用高密度電阻率法勘探含錳巖層

陳 耀

(廣西大錳錳業(yè)有限公司，廣西南寧 530031)

0 前言

電法勘探是綜合地球物理勘探方法中基本方法之一。電法勘探是以地下巖(礦)之間的電性差異為基礎，根據(jù)地面測定，研究人工、天然電場或電磁場的分布特點及變化規(guī)律來推斷地下電阻率分布，從而推斷地質構造和礦產資源分布狀況[1]。是一種具有簡便、快速、經濟、應用范圍廣的勘探方法。

高密度電法是1980年代國際上興起的一種電法勘探方法，其原理與常規(guī)的電阻率法基本相同。與前者不同的是在探測剖面上同時布置多道電極，由人工控制向地下發(fā)送電流使地下形成穩(wěn)定電流場。通過自動控制轉換裝置對所布設的剖面進行自動觀測記錄。高密度電法可進行二維地斷面測量，兼具剖面法和測深功能。是地層劃分推斷隱伏構造等物體的有效手段[2]。相對而言，高密度電法具有測點密度大，信息量大，工作效率高等特點。測量過程中通過轉換裝置控制電極的不同排列組合，能夠實現(xiàn)電流勘探的各種裝置形式的探測，可以提供更多的地斷面信息。通過對各種地斷面信息的對比分析提高解譯的準確度，有利于發(fā)揮物探技術在勘探中的優(yōu)勢[3-4]。

高密度電阻率法實際上是陣列勘探方法?，F(xiàn)場測量時，只需要在預先選定的測線和測點上，將全部電極設置在一定間隔測點上，然后通過特制的電極轉換裝置，根據(jù)需要將這些電極合成指定的電極裝置和電極距，快速完成多種電極裝置和多種電極距在觀測剖面多個點的電阻率法(視電阻率)觀測。再配上相應的數(shù)據(jù)處理成圖和解釋軟件便可完成地質調查任務[5-6]。

1 工程應用

1.1 任務來源

業(yè)主取得了工作區(qū)的探礦權，但該區(qū)地質工作程度低，能收集到的地形地貌及地質資料有限。業(yè)主要求用快速經濟的方法對工作區(qū)的地質簡況，隱伏構造，隱伏巖層，特別是對含錳灰?guī)r的貯存狀況做出預估、預查評價。為下一步的工作開展做出預評價。

1.2 工作區(qū)自然地質簡況

測區(qū)位于印度尼西亞國楞榜市 KIRAM村附近。地形地貌為低山緩坡，地面坡度25(°)～45(°)。電測點高程范圍為50～150 m。地表植被多為灌木和低矮草叢。區(qū)域構造為南加里曼丹總構造，地層由石灰?guī)r和上白堊紀火山系列組成，此地層系統(tǒng)下延深至幾十公里。在本工作測區(qū)出露巖層主要有2組巖層：

1)墨綠色和灰色含錳灰?guī)r

灰?guī)r有微弱方鉛礦化和閃鋅礦化。錳灰?guī)r含錳在10%～30%，主要礦物為碳酸錳。含錳灰?guī)r露頭寬度在0.2～3 m。

2)褐紅色碎硝巖和巖爍巖等組成的海相沉積碎屑巖層

此層大面積出露?，F(xiàn)場測定本區(qū)主要出露2種巖層的電阻率見表1。

表1 出露2種巖層的電阻率 Ωm

地質地層組成簡單、巖石電性存在明顯差異是選擇使用高密度電法勘探的基礎。利用上述2種巖石的電阻率差異來調查含錳巖層的位置、構造、產狀和連續(xù)性的方法是可行的。

1.3 工作儀器

美國產 SUPERSTING電測儀、R1/IP AGI反演系統(tǒng)。手持 GPS、全站儀及輔助工具等。

1.4 成果分析

對實測數(shù)據(jù)進行編輯處理后，通過R1/IP AGI反演系統(tǒng)對野外測量數(shù)據(jù)進了反演出計算。以下列4個電測剖面反演成果圖為例分析解釋探測效果。

1)圖1為2號線高密度電阻率剖面圖

圖1 2號線高密度電阻率剖面

電阻率剖面分布特征呈高阻性孤立分布，不連續(xù)。低阻性連續(xù)分布。根據(jù)已知地質體和物性資料，在本地區(qū)高阻性一般為含錳灰?guī)r層反應，低阻性為松軟碎硝沉積巖反應。可以推斷上述電阻性基本上反映了其巖石分布。高阻性為含錳灰?guī)r，低阻性為松軟碎硝沉積巖。在14～43 m和86～99 m處有高阻異常，推斷14～43 m和86～99 m處有含錳灰?guī)r。頂部埋深分別為0～20 m不等，厚度不一。

2)圖2為4號線高密度電阻率剖面圖

圖2 4號線高密度電阻率剖面

電阻率剖面分布特征呈高阻性局部連續(xù)分布。低阻性大部分連續(xù)分布。剖面電阻率在17.1～10 000Ωm范圍。推斷有2種不同巖層組成，一種高阻體是含錳灰?guī)r，電阻率范圍3 029～10 000Ωm；另一種低阻體是松軟碎硝沉積巖，電阻率17.1～3 029Ωm范圍。在73～129 m處存在含錳灰?guī)r，頂部埋深分別為0～20 m不等，厚度不一。

3)圖3為6號線高密度電阻率剖面圖

圖3 6號線高密度電阻率剖面

電阻率剖面內分布特征呈高阻性孤立分布，不連續(xù)。低阻性連續(xù)分布。高阻性為含錳灰?guī)r反應，低阻性為松軟碎硝沉積巖反應。剖面電阻率在6.1～10 000Ωm范圍。推斷有2種不同巖層組成，一種高阻體是含錳灰?guī)r，電阻率范圍2 498～10 000 Ωm。另一種低阻體是松軟碎硝沉積巖，電阻率6.1～2 498Ωm。含錳灰?guī)r的電阻率為2 498～39 666 Ωm。推斷0，30，60，81，90，120 m處有含錳灰?guī)r。頂部埋深分別為0～20 m不等，厚度不一。

4)圖4為8號線高密度電阻率剖面圖

圖4 8號線高密度電阻率剖面

電阻率剖面內分布特征呈高阻性孤立分布，不連續(xù)。低阻性連續(xù)分布。高阻性為含錳灰?guī)r反應，低阻性為松軟碎硝沉積巖反應。電阻率在8.8～10 000Ωm范圍。推斷有2種不同巖層組成：a高阻體是含錳灰?guī)r電阻率范圍2 671～10 000Ωm；b低阻體是松軟碎硝沉積巖電阻率8.8～2 671Ωm。松軟碎硝沉積巖電阻率約為2 671Ωm。推斷15，28，55，80，95，100 m處有含錳灰?guī)r。頂部埋深分別為0～13 m，厚度不一。

本電測工作區(qū)地貌條件簡單，地形平緩，相對高差小。地質單元單一，巖層界線明析，巖性簡單而且電阻率差異大，易于分辨。工作區(qū)較好的地質地貌背景條件有利于實施電法勘測工作，提高了電法電阻率測定的有效性和準確度。利用高密度電法勘探的工作成果，預測了該工作區(qū)含錳灰?guī)r貯存的基本情況，為下一步進行地質工作提供了基礎資料。為了驗證高密度電法勘探工作成果的有效性，在工作區(qū)布置2個鉆孔進行驗證，均在預測位置發(fā)現(xiàn)相應巖層。結果表明：利用高密度電法勘探在本工作區(qū)調查含錳巖層的應用是有效和可靠的。

2 結論

1)通過本次電法勘測大致查明了本工作區(qū)含錳巖層的位置、走向、埋深，為下一步開展工作提供了依據(jù)；

2)高密度電法勘探作為一種比較成熟的地球物理勘探方法，具有簡便、快速、經濟應用范圍廣等特點，應用在同類地區(qū)特別是國外地質工作程度低的區(qū)域有借鑒意義。

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[2]蘇永軍，王緒本，羅建群.高密度電阻率法在三星堆壕溝考古勘探中應用研究[J].地球物理學進展，2007，22(1)：268-272.

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