測(cè)定的一種，一般選用小極距對(duì)稱四極測(cè)深裝置，在浮土或覆蓋層不厚的條件下，通過人工供以微弱的脈沖電流，在中心位置采用接收電極接收信號(hào)達(dá)到對(duì)下伏地層巖（礦）石的測(cè)定。加大供電極距以保證能夠觀測(cè)電性參數(shù)的尾支漸近線變化趨勢(shì)穩(wěn)定，從而可以了解起伏地形下巖（礦）石的（視）電阻率和（視）極化率的測(cè)定方法。

1.3 標(biāo)本法

標(biāo)本法是對(duì)野外采集的標(biāo)本在室內(nèi)進(jìn)行直接測(cè)定，主要有封臘法、泥團(tuán)法、標(biāo)本架法等標(biāo)本測(cè)定方法。封臘法是將標(biāo)本置于瓷盆中，把標(biāo)本的三個(gè)面與盆壁間用石臘或橡皮泥密封，使其兩邊的水僅可由標(biāo)本內(nèi)滲過從而達(dá)到測(cè)量電性參數(shù)的目的。

2 工區(qū)簡(jiǎn)介與測(cè)定方法

2.1 工區(qū)簡(jiǎn)介

工區(qū)位于云貴高原西北部，地處橫斷山東側(cè)、金沙江東岸大雪山山脈南延余支的山嶺地帶，為中低山丘與山間盆地及溪溝相間的波狀起伏地形。主要地層有三疊系湖泊相的白云巖，侏羅系砂巖與泥巖，局部沉積灰?guī)r并夾雜少量白云巖。主要含礦層是一個(gè)火山碎屑巖的透鏡體，下部以火山角礫巖數(shù)量較多與火山碎屑堆積厚度大的火山噴發(fā)特征巖性；上部為厚度較小的角礫凝灰?guī)r與凝灰?guī)r特征巖性。礦體形態(tài)呈層狀、似層狀展布。

2.2 測(cè)定方法［3］

根據(jù)電性參數(shù)的測(cè)定與進(jìn)一步工作的需求，在工區(qū)測(cè)量了2條巖性剖面，包含了主要巖性、構(gòu)造、礦體信息，并測(cè)定了一條典型剖面，巖性相對(duì)簡(jiǎn)單，厚度較大，有巖體露頭及鉆探編錄信息。試驗(yàn)中選取了與成礦作用有關(guān)的巖（礦）石，主要是針對(duì)石英鈉長(zhǎng)巖、云母石英片巖，含礦石英鈉長(zhǎng)巖，含礦云母石英片巖等四種巖（礦）石進(jìn)行測(cè)定。

測(cè)定儀器采用中裝集團(tuán)重慶地質(zhì)儀器廠DZD-6多功能直流電法儀，儀器的主要技術(shù)參數(shù)電壓測(cè)量精度±1%±1個(gè)字，視極化率測(cè)量精度±1%±1個(gè)字，電流測(cè)量精度±1%±1個(gè)字，自然電位補(bǔ)償范圍±1V。

（1）在露頭上采用小四極方法，主要裝置和技術(shù)參數(shù)包括：供電極距10m，接收極距2m，且O、O′重合。采用雙極性脈沖供電方式，供電周期32s，供電時(shí)間8s，延遲200ms，第一子樣寬度40ms，疊加4次，測(cè)量結(jié)果為測(cè)量的平均值，測(cè)定結(jié)果如表1。

表1 露頭小四極法電性參數(shù)測(cè)定表

（2）在一薄浮土覆蓋層的巖（礦）石區(qū)域，經(jīng)過踏勘資料和先期資料查明為同巖性地層，具有小極距測(cè)深的物性基礎(chǔ)。裝置系數(shù)采用的供電極距從1m開始，采用等比例測(cè)深方法。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)曲線描繪和分析，在供電極距為128m（共8次）時(shí)可見明顯的尾支漸近線特征，測(cè)定結(jié)果如表2。

表2 薄浮土小極距測(cè)深法電性參數(shù)測(cè)定表

（3）選擇具有明顯的特征巖性標(biāo)本各16塊，在室內(nèi)采用封臘法測(cè)定，將標(biāo)本的三面用蠟與瓷盆三面封死，使電流只能通過巖樣進(jìn)行導(dǎo)通，將接收電極緊貼在巖樣兩側(cè)，統(tǒng)計(jì)觀測(cè)值，對(duì)于裝置系數(shù)計(jì)算電阻率時(shí)采用樣品截面積(S)和樣品厚度(L)，測(cè)定結(jié)果如表3。

表3 封臘法電性標(biāo)本參數(shù)測(cè)定表

3 巖（礦）石物性參數(shù)處理與分析［4-5］

上述三種測(cè)定方法計(jì)算（視）極化率和（視）電阻率時(shí)，通常采用以下公式：

式（1）和（2）用于露頭小四極法與小極距測(cè)深法計(jì)算視極化率與視電阻率；式（3）和（4）用于標(biāo)本法計(jì)算極化率與電阻率。

采用三種巖性測(cè)定方法的（視）極化率如圖1所示：

圖1 巖性（視）極化率參數(shù)測(cè)定示意圖

由圖1可知：

（1）三種方法測(cè)定的（視）極化率在統(tǒng)計(jì)方面具有良好的一致性，指示三種測(cè)定方法均具有測(cè)量統(tǒng)計(jì)和巖性（視）極化率的電法及地質(zhì)意義。

（2）含礦巖石的（視）極化率大于不含礦巖石（視）極化率，這為進(jìn)行電法找礦提供了電性參數(shù)基礎(chǔ)。

（3）采用三種巖（礦）石測(cè)定方法測(cè)定的數(shù)值有較大差異，其中對(duì)稱小極距測(cè)深法數(shù)值最小，露頭小四極法數(shù)值次之，標(biāo)本法測(cè)定的數(shù)值最高，并且標(biāo)本法測(cè)定的極化率比小極距測(cè)深法測(cè)定的視極化率大1～2個(gè)數(shù)量級(jí)，露頭小四極法測(cè)定結(jié)果是小極距測(cè)深法的數(shù)倍。

采用三種巖性測(cè)定方法的（視）電阻率如圖2所示。

圖2 巖性（視）電阻率參數(shù)示意圖

（1）三種方法測(cè)定的（視）電阻率在統(tǒng)計(jì)方面具有良好的一致性，指示三種測(cè)定方法均具有測(cè)量統(tǒng)計(jì)和巖性視電阻率的電法及地質(zhì)意義。

（2）含礦巖石的（視）電阻率小于不含礦巖石的（視）電阻率，這為進(jìn)行電法找礦提供了另一個(gè)電性基礎(chǔ)。

（3）采用三種巖石測(cè)定方法測(cè)定的數(shù)值有較大差異，其中小極距測(cè)深法數(shù)值最小，露頭小四極法數(shù)據(jù)次之，標(biāo)本法測(cè)定的數(shù)值最高，并且標(biāo)本法測(cè)定的電阻率比小極距測(cè)深法視極化率大1～2個(gè)數(shù)量級(jí)，露頭小四極法測(cè)定結(jié)果是小極距測(cè)深法的數(shù)倍。

4 結(jié)論

（1）通過與鉆孔ZK2901、ZK4101地質(zhì)編錄和激電測(cè)井、側(cè)向測(cè)井資料對(duì)照，小極距測(cè)深法測(cè)定的巖（礦）石電性參數(shù)與所處測(cè)量結(jié)果最符合，分析認(rèn)為，該方法野外測(cè)量的數(shù)據(jù)不僅有目標(biāo)巖（礦）石，還有圍巖、構(gòu)造、斷裂體等影響，由此形成的是極化率和電阻率的綜合效應(yīng)；其次是露頭小四極；標(biāo)本法由于沒有圍巖等影響，測(cè)定結(jié)果顯著偏大。

（2）從上述三種電性參數(shù)測(cè)定結(jié)果和統(tǒng)計(jì)分析，每種方法均具備一定找礦意義。但三者由于測(cè)定方法的差異，不能夠混合使用與整理，在同一工區(qū)根據(jù)勘查任務(wù)和地質(zhì)特征選擇其中一種方法測(cè)定電性，否則容易出現(xiàn)假異常：當(dāng)覆蓋層較薄、覆蓋層與巖（礦）石有明顯的電性差異時(shí)，可以采用小極距測(cè)深法，對(duì)于分析視極化率和視電阻率平面擬等值線圖具有重要的指導(dǎo)作用；當(dāng)覆蓋層很薄或基巖裸露區(qū)，可以采用露頭小四極法，對(duì)于研究巖（礦）體沿平面展布、規(guī)模、延展性和勘查成果解釋具有直接借鑒意義；對(duì)于地形切割特別厲害，水網(wǎng)密布的地區(qū)，地質(zhì)構(gòu)造又尤其復(fù)雜的地區(qū)，采用標(biāo)本法測(cè)定不僅能夠排除眾多的地質(zhì)因素，更能取得顯著的電性參數(shù)結(jié)果。