高密度電法測量的應用及其在森林區(qū)的優(yōu)勢

賈立國，吳繼紅

（1.吉林大學地球科學學院，吉林長春 130061；2.沈陽地質(zhì)礦產(chǎn)研究所/中國地質(zhì)調(diào)查局沈陽地質(zhì)調(diào)查中心，遼寧沈陽 110034）

高密度電法測量的應用及其在森林區(qū)的優(yōu)勢

賈立國1，2，吳繼紅1

（1.吉林大學地球科學學院，吉林長春 130061；2.沈陽地質(zhì)礦產(chǎn)研究所/中國地質(zhì)調(diào)查局沈陽地質(zhì)調(diào)查中心，遼寧沈陽 110034）

高密度電法系統(tǒng)（SUPER STING R8 IP）觀測可以同時得到電阻率與極化率的數(shù)據(jù).根據(jù)電阻率異常對隱伏構(gòu)造、地質(zhì)體的產(chǎn)狀規(guī)模進行推斷，根據(jù)視極化率異常對隱伏礦體的特征及賦存位置與構(gòu)造的關(guān)系進行推斷，利用其結(jié)果可進行異常圈定，為進一步勘查指明方向.同時在森林覆蓋區(qū)使用該方法可有效減少植被破壞，解決環(huán)境保護與區(qū)域礦產(chǎn)勘查的矛盾.

高密度電法；森林覆蓋區(qū)；地質(zhì)礦產(chǎn)勘查

高密度電阻率法在20世紀80年代后期由原地質(zhì)礦產(chǎn)部系統(tǒng)引入和應用，多年來該方法在工程勘察領(lǐng)域取得了明顯的效果和顯著的社會經(jīng)濟效益，近幾年在地質(zhì)礦產(chǎn)領(lǐng)域也多有應用.結(jié)合高密度電法工作特點，筆者以近年在森林覆蓋區(qū)的工作經(jīng)驗，認為該方法既能在地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查中發(fā)揮作用，同時也可對自然環(huán)境加以保護.

1 工作方法

1.1 高密度電阻率法工作的原理及特點

高密度電阻率法的理論基礎(chǔ)與常規(guī)電阻率法相同，仍然是以巖、土導電性的差異為基礎(chǔ)，研究在人工施加穩(wěn)定電流場的作用下地中傳導電流分布規(guī)律的一種電探方法［1］.與常規(guī)電阻率法所不同的是方法技術(shù)，高密度電阻率法野外測量時只需將全部電極置于觀測剖面的各測點上，然后利用自動化電測儀便可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速和自動采集［2］.

由于高密度電阻率法的上述性質(zhì)，相對于常規(guī)電阻率法而言，它具有以下特點：

1）電極布設是一次完成的，為野外數(shù)據(jù)的快速自動測量奠定基礎(chǔ)，自動檢測接地條件，避免了人為主觀所出現(xiàn)的錯誤.

2）野外數(shù)據(jù)采集實現(xiàn)自動化，采集速度快而且能有效地進行多種電極排列方式的掃描測量，可以獲得較豐富的地電斷面結(jié)構(gòu)特征信息.

3）與傳統(tǒng)的電阻率法相比，成本低，效率高，信息豐富，解釋方便.

1.2 數(shù)據(jù)質(zhì)量的保證

高密度電法是通過多個接地電極采集視電阻率與視極化率數(shù)據(jù)，電極接地的好壞直接影響數(shù)據(jù)的質(zhì)量，因此對數(shù)據(jù)質(zhì)量的保證，就是對接地條件的保證.具體措施有深埋電極、鹽水澆灌等方法.

2 地質(zhì)調(diào)查中的應用

森林覆蓋區(qū)的植被覆蓋層非常發(fā)育，在不破壞森林資源的情況下，確定覆蓋層下目標體的空間賦存狀態(tài)，其難度是相當大的.高密度電測量在一定程度上可以兼顧解決.

2.1 工作實例一

2.1.1 工區(qū)概況

工區(qū)主要為變粉砂巖，地表覆蓋嚴重，局部發(fā)育石英網(wǎng)脈，見有硅化、黃鐵礦化、閃鋅礦化、孔雀石化等.高密度電法在該區(qū)的主要任務是：探索前期電法掃面所發(fā)現(xiàn)的異常覆蓋層下的引起因素，并結(jié)合地質(zhì)資料，對可能存在的礦體空間賦存狀態(tài)進行探測.

2.1.2 工作布置及參數(shù)設置

在異常部位布設了LTL1、LTL2兩條平行測線剖面，長度各300 m，相距40 m，測線方位155°，點距5 m.

高密度電法測量采用美國AGI生產(chǎn)的SUPER STING R8 IP高密度電法儀，同時采集電阻率和極化率兩種參數(shù)，儀器利用12 V電池供電測量.測量時間為2 s，最大供電電流2000 mA.采用Dip-Dip裝置，置本身分辨率強于三極和對稱四極［3］，所需時間優(yōu)于施倫貝謝等方法，電極數(shù)量60個，最大N為8，重復讀數(shù)2次.

由于剖面有植物腐殖土覆蓋，在電極布置時采取去掉腐殖土覆蓋層，埋入土中20～30 cm，使其與土壤接觸良好并澆鹽水的方法，確保供電電流強度和接收電流的強度.

2.1.3 LTL1剖面電性特征及綜合解釋

圖1為LTL1剖面的視電阻率與視極化率成果圖，其總體反映深度約70 m，在淺表層存在較薄的低阻低極化層，揭示該剖面的腐殖土和殘坡積厚度為1～5 m；位于剖面60～110 m和240 m處的低阻帶，顯示有斷裂存在；在對應剖面125～140 m處，地表局部見有硅化、黃鐵礦化、閃鋅礦化、孔雀石化等，經(jīng)槽探揭露于130 m處見寬2 m的閃鋅礦化、黃鐵礦化體（圖2），與中阻中極化電性特征相對應，表明礦化體呈中阻高極化特征，只是因其位于斷層上盤，且規(guī)模較小而沒有引起較高的極化異常.據(jù)此推測在剖面190～220 m處的植被覆蓋層下也應有礦化體存在；最主要的是在斷層下盤，位于剖面60～120 m處，埋深30 m以下的高極化異常體，可能有閃鋅礦體存在（圖3）.

圖1 LTL1剖面視電阻率與視極化率成果圖Fig.1 Apparent resistivity and apparent polarizability result map of the LTL1 profile

圖2 LTC01探槽125～140m素描圖Fig.2 The trenching sketch of LTC01

圖3 LTL1高密度電法剖面解釋推斷圖Fig.3 The interpretation of multi-electrode resistivity method

2.2 工作實例二

2.2.1 工區(qū)概況

工區(qū)為長白山風景區(qū)北坡的火山灰覆蓋區(qū)，火山灰覆蓋厚度從幾米到幾十米，地表植被發(fā)育，其他地質(zhì)方法很難發(fā)揮作用.

2.2.2 工作布置及參數(shù)設置

利用高密度電法在不破壞植被的前提下，對火山灰覆蓋層進行探測試驗，探明火山灰厚度和底層巖層分布特征.布設剖面測線長度450 m，點距5 m.

高密度電法測量采用美國AGI生產(chǎn)的SUPER STING R8 IP高密度電法儀，采集測量電阻率參數(shù)模式.測量時間為1.2 s，最大供電電流2000 mA.采用Dip-Dip裝置，電極數(shù)量100個，最大N為8，重復讀數(shù)2次，采用滑動測量方式［4］.由于剖面有植物腐蝕土覆蓋，在電極布置時采取去掉腐蝕土覆蓋層，埋入土中20～30 cm，使其與土壤接觸良好并澆鹽水的方法，確保供電電流強度和接收電流的強度.

2.2.3 工作成果解譯

圖4為試驗剖面的高密度電法視電阻率斷面圖，剖面的電阻率整體呈現(xiàn)上高下低趨勢，高阻（電阻率3000～10000 Ωm）為火山灰覆蓋層，中阻（電阻率800～2000 Ωm）為致密塊狀玄武巖，電阻率低于800 Ωm的為氣孔狀玄武巖.除剖面235～310 m處顯示局部火山灰覆蓋較少外，其余地段均被厚為7～14 m的火山灰覆蓋.試驗剖面特征較好地體現(xiàn)了火山灰蓋層與下伏玄武巖的空間關(guān)系（圖5）.

圖4 火山灰覆蓋區(qū)視電阻率成果圖Fig.4 Apparent resistivity result map in volcanic ash covered area

圖5 火山灰覆蓋區(qū)高密度電法剖面解釋推斷圖Fig.5 The interpretation of multi-electrode resistivity method for volcanic ash covered area

3 結(jié)論

1）高密度電法系統(tǒng)具有方便快捷、獲得有效參數(shù)多的優(yōu)勢，在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查和礦產(chǎn)勘查中能很直觀地揭露出巖礦體賦存關(guān)系和構(gòu)造界線.

2）在森林覆蓋區(qū)使用高密度電法，能有效減少對植被破壞，解決了環(huán)境保護與區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)勘查的矛盾.

［1］馬德錫，于愛軍，葛良勝，等.高密度電法在金礦勘查中的應用［J］.地質(zhì)與勘探,2008,44（3）:65—69．

［2］董浩斌，王傳雷.高密度電法的發(fā)展與應用［J］.地學前緣,2003, 10（1）:171—176.

［3］呂玉增，阮百堯.高密度電法工作中的幾個問題研究［J］.地質(zhì)與勘探,2005,41（增刊）:179—183．

［4］馬德錫，張志勇，楊進，等.StingR1 Ip Swift高密度電法長剖面測量方法探討［J］.東華理工大學學報：自然科學版,2008,31（2）:152—158.

APPLICATION OF MULTI-ELECTRODE RESISTIVITY SURVEY IN FOREST-COVERED AREAS

JIA Li-guo1,2,WU Ji-hong1
（1.College of Earth Sciences,Jilin University,Changchun 130061,China; 2.Shenyang Institute of Geology and Mineral Resources,CGS,Shenyang 110034,China）

The multi-electrode resistivity and induced polarization（IP）survey can obtain resistivity and polarizability data at the same time. The concealed structures,occurrence and scale of the geological bodies can be inferredby the resistivity anomalies. The features and geometry of the concealed orebodies as well as theirrelationship with structures can be inferredfrom thepolarizability anomalies. Theresults can be used to delineate anomaly and guide the future work. In forestcovered area, this method can reduce the vegetation destroy,therefore solvethe conflict between environmental protection and mineral exploration.

multi-electroderesistivity;forest-coveredarea;mineralexploration

1671-1947（2014）02-0181-03

P631.3

A

2013－010－ 29；

2014-03-25.編輯：張哲．

賈立國（1981—），男，工程師，從事地球物理調(diào)查研究工作，通信地址遼寧省沈陽市皇姑區(qū)黃河北大街280號，E-mail//shenaojlg353@163.com