電法勘探基本理論及在固體礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用資料.ppt

1、電法勘探基本理論及在固體礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用,電法勘探是應(yīng)用地球物理學(xué)中方法種類最多、應(yīng)用面最廣、適應(yīng)性最強(qiáng)的的一門(mén)分支學(xué)科。 實(shí)踐證明，它在深部地質(zhì)構(gòu)造、固體礦產(chǎn)、能源和水文、工程和環(huán)境等領(lǐng)域的勘查中，發(fā)揮著重要的作用。 在過(guò)去的數(shù)十年中，它們?yōu)榈V產(chǎn)資源的勘查作出了巨大的貢獻(xiàn)。,我國(guó)固體礦產(chǎn)從長(zhǎng)遠(yuǎn)講并不豐富, 特別是銅、鎳、優(yōu)質(zhì)錳、金、銀、鉑等礦,急需加強(qiáng)工作。 就是目前有優(yōu)勢(shì)的鎢、錫、銻、鉛鋅、稀土等礦, 2030年后也會(huì)出現(xiàn)不足。 所以, 找礦的任務(wù)還很艱巨。,隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，對(duì)礦產(chǎn)資源需求量大增，固體礦產(chǎn)的開(kāi)發(fā)已由近地表礦產(chǎn)向深部隱伏礦轉(zhuǎn)移。 加之固體礦產(chǎn)礦種繁多，礦床類型復(fù)雜，地

2、質(zhì)情況千變?nèi)f化。 因此尋找固體礦產(chǎn)已進(jìn)入了由地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)等方法聯(lián)合的綜合找礦時(shí)代。,一般情況下金屬礦物呈彌散狀分布，礦體難以形成獨(dú)立的物性體，因此，用電法方法直接找金屬礦床，是比較困難的。 在多數(shù)情況下，電法方法是通過(guò)尋找控礦構(gòu)造、產(chǎn)出環(huán)境和伴生礦物進(jìn)行間接找礦，在少數(shù)有利條件下，也能直接找礦。,目前用于固體礦產(chǎn)的電法方法主要有兩大類： 1 、激發(fā)極化法： 電化學(xué)活動(dòng)性，導(dǎo)電性 常規(guī)的直流激電 譜激電法（復(fù)電阻率法） 2、電磁法： 導(dǎo)電性 頻率域電磁法：AMT CSAMT EH4 時(shí)間域電磁法：TEM,這兩類方法的優(yōu)缺點(diǎn)：,電磁法特別對(duì)低阻體敏感。 由于斷裂帶和斷層兩側(cè)巖層的電性差

3、異較大，礦床和產(chǎn)出環(huán)境中常伴有低阻的蝕變帶、角礫巖帶、蛇紋巖化、剪切破碎帶等，此外由硫化物顆粒組成的硫化物礦床往往電阻率很低，有些金屬礦體也是低阻體，所以電磁法是勘探金屬礦的重要方法。,固體礦產(chǎn)勘探中電法方法的選擇： 表1列出了以金屬礦床成因類型為前提的、不同礦產(chǎn)資源的控礦構(gòu)造，產(chǎn)出環(huán)境及推薦的物探方法。,二、常規(guī)激發(fā)極化法的方法技術(shù)與應(yīng)用 （一）、直流激電法與交流激電法的選擇 從本質(zhì)上來(lái)說(shuō), 直流激電法與交流激電法并不是截然不同的或完全獨(dú)立的兩種找礦方法。 因?yàn)樗鼈兌际且詭r礦石的電化學(xué)性質(zhì)差異作為找礦的物質(zhì)基礎(chǔ), 而且工作中采用的裝置類型和場(chǎng)的空間分布形態(tài)以及時(shí)間( 頻率) 特性, 都是相同

4、或有緊密聯(lián)系的。,所以無(wú)論是直流激電法還是交流激電法, 都屬于激電法。 只不過(guò)一個(gè)是向地下供單向直流電, 激發(fā)礦體產(chǎn)生瞬變異常場(chǎng); 另一個(gè)則是向地下供的交流電, 激發(fā)礦體產(chǎn)生交變的異常場(chǎng)。 盡管二者從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)是一致的, 但并非說(shuō)在一切方面它們都是相同的。,如由于交流激電法供入地下的是交流電, 因此它的供電設(shè)備與觀測(cè)異常場(chǎng)的儀器, 均與直流激電法有所不同。 同時(shí)在克服或排除干擾方面 ( 如不穩(wěn)定的工業(yè)游散電流, 天然電流場(chǎng), 電磁耦合以及電極極化不穩(wěn)定等) , 兩者的能力也不同。 另外, 在觀測(cè)的物理參數(shù)方面, 二者也不盡相同。 因此了解它們各自的特點(diǎn)或優(yōu)點(diǎn), 對(duì)野外工作開(kāi)始之前的方法選擇是有

5、益的 。,1 、直流激電法的優(yōu)點(diǎn) (1) 在通常情況下, 直流激電法用長(zhǎng)脈沖供電時(shí)可以獲得最大限度的激電異常, 因而有利于在極化效應(yīng)較弱情況下進(jìn)行測(cè)量, 有可能發(fā)現(xiàn)較小的地質(zhì)目標(biāo)。相對(duì)交流激電來(lái)說(shuō), 它可有較大的勘探深度。 (2) 直流激電法可以在斷去供電電源后, 觀測(cè)和研究激電二次場(chǎng)的時(shí)間特性, 而交流激電法只能在供電過(guò)程中觀測(cè)和研究極化場(chǎng) ( 總場(chǎng)) 。,因而, 在避免電磁耦合干擾方面和在研究激電場(chǎng)的電化學(xué)放電特性方面, 直流激電法優(yōu)于交流激電法。 (3) 直流激電法可以在很長(zhǎng)的時(shí)間范圍內(nèi)觀測(cè)和研究激電異常場(chǎng), 而交流激電法在實(shí)際工作中, 只能在一定的頻段范圍內(nèi) ( 一般為 0.1 10

6、Hz) 觀測(cè)和研究極化場(chǎng) ( 總場(chǎng)) 。 因此, 直流激電法研究的電化學(xué)過(guò)程較長(zhǎng), 有可能在更廣闊的時(shí)間域內(nèi), 揭示激電異常源的性質(zhì)。,2 、交流激電法的優(yōu)點(diǎn) (1) 由于交流激電法觀測(cè)的是極化場(chǎng) ( 總場(chǎng)) , 所以與直流激電法相比供電電流可以很小, 因而供電系統(tǒng)的裝備十分輕便, 有利于在地形復(fù)雜, 交通不便地區(qū)采用偶極裝置或近場(chǎng)源四極裝置開(kāi)展普查找礦工作。 (2) 由于接收機(jī)具有選頻和濾波系統(tǒng), 它只接收由發(fā)送機(jī)發(fā)出的固定頻率信號(hào)。,因此在克服電極極化不穩(wěn)和不良接地條件方面, 以及在避免工業(yè)游散電流和天然大地電流場(chǎng)的影響方面均比直流激電法有優(yōu)勢(shì), 有較強(qiáng)的抗干擾能力。 在某些相當(dāng)困難的條件

7、下, 該方法仍能獲得較好的觀測(cè)資料。 (3) 相對(duì)直流激電法而言, 交流激電法可觀測(cè)研究的參數(shù)較多, 如振幅和相位, 虛分量和實(shí)分量, 幅頻特性, 相頻特性等。,可以從不同角度, 側(cè)重于不同方面去研究電化學(xué)場(chǎng)的特征, 有可能對(duì)評(píng)價(jià)激電異常源性質(zhì)提供較多的途徑。 從以上對(duì)兩種方法相對(duì)優(yōu)點(diǎn)的討論不難看出, 對(duì)某一具體工區(qū)而言, 究竟投入直流激電法還是交流激電法, 應(yīng)根據(jù)地質(zhì)任務(wù)、工區(qū)地形、地質(zhì)-地球物理?xiàng)l件以及各種干擾情況等酌情而定。,一般來(lái)說(shuō), 地形比較平坦, 干擾比較小, 接地條件也較好的地區(qū), 宜選用直流激電法。 對(duì)于地形起伏較大、干擾較大, 接地條件較差的地區(qū), 則宜選用交流激電法。,圖

8、1. 1. 1 給出了直流激電法和交流激電法在湖南一個(gè)銅礦上的對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果。 該礦區(qū)位于衡陽(yáng)盆地, 礦體產(chǎn)于中上石炭統(tǒng)砂巖灰?guī)r中, 其上部有第三系低阻紅層覆蓋。 礦石品位比較低, 以銅為主, 層位穩(wěn)定。 物性測(cè)定結(jié)果表明, 礦石屬低阻極化體。 礦體上的最大視極化率異常 s =1. 6%。 因該區(qū)是開(kāi)采中的礦山, 所以有一定強(qiáng)度的工業(yè)游散電流干擾。,試驗(yàn)用的儀器有四種, 其中三種為直流激電儀, 有加拿大 Huntec 公司的 MK-3 和 Scintrix 公司的IPR-8, 有湖南物探隊(duì)的 D-75 短導(dǎo)線激電儀。 交流激電儀是青海物探隊(duì)的 DJJ ( FP) -74A。 由于游散電流的干擾,

9、 直流激電法只能在礦山停止工作時(shí)進(jìn)行剖面測(cè)量, 而交流激電法的觀測(cè)可在有干擾情況下進(jìn)行。 由圖可見(jiàn), 兩種方法所取得的激電異常特征基本上是一致的。,直流激電法的供電電流最大為 12A, 而交流激電法的供電電流僅為 0. 4A。 此例說(shuō)明了交流激電法的抗干擾能力強(qiáng), 而且裝備輕便。 圖1.1. 2 給出了一個(gè)在某鐵礦上直流激電法與交流激電法的對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果。 該區(qū)第四系低阻覆蓋層厚度達(dá) 80 100 m, s50 m。兩種方法都用中梯裝置。 交流激電法采用兩組頻率作“變頻法” 觀測(cè)。,其中低頻組的 fD1 =0.125Hz, fG1= 2.5 Hz; 高頻組的fD2 = 0. 3125Hz, fG

10、2= 5 Hz. 試驗(yàn)結(jié)果表明直流激電法在礦體上有明顯的 異常, 而交流激電法的視頻散 率 Ps1 和 Ps2 均表現(xiàn)為負(fù)異常不能反映礦體的存在。 此例說(shuō)明了交流激電法受電磁耦合的影響比較嚴(yán)重, 而直流激電法卻可避開(kāi)電磁耦合的干擾。 這種情況下對(duì)交流激電法的 Ps 需作校正。 圖中的 Ks 曲線即為校正后的結(jié)果。,(二) 、激電法的應(yīng)用實(shí)例： 激電法在山西某銅礦的應(yīng)用 這是2008年所做的工作，在山西某銅勘查區(qū)成礦有利地帶布置20多條激電中梯剖面，獲取該區(qū)激電異常的分布。 在此基礎(chǔ)上，在重點(diǎn)異常點(diǎn)上布置了幾條激電測(cè)深剖面。 對(duì)每條激電測(cè)深剖面資料進(jìn)行二維反演，對(duì)礦體的電性異常進(jìn)行定量解釋，查明

11、礦體的礦體的延深、展布情況。,（三）、激電異常的綜合解釋 利用其他物探資料評(píng)價(jià)激電異常 在評(píng)價(jià)激電異常過(guò)程中, 除一般地要注意利用地質(zhì)、化探和視電阻率資料外, 在某些條件下, 其他物探資料也可能是很有價(jià)值的。,如當(dāng)具備一定水文地質(zhì)條件時(shí), 在強(qiáng)烈石墨化巖層上能引起幅度很大 ( 負(fù)500 600 mV 以至負(fù)800 mV 以上) 的自然電位異常; 硫化礦體的自電異常通常不超過(guò)負(fù) 300 400 mV。 這樣大幅度的自電異常, 便可作為區(qū)分強(qiáng)烈石墨化巖層非礦激電異常的一個(gè)標(biāo)志。,在地形與地質(zhì)條件有利時(shí), 還可利用重力勘探檢查激電異常。 通常, 在石墨化巖層引起的激電異常上表現(xiàn)為重力低或無(wú)明顯的重力

12、異常; 而在金屬礦體上則出現(xiàn)重力增高的局部異常。 此外, 當(dāng)將磁測(cè)資料與激電資料結(jié)合起來(lái)時(shí), 便不難區(qū)分磁 ( 黃) 鐵礦或磁 ( 黃)鐵礦化巖層所引起的激電異常。,青海某銅鈷硫鋅綜合礦, 可作為綜合利用自電、重力和磁法資料區(qū)分激電異常的例子。 該礦為“超基性巖漿深部熔離貫入 - 熱液型礦床”, 礦石主要類型為含銅黃鐵礦, 含銅、鋅黃鐵礦和含銅磁黃鐵礦。 由于礦體多為塊狀硫化礦石組成, 與圍巖界線清楚, 有明顯導(dǎo)電性和極化特性差異 ( 礦體為低阻、高極化體) , 故用電法 ( 充電法、自電和激電法) 作為礦體普查的基本方法。,在該區(qū)電法找礦的主要干擾是炭質(zhì)板巖, 它也為低阻、高極化體, 與礦體

13、無(wú)明顯差別。 為了區(qū)分炭質(zhì)板巖干擾, 青海物探隊(duì)曾綜合應(yīng)用了以下資料。 (1) 高精度重力測(cè)量。該區(qū)硫化礦石的平均密度高達(dá) 4. 76 g3/cm3 ; 而圍巖即超基性巖類和炭質(zhì)板巖的密度分別為 2.67 g3/cm3 和 2.73 g3/cm3 。 礦石有明顯的剩余密度, 存在用重力區(qū)分礦與非礦激電異常的前提。,如在號(hào)礦體上得到 1.7 10-5 ms-2 的剩余重力異常, 異常范圍與礦體基本一致, 見(jiàn)圖 3. 2.19。 該區(qū)應(yīng)用重力測(cè)量的主要困難是地形復(fù)雜, 地改等各項(xiàng)校正尚存在問(wèn)題。,(2) 自然電位異常。 區(qū)內(nèi)含炭地層引起的自電異常, 走向多與地層走向一致, 范圍較大,幅值很高 (

14、如有個(gè)自電異常, 走向穩(wěn)定, 長(zhǎng)達(dá)三千米, 異常幅度達(dá) - 800 mV, 并由于含炭不均勻出現(xiàn)多峰) 。 這些特點(diǎn)明顯不同于礦異常,后者形狀較規(guī)則, 范圍較小, 幅值一般不超過(guò)- 400 mV, 見(jiàn)圖 3. 2.19。 故自然電位的異常特征, 可作為該區(qū)區(qū)分礦與非礦異常的一個(gè)標(biāo)志。,(3) 磁法資料 該區(qū)號(hào)礦體伴生有含銅磁黃鐵礦, 故用磁法區(qū)分礦體 ( 有磁異常) 和炭質(zhì)板巖 ( 無(wú)磁異常) 的激電異常, 取得了較好效果。 該區(qū)有的礦體 ( 如號(hào)礦體) 不含磁性礦物, 因而不產(chǎn)生磁異常) 。 故不能只利用磁法結(jié)果判斷是礦或非礦異常, 應(yīng)與其他地質(zhì)和物化探資料綜合起來(lái)考慮。,三、電磁法的找礦實(shí)

15、例,1. MT/AMT法 山東某地金礦區(qū)深部找礦工作。 該礦區(qū)位于沂沭大斷裂帶中段，其兩側(cè)發(fā)育有斷裂，已知金礦受沂水一湯頭次級(jí)斷裂控制，為蝕變巖型金礦。,為了探明金礦在深部的蘊(yùn)藏遠(yuǎn)景，必須探明次級(jí)斷裂帶的延深情況、形態(tài)和產(chǎn)狀等。 為此在該區(qū)布置了10條探測(cè)剖面，圖1為第100線剖面的二維反演結(jié)果，探測(cè)深度2000m。,42,圖1 二維反演電阻率剖面圖（根據(jù)大山地質(zhì)礦業(yè)公司）,2. CSAMT法 金礦體模型和CSAMT剖面疊加,謝家溝金礦礦體模型和CSAMT剖面疊加立體示意圖,二連銅礦是20 世紀(jì)60 年代發(fā)現(xiàn)的小型銅礦, 埋藏深度080 m, 通過(guò)多年的開(kāi)采, 原探明的資源量已近枯竭, 礦山面

16、臨著下馬的威脅，希望能找到深部礦。 工區(qū)地球物理特征 通過(guò)對(duì)礦區(qū)多個(gè)巖( 礦) 石標(biāo)本的電物性測(cè)定、統(tǒng)計(jì)整理, 基本上反映了本測(cè)區(qū)巖( 礦) 石的電物性特征( 表1) 。,氧化銅礦石和礦區(qū)其他巖石相比具有“高阻高極化特征”, 深部原生銅礦和礦區(qū)其他巖石相比具有“低阻高極化特征”, 這就為利用CSAMT 法深部找礦提供了物性前提,21 線共發(fā)現(xiàn)3 個(gè)低阻異常, 第一個(gè)低阻異常在72 號(hào)點(diǎn)淺地表附近, 深度約30 m,ZK401-1 鉆孔完鉆孔深72. 30 m, 見(jiàn)礦深度32 m, 礦體厚度4 m, 見(jiàn)礦段緊臨該低阻異常下部;,第二個(gè)低阻異常位于70 號(hào)點(diǎn)標(biāo)高1 020 m 處, 深度約80 m,