用高密度电阻率法勘探含锰岩层

陈 耀

(广西大锰锰业有限公司，广西南宁 530031)

0 前言

电法勘探是综合地球物理勘探方法中基本方法之一。电法勘探是以地下岩(矿)之间的电性差异为基础，根据地面测定，研究人工、天然电场或电磁场的分布特点及变化规律来推断地下电阻率分布，从而推断地质构造和矿产资源分布状况[1]。是一种具有简便、快速、经济、应用范围广的勘探方法。

高密度电法是1980年代国际上兴起的一种电法勘探方法，其原理与常规的电阻率法基本相同。与前者不同的是在探测剖面上同时布置多道电极，由人工控制向地下发送电流使地下形成稳定电流场。通过自动控制转换装置对所布设的剖面进行自动观测记录。高密度电法可进行二维地断面测量，兼具剖面法和测深功能。是地层划分推断隐伏构造等物体的有效手段[2]。相对而言，高密度电法具有测点密度大，信息量大，工作效率高等特点。测量过程中通过转换装置控制电极的不同排列组合，能够实现电流勘探的各种装置形式的探测，可以提供更多的地断面信息。通过对各种地断面信息的对比分析提高解译的准确度，有利于发挥物探技术在勘探中的优势[3-4]。

高密度电阻率法实际上是阵列勘探方法。现场测量时，只需要在预先选定的测线和测点上，将全部电极设置在一定间隔测点上，然后通过特制的电极转换装置，根据需要将这些电极合成指定的电极装置和电极距，快速完成多种电极装置和多种电极距在观测剖面多个点的电阻率法(视电阻率)观测。再配上相应的数据处理成图和解释软件便可完成地质调查任务[5-6]。

1 工程应用

1.1 任务来源

业主取得了工作区的探矿权，但该区地质工作程度低，能收集到的地形地貌及地质资料有限。业主要求用快速经济的方法对工作区的地质简况，隐伏构造，隐伏岩层，特别是对含锰灰岩的贮存状况做出预估、预查评价。为下一步的工作开展做出预评价。

1.2 工作区自然地质简况

测区位于印度尼西亚国楞榜市 KIRAM村附近。地形地貌为低山缓坡，地面坡度25(°)～45(°)。电测点高程范围为50～150 m。地表植被多为灌木和低矮草丛。区域构造为南加里曼丹总构造，地层由石灰岩和上白垩纪火山系列组成，此地层系统下延深至几十公里。在本工作测区出露岩层主要有2组岩层：

1)墨绿色和灰色含锰灰岩

灰岩有微弱方铅矿化和闪锌矿化。锰灰岩含锰在10%～30%，主要矿物为碳酸锰。含锰灰岩露头宽度在0.2～3 m。

2)褐红色碎硝岩和岩烁岩等组成的海相沉积碎屑岩层

此层大面积出露。现场测定本区主要出露2种岩层的电阻率见表1。

表1 出露2种岩层的电阻率 Ωm

地质地层组成简单、岩石电性存在明显差异是选择使用高密度电法勘探的基础。利用上述2种岩石的电阻率差异来调查含锰岩层的位置、构造、产状和连续性的方法是可行的。

1.3 工作仪器

美国产 SUPERSTING电测仪、R1/IP AGI反演系统。手持 GPS、全站仪及辅助工具等。

1.4 成果分析

对实测数据进行编辑处理后，通过R1/IP AGI反演系统对野外测量数据进了反演出计算。以下列4个电测剖面反演成果图为例分析解释探测效果。

1)图1为2号线高密度电阻率剖面图

图1 2号线高密度电阻率剖面

电阻率剖面分布特征呈高阻性孤立分布，不连续。低阻性连续分布。根据已知地质体和物性资料，在本地区高阻性一般为含锰灰岩层反应，低阻性为松软碎硝沉积岩反应。可以推断上述电阻性基本上反映了其岩石分布。高阻性为含锰灰岩，低阻性为松软碎硝沉积岩。在14～43 m和86～99 m处有高阻异常，推断14～43 m和86～99 m处有含锰灰岩。顶部埋深分别为0～20 m不等，厚度不一。

2)图2为4号线高密度电阻率剖面图

图2 4号线高密度电阻率剖面

电阻率剖面分布特征呈高阻性局部连续分布。低阻性大部分连续分布。剖面电阻率在17.1～10 000Ωm范围。推断有2种不同岩层组成，一种高阻体是含锰灰岩，电阻率范围3 029～10 000Ωm；另一种低阻体是松软碎硝沉积岩，电阻率17.1～3 029Ωm范围。在73～129 m处存在含锰灰岩，顶部埋深分别为0～20 m不等，厚度不一。

3)图3为6号线高密度电阻率剖面图

图3 6号线高密度电阻率剖面

电阻率剖面内分布特征呈高阻性孤立分布，不连续。低阻性连续分布。高阻性为含锰灰岩反应，低阻性为松软碎硝沉积岩反应。剖面电阻率在6.1～10 000Ωm范围。推断有2种不同岩层组成，一种高阻体是含锰灰岩，电阻率范围2 498～10 000 Ωm。另一种低阻体是松软碎硝沉积岩，电阻率6.1～2 498Ωm。含锰灰岩的电阻率为2 498～39 666 Ωm。推断0，30，60，81，90，120 m处有含锰灰岩。顶部埋深分别为0～20 m不等，厚度不一。

4)图4为8号线高密度电阻率剖面图

图4 8号线高密度电阻率剖面

电阻率剖面内分布特征呈高阻性孤立分布，不连续。低阻性连续分布。高阻性为含锰灰岩反应，低阻性为松软碎硝沉积岩反应。电阻率在8.8～10 000Ωm范围。推断有2种不同岩层组成：a高阻体是含锰灰岩电阻率范围2 671～10 000Ωm；b低阻体是松软碎硝沉积岩电阻率8.8～2 671Ωm。松软碎硝沉积岩电阻率约为2 671Ωm。推断15，28，55，80，95，100 m处有含锰灰岩。顶部埋深分别为0～13 m，厚度不一。

本电测工作区地貌条件简单，地形平缓，相对高差小。地质单元单一，岩层界线明析，岩性简单而且电阻率差异大，易于分辨。工作区较好的地质地貌背景条件有利于实施电法勘测工作，提高了电法电阻率测定的有效性和准确度。利用高密度电法勘探的工作成果，预测了该工作区含锰灰岩贮存的基本情况，为下一步进行地质工作提供了基础资料。为了验证高密度电法勘探工作成果的有效性，在工作区布置2个钻孔进行验证，均在预测位置发现相应岩层。结果表明：利用高密度电法勘探在本工作区调查含锰岩层的应用是有效和可靠的。

2 结论

1)通过本次电法勘测大致查明了本工作区含锰岩层的位置、走向、埋深，为下一步开展工作提供了依据；

2)高密度电法勘探作为一种比较成熟的地球物理勘探方法，具有简便、快速、经济应用范围广等特点，应用在同类地区特别是国外地质工作程度低的区域有借鉴意义。

[1]王兴泰.高密度电阻率法及其应用技术研究[J].长春地质学院学报，1991，21(3)：341-347.

[2]苏永军，王绪本，罗建群.高密度电阻率法在三星堆壕沟考古勘探中应用研究[J].地球物理学进展，2007，22(1)：268-272.

[3]罗延钟，张桂青.电子计算机在电法勘探中的应用[M].武汉：武汉地质学院出版社，1987：50-58.

[4]段本春，朱永盛.电法二维有限元正演计算的若千新结果[J].物探化探计算技术，1994(19)：61-66.

[5]底青云，王妙月.二维电阻率成像的有限元解法[J].岩石力学与工程学报，1999，18(3)：317-321.

[6]Lines，L.R.，and Treitel，S.，Tutorial.A review of least-squares inversion and itsapplication to geophysical problems[J].Geophys.Prosp.，1984，32：159-186.