折射层析成像和高密度电法在矿山地质勘查中的应用

2019-03-05彭德然

世界有色金属 2019年23期

彭德然

（湖南省地球物理地球化学勘查院，湖南长沙 410000）

在矿山地质勘查工作当中，相关工作人员需要对井下的地质条件，以及地质电阻率大小等相关物理参数进行有效的信息收集。折射层析法和高密度电法在矿山地质勘查工作当中的应用效果非常明显，由于传统的折射波法在实际的应用过程当中存在诸多的缺陷问题，针对横向移动速度不均匀基岩起伏变化量较大，并且存在一系列透射地形地质等相关问题。因此，传统的折射波法在实际的勘测工作当中，所表现出的效果并不是非常明显，折射层析法的有效应用，对传统的地质勘测方法当中存在的缺陷问题进行了有效的弥补。

1 折射层析的应用方法

1.1 折射层析法

折射层析法属于一种新型的地质勘查方法，在实际的工作过程中可以通过发射地震波的方式，来对地质条件当中的数据进行有效的收集和分析，并且将所收集到的数据信息以图像呈现的方式来加以呈现。该项技术的有效应用有效解决了传统折射勘测法当中存在的缺陷问题，并且所获得的解释数据更加精确，通过该探测方法的有效应用可以在勘测过程当中建立起速度层析成像图，有效确定出了地质条件当中存在的异常地震波传输问题。在这两种探测方法当中，首先，需要确定出射线发出的起点以及重点位置，然后依照地震波发射工作原理，对发射波的具体路径来进行有效的设定。在弯曲法的计算过程中会快速形成相应的影像区域，并且终端系统在收到局部地震波的反射信号时会得到最小的波体行走路径。基于费马工作原理与网格节点之间最小的距离来设定出地震波的模拟发行路线，通过这种操作方法优势在于可以准确的计算出地震波的发射点位在空间当中的任意位置以及相应的折射路线，同时不会受到射线追踪过程中存在的外部因素影响，可以准确的定位出折射波的射线路径。

1.2 高密度电阻率法

高密度电阻率法又称之为高密度电法，该方法在矿山地质勘查工作当中的应用效果非常明显。在实际的勘测工作中，主要的功能相当于列阵探测和电力勘测方法的有效结合。高密度电法的工作原理和常规电阻率的工作原理基本相同，它主要是基于岩土地质条件的电信差异作为判断标准，在施加电场的作用下对导电电流的分布规律进行分析，来有效判断出不同地条件环境下电阻率的大小状况。高密度电阻率法是基于物理原理为基础，对不同的地质条件导电性能的差异来作为地质勘查的判断工作标准。在实际的工作过程中，主要的工作原理和电法工作原理之间有着明显的相似性。

依照实际工作当中所测得的电阻率大小来进行反复的推算和分析，从中可以准确得到不同的地质环境下电阻率的大小分布状况，以该数据为基础可以有效判断出不同的地质条件结构，对地下的地层条件进行合理的划分，同时还可以对一些异常状态下的地质条件来进行分析。高密度电法对为因结构当中的含水量大小反应非常灵敏，如果围岩结构当中的含水率相对较大电阻率会明显上升，或者是在一些比较坚硬的岩土层，或者是覆水带的围岩结构当中，电阻率的大小也会有所上涨。通过这种地质勘测方法图像原理更加清晰，所形成的图像更加直观，属于一种分辨率相对较高的物态方式。

2 应用实例

2.1 工区概况

针对我国湖南省某区域一矿山地质勘查工作展开了分析和研究，勘测区域范围内裸露的岩石条件为石英岩，整体表现出块状构造，质地相对比较坚硬。

2.2 高密度电法

在该矿山地质勘查工作当中，通过高密度电法的使用效果非常明显，在勘测工作中使用E60 DN型多功能电法仪器设备和专用的电缆设施。通过高密度电法将地质勘测的初步数据资料直接传输到电脑终端系统当中来进行处理，并且对所收集到的地质条件数据来进行预处理操作，其中重点包含了去除坏点、地形调整以及数据分析等相关工作。剔除坏点主要指某个电阻力值和相邻的数据值之间相差较大，很有可能是因为电缆设施出现故障，或者是电极之间的接触不良问题所造成。因此，需要将这些异常数值来进行去除，使其不会影响到整个数据分析的准确度。将地形数据直接加入到原始数据库当中，形成带地形的数据图像信息，并且将调整完成之后的数据输入到反演软件Res2d当中来进行数据反演，最终得到了相应的图像信息，如图1所示。

图1 电阻率剖面图

2.3 折射层析法

在本次矿山地质勘查工作当中，对折射层析法加以了有效使用，在实际的勘测工作中使用的是Miniseis24便携式综合工程探测仪来进行勘查工作。基于上述的地质勘测工作原理，在得到了折射波相关的数据资料之后，建立起了相应的速度信息模型，该模型当中共设置为两层结构，表层结构的速度大小取为1000km/s，基岩速度取2000km/s，速度模型的最大深度设定为60m。在获取了相应的地质勘测数据信息之后，在对应的软件系统当中来进行数据分析和数据反演操作。其中，迭代反演网和标准设定为1m×1m，最初的拾取误差大小为0.5m，反演迭代次数设定为10次，将反演误差大小控制在50ms以下，初始设定的分析模型符合数据处理工的要求，那么可以加快软件的数据反应速率，相反在数据的反应时间上需要进行进一步延长，数据反演工作完成之后，可以得到相应的地质条件数据解释。