电法勘探法在矿山水文地质勘查中的应用

2018-04-21崔义文文相正

世界有色金属 2018年2期

崔义文，文相正

（青海省第一地质矿产勘查院，青海海东 810699）

随着科学技术的不断进步，人们对矿山水文地质勘查的应用不断增加。其中电法勘探法在矿山水文地质勘探中被广泛应用[1]。其按照电法勘探法的工作原理，可将电法勘探法分为三个阶段，其分别是激发极化阶段、瞬变电磁阶段以及可控源电磁波阶段。瞬变电磁阶段通过瞬变电磁数据来分析矿石的准确位置，该方法能够探测出矿石的位置，且同时可以避免受到矿石附近其他的矿体影响。可控源电磁波通过改变工作频率，不需要改变其他工作条件，可以获得被勘探对象的具体几何尺寸[2]。本文主要分析了在控矿构造与非控矿构造的水文地质环境中的地质勘查与评价。

1 电法勘探法在矿山水文地质勘查过程

电法勘探法的工作原理是通过两个端口同时产生瞬变电磁与可控源电磁波。端口A利用电法激发出一定的电流，同时产生瞬变电磁。端口B同时利用电法产生可控源电磁波。通过分析激发电流和瞬变电磁以及可控源电磁波的具体变化情况，进行矿山水文地质勘查。

激发极化阶段的优点是，可以根据矿山、水文地质勘探的激发极化效应，进而探明矿山、水文地质环境中存在的一些列问题；激发极化阶段的输出功率极低，而其他的极化法所需要的功率时它的几倍甚至十几倍之多[3]。并且激发极化阶段的操作过程也十分简单。在充放电过程中，电化学的反应作用下发生随着时间变化而改变电场。这种简便的方法在其所应用的范围逐渐扩大。除了在寻找一些金属矿石，非金属矿石，煤炭，油气田等方面效果显著，最近几年该方法也在水文勘探中有显著的成果。通过其中的变化数据来分析矿石的准确位置的一种方法。用这种方法来进行水文地质探测，不仅能很精准的探测出所要探测的位置，还能避免受到探测物附近其他的矿体影响。

图1 可控源电磁波阶段地质勘探物探剖面图

可控源电磁波阶段主要是利用人工场源来激发所探测的矿石，发射出定额电流，使矿石接收到不同的电频率产生场电位，形成一次电位差。利用其传播深度的同所相对应的频率也不同来形成一个结构式。从而判断出所勘探目标的位置，可控源电磁波阶段就是利用不同的场电位和电磁差产生不同的磁场效应来勘探的一种电磁勘探方法。该方法还具有诸多的优点，第一是使用可控制的人工场源，不仅增强了抗干扰能力还减少了因受地形的影响而产生的误差。第二就是探测范围深度大，一般可达到1km～2km并且分辨率较高可以灵敏的发展断层。第三是其效率显著只需要改变频率不需要改变其他的几何尺寸就可以一次性完成7个点的探测。最后就是可以穿透高阻层通过多种静态校正方法来消除“静态效应”的所带来的影响。其可控源电磁波地质勘探物探剖面图如图1所示。通过获得可控源电磁波曲线，确定不同的ρs值，同时根据激发极化阶段、瞬变电磁阶段的不同响应参数，通过计算机分析系统的判定，从而分析出该位置的矿山水文地质条件、以及具体的形状尺寸。

2 电法勘探法的环境地质勘查中应用分析

2.1 控矿构造的水文地质环境地质勘查应用

控矿构造的水文地质环境是指基本条件可控，地形地貌并不复杂，其地质环境有利于进行勘查。很多控矿构造的水文地质一般都会受到与邻近岩石有电性差异，使其受到热液作用，产生新的物理化学条件，使原来的矿石结构，构造和成分相对应的发生一些改变构成新的矿石组合。所以，在控矿构造的水文地质中，使用本文提到的电法勘探法进行水文地质勘探作业。例如我国的山东莱州市玲珑地区水文地质，其部分地质主体受到经过蚀变以硅化为主的糜棱岩的影响，因此，在勘探的过程中，作业人员可以最先使用低电阻率法将具有蚀变的糜棱岩的范围划定，然后采用高电阻率法，利用电法勘探法激发极化阶段将矿石范围缩小，最终找出其具体的地质水文结构，其矿山水文物性特征表如表1所示。

表1 矿山水文物性特征表

2.2 非控矿构造水文地质环境地质勘查应用

非控矿构造的水文地质环境中，大多受硫化物的影响，其可控源电磁波产生较大的阻抗，其次在各种形态的岩石矿床中，硫化矿床中未受到氧化或者轻度氧化的矿石占主导地位，其中以黄铁矿为首所占比例最多，其次则是磁黄铁矿、毒砂等矿石。这种类型的矿山石往往一般存在电阻率相对比较低而极化率则相对比较高，能够与相邻的矿石之间产生一定量的复电性差，通过复电性差进行硫化物伴生的矿山勘查。利用各种岩石之间存在着不同的电场，从而使用物探电法中的激发极化阶段就可以将所勘探的目标准确的标记出来，并通过电场所反馈的信息进行准确的数据分析。将电信号转换为数字信号，利用成像技术将数字信号呈现在显示器中，通过计算机系统对信号进行研判，从而获得硫化物伴生的矿山信息。因此，通过利用物探电法能够对硫化物伴生的矿山进行勘探，同时还可以确定矿山石的具体状态。