浅析金属矿电法勘探技术的应用与发展

解鹏

[摘要]近十多年来，电法勘探技术在我国有色金属勘探、寻找地下水等领域得到了广泛的应用，同时在各种防治水中也得到了长足的发展。本文旨在分析电法勘探在金属矿勘查中的具体应用，来为今后我国矿区安全有效勘查提供一点有益借鉴。

[关键词]电法勘探 金属矿勘查 应用

中图分类号：O434文献标识码： A

1电法勘探的发展现状、具体概念及优势所在

所谓电法勘探主要是指地质工作者根据地壳中各种岩石或矿体的不同电磁学性质和电化学特性，通过对人工或天然电场、电磁场以及电化学场的有效空间分布规律和时间特性的观测研究，来寻找不同类型的有用矿床和查明地质构造以及解决地质问题的地球物理勘探方法。目前电法勘探经过不断发展已经被广泛应用在寻找金属矿、非金属矿床、勘探地下水资源、应用于某些建筑工程地质以及深部地质问题等领域中。当前随着科学技术的飞速发展，科学家们已经根据不同的野外测区地质条件、工作效率、解决地质问题能力的不同等各个方面探索出各种不同的电法勘探技术，主要有电阻率法、瞬变电磁法以及CSAMT法等各种方法。各种电法勘探技术都有其特定的应用范围和优势，总得来说电法勘探具有成本低廉、绿色环保、设备轻巧、易于搬迁和施工灵活等优势，其获得的资料分辨率更高、探测更为精确，在金属矿勘查中有着广阔的应用前景。

2电法勘探在金属矿勘查中的具体应用

电法勘探极大的满足了金属矿山的勘探工作，在实际应用中要提前对矿区的地质构造、水文等进行研究，选择合适的电法勘探方法，保证电法勘探技术的正常应用。在实际的金属矿勘探过程中，主要采用以下几种方法来进行勘探：

（1）金属矿电法勘探技术的现状

电法勘探技术的应用可以追溯到19世纪初,至今已有100多年的历史。我国电法勘探始于20世纪30年代,经过70余年的发展,我国的电法勘探无论在基础理论、方法技术和应用效果等方面都取得了巨大的进展,使电法成为应用地球物理学中方法种类最多、应用面最广、适应性最强的一门分支学科。同时,经过广大地球物理工作者不懈努力,在深部构造、矿产资源、水文及工程地质、考古、环竟地质、灾害地质等领域,电法勘探已经和正在发挥着重要作用。

根据有关统计资料,金属矿电法勘探的成功率呈逐年下降的趋势,二十世纪五十年代找矿的成功率为1%,到二十世纪末下降到0.2%左右,造成找矿成功率下降的原因主要是:忽视对以往资料的收集研究,综合研究不够深入;地表出露矿已基本找完,找矿对象主要为隐伏和深埋藏矿;方法技术选择不当。因此,在目前的电法勘探工作中,急需建立矿床的定位预测和定量评价模型,总结出一套适用不同地质环境、不同矿种、不同成矿类型的勘查技术方法体系,以提高我国的电法勘探的技术水平。

（2）电法勘探方法选择

方法技术的选择不仅要重视其先进性,更要重视其针对性、适用性和经济性;不仅要重视各种方法技术的组合,更要重视其有效配置;不仅要重视方法技术实施的时序,更要重视其时效。

在实际应用中,首先要对工作地区的研究程度进行系统地了解,充分认识工作地区目标矿床的地质、地球物理及地球化学特点;对收集的资料进行分析、归纳、整理及成矿背景研究。其次,应根据现有技术水平及地质找矿过程中要解决的实际问题,选择经济有效的电极排列装置。应根据工作区的具体地质条件确定勘探目标地质体―与欲寻找矿产有某种关系,从而确定电法勘探的目标地质体。要保证现有电法勘探方法技术能找到该目标物,且工作方法在经济上是合理的,同时还要注意获取系统、完整的电法勘探资料,全面认识矿区地质体地球物理场特征,这对后续找矿评价工作十分重要。

在实际应用中,常用的电法勘探方法有电阻率法、充电法、激发极化法、自然电场法、大地电磁测深法和电磁感应法等;常用的电极排列有中间梯度排列、联合削面排列、固定点电源排列、对称四极测深排列等电极排列方式。

（3）CSAMT法：这种方法可以在那些具有较强干扰的金属矿区进行作业，其抗干扰能力强，它通过利用改变频率而不改变几何尺寸来进行不同深度的电测，不仅提高了工作效率而且减轻了劳动强度，可以一次性完成七个点的电磁测深，方便简单，其通过接收频点和采用整条断面反演，有效的提高了分辨率，其对地形要求不高，适应性很强，而且勘探范围大，当某些地质体无法使用直流电法勘探时，可以采用此法。

除此之外，在利用电法勘探金属矿的时候还应该在仪器、信号处理以及方法等几个方面多加注意：

在使用仪器方面，勘探工作者要根据矿山的电磁干扰的频率范围和强度情况，设计各种滤波器来对各种干扰进行消除，尤其要注意控制来自地面的共模干扰，因此在利用电法勘探在金属矿山时应该在使用仪器前置精密隔离放大器以此来放大有效信号，抵抗干扰，根据金属矿山受干扰的具体情况如强干扰或者是中干扰乃至是弱干扰来灵活选择合适的放大器和滤波器。

在信号处理方面主要是要A/D转化后所产生的数字信号进行处理。金属矿山周围的电磁干扰具有随机性的特点，其干扰出现的时间、强度也具有随机性，因此可以通过长时间的持续观测来探求其干扰规律，找到其频率分布范围，总结出干扰的特点规律，以此来设计电法仪器的各种滤波器，同时还可以通过模拟信号处理和数字信号的有机结合来达到良好的效果。

在采用电法勘探对金属矿山进行勘查的过程中还应该注意根据矿山的具体特点来选择合适的方法。金属矿山地质勘探要求高、难度大，易于受到各种干扰，同时地下存在着大量的人工坑道，这些都会对电法的正常勘探带来不良干扰，可以通过开展多参数的测井、近矿激电法、井下电法、地面电法等多种方法来加强对金属矿山的勘查的准确率。

3自然电场法

利用大地自然电场作为场源,进行找矿和解决其他地质问题的勘探方法。该法是人们应用最早的一种电法勘探方法。它毋须用人工方法向地下供电。至于自然电场产生的原因,目前尚有不同见解。地下潜水面切割电子导电矿体,潜水面上部发生氧化作用,下部发生还原作用,使矿体上、下两端表面产生不均匀的双电层,进而在矿体内外形成自然电流,通常在矿体上方的地表可观测到负的自然电位异常,依此可实现找矿目的。另一观点认为,矿体本身并不参加化学反应,只起传递电子作用。此外,还有人提出电极电位学说和波差电池学说等。对于离子导体情况,地下水在岩石孔隙中流动时,由于水溶液中常含有大量的正、负离子,且岩石颗粒有吸引负离子的作用,致使地下水带走大量的正离子,形成自然电场。野外工作时,将电极N置于很远处(∞处),测量电极M(M、N极皆为不极化电极)沿测线逐点测量自然电位U。测量结果可绘成U的剖面曲线图和平面等值线图。自然电场法不用人工供电,故仪器设备较轻便,生产效率高。该法主要用于寻找电子导电的金属矿床与非金属矿床、进行地质填图和确定地下水流速、流向等水文地质问题。

但是同时也应该看到，虽然电法勘探在使用中会受到各种不良的干扰给其正常的工作带来影响，但是这些干扰和不良影响并非是不可以控制和消除的，只要我们在实际作业中采用正确的控制方法，从仪器、信号、数据处理等各个方面进行有效控制，那么一定会在金属矿的勘查中取得良好的效果。因此在电法勘探的实际应用中如何有效避免电磁干扰及大量坑道对电法勘探所带来的不良影响，这是正常电法勘探所必须要面对和有效解决的。

4总结

综上所述，电法勘探在金属矿勘查中具有极大的优势，前景广阔，因此在实际使用电法对金属矿山进行勘探的过程中要注意做到发挥其优势，采用各种方法来避免其受到不良影响和干扰，努力在实际应用中取得良好效果。

参考文献

[1]严建民，翟彩兰，陈昌礼，王星明. 电法勘探在金属矿勘查中的应用实例[J]. 石油仪器，2008，05：80-82+26.

[2]柴铭涛. 金属矿地震数据采集与处理技术研究[D].中国地质大学（北京），2010.