高密度電法和等值反磁通瞬變電磁法在某礦區(qū)勘探中的應用

何 禹

（湖南省地質(zhì)調(diào)查院，湖南 長沙 410000）

礦山開采過程中出現(xiàn)的坑道涌水會威脅礦企生產(chǎn)安全，礦山水文地質(zhì)調(diào)查是礦山地質(zhì)勘探工作中的一項重要任務，目前應用與水文地質(zhì)工作勘探的方法較多主要有電測深、可控源音頻大地電磁法、高密度電法、EH-4、瞬變電磁法等等。

1 礦區(qū)水文地質(zhì)概況

1.1 地形地貌

研究礦區(qū)地形為東、西部高，中間低，屬于丘陵谷地地形，地貌成因則主要為剝蝕構(gòu)造地貌類型。

分布于礦區(qū)大部分的花崗巖丘陵地形，由中三疊世第三侵入次花崗巖（ηγT23）正長黑云母斑狀花崗巖和斜長黑云母斑狀花崗巖組成的丘陵地形，標高90-150m，最高雷祖寨242.1m，切深40-60m，地形平緩，丘頂呈圓球狀，坡度小于25°。分布于礦區(qū)西部的淺變質(zhì)巖丘陵地形，由奧陶系、寒武系淺變質(zhì)巖受強烈風化剝蝕作用形成的丘陵地形，起伏較大，溝谷深切，地形坡度大于30°，標高150-250m，切深50-100m。

1.2 巖漿巖

區(qū)域內(nèi)部水文地質(zhì)勘探的主要方向為花崗巖中的風化裂隙水。中三疊世第三侵入次花崗巖（ηγT23），巖性為正長黑云母斑狀花崗巖和斜長黑云母斑狀花崗巖，分布于礦山大部分區(qū)域。

正長黑云母斑狀花崗巖：肉紅色，成份由正長石、條紋長石、石英、少量黑云母及微量的電氣石、鋯石、絹云母等組成，塊狀構(gòu)造，具明顯的斑狀結(jié)構(gòu)斑晶由長石、石英組成。長石斑晶一般為0.5～1cm，大者1.5～4cm，板狀或柱狀，斑晶內(nèi)常有石英包裹體，分布均勻，呈油脂光澤，直徑0.4～0.5cm，呈他型晶，黑云母呈鱗片狀，直徑0.2cm左右，結(jié)晶完好。

斜長黑云母斑狀花崗巖：灰、灰白色。成份主要為斜長石、石英，少量正長石和黑云母、角閃石及微量綠泥石、綠簾石等組成，塊狀構(gòu)造，具明顯的斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶為白色斜長石，斑晶大小一般為2cm左右，最大可達6cm以上，板條狀晶形，定向排列甚為清楚，顯示流線構(gòu)造，石英呈不規(guī)則粒狀，半透明，油脂光澤，他型結(jié)構(gòu)。黑云母結(jié)晶完好，呈六邊形片狀集合體，直徑0.2～0.5cm，大者1～7cm，分布均勻。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

礦區(qū)構(gòu)造位置位于印支期花崗巖侵入前志留紀地層的接觸帶上。礦區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育，斷裂走向主要為北北東向，傾向北或北北西，傾角一般在60°以上，延伸長度為5-30公里，斷裂帶具有強烈的硅化破碎現(xiàn)象。

1.4 水文地質(zhì)條件

據(jù)現(xiàn)場調(diào)查及區(qū)域水文地質(zhì)資料，勘查礦區(qū)水文地質(zhì)類型主要為松散巖類孔隙和基巖裂隙。松散巖類賦存于第四系更新統(tǒng)（Qp）地層，主要由粉質(zhì)粘土、粉土、碎石組成。中三疊世第三侵入次花崗巖（ηγT23），礦物特性主要為正長黑云母斑狀花崗巖和斜長黑云母斑狀花崗巖。區(qū)內(nèi)花崗巖風化裂隙較發(fā)育，無泉點出露。

2 在研究區(qū)找礦中的應用

2.1 方法、技術

找礦的常規(guī)方法較多，常規(guī)方法包括的主要有激電法、視電阻率法、放射法、甚低頻法等。在找礦領域內(nèi)也出現(xiàn)了一些新技術新方法，包換高密度電法、等值反磁通瞬變電磁法、廣域電磁法、高分辨淺層地震方法等。在此礦區(qū)受場地及周邊干擾的影響，主要采用高密度電法和等值反磁瞬變電磁法進行勘探。

（1）高密度電法。高密度電法（electrical resistivity imaging,簡稱ERI）起源于20世紀70年代末期的陳列電法探測思想，英國學者Johansson博士設計的電測深系統(tǒng)實際上就是高密度是最初模式[1]?，F(xiàn)階段國內(nèi)高密度電法儀電極轉(zhuǎn)換開關已向電子式，分布智能式，多道并行分布式高密度電法系統(tǒng)不斷發(fā)展。

高密度電法與常規(guī)電法的地球物理前提（地下介質(zhì)導電性的差異）是一樣，通過在AB電極間向地下供電，建立地下人工電場，而后在地面的MN電極測量電位差，并求得各記錄點的視電阻率值。野外采集到的視電阻率值，經(jīng)過計算處理分析、結(jié)合實際地質(zhì)情況進行解釋，最終獲得地層的劃分和地質(zhì)異常體等信息。本次高密度電法采用的的電極距為5m的溫納裝置進行測量。

（2）等值反磁通瞬變電磁法。目前瞬變電磁法大多采用的是單扎或多扎感應線圈測量磁場的變化率，在發(fā)射電流關斷時，接收線圈本身產(chǎn)生感應電動勢，使得一次場磁通量不為零，并疊加在地下渦流場產(chǎn)生的感應電動勢之上，因而造成瞬變電磁實測早期信號失真，從而影響淺部勘探的精度 ，形成探測盲區(qū)。等值反磁通瞬變電磁法（OCTEM）就是基于怎么消除關斷前后接收線圈中的一次場磁通量中本身產(chǎn)生的感應電動勢這一思路提出來的。

等值反磁通瞬變電磁法與傳統(tǒng)瞬變電磁法原理相同，與傳統(tǒng)瞬變電磁法的裝置不同是是，OCTEM以2個相同線圈通以反向電流時產(chǎn)生等值反向磁通的規(guī)律為理論依據(jù)，采用上、下2個大小相同，平行共軸的線圈，分別向其通以大小相等、方向相反的電流作為發(fā)射源，在雙線圈合成的一次場零磁通的平面上接收地下二次場，測量對地中收耦合的純二次場。從而可根據(jù)接收到的二次磁場隨時間的衰減規(guī)律獲得地下介質(zhì)地電信息[2]。本次數(shù)據(jù)采集參數(shù)為：電源電壓12V，發(fā)送機電流8.5A，發(fā)送頻率6.25Hz，關斷時間0.04ms，疊加周期為400次。

2.2 找礦效果分析

在礦內(nèi)沿沖溝布置了3條高密度測線，其中2條垂直布置，以探測兩沖溝交匯處隱伏次級小斷裂情況，高密度反演斷面圖分層明顯，無明顯含礦物構(gòu)造異常；其中1條沿狹小沖溝布置，高密度反演斷面圖如下圖1所示。

圖1 300線高密度反演斷面圖

通過分析300線反演斷面圖，發(fā)現(xiàn)在測線100-200m區(qū)間，在0-30m深度，存在一向下凹陷的低阻異常。

為了確定最終的鉆孔位置，我們進一步采用了點距為5m的等值反磁通電磁法對300線進行了重復測量。采用“HPYEM-18”系統(tǒng)自帶數(shù)據(jù)處理軟件中瞬態(tài)馳豫反演法對采集的數(shù)據(jù)進行反演，得到300線瞬變電磁視電阻率等值線反演斷面圖（圖2）。

300線瞬變電磁視電阻率等值線反演斷面圖顯示，地表0-30m顯示為低阻，視電阻率值在200Ω·m以下，為沖溝花崗巖全風化、強風化層，含有豐富礦產(chǎn)資源。

圖2 300線瞬變電磁視電阻率等值線反演斷面圖

最終鉆探顯示在300線155m處，0-30m巖芯呈全風化、強風化；30-70m巖芯裂隙發(fā)育，巖芯較破碎，其中含有一定的錫多金屬礦。

3 結(jié)論

高密度電法在地質(zhì)勘探中有一定效果，能夠初步確定找找礦方向，但是橫向分辨率較差，異常放大較明顯，對于精準定位效果較差；等值反磁通瞬變電磁法作為一種新的技術方法，具有較強的抗干擾能力、縱向分辨率較高、靈敏度、信噪比。