高密度電阻率方法在地下空洞探測(cè)和銅鎳礦勘察中的應(yīng)用效果

1、<p>　　高密度電阻率方法在地下空洞探測(cè)和銅鎳礦勘察中的應(yīng)用效果</p><p>　　梁光河 張寶林 蔡新平 徐興旺</p><p>　　中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所 </p><p>　　010-62007331 liangguanghe@sohu.com</p><p><b>　　摘要</b><

2、/p><p>　　高密度電法具有小點(diǎn)距、數(shù)據(jù)采集密度大、施工效率高和分辨率高的特點(diǎn)，在工程地質(zhì)、管線探測(cè)、物探找水、巖溶及地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查等工程物探中已逐漸成為常用的方法。本文首先介紹了高密度電法的基本原理，并對(duì)常用的、比較穩(wěn)健的溫納裝置的跑極方式進(jìn)行詳細(xì)的剖析，然后從兩個(gè)剝露的已知小剖面的洞穴和采空區(qū)的探測(cè)入手，驗(yàn)證了高密度電法的有效性，同時(shí)給出了三個(gè)實(shí)際的隱伏剖面的高密度電法探測(cè)結(jié)果，并對(duì)該剖面的異常部位進(jìn)行了鉆探驗(yàn)

3、證。接著介紹了高密度電法在新疆哈密的一個(gè)與超基性巖有關(guān)的銅鎳礦中的應(yīng)用實(shí)例，最后從野外采集到資料的處理解釋給出了一些可以借鑒的經(jīng)驗(yàn)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：高密度電法；空洞；采空區(qū)；超基性巖；銅鎳礦；電阻率</p><p><b>　　一、前言</b></p><p>　　探測(cè)地下空洞或采空區(qū)的方法很多，常用的主要是探地雷達(dá)（或地質(zhì)雷達(dá)）

4、、高密度電法和人工地震方法。探地雷達(dá)對(duì)極淺部（通常小于10米）具有較好的效果，對(duì)較深的空洞（大于20米）難以勝任。人工地震勘探方法是根據(jù)地震波的振幅變化和繞射情況對(duì)空洞進(jìn)行推斷，難以對(duì)洞體的規(guī)模進(jìn)行很準(zhǔn)確的推斷。高密度電法是從80年代中期開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的一種電阻率陣列探測(cè)方法，與常規(guī)電阻率法相比，其特點(diǎn)是設(shè)置了較高的測(cè)點(diǎn)密度，儀器利用多路電極轉(zhuǎn)換裝置，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)多種電極排列和多參數(shù)測(cè)量，可快速準(zhǔn)確地測(cè)量地下二維或三維地質(zhì)體在橫向和縱向的電阻

5、率變化。該方法由于能夠獲取豐富詳實(shí)的地下地質(zhì)信息，且探測(cè)精度高，因此在管線調(diào)查、物探找水、考古、采空區(qū)、巖溶、滑坡等災(zāi)害物探調(diào)查等方面得到了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　高密度電法在我國(guó)應(yīng)用的比較多，領(lǐng)域也很廣[1-21]，比如劉曉東等(2001)在管線探測(cè)、物探找水、巖溶及地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查等工程物探中使用了高密度電法，取得了良好的效果。林厚龍等（2001）用高密度電阻率法在阿聯(lián)酋進(jìn)行了地下溶洞的勘察，效果顯著。

6、王玉清等(2001)在高層建筑選址中應(yīng)用高密度電法，對(duì)區(qū)內(nèi)淺層溶洞的平面分布情況和空間展布形態(tài)，對(duì)工程選址及地基處理提出了合理的建議。楊湘生(2001)在湘西北巖溶石山區(qū)找水中應(yīng)用高密度電法，在確定最佳井位方面發(fā)揮了重要作用等。</p><p>　　在國(guó)外，從美國(guó)AGI公司公布的資料來(lái)看，高密度電法在國(guó)外也被廣泛應(yīng)用，如進(jìn)行堤壩隱患探測(cè)、地下水探測(cè)、堤壩探測(cè)、隧道開(kāi)挖方案確定、巖溶探測(cè)等等方面。</p>

7、;<p>　　國(guó)外生產(chǎn)高密度電法儀的主要有日本的OYO公司、瑞典的ABEM公司、法國(guó)的IRIS公司、美國(guó)的AGI公司。國(guó)內(nèi)也已有幾個(gè)單位研制生產(chǎn)，如重慶地質(zhì)儀器廠、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)、吉林大學(xué)等，他們的儀器各有特色。高密度電法軟件的研制方面，在國(guó)外有著名的M.H.Loke開(kāi)發(fā)起來(lái)的RES2DINV反演軟件，在國(guó)內(nèi)主要有吉林大學(xué)李曉芹開(kāi)發(fā)的高密度電阻率成像系統(tǒng)（RT）和圖示系統(tǒng)（RTMAPPER）。這些儀器和軟件的開(kāi)發(fā)，為高密度電

8、法的廣泛應(yīng)用鋪平了道路。</p><p>　　總的看來(lái)，高密度電法在我國(guó)的主要應(yīng)用領(lǐng)域是工程地質(zhì)勘察和水文地質(zhì)勘察。但在對(duì)已知?jiǎng)兟秴^(qū)或采空區(qū)進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證的機(jī)會(huì)還不是很多。而且在礦床勘察中，它的應(yīng)用極其有限，公開(kāi)發(fā)表的資料也很少[22-23]。分析其原因，我們認(rèn)為高密度電法主要是針對(duì)工程勘察發(fā)展起來(lái)的，因此在過(guò)去，其儀器的設(shè)計(jì)主要考慮淺部（如50米之內(nèi)）的勘察，在供電功率、電極距的大小等方面都設(shè)計(jì)的比較小，而在礦床

9、勘察中往往要求有較大的勘察深度（一般不小于200米），這限制了其在礦產(chǎn)資源勘察中的應(yīng)用。但最近幾年，無(wú)論從儀器設(shè)計(jì)和反演軟件等方面，已經(jīng)做了很大的改進(jìn)，我們利用高密度電法在多個(gè)金屬礦區(qū)都進(jìn)行非常有效的勘察。</p><p>　　二、高密度電法的基本原理</p><p>　　高密度電法是相對(duì)與傳統(tǒng)電法而言的，其特點(diǎn)是它反映的地電信息量大。但它更為關(guān)鍵的一點(diǎn)是利用程控高密度電極轉(zhuǎn)換器，由微機(jī)控

10、制選擇供電電極和測(cè)量電極，實(shí)現(xiàn)了電法高效率的數(shù)據(jù)采集，可以說(shuō)這是電法勘探的一次飛躍，該方法拋棄了傳統(tǒng)電法的人工跑極，其測(cè)量方式達(dá)到了高效率和自動(dòng)化。</p><p>　　高密度電法數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由主機(jī)、多路電極轉(zhuǎn)換器、電極系三部分組成。多路電極轉(zhuǎn)換器通過(guò)電纜控制電極系各電極的供電與測(cè)量狀態(tài)；主機(jī)通過(guò)通訊電纜、供電電纜向多路電極轉(zhuǎn)換器發(fā)出工作指令、向電極供電并接收、存貯測(cè)量數(shù)據(jù)。高密度電法野外工作裝置形式較多，總電極

11、數(shù)與點(diǎn)距可根據(jù)場(chǎng)地條件與勘察深度任意選擇（如圖1），這些種類(lèi)眾多的排列方式雖然達(dá)到十幾種（如溫納法、斯貝法、偶極法等），但所有的排列都是從對(duì)稱(chēng)四極發(fā)展變化而來(lái)。經(jīng)過(guò)大量的實(shí)踐證明，抗干擾能力比較強(qiáng)的、比較穩(wěn)健的觀測(cè)方式是對(duì)稱(chēng)四極測(cè)深裝置，也稱(chēng)溫納(WENNER)裝置。這種裝置的特點(diǎn)是兩個(gè)供電電極（AB極）在兩個(gè)測(cè)量電極（MN極）兩側(cè)對(duì)稱(chēng)地隨著測(cè)量深度的增加逐漸等比加大。高密度電法數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)采集結(jié)果自動(dòng)存入主機(jī)，然后通過(guò)通訊軟件把原始數(shù)

12、據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成處理軟件要求的數(shù)據(jù)格式，經(jīng)相應(yīng)的反演處理模塊進(jìn)行畸變點(diǎn)剔除、地形校正等預(yù)處理后進(jìn)行反演計(jì)算，最終成圖，得到地下電阻率剖面。</p><p>　　圖1 高密度電法勘察原理流程圖（據(jù)劉曉東，張虎生，2001）</p><p>　　三、溫納(WENNER)裝置跑極方法介紹</p><p>　　在對(duì)多種裝置觀測(cè)方式試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，我們發(fā)現(xiàn)只有溫

13、納裝置最為穩(wěn)定可靠，所得到的結(jié)果和實(shí)際情況吻合較好。為此我們首先對(duì)溫納裝置的跑極方法做一簡(jiǎn)單介紹：</p><p>　　設(shè)電極總數(shù)60，供電電極為AB極，測(cè)量電極為MN極。n（MIN）=1，n（MAX）=16，每步電極轉(zhuǎn)換的規(guī)律 (如圖2所示) 如下所述：</p><p>　　首先，n=n（MIN）=1，測(cè)量數(shù)據(jù)為57個(gè)：</p><p>　　第一步： A=1#

14、，M=2#，N=3#，B=4#；</p><p>　　第二步： … A=2#，M=3#，N=4#，B=5#；</p><p><b>　　…</b></p><p>　　第五十七步：… … … A=57#，M=58#，N=59#，B=60#；</p><p>　　接著，n=n+1=2，測(cè)

15、量數(shù)據(jù)為54個(gè)：</p><p>　　第一步： A=1#，M=3#，N=5#，B=7#；</p><p>　　第二步： … A=2#，M=4#，N=6#，B=8#；</p><p><b>　　……</b></p><p>　　第五十四步: … … … A=54#，M=56#，N=58#，B

16、=60#；</p><p>　　最后，n=n（MAX）=16，測(cè)量數(shù)據(jù)為12個(gè)：</p><p>　　第一步： A=1#，M=17#，N=33#，B=49#；</p><p>　　第二步： … A=2#，M=18#，N=34#，B=50#；</p><p><b>　　……</b></p>&l

17、t;p>　　第十二步： … … … A=12#，M=28#，N=44#，B=60#；</p><p>　　顯然，對(duì)應(yīng)每一層位（n）的測(cè)量數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)=（60-n×3），如果n=1~16，16個(gè)層位全部測(cè)量得到的完整的一個(gè)剖面，數(shù)據(jù)總數(shù)應(yīng)該是552個(gè)。</p><p>　　當(dāng)實(shí)接電極數(shù)給定時(shí)，每層剖面上的測(cè)點(diǎn)數(shù)和斷面上的總測(cè)點(diǎn)數(shù)由下式確定：</p>

18、;<p>　　Dn＝Psum－（Pa－1）·n</p><p>　　其中 n—剖面層數(shù)；</p><p>　　Psum—實(shí)接電極數(shù)（測(cè)線上電極總數(shù)）；</p><p>　　Pa—裝置電極數(shù)（裝置α、β、γ排列Pa=4）；</p><p>　　Dn—剖面n上的測(cè)點(diǎn)數(shù)。</p><p>　　圖2

19、高密度電法溫納(WENNER)裝置跑極方式</p><p>　　四、高密度電法在已知剖面上的試驗(yàn)</p><p>　　在2004年10月，我們?cè)谏轿麝?yáng)泉的一個(gè)已知小剖面上做了試驗(yàn)。目的是考察高密度電法的探測(cè)精度。觀測(cè)使用重慶地質(zhì)儀器廠生產(chǎn)的DUK-2 高密度電法測(cè)量系統(tǒng)。已知的剖面如圖3所示，它是一個(gè)梯田上的剖面，該剖面當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)有兩個(gè)洞穴，是當(dāng)?shù)叵热说哪寡?，如圖中的綠色箭頭所指。在該剖面上

20、部沿地邊我們布置了一條高密度電法測(cè)線，共布設(shè)了30個(gè)電極，按1米的間距布設(shè)。以溫納方式進(jìn)行測(cè)量，共測(cè)量8層，得到的結(jié)果如圖4所示。在該圖中，d是總剖面的照片，e是所得到的電阻率反演結(jié)果，從電阻率反演結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)了3個(gè)電阻率明顯異常的區(qū)域，它們的電阻率都大于140歐姆·米。與剖面對(duì)應(yīng)，b和c（放大圖）兩個(gè)區(qū)域是我們先前發(fā)現(xiàn)的墓穴，其對(duì)應(yīng)的位置非常好，但反演深度和真實(shí)的深度稍有偏差（真實(shí)深度比反演深度大約40公分）。而另一個(gè)區(qū)域，

21、所對(duì)應(yīng)的位置a（放大圖）是我們先前沒(méi)有注意到的另一個(gè)墓穴，它被草叢覆蓋，洞口還堆了一些干草。從我們對(duì)這個(gè)新發(fā)現(xiàn)墓穴的角度來(lái)看，它印證了高密度電法的有效性。分析圖中e下部總體電阻率低的原因，我們認(rèn)為是由于高密度電法在這個(gè)剖面的下部是真正的無(wú)限半空間（符合高密度電法勘察的物理?xiàng)l件），而在這個(gè)剖面上是</p><p>　　圖3 山西陽(yáng)泉一個(gè)梯田上的剖面，圖中的綠色箭頭所指的是兩個(gè)已發(fā)現(xiàn)的墓穴</p>&l

22、t;p>　　圖4 d是總剖面的照片，e是電阻率反演結(jié)果，與剖面對(duì)應(yīng)的b和c（放大圖）是先前發(fā)現(xiàn)的墓穴，位置a（放大圖）是先前沒(méi)有注意到的另一個(gè)墓穴。采用溫納裝置，電極距為1米。</p><p>　　緊接著，我們?cè)谠搮^(qū)域的一個(gè)已知斷面上進(jìn)行了針對(duì)更深異常區(qū)的測(cè)試，如圖5所示，該斷面存在若干個(gè)已知采空的洞口，離上面的地面高度大致為5-8米，在該斷面上布置了一條長(zhǎng)測(cè)線，按溫納裝置，電極距為4米。測(cè)量結(jié)果電阻率的異

23、常高區(qū)域與已知的空洞對(duì)應(yīng)良好，圖中箭頭給出了對(duì)應(yīng)的照片。同時(shí)在該圖的左側(cè)9號(hào)電極和20號(hào)電極處的下部都顯示出了高阻，推測(cè)為隱伏的采空區(qū)。</p><p>　　圖5 山西陽(yáng)泉一個(gè)已知采空區(qū)剖面，圖中的黑色箭頭所指的是已知的采空區(qū)。采用溫納裝置，電極距為4米。</p><p>　　五、高密度電法在陽(yáng)煤集團(tuán)規(guī)劃水泥廠地基勘察中的應(yīng)用</p><p><b>　　

24、1、測(cè)區(qū)基本情況</b></p><p>　　測(cè)區(qū)總體上呈北部高、南部低的地貌，區(qū)內(nèi)最高點(diǎn)海拔標(biāo)高778米，最低點(diǎn)標(biāo)高717米，最大高差可達(dá)60米，到處是梯田和人工堆積物，屬于復(fù)雜地形區(qū)。</p><p>　　測(cè)區(qū)內(nèi)主要出露石炭系本溪組地層、Q2－Q4以及采礦人工堆積物。Q3厚度2～8米、Q2厚度0.5～5.5米（最大10米）、Q4厚度2～8米。人工堆積物幾乎隨處可見(jiàn)，主要為開(kāi)

25、采鋁礬土和鐵礦的廢棄物。本溪組C2b最大厚度60米，下伏O2m灰?guī)r，二者之間為平行不整合關(guān)系。C2b底部為層狀、似層狀山西式鐵礦（透鏡狀，厚1－3米）和G層鋁土礦（厚層、塊狀，厚度2－6米），其厚度、層數(shù)及品位與地層沉積厚度、奧灰侵蝕面發(fā)育情況有關(guān)。鐵礦和鋁土礦之上為砂質(zhì)泥巖夾砂巖、灰?guī)r及煤線。場(chǎng)區(qū)出露基巖大部分為含鐵粘土巖及高鋁粘土巖。</p><p>　　根據(jù)前人調(diào)查資料，測(cè)區(qū)地表已發(fā)現(xiàn)斜井4個(gè)，立井8個(gè)，平

26、硐14個(gè)，塌陷坑3個(gè)。其中，XY－1～XY－10為小窯，開(kāi)采硫鐵礦，其余小窯主要開(kāi)采粘土礦，開(kāi)采厚度平均2.5米，開(kāi)采深度16～47米，手工作業(yè)，房柱式。采空巷道一般寬約4米，呈網(wǎng)狀不規(guī)則分布于井下。</p><p><b>　　2、野外測(cè)量情況</b></p><p>　　根據(jù)實(shí)際野外情況，我們布置的17條測(cè)線，大致覆蓋了所要求勘察的工區(qū)。并根據(jù)測(cè)量結(jié)果初步圈出的物

27、探異常數(shù)量及大致的分布規(guī)律。根據(jù)物探異常和實(shí)地調(diào)查結(jié)果，擬建廠區(qū)內(nèi)各類(lèi)黃土的視電阻率一般低于30～50歐姆·米，本溪組的視電阻率一般為50～400歐姆·米，奧陶系灰?guī)r的視電阻率一般應(yīng)在800－1000歐姆·米以上。</p><p>　　本次大致以視電阻率160歐姆·米為下限圈定淺部物探異常區(qū)，同時(shí)結(jié)合異常形態(tài)、采空區(qū)及不良地質(zhì)構(gòu)造可能處于不同環(huán)境（即是否充水）的特點(diǎn)圈定深部

28、的物探異常區(qū)。如果異常明顯具有向淺部延長(zhǎng)的特點(diǎn)，則推斷其可能為采空區(qū)巷道。</p><p>　　3、測(cè)量異常鉆探驗(yàn)證</p><p>　　圖6為測(cè)線2的電阻率剖面及鉆井驗(yàn)證結(jié)果。圖中很明顯，分別在69，79，88，98號(hào)電極的下部出現(xiàn)了明顯的與背景電阻率明顯偏高的異常區(qū)域。推測(cè)為空洞或采空區(qū)，實(shí)際上，在該測(cè)線離90號(hào)電極大約20米的地方為一個(gè)古豎井，推測(cè)這些異常都是該豎井在下部向不同方向打

29、的空洞或采礦運(yùn)輸通道。為了驗(yàn)證這些異常，在69號(hào)電極處進(jìn)行了鉆探，結(jié)果在15米左右漏漿。說(shuō)明對(duì)這些異常的推斷是正確的。圖7為測(cè)線5的電阻率剖面及鉆井驗(yàn)證結(jié)果。同樣在異常部位36號(hào)進(jìn)行了鉆探驗(yàn)證，結(jié)果是鉆孔進(jìn)尺17米處掉鉆0.8米；48號(hào)鉆孔進(jìn)尺25米處掉鉆1.2米；63號(hào)鉆孔進(jìn)尺21米處掉鉆1.6米。以上裝置都采用溫納裝置，電極距為4米。</p><p>　　圖8為測(cè)線11電阻率剖面及鉆井驗(yàn)證結(jié)果。在該剖面，選擇

30、異常低阻區(qū)域的32號(hào)電極處進(jìn)行了鉆探驗(yàn)證，結(jié)果鉆孔進(jìn)尺16米處掉鉆1.35米。推測(cè)該異常是采空區(qū)后期垮塌并充水或含水所造成。這說(shuō)明，不能完全用同一種推斷來(lái)進(jìn)行解釋?zhuān)紤]到地下空洞的實(shí)際存在狀態(tài)。</p><p>　　圖6測(cè)線2電阻率剖面及鉆井驗(yàn)證結(jié)果。在69號(hào)孔15米左右漏漿。采用溫納裝置，電極距為4米。</p><p>　　圖7測(cè)線5電阻率剖面及鉆井驗(yàn)證結(jié)果。36號(hào)鉆孔進(jìn)尺17米處掉鉆

31、0.8米；48號(hào)鉆孔進(jìn)尺25米處掉鉆1.2米；63號(hào)鉆孔進(jìn)尺21米處掉鉆1.6米。采用溫納裝置，電極距為4米。</p><p>　　圖8測(cè)線11電阻率剖面及鉆井驗(yàn)證結(jié)果。32號(hào)鉆孔進(jìn)尺16米處掉鉆1.35米。采用溫納裝置，電極距為4米。</p><p>　　六、高密度電法在天宇銅鎳礦勘察中的應(yīng)用</p><p><b>　　1．礦區(qū)地質(zhì)背景</b&g

32、t;</p><p>　　新疆地礦局地質(zhì)六隊(duì)莫新華等人于2003年底－2004年初在新疆哈密白石泉礦區(qū)外圍地質(zhì)調(diào)查過(guò)程新發(fā)現(xiàn)了一些基性－超基性巖體。其中白石泉礦區(qū)東南的20號(hào)巖體含礦性好（銅鎳礦）、為全巖礦化巖體（以角閃橄欖巖為主），并將20號(hào)巖體及其附近的19號(hào)巖體和21號(hào)隱伏巖體合稱(chēng)為天宇銅鎳礦區(qū)（圖9）。地表地質(zhì)工程揭露及少量的物探剖面工作顯示了良好的找礦前景。進(jìn)一步查明該含礦巖體深部的延伸、形態(tài)與分布是研

33、究與評(píng)價(jià)該含礦巖體／礦床成礦規(guī)律和成礦遠(yuǎn)景及開(kāi)展隱伏礦床定位預(yù)測(cè)的關(guān)鍵。</p><p>　　就天宇銅鎳礦的目前勘察程度分析，其經(jīng)一步地質(zhì)找礦需解決如下一些地質(zhì)問(wèn)題：①20號(hào)含礦超基性巖體的產(chǎn)狀；②21號(hào)隱伏超基性巖體的含礦性及其產(chǎn)狀；③20號(hào)含礦超基性巖體與21號(hào)隱伏巖體間關(guān)系</p><p>　　為解決以上天宇礦區(qū)下一步找礦所面臨的地質(zhì)問(wèn)題，我們?cè)谔煊畹V區(qū)布置了2條高密度電法剖面240

34、個(gè)測(cè)點(diǎn)和MT測(cè)點(diǎn)。2條高密度電法剖面沿地質(zhì)2線和10線布置（圖9），2線高密度電法剖面的中心點(diǎn)設(shè)置在重力異常高值中心點(diǎn)，10線高密度電法剖面的中心點(diǎn)設(shè)置在探槽TC12附近。</p><p><b>　　2．礦區(qū)電性特征</b></p><p>　　了解礦區(qū)的電性場(chǎng)特征是在該區(qū)進(jìn)行電法勘察的基礎(chǔ)。該區(qū)超基性巖體（或稱(chēng)雜巖體）的圍巖是花崗巖，而花崗巖的電阻率通常很高（5&

35、#215;103-106Ω·m）。莫新華等人（2002）的激電工作表明，該區(qū)附近的另一個(gè)超基性巖體（相距2公里），其巖體內(nèi)部以偏基性的閃長(zhǎng)巖為主，整個(gè)巖體表現(xiàn)出高極化的特征，電阻率表現(xiàn)為中低阻的特點(diǎn)，視電阻率一般為200Ω·m ～500Ω·m。整個(gè)雜巖體所表現(xiàn)出的高極化、中、低阻特征，顯示雜巖體較圍巖含有明顯富集的金屬硫化物(排除炭質(zhì)干擾)，雜巖體內(nèi)存在局部高值異常則表示了雜巖體內(nèi)金屬硫化物分布的不均勻性。

36、</p><p>　　該區(qū)的銅鎳礦屬于硫化物富集型，我們知道硫化物有明顯的低電阻率特點(diǎn)，因此該區(qū)非常適合用高密度電法進(jìn)行勘察。找出低電阻率異常區(qū)域基本上就可大致判斷其富礦的部位和礦體的富集程度。</p><p>　　3．高密度電法野外采集</p><p>　　由于受地表地形的影響，在實(shí)際觀測(cè)時(shí)測(cè)線無(wú)法做到完全是直線。觀測(cè)中我們使用了重慶地質(zhì)儀器廠生產(chǎn)的DUK-2 高

37、密度電法測(cè)量系統(tǒng)，使用120道電極，8米電極距，采用溫納裝置進(jìn)行觀測(cè)記錄。該工區(qū)由于地表屬于戈壁，因此電極的接地電阻很大，一般可達(dá)到上千歐姆·米，為了減小接地電阻，我們?cè)趯?shí)際工作中首先挖小坑（約30公分），將電極用軟沙土埋植，然后澆適量的鹽水，最終接地電阻可減至數(shù)百歐姆·米。達(dá)到了高密度電法測(cè)量的理想條件。</p><p>　　4．高密度電法資料處理</p><p>　

38、　資料處理使用了吉林大學(xué)李曉芹開(kāi)發(fā)的高密度電阻率成像系統(tǒng)（RT），首先對(duì)采集到的原始資料傳輸?shù)接?jì)算機(jī)上。第二步，進(jìn)行原始資料的野值點(diǎn)去除，這些野值點(diǎn)通常是在測(cè)量過(guò)程中，儀器開(kāi)關(guān)偶爾接觸不良或其他系統(tǒng)干擾造成的。如果不去除這些明顯的野值，會(huì)對(duì)后續(xù)的反演造成很大的影響。第三步，進(jìn)行地形校正，在地形有起伏比較大時(shí)，這項(xiàng)校正很重要。最后進(jìn)行反演處理，得到電阻率反演剖面。</p><p>　　圖9 天宇銅鎳礦區(qū)高密度電法剖

39、面和大地電磁測(cè)深測(cè)點(diǎn)位置圖（底圖據(jù)新疆地質(zhì)六隊(duì)）</p><p>　　5．該區(qū)高密度電法的地質(zhì)解釋</p><p>　　圖10為天宇礦區(qū)高密度電法測(cè)量的兩條基于地形校正的反演處理結(jié)果。從中可以清楚看出：1）兩條電阻率剖面地結(jié)構(gòu)相似，可以對(duì)比，剖面中低阻體總體表現(xiàn)出北傾的特征；2）在200米以上區(qū)段兩條剖面中都發(fā)育有A、B和C3個(gè)相對(duì)獨(dú)立的不規(guī)則囊狀低阻體；3）其中低阻體A巖石的電阻率較低、

40、小于50歐姆·米，往北陡傾，中間厚大處厚約80米，其頂部指狀上延體所出露的位置正好對(duì)應(yīng)于20號(hào)含礦巖體；低阻體B位于低阻體A的北下側(cè)，其往南傾、傾角約45°，若以小于50歐姆·米作為含礦巖體的邊界電阻、則低阻體B中可能的含礦巖體的分布范圍較低阻體A要??；低阻體B位于低阻體A的南下側(cè)，呈條帶狀北傾分布。根據(jù)磁法推斷低的21號(hào)巖體所在位置在距地表約15－20米處有一很?。ㄖ睆郊s20米）的小異常。從總體來(lái)看，A、

41、B、C三個(gè)異常區(qū)似應(yīng)該是同源， 20號(hào)含礦巖體往下有局部膨大的部位，值得進(jìn)一步探查其礦化情況。</p><p>　　圖10 天宇銅鎳礦區(qū)10線（A）和2線（B）高密度電法測(cè)量二維反演結(jié)果</p><p><b>　　6、鉆探驗(yàn)證</b></p><p>　　2004年11月地質(zhì)六隊(duì)針對(duì)我們高密度電法看查發(fā)現(xiàn)的異常并結(jié)合其它物探結(jié)果與資料進(jìn)行了鉆

42、探驗(yàn)證。其中10線剖面布置驗(yàn)證鉆孔2個(gè)（圖11），zk+10-1和zk+10-2孔分別針對(duì)低阻體A與B，驗(yàn)證結(jié)果如下。</p><p>　　圖11 天宇銅鎳礦區(qū)10線高密度電法測(cè)量結(jié)果與驗(yàn)證鉆孔位置</p><p>　　圖12 20號(hào)巖體深部具海綿隕鐵結(jié)構(gòu)的橄輝巖（A）和塊狀硫化物礦體貫入于花崗巖中（B）</p><p>　　10線zk+10-1孔在預(yù)定位置見(jiàn)到80

43、多米厚的富礦和3米多塊礦。其中在47.76至69.36米，見(jiàn)低品位鎳礦體視厚21.60米，含礦巖石為橄輝巖，金屬硫化物以磁黃鐵礦為主，呈稀疏浸染狀產(chǎn)出（圖12.A），平均品位鎳：0.23%、銅：0.07%、鈷0.018%；在77.16至130.98米見(jiàn)鎳貧礦體視厚度53.832米，含礦巖石有橄欖巖、橄輝巖及輝石巖，金屬硫化物以磁黃鐵礦為主，鎳黃鐵礦、黃銅礦次之，品位鎳：0.53%、銅：0.22%、鈷0.031%；140.2至144米礦體

44、視厚度3.8米，為塊狀富-特富礦石，呈脈狀貫入于花崗中（圖12.B），其金屬硫化物以磁黃鐵礦(91%)為主，鎳黃鐵礦(2%)、黃銅礦(3%)，其平均品位鎳：2.97%、銅：0.69%、鈷0.151%，鎳最高品位為3.33%。貫入于地層中塊狀礦體的發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步說(shuō)明天宇銅鎳礦也屬于深部熔離淺部貫入型礦床。</p><p>　　zk+10-2孔在預(yù)計(jì)的B異常處未見(jiàn)超基性巖，但在相應(yīng)位置的地層中發(fā)育有較多的黃鐵礦體，異常的

45、形成可能與其有關(guān)。</p><p><b>　　七、結(jié)論</b></p><p>　　1、高密度電阻率測(cè)量與常規(guī)電法測(cè)量相比較具有信息豐富、數(shù)據(jù)量大、野外施工簡(jiǎn)捷快速等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還具有較高的橫向分辨率和縱向分辨率，因此利用該方法在查明地下空洞和采空區(qū)是可行的和有效的。只要電極距設(shè)計(jì)合理，它特別適合對(duì)淺部金屬礦（特別是與硫化物有關(guān)的金屬礦）的勘察，勘察深度可以達(dá)到200

46、-300米。</p><p>　　2、在野外采集中，特別要注意對(duì)銅電極要做到與地面偶合良好，保證所有電極的接地電阻大致處于一個(gè)數(shù)量級(jí)，如果出現(xiàn)過(guò)大的情況，要采取澆水或澆鹽水處理。絕不能出現(xiàn)一個(gè)電極因野外布置的原因而影響整個(gè)測(cè)量結(jié)果。曾有人認(rèn)為西北干旱區(qū)是高密度電法勘探的禁區(qū)，我們通過(guò)在新疆哈密戈壁上的一個(gè)與超基性巖有關(guān)的銅鎳礦區(qū)中的應(yīng)用表明，只要該方法應(yīng)用得當(dāng)，從野外采集到資料的處理及地質(zhì)解釋做到有條不紊，這個(gè)禁

47、區(qū)是完全可以突破的。</p><p>　　3、在資料處理中，須針對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，因?yàn)楦呙芏入姺▋x器雖然通過(guò)計(jì)算機(jī)控制電極之間的轉(zhuǎn)換，但最終還是由繼電器這種機(jī)械的方式來(lái)完成實(shí)際的操作，有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)繼電器接觸不良，從而造成明顯的異常點(diǎn)。這在原始數(shù)據(jù)中通常要采取取其周?chē)c(diǎn)中值的辦法進(jìn)行處理。在對(duì)資料的反演方面，經(jīng)大量對(duì)比試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)RES2DINV反演軟件對(duì)表層為低阻土壤等環(huán)境下效果較好，而李曉芹開(kāi)發(fā)RT反演軟件

48、比較適用于地表電阻率較高的環(huán)境下。</p><p>　　4、在資料的解釋階段，在可能的情況下，須結(jié)合已知斷面或已知鉆井結(jié)果進(jìn)行解釋?zhuān)缓蠼Y(jié)合地下的實(shí)際地質(zhì)情況，分別考慮地下空洞或采空區(qū)是干燥或充水或垮塌情況分別針對(duì)所得到的異常做出判斷。在金屬礦勘察中，須首先了解礦體與圍巖的電性差異特征。</p><p>　　5、建議更多的金屬礦區(qū)開(kāi)展高密度電法的找礦應(yīng)用，相互交流，積累更多的實(shí)用和解釋經(jīng)驗(yàn)

49、，同時(shí)建議高密度電法儀器能夠設(shè)計(jì)成更綜合的儀器，可以在測(cè)量電阻率的同時(shí)測(cè)量激化率參數(shù)，這樣該方法在金屬礦中的應(yīng)用就更有潛力和優(yōu)勢(shì)。</p><p><b>　　八、致謝</b></p><p>　　本文是在國(guó)家“305”項(xiàng)目 (項(xiàng)目號(hào)：2001BA609A-07-07)的資助下完成的，在野外施工中得到了新疆地質(zhì)局地質(zhì)六大隊(duì)、山西陽(yáng)煤集團(tuán)水泥項(xiàng)目籌備處的大力配合，在此表

50、示真誠(chéng)的感謝！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　董浩斌，王傳雷，高密度電法的發(fā)展與應(yīng)用，地學(xué)前緣，2003（1），171-176</p><p>　　劉曉東.高密度電法在宜春市巖溶地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用[Ｊ].中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，2002，13(1):72-75</p><p>　　郭鐵柱

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