激電測深中特殊地電條件的存在對測量的影響分析-以某金屬礦區(qū)為例

■徐揚(yáng)威　盧　蕾　劉　登　董志泉（內(nèi)蒙古自治區(qū)第六地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)院內(nèi)蒙古呼倫貝爾021000）

激電測深中特殊地電條件的存在對測量的影響分析-以某金屬礦區(qū)為例

■徐揚(yáng)威盧蕾劉登董志泉
（內(nèi)蒙古自治區(qū)第六地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)院內(nèi)蒙古呼倫貝爾021000）

特殊地電條件的存在，嚴(yán)重干擾著電法勘探的野外工作。電磁耦合及電磁感應(yīng)現(xiàn)象的存在，通常為導(dǎo)致特殊地電條件的先決條件。針對這一復(fù)雜的電性特征現(xiàn)象，本文以實(shí)際工區(qū)中的激電測深施工為例，著力闡述了特殊地電條件的形成過程，形成機(jī)理以及解決這一問題的步驟方法。

特殊地電條件激電測深電磁耦合電磁感應(yīng)

電法勘探是地球物理勘探的主要方法之一，它是以地下巖（礦）石的電性或電磁性質(zhì)差異為基礎(chǔ)，利用直流或交流電（磁）場來研究地質(zhì)結(jié)構(gòu)和尋找有用礦產(chǎn)的一種物理勘探方法。電法勘探中的激電測深全稱為激發(fā)極化法垂向電測深，其運(yùn)用直流電對地下介質(zhì)充電和放電，產(chǎn)生隨時(shí)間緩慢變化的附加電場，以此來分析地下介質(zhì)的極化率及電阻率變化情況。

電法勘探的野外施工，總是受各種因素的限制和影響，其中特殊地電條件對測量的影響尤為嚴(yán)重。在內(nèi)蒙古呼倫貝爾某金屬礦區(qū)內(nèi)，進(jìn)行激電測深的對稱四極裝置測量施工過程中，出現(xiàn)的特殊地電條件情況，使得我們有機(jī)會正視其存在的問題，并在工作中分析其形成的原理并探索出解決這一問題的方法經(jīng)驗(yàn)。

工區(qū)位于呼倫貝爾草原北東部，距離呼倫貝爾市首府海拉爾約六十公里，交通便利。工區(qū)內(nèi)地形較平緩,相對高差較小，區(qū)內(nèi)植被不發(fā)育，基巖出露較少，化學(xué)風(fēng)化作用弱而物理風(fēng)化作用強(qiáng)，大部地區(qū)B、C層土壤發(fā)育。由于礦區(qū)處于牧民草原牧場，因?yàn)榉奖惴拍良皠澐植煌羺^(qū)等原因，牧場被鐵圍欄隔斷并劃分為多個(gè)區(qū)域。在布設(shè)施工剖面時(shí)，剖面必須穿過多個(gè)區(qū)域，無法完全避開鐵圍欄，其中的鐵圍欄與部分設(shè)計(jì)施工剖面交叉或者平行。

在施工過程中，測量人員多次遇到測量數(shù)據(jù)虛高或負(fù)值情況。在多次排除了MN線漏電、極罐埋設(shè)接地電阻過高、發(fā)射機(jī)工作不穩(wěn)定、大線漏電、電極數(shù)量不夠、電極接地電阻過高等情況后，測量仍然出現(xiàn)虛高或負(fù)值現(xiàn)象，經(jīng)多方驗(yàn)證，推斷測量不穩(wěn)原因，是由于工區(qū)的特殊地電條件而導(dǎo)致。

布設(shè)激電測深過程中，考慮到鐵圍欄影響，剖面布設(shè)盡量少的穿過鐵圍欄，但整個(gè)剖面仍然不可避免的與鐵圍欄相交，在最終確定的施工方案中，剖面與鐵圍欄在剖面大約中間部分相交；同時(shí)，在剖面由南向北的大號部分剖面，有與其近似平行的鐵圍欄存在，長度大約300m。同時(shí)，由于方便施工布線，發(fā)射機(jī)所在的位置與剖面和鐵圍欄交點(diǎn)相隔較近。針對以上情況，本文闡述了兩種可能存在的導(dǎo)致特殊地電條件的電性情況。

1　鐵圍欄對均勻各向同性介質(zhì)中穩(wěn)定電場的影響

由均勻各向同性介質(zhì)半空間的兩個(gè)點(diǎn)電源電場原理可知：當(dāng)?shù)孛嫔蟽蓚€(gè)供電電極相距不是甚遠(yuǎn)時(shí)，則不能忽略兩個(gè)電極間的相互影響；兩個(gè)點(diǎn)電源間在一定范圍，一定深度內(nèi)形成了近乎穩(wěn)定的電場，這一現(xiàn)象為我們電法勘探提供了理論基礎(chǔ)。在實(shí)際電法勘探施工過程中，AB間形成了類似兩個(gè)點(diǎn)電源組成的電源場。分析電源場的電流分布特征，可以知道，在AB連線中間地段約1/3處，電流線是相互平行的，電流密度的方向近于水平。這樣就可以利用MN測量出AB中點(diǎn)O處的電位，其反映的就是O點(diǎn)下發(fā)H處深度的穩(wěn)定電場的介質(zhì)物性，其物性參數(shù)表達(dá)式見公式（1）。

I：M、N間電流大?。?/p>

ρ：視電阻率。

由上可以知道，電法勘探的基礎(chǔ)是供電電極間存在近似平穩(wěn)的電場，當(dāng)布設(shè)的剖面上存在相互連接的鐵圍欄時(shí)，對地下介質(zhì)供電的同時(shí)，也導(dǎo)致鐵圍欄上存電流，這樣破壞了AB間存在的穩(wěn)定電場；同時(shí)，相互連接的鐵圍欄上形成了等勢電位，使得大范圍與其連接的地表具有同樣的電位，這樣在測量端的MN極就無法測量出正常的中心點(diǎn)電位，嚴(yán)重干擾了測量工作，從而導(dǎo)致測量的不確定性。

2　鐵圍欄與發(fā)電機(jī)之間的電磁感應(yīng)

在測量現(xiàn)場，斷開AB極，不對大地供電時(shí)，發(fā)電機(jī)不工作，萬用表測量鐵圍欄電位，讀數(shù)為零；斷開AB極，不對大地供電，發(fā)電機(jī)工作，萬用表測量鐵圍欄電位，讀數(shù)不為零。由此可以判斷鐵圍欄與發(fā)電機(jī)二者間存在電磁耦合或電磁感應(yīng)現(xiàn)象，形成了渦流電磁場。

由于在施工過程中，對發(fā)射機(jī)供電的是一臺大功率的柴油發(fā)電機(jī)，其發(fā)出的電流為三廂交流電。發(fā)射機(jī)首次停放位置距離施工剖面過近，且其附近存在鐵圍欄。再次移動發(fā)射機(jī)，測量正常。

由麥克斯韋方程知道，交變的電場產(chǎn)生交變的磁場，同時(shí)，交變的磁場產(chǎn)生了電場。這樣在工作中，發(fā)射機(jī)工作正常，大線沒漏電的情況下，發(fā)射機(jī)和鐵圍欄與測量裝置之間由于電磁感應(yīng)，形成了渦流電磁場，從而導(dǎo)致二次電位的產(chǎn)生，導(dǎo)致無法測量，從而構(gòu)成了特殊地電條件。

移動車站，重新鋪設(shè)供電及測量線纜后，同時(shí)移動車站使其與測量剖面距離較遠(yuǎn)，再次測量，測量恢復(fù)正常。

對于消除此類特殊地電條件的影響，筆者通過現(xiàn)場施工以及原理分析，總結(jié)以下經(jīng)驗(yàn)：

（1）設(shè)計(jì)施工剖面時(shí)，在以實(shí)際設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上，兼顧特殊外部因素對測量的影響，盡可能的排除特殊地電條件的影響。

（2）排除因測量裝置引起的誤差；排除測量儀器、MN線、極罐、大線、電極等漏電的影響；如檢查測量儀器是否測量正常，可同時(shí)用兩臺儀器測量同一測點(diǎn)，分析二者測量結(jié)果是否相近；檢查大線是否與測量電線稱弧線相交，大線是否漏電；檢查極罐極差是否在正常范圍內(nèi)等。

（3）檢查發(fā)射機(jī)工作是否正常，供電電流聲是否達(dá)到施工要求；檢查發(fā)射機(jī)工作電流或頻率是否在施工設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。

（4）當(dāng)上述都檢查無誤后，可以確定其是由于特殊地電條件所引起的測量不穩(wěn)。

對于解決特殊地電條件引起的測量不穩(wěn)問題，首先應(yīng)該分析特殊地電條件的形成機(jī)理；在理解了它的形成機(jī)理后，可以改變其中一個(gè)或多個(gè)影響因素，從而最大限度地消除特殊地電條件的存在，使測量數(shù)據(jù)具有更高的真實(shí)性和可靠性。

[1]《DZ_T 0072-1993_電阻率測深法技術(shù)規(guī)程》，DZ/T0072一93,中華人民共和國地質(zhì)礦產(chǎn)部，1993年5月.

F407.1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-1-197-1

徐揚(yáng)威，男，2014年畢業(yè)于長江大學(xué)地球物理學(xué)院，碩士學(xué)位，研究方向?yàn)楦鞣N地球物理方法在多金屬礦物探工作中的應(yīng)用。