大功率激电在南京市凤凰山铜矿地质构造特征研究中的应用研究

冯松宝

【摘要】利用大功率激电对南京市凤凰山铜矿勘查区进行电测深工作，采用等比对称四极装置进行测深工作，在勘查区内布置两条测线进行探测。对激电测深采集的数据进行分析，利用计算机软件得到视极化率反演剖面图和视电阻率反演剖面图。对图形分析认为：采用大功率激电进行勘测取得了较好的勘测结果，但实际操作过程中应考虑勘查区地形、电网的分布影响因素，对激电勘测到的异常区建议采用钻探验证。

【关键词】大功率激电；应用研究；勘测

0引言

为了揭示南京市凤凰山铜矿勘查区内深部地质构造特征和矿化地质信息，寻找与发现区内深部与铜金多金属矿有关的高激化地质体（矿化体或有利成矿构造部位）特征，为进一步开展工作提供依据，在1：1万激电中梯扫面基础上，对圈定的异常区开展激电测深工作。勘查区位于横溪镇赵村水库南缘，在勘查区内共布置了两条激电测深勘探线，2号测线方向为东西向，点距为40m，14个测深点，4号测线方向为南北向，点距40m，8个测深点，共计22个测深点。

1工作方法与技术

1.1电测深法工作原理

电测深法是以地下岩（矿）石的电性差异为基础，人工建立地下稳定直流电场或脉动电场，通过逐次加大供电（或发送）与测量（或接收）电极极距，观测与研究同一测点下垂直方向不同深度范围岩（矿）层电阻率的变化规律以查明矿产资源或解决与深度有关的各类地质问题的一组直流电法勘查方法。

生产中，保持观测点不动，而不断改变电极距进行多次观测。随着供电电极距AB的增大，电流分布的范围加深变广，ρs与ηs值就反映了该测点周围更深更广范围内电性不均匀的情况。

电测深最适于在水平成层的地电断面情况下，探测岩层电阻率随深度的变化情况，因此称之为“电测深”或“垂向电测”。此时如果工作充分，就能够定量地求出标志层的埋深和某些电性层的厚度和埋藏深度。

电测深装置有多种排列方式，如：对称四极测深、三极测深、偶极测深等，常被采用的是对称四极测深，本次工作采用的是等比对称四极测深装置。如下图所示：

图1等比对称四极测深装置示意图

在这种排列方式中MN对称地置于AB的中心两侧，原点O是它们的公共中心点。当保持中点O是固定的时候，测量的深度是通过增加AB供电线长度来实现的。

1.2激电测深的数据采集

1.2.1点位确定

采用高精度GPS技术和皮尺测量相结合的工作方式，布设激点测深点位及各供电和测量极点位。凡剖面端点、特殊测点（如某些测深点）、主要异常包括建议施工的工程位置，均应埋设固定标志。测深剖面测线布设垂直主体异常走向，在成矿有利地段有找矿意义的磁异常上开展激电测深工作，每条剖面长度具体则根据激电异常范围等特征确定，点距40m，背景地段可适当加大点距。

1.2.2电极距选择

激电测深采用对称四极等比装置获取视电阻率参数和视极化参数，设计最小AB/2为1.5m，最大AB/2为2000m。测量电极距MN与供电电极距AB/2之比为1:5，电极距在对数纸上基本均匀分布，分配见表1-1，共17对电极距。在本次测量中，为了更细致的反应地下情况，故增加了AB/2=1200m这个极距。

装置系数：Ｋ＝?仔■。

表１激电测深极距排列分布表

(单位：米)

电极距的排列方向，应使地形、构造和水平方向的各种电性不均匀畸变影响降到最低程度或最易分辨。同时，也应适当照顾通行、接地和施工方便。

1.2.3测点的布设

当设计的电测深点位置遇到居民点、水库、悬崖边及其它工业设施等障碍时，可在1/2测深点距的范围内将测点移到合适的地方，但必须使位置移动后的该测深点的所有极距及电极排列方向，仍能满足规范的精度要求。

1.2.4测站与导线的布设

①测站应布置在测点附近或测线中间，且仪器、电源应分开置放；电池箱与测量电极应有一定的距离。

②供电导线与测量导线应分别固定在测站的绝缘桩上，沿电极排列方向的两侧，相距约MN的1/10，顺地表面向外敷设。两者不得相互交错或扭绞。

③测量导线应尽可能远离输电线或通讯电缆，当必须通过时，应使导线与输电线方向垂直；测量导线一般应避免悬空架设，当必须架空时，应注意将导线拉紧。如遇水域，无法架空只能漫水通过的导线，应事先向测站报告并进行漏电检查，在测量导线常需架空的地区作业，M和N导线可使用同一条双股绝缘绞合线。

1.2.5电极接地

①所有电极均应靠近预定接地点标志布设。在布设MN时，可与AB的方向有一定的偏离，但偏离角度不应大于±3°；M和N电极埋设之后，应拔除可能触及电极的杂草。

②当电极无法置于已布设接地点时，可垂直放线方向移动，移动的距离应小于AB/2的1/40。如沿放线方向移动，应小于AB/2的1%，超过1%应重新计算K值。

③测量电极采用不极化电极，要求性能稳定，内阻小于2K。供电电极采用铁电极，必须垂直打入接地点，与上层密实接触。其入土深度，对长极距至少应为电极长度的1/3；对短极距应大体满足点电源的要求，一般不应超过极距的1/10。供电电极可使用单根或并联电极组，通过单根供电极的电流应小于0.2A。并联电极组中的单根电极应以接地点为中心对称分布且垂直放线方向排列或成环形分布，或者沿测线方向排列。电极组中单根电极与接地点间的最大距离d应满足：

A．垂直排列d应不大于AB/2的1/10；

B．环形分布d(半径)不应大于AB/2的1/20；

C．一沿测线方向排列，d不应大于AB/2的1/20。

1.2.6测站观测

每日野外观测前，应检查仪器的工作电压、零点、稳定性及绝缘性，达不到指标时应及时排除。使用数字仪器应对工作方法，内存容量，前一工作日内存中数据回放状况，装置参数及时间参数的选择等进行检查。全区应使用统一的时间参数。时间参数应包括供电时间、电流和迭加次数，在保证观测数据可靠的前提下，应尽可能采用较小的供电时间和较少的迭加次数。

基本观测的技术要求：

①供电电压不宜低于15V；读数时应选择合适的测程，数字仪器最小观测电位差不应小于0.1mV；

②每个测深点开始观测和观测结束时。应采用两次供电观测来检查供电电流的稳定性，电流稳定性应小于±1.5%。

③当曲线出现畸变时，在排除读数原因后，还应改变野外观测的工作条件，自检几组数据，当检查结果与原始观测一致时，应继续检查其相邻极距点或在相邻极距之间的加密极距点。

④进行大极距观测，必须使每次观测的供电时间不少于电场的建立时间，但应当注意测量电极极差，大地电场的变化及电源稳定性。

⑤供电极距AB/2≥400M后所有读数应进行重复观测，其技术标准按规范要求执行。

⑥一个测深点当天不能观测完毕时，可第二天补测完整，补测时在接续处至少应重测两个极距，其相对误差应符合规范要求，如连接处超差应继续增加检查观测极距数，直至出现连续两个极距都满足要求时为止。

⑦记录必须使用中等硬度铅笔，字迹清晰、页面清洁、项目齐全、备注明确，原始数据不得涂改或擦抺，记错了的数据必须划去，另起一行重记正确数据，并在备注栏中注明原因。

⑧每一极距观测完U和I后，记录员必须立即进行视电阻率S值的计算，并现场点绘草图；对重复点或检查观测，计算其相对误差和平均值。

⑨电测深野外草图应绘在模数为6.25cm的双对数(极化率为单对数)坐标纸上，并应注明测深点号、电极排列方向、非等比装置的各组MN值，始末极距的S值，观测日期、操作者及记录计算者姓名。

1.2.7漏电检查

野外观测系统的仪器、电源、供电导线和测量导线，除在准备工作中采取绝缘措施外，在野外观测过程中必须于下列时间与部位对其例行漏电检查：

①一个独立工作区的观测之前和工作结束之后；

②每日开工、收工、新测站布设以及导线被迫浸水作业；

③水系发育，空气潮湿地区或雨季作业应按上述时间及部位全面检查；干旱地区或干燥季节施工，可只做每日开工、收工检查。

1.2.8重复观测

①在基本观测中遇到如下情况，必须进行不改变接地条件的重复读数：

A．外部干扰较大，读数困难或过小，单次观测难以保证精度的极距或测段；

B．供电电极距大于400m的大极距测段；

C．测深曲线畸变点或无规律的极距；

D．勘查对象异常段的特征不明显的极距；

E．数字仪器显示错误指示或数字尾数跳跃较大的极距。

②重复观测应符合下列要求：

A．参加平均的一组视电阻率读数最大值与最小值之差相对于二者的算术平均值应满足公式■×100％≤m■；

式中：n——参加平均的值个数(不含舍去数)；m——设计的无位均方相对误差或均方相对误差(或均方误差)。

B．两次重复读数不能满足上式时。应增加观测次数；

C．重复观测应改变供电电流，改变量不限；

D．在一组重复观测数据中误差过大的观测数据可以舍去，但必须少于总观测次数的1/3，超差读数较多时，应停止观测；

E．重复观测数据中有效数据的算术平均值作为该测点最终的基本观测数据，记录在相应极距的下一行。舍弃的读数应在备注栏内注明原因。

2工作成果解释及推断

２．１2号线异常解释

由2线的视极化率的反演剖面图可以看出，该电性层呈二元结构，视极化率呈上低下高的形态，在-100m 以上视极化率普遍低于3%，随着深度的增加，视极化率值越来越高，最高值为20%。由视电阻率的反演剖面图可以看出，该区域的整体电阻率较低，在2920/2～3040/2号点之间视电阻率表现为上高下低，在-200m以下视电阻率低于600Ω·m，并随着深度的增加视电阻率逐渐降低；在3040/2～3320/2号点之间视电阻率相对较低，在-150m以下，视电阻率低于400Ω·m，由上到下呈八字形，随深度的增加低阻范围越来越宽，最低位200Ω·m；在3320/2～3440/2号点之间，视电阻率表现较高，最高为2200Ω·m。

该区主要出露有角闪闪长玢岩、侏罗系中统陡山组上段含砾砂岩、泥岩和侏罗系上统西横山组下段砾岩、钙质砂岩、中～粗粒砂岩、含砾砂岩，泥质粉砂岩及灰岩等。根据视电阻率和视极化率的大小，结合地质情况，推断异常区可能存在断裂破碎带，后期角闪闪长玢岩的侵入使得岩石更加破碎，所以整体表现为低阻，而侵入的岩浆带上来的热液沿着破碎的岩石，接触交代作用形成的矿（化），因此视极化率值表现较高。

2.24号线异常区

由2线的视极化率的反演剖面图可以看出，该（下转第124页）（上接第33页）电性层呈二元结构，视极化率呈上低下高的形态，在-200m 以上视极化率普遍低于3%，随着深度的增加，视极化率值越来越高，最高值为22%。由视电阻率的反演剖面图可以看出，该区域的整体电阻率较高，在4000/4～4160/4电阻率整体较高， 0m以上视电阻率小于1000Ω·m，0m以下视电阻率均大于1000Ω·m，并且视电阻的随深度的增加而增大，在4160/4～4280/4视电阻率从上到下也呈上低下高的二元电性结构，低阻层相对较厚，在-200m以上视电阻率相对较低，视电阻率小于1000Ω·m，在-200m以下，视电阻率随深度的增加逐渐增高，最高2200Ω·m。

该区主要出露有角闪闪长玢岩、侏罗系中统陡山组上段含砾砂岩、泥岩，根据视电阻率和视极化率的大小，结合地质情况，推断异常主要是角闪闪长玢岩的侵入造成的岩体破碎，经矿化蚀变形成的矿（化）或硫化物有关，深度为250-500米。由于该区岩体侵入深度较深或侵入的量较少，所以岩石完整性较好，因此，浅部视电阻率表现较高，极化率较低。

3结论与建议

（１）通过激电测深剖面测量，初步了解了勘查区的视电阻率和极化率在垂向上的分布特征，取得了较好的勘探效果。

（2）由于该区内有村庄及高压线的存在，在一定程度上影响了部分数据的可靠性，加大了解释难度，影响了勘探的效果。

（3）勘查区内赵村水库在的存在以及水塘较多的分布，以及天气原因，使得测区存在低阻覆盖，在一定程度上影响了数据采集的质量。

（4）为了能够更准确的了解地下的地质情况。建议对激电测深异常区域开展实施钻探验证。

【参考文献】

［１］DZ/T0153-95 物化探工程测量规范[S].

［２］GB/T18313-2001 全球定位系统（GPS）测量规范[S].

［３］DZ/T0072-1993 电阻率测深法技术规程[S].

［４］DZ/T0073-1993 电阻率剖面法技术规程[S].

［５］DZ/T0070-1993 时间域激发极化法技术规定[S].

［责任编辑：刘帅]

1.2.7漏电检查

野外观测系统的仪器、电源、供电导线和测量导线，除在准备工作中采取绝缘措施外，在野外观测过程中必须于下列时间与部位对其例行漏电检查：

①一个独立工作区的观测之前和工作结束之后；

②每日开工、收工、新测站布设以及导线被迫浸水作业；

③水系发育，空气潮湿地区或雨季作业应按上述时间及部位全面检查；干旱地区或干燥季节施工，可只做每日开工、收工检查。

1.2.8重复观测

①在基本观测中遇到如下情况，必须进行不改变接地条件的重复读数：

A．外部干扰较大，读数困难或过小，单次观测难以保证精度的极距或测段；

B．供电电极距大于400m的大极距测段；

C．测深曲线畸变点或无规律的极距；

D．勘查对象异常段的特征不明显的极距；

E．数字仪器显示错误指示或数字尾数跳跃较大的极距。

②重复观测应符合下列要求：

A．参加平均的一组视电阻率读数最大值与最小值之差相对于二者的算术平均值应满足公式■×100％≤m■；

式中：n——参加平均的值个数(不含舍去数)；m——设计的无位均方相对误差或均方相对误差(或均方误差)。

B．两次重复读数不能满足上式时。应增加观测次数；

C．重复观测应改变供电电流，改变量不限；

D．在一组重复观测数据中误差过大的观测数据可以舍去，但必须少于总观测次数的1/3，超差读数较多时，应停止观测；

E．重复观测数据中有效数据的算术平均值作为该测点最终的基本观测数据，记录在相应极距的下一行。舍弃的读数应在备注栏内注明原因。

2工作成果解释及推断

２．１2号线异常解释

由2线的视极化率的反演剖面图可以看出，该电性层呈二元结构，视极化率呈上低下高的形态，在-100m 以上视极化率普遍低于3%，随着深度的增加，视极化率值越来越高，最高值为20%。由视电阻率的反演剖面图可以看出，该区域的整体电阻率较低，在2920/2～3040/2号点之间视电阻率表现为上高下低，在-200m以下视电阻率低于600Ω·m，并随着深度的增加视电阻率逐渐降低；在3040/2～3320/2号点之间视电阻率相对较低，在-150m以下，视电阻率低于400Ω·m，由上到下呈八字形，随深度的增加低阻范围越来越宽，最低位200Ω·m；在3320/2～3440/2号点之间，视电阻率表现较高，最高为2200Ω·m。

该区主要出露有角闪闪长玢岩、侏罗系中统陡山组上段含砾砂岩、泥岩和侏罗系上统西横山组下段砾岩、钙质砂岩、中～粗粒砂岩、含砾砂岩，泥质粉砂岩及灰岩等。根据视电阻率和视极化率的大小，结合地质情况，推断异常区可能存在断裂破碎带，后期角闪闪长玢岩的侵入使得岩石更加破碎，所以整体表现为低阻，而侵入的岩浆带上来的热液沿着破碎的岩石，接触交代作用形成的矿（化），因此视极化率值表现较高。

2.24号线异常区

由2线的视极化率的反演剖面图可以看出，该（下转第124页）（上接第33页）电性层呈二元结构，视极化率呈上低下高的形态，在-200m 以上视极化率普遍低于3%，随着深度的增加，视极化率值越来越高，最高值为22%。由视电阻率的反演剖面图可以看出，该区域的整体电阻率较高，在4000/4～4160/4电阻率整体较高， 0m以上视电阻率小于1000Ω·m，0m以下视电阻率均大于1000Ω·m，并且视电阻的随深度的增加而增大，在4160/4～4280/4视电阻率从上到下也呈上低下高的二元电性结构，低阻层相对较厚，在-200m以上视电阻率相对较低，视电阻率小于1000Ω·m，在-200m以下，视电阻率随深度的增加逐渐增高，最高2200Ω·m。

该区主要出露有角闪闪长玢岩、侏罗系中统陡山组上段含砾砂岩、泥岩，根据视电阻率和视极化率的大小，结合地质情况，推断异常主要是角闪闪长玢岩的侵入造成的岩体破碎，经矿化蚀变形成的矿（化）或硫化物有关，深度为250-500米。由于该区岩体侵入深度较深或侵入的量较少，所以岩石完整性较好，因此，浅部视电阻率表现较高，极化率较低。

3结论与建议

（１）通过激电测深剖面测量，初步了解了勘查区的视电阻率和极化率在垂向上的分布特征，取得了较好的勘探效果。

（2）由于该区内有村庄及高压线的存在，在一定程度上影响了部分数据的可靠性，加大了解释难度，影响了勘探的效果。

（3）勘查区内赵村水库在的存在以及水塘较多的分布，以及天气原因，使得测区存在低阻覆盖，在一定程度上影响了数据采集的质量。

（4）为了能够更准确的了解地下的地质情况。建议对激电测深异常区域开展实施钻探验证。

【参考文献】

［１］DZ/T0153-95 物化探工程测量规范[S].

［２］GB/T18313-2001 全球定位系统（GPS）测量规范[S].

［３］DZ/T0072-1993 电阻率测深法技术规程[S].

［４］DZ/T0073-1993 电阻率剖面法技术规程[S].

［５］DZ/T0070-1993 时间域激发极化法技术规定[S].

［责任编辑：刘帅]

1.2.7漏电检查

野外观测系统的仪器、电源、供电导线和测量导线，除在准备工作中采取绝缘措施外，在野外观测过程中必须于下列时间与部位对其例行漏电检查：

①一个独立工作区的观测之前和工作结束之后；

②每日开工、收工、新测站布设以及导线被迫浸水作业；

③水系发育，空气潮湿地区或雨季作业应按上述时间及部位全面检查；干旱地区或干燥季节施工，可只做每日开工、收工检查。

1.2.8重复观测

①在基本观测中遇到如下情况，必须进行不改变接地条件的重复读数：

A．外部干扰较大，读数困难或过小，单次观测难以保证精度的极距或测段；

B．供电电极距大于400m的大极距测段；

C．测深曲线畸变点或无规律的极距；

D．勘查对象异常段的特征不明显的极距；

E．数字仪器显示错误指示或数字尾数跳跃较大的极距。

②重复观测应符合下列要求：

A．参加平均的一组视电阻率读数最大值与最小值之差相对于二者的算术平均值应满足公式■×100％≤m■；

式中：n——参加平均的值个数(不含舍去数)；m——设计的无位均方相对误差或均方相对误差(或均方误差)。

B．两次重复读数不能满足上式时。应增加观测次数；

C．重复观测应改变供电电流，改变量不限；

D．在一组重复观测数据中误差过大的观测数据可以舍去，但必须少于总观测次数的1/3，超差读数较多时，应停止观测；

E．重复观测数据中有效数据的算术平均值作为该测点最终的基本观测数据，记录在相应极距的下一行。舍弃的读数应在备注栏内注明原因。

2工作成果解释及推断

２．１2号线异常解释

由2线的视极化率的反演剖面图可以看出，该电性层呈二元结构，视极化率呈上低下高的形态，在-100m 以上视极化率普遍低于3%，随着深度的增加，视极化率值越来越高，最高值为20%。由视电阻率的反演剖面图可以看出，该区域的整体电阻率较低，在2920/2～3040/2号点之间视电阻率表现为上高下低，在-200m以下视电阻率低于600Ω·m，并随着深度的增加视电阻率逐渐降低；在3040/2～3320/2号点之间视电阻率相对较低，在-150m以下，视电阻率低于400Ω·m，由上到下呈八字形，随深度的增加低阻范围越来越宽，最低位200Ω·m；在3320/2～3440/2号点之间，视电阻率表现较高，最高为2200Ω·m。

该区主要出露有角闪闪长玢岩、侏罗系中统陡山组上段含砾砂岩、泥岩和侏罗系上统西横山组下段砾岩、钙质砂岩、中～粗粒砂岩、含砾砂岩，泥质粉砂岩及灰岩等。根据视电阻率和视极化率的大小，结合地质情况，推断异常区可能存在断裂破碎带，后期角闪闪长玢岩的侵入使得岩石更加破碎，所以整体表现为低阻，而侵入的岩浆带上来的热液沿着破碎的岩石，接触交代作用形成的矿（化），因此视极化率值表现较高。

2.24号线异常区

由2线的视极化率的反演剖面图可以看出，该（下转第124页）（上接第33页）电性层呈二元结构，视极化率呈上低下高的形态，在-200m 以上视极化率普遍低于3%，随着深度的增加，视极化率值越来越高，最高值为22%。由视电阻率的反演剖面图可以看出，该区域的整体电阻率较高，在4000/4～4160/4电阻率整体较高， 0m以上视电阻率小于1000Ω·m，0m以下视电阻率均大于1000Ω·m，并且视电阻的随深度的增加而增大，在4160/4～4280/4视电阻率从上到下也呈上低下高的二元电性结构，低阻层相对较厚，在-200m以上视电阻率相对较低，视电阻率小于1000Ω·m，在-200m以下，视电阻率随深度的增加逐渐增高，最高2200Ω·m。

该区主要出露有角闪闪长玢岩、侏罗系中统陡山组上段含砾砂岩、泥岩，根据视电阻率和视极化率的大小，结合地质情况，推断异常主要是角闪闪长玢岩的侵入造成的岩体破碎，经矿化蚀变形成的矿（化）或硫化物有关，深度为250-500米。由于该区岩体侵入深度较深或侵入的量较少，所以岩石完整性较好，因此，浅部视电阻率表现较高，极化率较低。

3结论与建议

（１）通过激电测深剖面测量，初步了解了勘查区的视电阻率和极化率在垂向上的分布特征，取得了较好的勘探效果。

（2）由于该区内有村庄及高压线的存在，在一定程度上影响了部分数据的可靠性，加大了解释难度，影响了勘探的效果。

（3）勘查区内赵村水库在的存在以及水塘较多的分布，以及天气原因，使得测区存在低阻覆盖，在一定程度上影响了数据采集的质量。

（4）为了能够更准确的了解地下的地质情况。建议对激电测深异常区域开展实施钻探验证。

【参考文献】

［１］DZ/T0153-95 物化探工程测量规范[S].

［２］GB/T18313-2001 全球定位系统（GPS）测量规范[S].

［３］DZ/T0072-1993 电阻率测深法技术规程[S].

［４］DZ/T0073-1993 电阻率剖面法技术规程[S].

［５］DZ/T0070-1993 时间域激发极化法技术规定[S].

［责任编辑：刘帅]