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)性最強的的一門分支學(xué)科。 實踐證明，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。,我國固體礦產(chǎn)從長遠講并不豐富, 特別是銅、鎳、優(yōu)質(zhì)錳、金、銀、鉑等礦,急需加強工作。 就是目前有優(yōu)勢的鎢、錫、銻、鉛鋅、稀土等礦, 2030年后也會出現(xiàn)不足。 所以, 找礦的任務(wù)還很艱巨。,隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，對礦產(chǎn)資源需求量大增，固體礦產(chǎn)的開發(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)合的綜合找礦時代。,一般情況下金屬礦物呈彌散狀分布，礦體難以形成獨立的物性體，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，電法方法是通過尋找控礦構(gòu)造、產(chǎn)出環(huán)境和伴生礦物進行間接找礦，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 時間域電磁法：TEM,這兩類方法的優(yōu)缺點：,電磁法特別對低阻體敏感。 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)上來說, 直流激電法與交流激電法并不是截然不同的或完全獨立的兩種找礦方法。 因為它們都是以巖礦石的電化學(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的空間分布形態(tài)以及時間( 頻率) 特性, 都是相同

4、或有緊密聯(lián)系的。,所以無論是直流激電法還是交流激電法, 都屬于激電法。 只不過一個是向地下供單向直流電, 激發(fā)礦體產(chǎn)生瞬變異常場; 另一個則是向地下供的交流電, 激發(fā)礦體產(chǎn)生交變的異常場。 盡管二者從本質(zhì)上來說是一致的, 但并非說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)備與觀測異常場的儀器, 均與直流激電法有所不同。 同時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, 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或優(yōu)點, 對野外工作開始之前的方法選擇是有

5、益的 。,1 、直流激電法的優(yōu)點 (1) 在通常情況下, 直流激電法用長脈沖供電時可以獲得最大限度的激電異常, 因而有利于在極化效應(yīng)較弱情況下進行測量, 有可能發(fā)現(xiàn)較小的地質(zhì)目標(biāo)。相對交流激電來說, 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, 觀測和研究激電二次場的時間特性, 而交流激電法只能在供電過程中觀測和研究極化場 ( 總場) 。,因而, 在避免電磁耦合干擾方面和在研究激電場的電化學(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的時間范圍內(nèi)觀測和研究激電異常場, 而交流激電法在實際工作中, 只能在一定的頻段范圍內(nèi) ( 一般為 0.1 10

6、Hz) 觀測和研究極化場 ( 總場) 。 因此, 直流激電法研究的電化學(xué)過程較長, 有可能在更廣闊的時間域內(nèi), 揭示激電異常源的性質(zhì)。,2 、交流激電法的優(yōu)點 (1) 由于交流激電法觀測的是極化場 ( 總場) , 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源四極裝置開展普查找礦工作。 (2) 由于接收機具有選頻和濾波系統(tǒng), 它只接收由發(fā)送機發(fā)出的固定頻率信號。,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的影響方面均比直流激電法有優(yōu)勢, 有較強的抗干擾能力。 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資料。 (3) 相對直流激電法而言, 交流激電法可觀測研究的參數(shù)較多, 如振幅和相位, 虛分量和實分量, 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)場的特征, 有可能對評價激電異常源性質(zhì)提供較多的途徑。 從以上對兩種方法相對優(yōu)點的討論不難看出, 對某一具體工區(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)-地球物理條件以及各種干擾情況等酌情而定。,一般來說, 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銅礦上的對比試驗結(jié)果。 該礦區(qū)位于衡陽盆地, 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)是開采中的礦山, 所以有一定強度的工業(yè)游散電流干擾。,試驗用的儀器有四種, 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, 有湖南物探隊的 D-75 短導(dǎo)線激電儀。 交流激電儀是青海物探隊的 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進行剖面測量, 而交流激電法的觀測可在有干擾情況下進行。 由圖可見, 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。 此例說明了交流激電法的抗干擾能力強, 而且裝備輕便。 圖1.1. 2 給出了一個在某鐵礦上直流激電法與交流激電法的對比試驗結(jié)果。 該區(qū)第四系低阻覆蓋層厚度達 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。,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)為負異常不能反映礦體的存在。 此例說明了交流激電法受電磁耦合的影響比較嚴重, 而直流激電法卻可避開電磁耦合的干擾。 這種情況下對交流激電法的 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，在重點異常點上布置了幾條激電測深剖面。 對每條激電測深剖面資料進行二維反演，對礦體的電性異常進行定量解釋，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價激電異常 在評價激電異常過程中, 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值的。,如當(dāng)具備一定水文地質(zhì)條件時, 在強烈石墨化巖層上能引起幅度很大 ( 負500 600 mV 以至負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負 300 400 mV。 這樣大幅度的自電異常, 便可作為區(qū)分強烈石墨化巖層非礦激電異常的一個標(biāo)志。,在地形與地質(zhì)條件有利時, 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)將磁測資料與激電資料結(jié)合起來時, 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、無明顯差別。 為了區(qū)分炭質(zhì)板巖干擾, 青海物探隊曾綜合應(yīng)用了以下資料。 (1) 高精度重力測量。該區(qū)硫化礦石的平均密度高達 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, 見圖 3. 2.19。 該區(qū)應(yīng)用重力測量的主要困難是地形復(fù)雜, 地改等各項校正尚存在問題。,(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、如有個自電異常, 走向穩(wěn)定, 長達三千米, 異常幅度達 - 800 mV, 并由于含炭不均勻出現(xiàn)多峰) 。 這些特點明顯不同于礦異常,后者形狀較規(guī)則, 范圍較小, 幅值一般不超過- 400 mV, 見圖 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標(biāo)志。,(3) 磁法資料 該區(qū)號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 ( 無磁異常) 的激電異常, 取得了較好效果。 該區(qū)有的礦體 ( 如號礦體) 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考慮。,三、電磁法的找礦實

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斷裂控制，為蝕變巖型金礦。,為了探明金礦在深部的蘊藏遠景，必須探明次級斷裂帶的延深情況、形態(tài)和產(chǎn)狀等。 為此在該區(qū)布置了10條探測剖面，圖1為第100線剖面的二維反演結(jié)果，探測深度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, 通過多年的開采, 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 通過對礦區(qū)多個巖( 礦) 石標(biāo)本的電物性測定、統(tǒng)計整理, 基本上反映了本測區(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 個低阻異常, 第一個低阻異常在72 號點淺地表附近, 深度約30 m,ZK401-1 鉆孔完鉆孔深72. 30 m, 見礦深度32 m, 礦體厚度4 m, 見礦段緊臨該低阻異常下部;,第二個低阻異常位于70 號點標(biāo)高1 020 m 處, 深度約80 m,