高密度電法在寶興縣草坪鞋石膏礦勘查中的應用

董慶林，唐杰生

（中國建筑材料工業地質勘查中心四川總隊，成都 610051）

高密度電法在寶興縣草坪鞋石膏礦勘查中的應用

董慶林，唐杰生

（中國建筑材料工業地質勘查中心四川總隊，成都 610051）

通過對四川寶興縣草坪鞋石膏礦區開展高密度電法工作，經采對數據的處理及地質解釋，發現了石膏工業礦層及分布狀態，取得了較好的地質效果。

高密度電法；石膏礦；應用；寶興縣

高密度電法勘查的技術方法起源于上世紀七、八十年代，隨著電子及計算機技術的發展而在近十多年來得到了飛速發展。通過研究地下地質體的電阻率差異為地球物理基礎，集電剖面和電測深為一體，采用高密度布點，一次性布設幾十根乃至上百根電極，并按一定的電極排列方式進行二維地電斷面測量。同時利用現代計算機技術對高密度電法數據處理與成像，大大提高了探測效率和成功率。

四川寶興縣明禮鄉草坪鞋石膏礦區位于寶興縣城260°方向、直線距離約20km之明禮鄉境內。通過開展高密度電法工作，確立了該礦區石膏礦層的地質－物探地電模型，為地質勘探工程的布置提供了重要的依據。

1 礦區地質及地球物理特征

1.1 礦區地質

1.1.1 地層

勘查區出露地層主要為泥盆系、志留系和第四系。其地質特征從新至老為：

1）第四系全新統坡、殘積層(Q)：覆蓋了勘查區的大部分地區，主要為坡、殘積物，由棕紅色、褐棕色粘土、巖石碎塊、腐植土等組成，厚度一般1～3m，沿溝谷兩側較厚，一般小于5m。

2）泥盆系(D)：分為中統(D2) 和下統(D1)。

中統分布于勘查區北面，巖性主要為淺灰色變質灰巖、白云巖夾千枚巖、泥質灰巖，中上部以淺灰色至灰白色變質灰巖和白云巖為主夾少量灰巖、黃綠色千枚巖，向上為白云巖。

下統分布于勘查區中部，沿南西～北東向展布，根據其巖性特征可分為上、下兩段。

3）志留系(S):分為上統(S3)、中統(S2)和下統(S1)。

上統分布于勘查區南西，巖性下部主要以淺灰色中厚層狀結晶灰巖、結晶生物碎屑灰巖為主，上部以淺灰白色中厚層狀白云巖為主。

中統分布于勘查區南部，巖性主要以變質碳酸鹽巖為特征，以結晶灰巖、生物碎屑灰巖夾千枚巖為主。

下統分布于勘查區南東，巖性以薄層狀為主至中厚層狀石英細、粉砂巖，絹云板巖，千枚板巖，薄層狀變質泥質灰巖，結晶灰巖，灰質白云巖等。

1.1.2 構造

勘查區位于軸向45°的寶興背斜的北西翼，勘查區內發育兩條斷層，趕羊溝沖斷層與五龍沖斷層，均為逆斷層，但均位于礦體之下，對礦體無破壞。勘查區內構造較簡單，地層總體產狀基本一致，地層傾向一般305°～345°，傾角一般30°～55°。

1.2 礦體、礦石特征

1.3 地球物理特征

該礦區石膏礦頂板為白云巖，電阻率為高阻；石膏礦層電阻率屬中等電阻率, 與頂板白云巖有所區別，而石膏礦層與頂板之間存在有一層膏溶角礫巖電阻率較低。石膏礦層的底板為千枚狀灰巖，電阻率不高。根據礦層與頂底板的地層產出特征, 介于石膏礦層與頂板之間的膏溶角礫巖是地質找礦的重要標志層位, 其電阻率較低也是地質－物性模型的重要標志。因此，根據這種地電模型, 結合地質資料綜合分析,以電法勘探方式在本區開展物探工作是可行的。區內各地層電性參數如表1。

表1 各巖礦層電性參數表

圖1 高密度電法溫納四極排列裝置形式示意圖

2 高密度電法工作方法技術與工程布置

2.1 方法技術

高密度電法是一種陣列勘探方法,野外觀測時只需將全部電極沿測線一次性布設,儀器按已設定的供電和測量排列方式自動采集所有電極的電位差,計算出相應的視電阻率,測量過程中數據自動存盤。數據采集儀器選用重慶奔騰地質儀器廠生產的 WGMD-9高密度電法系統，本次勘查采用溫納α裝置:電極排列特點是A、M、N、B(其中A、B為供電電極；M、N為測量電極)，AM = MN = NB為一個電極間距。A、M、N、B逐點同時向右移動，得到第一條剖面；接著AM、MN、NB增大一個電極距，A、M、N、B逐點同時向右移動，得到另一條剖面。這樣不斷掃描測量下去，可以得到倒梯形斷面，數據圖形的排列方式為倒梯形。排列方式（溫納裝置）如圖1所示。

2.2 工程布置

依據勘查區地質特征，沿礦體走向垂直布置5條高密度電法剖面，分別為 A、B、C、D、E剖面，剖面間距300～1 000m不等，剖面長度300～640m不等，測點點距為5m，總體上控制測區內石膏礦帶的分布范圍。

2.3 工作質量評述

為了確保數據的可靠性，野外作業嚴格執行相關技術規范。為確保采集數據的質量，測前首先對儀器設備及裝置作好檢查確保采集系統工作正常、采取大功率電源供電、施測過程中注意狀態觀測、對畸變點均采取處理措施等以確保數據采集質量。經對外業工作質量檢查，采集數據相對均方誤差小于5%，外業數據采集準確，質量可靠。

3 資料處理與勘查成果

3.1 數據處理

1∶5萬區域航磁和地面高精度磁測在赤佬頂地帶表現為NE和NW向磁場變化梯度帶異常特征，并于交匯部位形成相對的強磁異常(圖3、4)，反映有上述方向的構造存在，其交匯部位的赤佬頂地帶是成礦最為有利的地段。研究區內已知礦床和寶山等巖體均處于NE向的磁異常帶上，亦說明赤佬頂銻礦與一六鎢礦、梅子沖銀鉛鋅礦等礦床成礦構造相同，具備尋找相同類型礦床的條件。

高密度電阻率法數據處理是把所測得的視電阻率數據，經數據格式轉換和數據拼接、數據預處理、地形校正和反演計算等步驟，最后得到視電阻成像色譜圖作為地質解釋圖件。

3.1.1 數據預處理

測量的數據先經過格式轉換程序轉換成處理軟件所需的格式文件，把一條剖面上測量的兩個或多個斷面數據拼接成一個文件的數據。

把格式轉換好的視電阻率數據，經數據預處理消除壞點，把畸變點去掉，保留質量可靠的數據。然后根據現場地質－物性條件、測試資料分析對比，選擇反演計算參數。

3.1.2 地形校正

把預處理后的數據經地形靜校正，按剖面樁號高程進行校正，應用正交投影方法對高密度電法測深點的位置進行校正，對于地形起伏造成的測量電阻率的畸變進行校正，使地質異常體的位置、產狀和視電阻率歸于真實，便于高密度電法的地質解釋。

3.1.3 反演計算

數據預處理的后，形成原始的視電阻率斷面圖。（圖2）

圖2 視電阻率斷面圖

圖3 高密度電法反演成像色譜圖

圖4 草坪鞋石膏礦A剖面高密度電法成果圖

反演的任務是根據剖面上觀測的視電阻率數據，計算出該剖面巖、礦層的真電阻率分布。反演采用最小二乘法擬合法，給定一個初始地電斷面，在初始斷面上計算視電阻率的理論值，將理論值與實測值作對比（擬合），通過不斷修改參數、計算對比，獲得最佳擬合效果。（圖3）

3.2 勘查成果

根據本區的地層產出及各巖礦層的電性特征，石膏礦頂板為白云巖，電阻率為高阻，石膏礦層電阻率為中高阻別，底板為千枚狀灰巖。特別值得注意的是石膏礦層與頂板之間存在有一層膏溶角礫巖電阻率較低，這個介于石膏礦層與頂板的膏溶角礫巖是地質找礦的重要層位，也是地質－物性模型的重要標志。通過電阻率較低的膏溶角礫巖上下接觸關系，可以推斷石膏礦的可能存在與分布。下面以A、C剖面為例來說明本區資料推斷解釋與成果：

A剖面，從剖面端點0～170m，相對高阻，為白云巖；170～230m為低阻帶，為膏溶角礫巖；230～300m相對中高阻，推測為石膏礦層。（圖4）

C剖面，從剖面端點0～220m，相對高阻，為白云巖；220～310m相對低阻，為膏溶角礫巖；310～340m相對中高阻，從地層產出特征分析，推測為石膏礦層，340～640m電性斷面上顯得復雜，結合地質資料分析，為千枚化灰巖或石灰巖。（圖5）

通過本區開展高密度電法工作，在A、B、C、E剖面發現了石膏礦層存在，同時也大致了解石膏礦層的分布狀況,為下一步地質勘查工作提出了建議。

3.3 勘查成果驗證

根據物探發現石膏礦層的分布，礦權業主委托勘查單位開展了地質勘探工作，投入了鉆探、槽探等探礦工程，獲得具工業意義礦床，經估算礦石資源量 5000萬噸。

圖5 草坪鞋石膏礦剖面高密度電法成果圖

4 結語

通過對四川省寶興縣明禮鄉草坪鞋石膏礦區開展高密度電法工作，發現石膏礦層的存在并大致了解其分布狀態，為進一步的地質勘查工作提供了工作依據，在勘探工程工作中，獲得具工業意義礦床，在本礦區開展的高密度電法工作發揮了良好作用，并取得了較好的地質效果。

The Application of Electrical Resistivity Imaging Method to the Exploration of the Caopingxie Gypsum Deposit in Baoxing

DONG Qing-lin TANG Jie-sheng
(Sichuan Division, Geological Exploration Center for the China Building Material Industry, Chengdu, Sichuan 610051)

The application of electrical resistivity imaging method to the exploration of the Caopingxie gypsum deposit in Baoxing achieves great success of discoveing industrial gypsum bed.

electrical resistivity imaging method; gypsum; application; Baoxing

P631.3

A

1006-0995（2014）01-0122-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2014.01.032

2013-06-04

董慶林（1959-），男，高級工程師，長期從事非金屬礦地球物理勘探工作