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        用高密度電阻率法勘探含錳巖層

        2012-12-31 13:13:48耀
        中國錳業(yè) 2012年3期
        關(guān)鍵詞:電法勘探含錳阻性

        陳 耀

        (廣西大錳錳業(yè)有限公司,廣西南寧 530031)

        0 前言

        電法勘探是綜合地球物理勘探方法中基本方法之一。電法勘探是以地下巖(礦)之間的電性差異為基礎(chǔ),根據(jù)地面測(cè)定,研究人工、天然電場(chǎng)或電磁場(chǎng)的分布特點(diǎn)及變化規(guī)律來推斷地下電阻率分布,從而推斷地質(zhì)構(gòu)造和礦產(chǎn)資源分布狀況[1]。是一種具有簡(jiǎn)便、快速、經(jīng)濟(jì)、應(yīng)用范圍廣的勘探方法。

        高密度電法是1980年代國際上興起的一種電法勘探方法,其原理與常規(guī)的電阻率法基本相同。與前者不同的是在探測(cè)剖面上同時(shí)布置多道電極,由人工控制向地下發(fā)送電流使地下形成穩(wěn)定電流場(chǎng)。通過自動(dòng)控制轉(zhuǎn)換裝置對(duì)所布設(shè)的剖面進(jìn)行自動(dòng)觀測(cè)記錄。高密度電法可進(jìn)行二維地?cái)嗝鏈y(cè)量,兼具剖面法和測(cè)深功能。是地層劃分推斷隱伏構(gòu)造等物體的有效手段[2]。相對(duì)而言,高密度電法具有測(cè)點(diǎn)密度大,信息量大,工作效率高等特點(diǎn)。測(cè)量過程中通過轉(zhuǎn)換裝置控制電極的不同排列組合,能夠?qū)崿F(xiàn)電流勘探的各種裝置形式的探測(cè),可以提供更多的地?cái)嗝嫘畔?。通過對(duì)各種地?cái)嗝嫘畔⒌膶?duì)比分析提高解譯的準(zhǔn)確度,有利于發(fā)揮物探技術(shù)在勘探中的優(yōu)勢(shì)[3-4]。

        高密度電阻率法實(shí)際上是陣列勘探方法?,F(xiàn)場(chǎng)測(cè)量時(shí),只需要在預(yù)先選定的測(cè)線和測(cè)點(diǎn)上,將全部電極設(shè)置在一定間隔測(cè)點(diǎn)上,然后通過特制的電極轉(zhuǎn)換裝置,根據(jù)需要將這些電極合成指定的電極裝置和電極距,快速完成多種電極裝置和多種電極距在觀測(cè)剖面多個(gè)點(diǎn)的電阻率法(視電阻率)觀測(cè)。再配上相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理成圖和解釋軟件便可完成地質(zhì)調(diào)查任務(wù)[5-6]。

        1 工程應(yīng)用

        1.1 任務(wù)來源

        業(yè)主取得了工作區(qū)的探礦權(quán),但該區(qū)地質(zhì)工作程度低,能收集到的地形地貌及地質(zhì)資料有限。業(yè)主要求用快速經(jīng)濟(jì)的方法對(duì)工作區(qū)的地質(zhì)簡(jiǎn)況,隱伏構(gòu)造,隱伏巖層,特別是對(duì)含錳灰?guī)r的貯存狀況做出預(yù)估、預(yù)查評(píng)價(jià)。為下一步的工作開展做出預(yù)評(píng)價(jià)。

        1.2 工作區(qū)自然地質(zhì)簡(jiǎn)況

        測(cè)區(qū)位于印度尼西亞國楞榜市 KIRAM村附近。地形地貌為低山緩坡,地面坡度25(°)~45(°)。電測(cè)點(diǎn)高程范圍為50~150 m。地表植被多為灌木和低矮草叢。區(qū)域構(gòu)造為南加里曼丹總構(gòu)造,地層由石灰?guī)r和上白堊紀(jì)火山系列組成,此地層系統(tǒng)下延深至幾十公里。在本工作測(cè)區(qū)出露巖層主要有2組巖層:

        1)墨綠色和灰色含錳灰?guī)r

        灰?guī)r有微弱方鉛礦化和閃鋅礦化。錳灰?guī)r含錳在10%~30%,主要礦物為碳酸錳。含錳灰?guī)r露頭寬度在0.2~3 m。

        2)褐紅色碎硝巖和巖爍巖等組成的海相沉積碎屑巖層

        此層大面積出露?,F(xiàn)場(chǎng)測(cè)定本區(qū)主要出露2種巖層的電阻率見表1。

        表1 出露2種巖層的電阻率 Ωm

        地質(zhì)地層組成簡(jiǎn)單、巖石電性存在明顯差異是選擇使用高密度電法勘探的基礎(chǔ)。利用上述2種巖石的電阻率差異來調(diào)查含錳巖層的位置、構(gòu)造、產(chǎn)狀和連續(xù)性的方法是可行的。

        1.3 工作儀器

        美國產(chǎn) SUPERSTING電測(cè)儀、R1/IP AGI反演系統(tǒng)。手持 GPS、全站儀及輔助工具等。

        1.4 成果分析

        對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯處理后,通過R1/IP AGI反演系統(tǒng)對(duì)野外測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)了反演出計(jì)算。以下列4個(gè)電測(cè)剖面反演成果圖為例分析解釋探測(cè)效果。

        1)圖1為2號(hào)線高密度電阻率剖面圖

        圖1 2號(hào)線高密度電阻率剖面

        電阻率剖面分布特征呈高阻性孤立分布,不連續(xù)。低阻性連續(xù)分布。根據(jù)已知地質(zhì)體和物性資料,在本地區(qū)高阻性一般為含錳灰?guī)r層反應(yīng),低阻性為松軟碎硝沉積巖反應(yīng)??梢酝茢嗌鲜鲭娮栊曰旧戏从沉似鋷r石分布。高阻性為含錳灰?guī)r,低阻性為松軟碎硝沉積巖。在14~43 m和86~99 m處有高阻異常,推斷14~43 m和86~99 m處有含錳灰?guī)r。頂部埋深分別為0~20 m不等,厚度不一。

        2)圖2為4號(hào)線高密度電阻率剖面圖

        圖2 4號(hào)線高密度電阻率剖面

        電阻率剖面分布特征呈高阻性局部連續(xù)分布。低阻性大部分連續(xù)分布。剖面電阻率在17.1~10 000Ωm范圍。推斷有2種不同巖層組成,一種高阻體是含錳灰?guī)r,電阻率范圍3 029~10 000Ωm;另一種低阻體是松軟碎硝沉積巖,電阻率17.1~3 029Ωm范圍。在73~129 m處存在含錳灰?guī)r,頂部埋深分別為0~20 m不等,厚度不一。

        3)圖3為6號(hào)線高密度電阻率剖面圖

        圖3 6號(hào)線高密度電阻率剖面

        電阻率剖面內(nèi)分布特征呈高阻性孤立分布,不連續(xù)。低阻性連續(xù)分布。高阻性為含錳灰?guī)r反應(yīng),低阻性為松軟碎硝沉積巖反應(yīng)。剖面電阻率在6.1~10 000Ωm范圍。推斷有2種不同巖層組成,一種高阻體是含錳灰?guī)r,電阻率范圍2 498~10 000 Ωm。另一種低阻體是松軟碎硝沉積巖,電阻率6.1~2 498Ωm。含錳灰?guī)r的電阻率為2 498~39 666 Ωm。推斷0,30,60,81,90,120 m處有含錳灰?guī)r。頂部埋深分別為0~20 m不等,厚度不一。

        4)圖4為8號(hào)線高密度電阻率剖面圖

        圖4 8號(hào)線高密度電阻率剖面

        電阻率剖面內(nèi)分布特征呈高阻性孤立分布,不連續(xù)。低阻性連續(xù)分布。高阻性為含錳灰?guī)r反應(yīng),低阻性為松軟碎硝沉積巖反應(yīng)。電阻率在8.8~10 000Ωm范圍。推斷有2種不同巖層組成:a高阻體是含錳灰?guī)r電阻率范圍2 671~10 000Ωm;b低阻體是松軟碎硝沉積巖電阻率8.8~2 671Ωm。松軟碎硝沉積巖電阻率約為2 671Ωm。推斷15,28,55,80,95,100 m處有含錳灰?guī)r。頂部埋深分別為0~13 m,厚度不一。

        本電測(cè)工作區(qū)地貌條件簡(jiǎn)單,地形平緩,相對(duì)高差小。地質(zhì)單元單一,巖層界線明析,巖性簡(jiǎn)單而且電阻率差異大,易于分辨。工作區(qū)較好的地質(zhì)地貌背景條件有利于實(shí)施電法勘測(cè)工作,提高了電法電阻率測(cè)定的有效性和準(zhǔn)確度。利用高密度電法勘探的工作成果,預(yù)測(cè)了該工作區(qū)含錳灰?guī)r貯存的基本情況,為下一步進(jìn)行地質(zhì)工作提供了基礎(chǔ)資料。為了驗(yàn)證高密度電法勘探工作成果的有效性,在工作區(qū)布置2個(gè)鉆孔進(jìn)行驗(yàn)證,均在預(yù)測(cè)位置發(fā)現(xiàn)相應(yīng)巖層。結(jié)果表明:利用高密度電法勘探在本工作區(qū)調(diào)查含錳巖層的應(yīng)用是有效和可靠的。

        2 結(jié)論

        1)通過本次電法勘測(cè)大致查明了本工作區(qū)含錳巖層的位置、走向、埋深,為下一步開展工作提供了依據(jù);

        2)高密度電法勘探作為一種比較成熟的地球物理勘探方法,具有簡(jiǎn)便、快速、經(jīng)濟(jì)應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn),應(yīng)用在同類地區(qū)特別是國外地質(zhì)工作程度低的區(qū)域有借鑒意義。

        [1]王興泰.高密度電阻率法及其應(yīng)用技術(shù)研究[J].長(zhǎng)春地質(zhì)學(xué)院學(xué)報(bào),1991,21(3):341-347.

        [2]蘇永軍,王緒本,羅建群.高密度電阻率法在三星堆壕溝考古勘探中應(yīng)用研究[J].地球物理學(xué)進(jìn)展,2007,22(1):268-272.

        [3]羅延鐘,張桂青.電子計(jì)算機(jī)在電法勘探中的應(yīng)用[M].武漢:武漢地質(zhì)學(xué)院出版社,1987:50-58.

        [4]段本春,朱永盛.電法二維有限元正演計(jì)算的若千新結(jié)果[J].物探化探計(jì)算技術(shù),1994(19):61-66.

        [5]底青云,王妙月.二維電阻率成像的有限元解法[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),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.

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