大功率激電在南京市鳳凰山銅礦地質構造特征研究中的應用研究

馮松寶

【摘要】利用大功率激電對南京市鳳凰山銅礦勘查區進行電測深工作，采用等比對稱四極裝置進行測深工作，在勘查區內布置兩條測線進行探測。對激電測深采集的數據進行分析，利用計算機軟件得到視極化率反演剖面圖和視電阻率反演剖面圖。對圖形分析認為：采用大功率激電進行勘測取得了較好的勘測結果，但實際操作過程中應考慮勘查區地形、電網的分布影響因素，對激電勘測到的異常區建議采用鉆探驗證。

【關鍵詞】大功率激電；應用研究；勘測

0引言

為了揭示南京市鳳凰山銅礦勘查區內深部地質構造特征和礦化地質信息，尋找與發現區內深部與銅金多金屬礦有關的高激化地質體（礦化體或有利成礦構造部位）特征，為進一步開展工作提供依據，在1：1萬激電中梯掃面基礎上，對圈定的異常區開展激電測深工作。勘查區位于橫溪鎮趙村水庫南緣，在勘查區內共布置了兩條激電測深勘探線，2號測線方向為東西向，點距為40m，14個測深點，4號測線方向為南北向，點距40m，8個測深點，共計22個測深點。

1工作方法與技術

1.1電測深法工作原理

電測深法是以地下巖（礦）石的電性差異為基礎，人工建立地下穩定直流電場或脈動電場，通過逐次加大供電（或發送）與測量（或接收）電極極距，觀測與研究同一測點下垂直方向不同深度范圍巖（礦）層電阻率的變化規律以查明礦產資源或解決與深度有關的各類地質問題的一組直流電法勘查方法。

生產中，保持觀測點不動，而不斷改變電極距進行多次觀測。隨著供電電極距AB的增大，電流分布的范圍加深變廣，ρs與ηs值就反映了該測點周圍更深更廣范圍內電性不均勻的情況。

電測深最適于在水平成層的地電斷面情況下，探測巖層電阻率隨深度的變化情況，因此稱之為“電測深”或“垂向電測”。此時如果工作充分，就能夠定量地求出標志層的埋深和某些電性層的厚度和埋藏深度。

電測深裝置有多種排列方式，如：對稱四極測深、三極測深、偶極測深等，常被采用的是對稱四極測深，本次工作采用的是等比對稱四極測深裝置。如下圖所示：

圖1等比對稱四極測深裝置示意圖

在這種排列方式中MN對稱地置于AB的中心兩側，原點O是它們的公共中心點。當保持中點O是固定的時候，測量的深度是通過增加AB供電線長度來實現的。

1.2激電測深的數據采集

1.2.1點位確定

采用高精度GPS技術和皮尺測量相結合的工作方式，布設激點測深點位及各供電和測量極點位。凡剖面端點、特殊測點（如某些測深點）、主要異常包括建議施工的工程位置，均應埋設固定標志。測深剖面測線布設垂直主體異常走向，在成礦有利地段有找礦意義的磁異常上開展激電測深工作，每條剖面長度具體則根據激電異常范圍等特征確定，點距40m，背景地段可適當加大點距。

1.2.2電極距選擇

激電測深采用對稱四極等比裝置獲取視電阻率參數和視極化參數，設計最小AB/2為1.5m，最大AB/2為2000m。測量電極距MN與供電電極距AB/2之比為1:5，電極距在對數紙上基本均勻分布，分配見表1-1，共17對電極距。在本次測量中，為了更細致的反應地下情況，故增加了AB/2=1200m這個極距。

裝置系數：Ｋ＝?仔■。

表１激電測深極距排列分布表

(單位：米)

電極距的排列方向，應使地形、構造和水平方向的各種電性不均勻畸變影響降到最低程度或最易分辨。同時，也應適當照顧通行、接地和施工方便。

1.2.3測點的布設

當設計的電測深點位置遇到居民點、水庫、懸崖邊及其它工業設施等障礙時，可在1/2測深點距的范圍內將測點移到合適的地方，但必須使位置移動后的該測深點的所有極距及電極排列方向，仍能滿足規范的精度要求。

1.2.4測站與導線的布設

①測站應布置在測點附近或測線中間，且儀器、電源應分開置放；電池箱與測量電極應有一定的距離。

②供電導線與測量導線應分別固定在測站的絕緣樁上，沿電極排列方向的兩側，相距約MN的1/10，順地表面向外敷設。兩者不得相互交錯或扭絞。

③測量導線應盡可能遠離輸電線或通訊電纜，當必須通過時，應使導線與輸電線方向垂直；測量導線一般應避免懸空架設，當必須架空時，應注意將導線拉緊。如遇水域，無法架空只能漫水通過的導線，應事先向測站報告并進行漏電檢查，在測量導線常需架空的地區作業，M和N導線可使用同一條雙股絕緣絞合線。

1.2.5電極接地

①所有電極均應靠近預定接地點標志布設。在布設MN時，可與AB的方向有一定的偏離，但偏離角度不應大于±3°；M和N電極埋設之后，應拔除可能觸及電極的雜草。

②當電極無法置于已布設接地點時，可垂直放線方向移動，移動的距離應小于AB/2的1/40。如沿放線方向移動，應小于AB/2的1%，超過1%應重新計算K值。

③測量電極采用不極化電極，要求性能穩定，內阻小于2K。供電電極采用鐵電極，必須垂直打入接地點，與上層密實接觸。其入土深度，對長極距至少應為電極長度的1/3；對短極距應大體滿足點電源的要求，一般不應超過極距的1/10。供電電極可使用單根或并聯電極組，通過單根供電極的電流應小于0.2A。并聯電極組中的單根電極應以接地點為中心對稱分布且垂直放線方向排列或成環形分布，或者沿測線方向排列。電極組中單根電極與接地點間的最大距離d應滿足：

A．垂直排列d應不大于AB/2的1/10；

B．環形分布d(半徑)不應大于AB/2的1/20；

C．一沿測線方向排列，d不應大于AB/2的1/20。

1.2.6測站觀測

每日野外觀測前，應檢查儀器的工作電壓、零點、穩定性及絕緣性，達不到指標時應及時排除。使用數字儀器應對工作方法，內存容量，前一工作日內存中數據回放狀況，裝置參數及時間參數的選擇等進行檢查。全區應使用統一的時間參數。時間參數應包括供電時間、電流和迭加次數，在保證觀測數據可靠的前提下，應盡可能采用較小的供電時間和較少的迭加次數。

基本觀測的技術要求：

①供電電壓不宜低于15V；讀數時應選擇合適的測程，數字儀器最小觀測電位差不應小于0.1mV；

②每個測深點開始觀測和觀測結束時。應采用兩次供電觀測來檢查供電電流的穩定性，電流穩定性應小于±1.5%。

③當曲線出現畸變時，在排除讀數原因后，還應改變野外觀測的工作條件，自檢幾組數據，當檢查結果與原始觀測一致時，應繼續檢查其相鄰極距點或在相鄰極距之間的加密極距點。

④進行大極距觀測，必須使每次觀測的供電時間不少于電場的建立時間，但應當注意測量電極極差，大地電場的變化及電源穩定性。

⑤供電極距AB/2≥400M后所有讀數應進行重復觀測，其技術標準按規范要求執行。

⑥一個測深點當天不能觀測完畢時，可第二天補測完整，補測時在接續處至少應重測兩個極距，其相對誤差應符合規范要求，如連接處超差應繼續增加檢查觀測極距數，直至出現連續兩個極距都滿足要求時為止。

⑦記錄必須使用中等硬度鉛筆，字跡清晰、頁面清潔、項目齊全、備注明確，原始數據不得涂改或擦抺，記錯了的數據必須劃去，另起一行重記正確數據，并在備注欄中注明原因。

⑧每一極距觀測完U和I后，記錄員必須立即進行視電阻率S值的計算，并現場點繪草圖；對重復點或檢查觀測，計算其相對誤差和平均值。

⑨電測深野外草圖應繪在模數為6.25cm的雙對數(極化率為單對數)坐標紙上，并應注明測深點號、電極排列方向、非等比裝置的各組MN值，始末極距的S值，觀測日期、操作者及記錄計算者姓名。

1.2.7漏電檢查

野外觀測系統的儀器、電源、供電導線和測量導線，除在準備工作中采取絕緣措施外，在野外觀測過程中必須于下列時間與部位對其例行漏電檢查：

①一個獨立工作區的觀測之前和工作結束之后；

②每日開工、收工、新測站布設以及導線被迫浸水作業；

③水系發育，空氣潮濕地區或雨季作業應按上述時間及部位全面檢查；干旱地區或干燥季節施工，可只做每日開工、收工檢查。

1.2.8重復觀測

①在基本觀測中遇到如下情況，必須進行不改變接地條件的重復讀數：

A．外部干擾較大，讀數困難或過小，單次觀測難以保證精度的極距或測段；

B．供電電極距大于400m的大極距測段；

C．測深曲線畸變點或無規律的極距；

D．勘查對象異常段的特征不明顯的極距；

E．數字儀器顯示錯誤指示或數字尾數跳躍較大的極距。

②重復觀測應符合下列要求：

A．參加平均的一組視電阻率讀數最大值與最小值之差相對于二者的算術平均值應滿足公式■×100％≤m■；

式中：n——參加平均的值個數(不含舍去數)；m——設計的無位均方相對誤差或均方相對誤差(或均方誤差)。

B．兩次重復讀數不能滿足上式時。應增加觀測次數；

C．重復觀測應改變供電電流，改變量不限；

D．在一組重復觀測數據中誤差過大的觀測數據可以舍去，但必須少于總觀測次數的1/3，超差讀數較多時，應停止觀測；

E．重復觀測數據中有效數據的算術平均值作為該測點最終的基本觀測數據，記錄在相應極距的下一行。舍棄的讀數應在備注欄內注明原因。

2工作成果解釋及推斷

２．１2號線異常解釋

由2線的視極化率的反演剖面圖可以看出，該電性層呈二元結構，視極化率呈上低下高的形態，在-100m 以上視極化率普遍低于3%，隨著深度的增加，視極化率值越來越高，最高值為20%。由視電阻率的反演剖面圖可以看出，該區域的整體電阻率較低，在2920/2～3040/2號點之間視電阻率表現為上高下低，在-200m以下視電阻率低于600Ω·m，并隨著深度的增加視電阻率逐漸降低；在3040/2～3320/2號點之間視電阻率相對較低，在-150m以下，視電阻率低于400Ω·m，由上到下呈八字形，隨深度的增加低阻范圍越來越寬，最低位200Ω·m；在3320/2～3440/2號點之間，視電阻率表現較高，最高為2200Ω·m。

該區主要出露有角閃閃長玢巖、侏羅系中統陡山組上段含礫砂巖、泥巖和侏羅系上統西橫山組下段礫巖、鈣質砂巖、中～粗粒砂巖、含礫砂巖，泥質粉砂巖及灰巖等。根據視電阻率和視極化率的大小，結合地質情況，推斷異常區可能存在斷裂破碎帶，后期角閃閃長玢巖的侵入使得巖石更加破碎，所以整體表現為低阻，而侵入的巖漿帶上來的熱液沿著破碎的巖石，接觸交代作用形成的礦（化），因此視極化率值表現較高。

2.24號線異常區

由2線的視極化率的反演剖面圖可以看出，該（下轉第124頁）（上接第33頁）電性層呈二元結構，視極化率呈上低下高的形態，在-200m 以上視極化率普遍低于3%，隨著深度的增加，視極化率值越來越高，最高值為22%。由視電阻率的反演剖面圖可以看出，該區域的整體電阻率較高，在4000/4～4160/4電阻率整體較高， 0m以上視電阻率小于1000Ω·m，0m以下視電阻率均大于1000Ω·m，并且視電阻的隨深度的增加而增大，在4160/4～4280/4視電阻率從上到下也呈上低下高的二元電性結構，低阻層相對較厚，在-200m以上視電阻率相對較低，視電阻率小于1000Ω·m，在-200m以下，視電阻率隨深度的增加逐漸增高，最高2200Ω·m。

該區主要出露有角閃閃長玢巖、侏羅系中統陡山組上段含礫砂巖、泥巖，根據視電阻率和視極化率的大小，結合地質情況，推斷異常主要是角閃閃長玢巖的侵入造成的巖體破碎，經礦化蝕變形成的礦（化）或硫化物有關，深度為250-500米。由于該區巖體侵入深度較深或侵入的量較少，所以巖石完整性較好，因此，淺部視電阻率表現較高，極化率較低。

3結論與建議

（１）通過激電測深剖面測量，初步了解了勘查區的視電阻率和極化率在垂向上的分布特征，取得了較好的勘探效果。

（2）由于該區內有村莊及高壓線的存在，在一定程度上影響了部分數據的可靠性，加大了解釋難度，影響了勘探的效果。

（3）勘查區內趙村水庫在的存在以及水塘較多的分布，以及天氣原因，使得測區存在低阻覆蓋，在一定程度上影響了數據采集的質量。

（4）為了能夠更準確的了解地下的地質情況。建議對激電測深異常區域開展實施鉆探驗證。

【參考文獻】

［１］DZ/T0153-95 物化探工程測量規范[S].

［２］GB/T18313-2001 全球定位系統（GPS）測量規范[S].

［３］DZ/T0072-1993 電阻率測深法技術規程[S].

［４］DZ/T0073-1993 電阻率剖面法技術規程[S].

［５］DZ/T0070-1993 時間域激發極化法技術規定[S].

［責任編輯：劉帥]

1.2.7漏電檢查

野外觀測系統的儀器、電源、供電導線和測量導線，除在準備工作中采取絕緣措施外，在野外觀測過程中必須于下列時間與部位對其例行漏電檢查：

①一個獨立工作區的觀測之前和工作結束之后；

②每日開工、收工、新測站布設以及導線被迫浸水作業；

③水系發育，空氣潮濕地區或雨季作業應按上述時間及部位全面檢查；干旱地區或干燥季節施工，可只做每日開工、收工檢查。

1.2.8重復觀測

①在基本觀測中遇到如下情況，必須進行不改變接地條件的重復讀數：

A．外部干擾較大，讀數困難或過小，單次觀測難以保證精度的極距或測段；

B．供電電極距大于400m的大極距測段；

C．測深曲線畸變點或無規律的極距；

D．勘查對象異常段的特征不明顯的極距；

E．數字儀器顯示錯誤指示或數字尾數跳躍較大的極距。

②重復觀測應符合下列要求：

A．參加平均的一組視電阻率讀數最大值與最小值之差相對于二者的算術平均值應滿足公式■×100％≤m■；

式中：n——參加平均的值個數(不含舍去數)；m——設計的無位均方相對誤差或均方相對誤差(或均方誤差)。

B．兩次重復讀數不能滿足上式時。應增加觀測次數；

C．重復觀測應改變供電電流，改變量不限；

D．在一組重復觀測數據中誤差過大的觀測數據可以舍去，但必須少于總觀測次數的1/3，超差讀數較多時，應停止觀測；

E．重復觀測數據中有效數據的算術平均值作為該測點最終的基本觀測數據，記錄在相應極距的下一行。舍棄的讀數應在備注欄內注明原因。

2工作成果解釋及推斷

２．１2號線異常解釋

由2線的視極化率的反演剖面圖可以看出，該電性層呈二元結構，視極化率呈上低下高的形態，在-100m 以上視極化率普遍低于3%，隨著深度的增加，視極化率值越來越高，最高值為20%。由視電阻率的反演剖面圖可以看出，該區域的整體電阻率較低，在2920/2～3040/2號點之間視電阻率表現為上高下低，在-200m以下視電阻率低于600Ω·m，并隨著深度的增加視電阻率逐漸降低；在3040/2～3320/2號點之間視電阻率相對較低，在-150m以下，視電阻率低于400Ω·m，由上到下呈八字形，隨深度的增加低阻范圍越來越寬，最低位200Ω·m；在3320/2～3440/2號點之間，視電阻率表現較高，最高為2200Ω·m。

該區主要出露有角閃閃長玢巖、侏羅系中統陡山組上段含礫砂巖、泥巖和侏羅系上統西橫山組下段礫巖、鈣質砂巖、中～粗粒砂巖、含礫砂巖，泥質粉砂巖及灰巖等。根據視電阻率和視極化率的大小，結合地質情況，推斷異常區可能存在斷裂破碎帶，后期角閃閃長玢巖的侵入使得巖石更加破碎，所以整體表現為低阻，而侵入的巖漿帶上來的熱液沿著破碎的巖石，接觸交代作用形成的礦（化），因此視極化率值表現較高。

2.24號線異常區

由2線的視極化率的反演剖面圖可以看出，該（下轉第124頁）（上接第33頁）電性層呈二元結構，視極化率呈上低下高的形態，在-200m 以上視極化率普遍低于3%，隨著深度的增加，視極化率值越來越高，最高值為22%。由視電阻率的反演剖面圖可以看出，該區域的整體電阻率較高，在4000/4～4160/4電阻率整體較高， 0m以上視電阻率小于1000Ω·m，0m以下視電阻率均大于1000Ω·m，并且視電阻的隨深度的增加而增大，在4160/4～4280/4視電阻率從上到下也呈上低下高的二元電性結構，低阻層相對較厚，在-200m以上視電阻率相對較低，視電阻率小于1000Ω·m，在-200m以下，視電阻率隨深度的增加逐漸增高，最高2200Ω·m。

該區主要出露有角閃閃長玢巖、侏羅系中統陡山組上段含礫砂巖、泥巖，根據視電阻率和視極化率的大小，結合地質情況，推斷異常主要是角閃閃長玢巖的侵入造成的巖體破碎，經礦化蝕變形成的礦（化）或硫化物有關，深度為250-500米。由于該區巖體侵入深度較深或侵入的量較少，所以巖石完整性較好，因此，淺部視電阻率表現較高，極化率較低。

3結論與建議

（１）通過激電測深剖面測量，初步了解了勘查區的視電阻率和極化率在垂向上的分布特征，取得了較好的勘探效果。

（2）由于該區內有村莊及高壓線的存在，在一定程度上影響了部分數據的可靠性，加大了解釋難度，影響了勘探的效果。

（3）勘查區內趙村水庫在的存在以及水塘較多的分布，以及天氣原因，使得測區存在低阻覆蓋，在一定程度上影響了數據采集的質量。

（4）為了能夠更準確的了解地下的地質情況。建議對激電測深異常區域開展實施鉆探驗證。

【參考文獻】

［１］DZ/T0153-95 物化探工程測量規范[S].

［２］GB/T18313-2001 全球定位系統（GPS）測量規范[S].

［３］DZ/T0072-1993 電阻率測深法技術規程[S].

［４］DZ/T0073-1993 電阻率剖面法技術規程[S].

［５］DZ/T0070-1993 時間域激發極化法技術規定[S].

［責任編輯：劉帥]

1.2.7漏電檢查

野外觀測系統的儀器、電源、供電導線和測量導線，除在準備工作中采取絕緣措施外，在野外觀測過程中必須于下列時間與部位對其例行漏電檢查：

①一個獨立工作區的觀測之前和工作結束之后；

②每日開工、收工、新測站布設以及導線被迫浸水作業；

③水系發育，空氣潮濕地區或雨季作業應按上述時間及部位全面檢查；干旱地區或干燥季節施工，可只做每日開工、收工檢查。

1.2.8重復觀測

①在基本觀測中遇到如下情況，必須進行不改變接地條件的重復讀數：

A．外部干擾較大，讀數困難或過小，單次觀測難以保證精度的極距或測段；

B．供電電極距大于400m的大極距測段；

C．測深曲線畸變點或無規律的極距；

D．勘查對象異常段的特征不明顯的極距；

E．數字儀器顯示錯誤指示或數字尾數跳躍較大的極距。

②重復觀測應符合下列要求：

A．參加平均的一組視電阻率讀數最大值與最小值之差相對于二者的算術平均值應滿足公式■×100％≤m■；

式中：n——參加平均的值個數(不含舍去數)；m——設計的無位均方相對誤差或均方相對誤差(或均方誤差)。

B．兩次重復讀數不能滿足上式時。應增加觀測次數；

C．重復觀測應改變供電電流，改變量不限；

D．在一組重復觀測數據中誤差過大的觀測數據可以舍去，但必須少于總觀測次數的1/3，超差讀數較多時，應停止觀測；

E．重復觀測數據中有效數據的算術平均值作為該測點最終的基本觀測數據，記錄在相應極距的下一行。舍棄的讀數應在備注欄內注明原因。

2工作成果解釋及推斷

２．１2號線異常解釋

由2線的視極化率的反演剖面圖可以看出，該電性層呈二元結構，視極化率呈上低下高的形態，在-100m 以上視極化率普遍低于3%，隨著深度的增加，視極化率值越來越高，最高值為20%。由視電阻率的反演剖面圖可以看出，該區域的整體電阻率較低，在2920/2～3040/2號點之間視電阻率表現為上高下低，在-200m以下視電阻率低于600Ω·m，并隨著深度的增加視電阻率逐漸降低；在3040/2～3320/2號點之間視電阻率相對較低，在-150m以下，視電阻率低于400Ω·m，由上到下呈八字形，隨深度的增加低阻范圍越來越寬，最低位200Ω·m；在3320/2～3440/2號點之間，視電阻率表現較高，最高為2200Ω·m。

該區主要出露有角閃閃長玢巖、侏羅系中統陡山組上段含礫砂巖、泥巖和侏羅系上統西橫山組下段礫巖、鈣質砂巖、中～粗粒砂巖、含礫砂巖，泥質粉砂巖及灰巖等。根據視電阻率和視極化率的大小，結合地質情況，推斷異常區可能存在斷裂破碎帶，后期角閃閃長玢巖的侵入使得巖石更加破碎，所以整體表現為低阻，而侵入的巖漿帶上來的熱液沿著破碎的巖石，接觸交代作用形成的礦（化），因此視極化率值表現較高。

2.24號線異常區

由2線的視極化率的反演剖面圖可以看出，該（下轉第124頁）（上接第33頁）電性層呈二元結構，視極化率呈上低下高的形態，在-200m 以上視極化率普遍低于3%，隨著深度的增加，視極化率值越來越高，最高值為22%。由視電阻率的反演剖面圖可以看出，該區域的整體電阻率較高，在4000/4～4160/4電阻率整體較高， 0m以上視電阻率小于1000Ω·m，0m以下視電阻率均大于1000Ω·m，并且視電阻的隨深度的增加而增大，在4160/4～4280/4視電阻率從上到下也呈上低下高的二元電性結構，低阻層相對較厚，在-200m以上視電阻率相對較低，視電阻率小于1000Ω·m，在-200m以下，視電阻率隨深度的增加逐漸增高，最高2200Ω·m。

該區主要出露有角閃閃長玢巖、侏羅系中統陡山組上段含礫砂巖、泥巖，根據視電阻率和視極化率的大小，結合地質情況，推斷異常主要是角閃閃長玢巖的侵入造成的巖體破碎，經礦化蝕變形成的礦（化）或硫化物有關，深度為250-500米。由于該區巖體侵入深度較深或侵入的量較少，所以巖石完整性較好，因此，淺部視電阻率表現較高，極化率較低。

3結論與建議

（１）通過激電測深剖面測量，初步了解了勘查區的視電阻率和極化率在垂向上的分布特征，取得了較好的勘探效果。

（2）由于該區內有村莊及高壓線的存在，在一定程度上影響了部分數據的可靠性，加大了解釋難度，影響了勘探的效果。

（3）勘查區內趙村水庫在的存在以及水塘較多的分布，以及天氣原因，使得測區存在低阻覆蓋，在一定程度上影響了數據采集的質量。

（4）為了能夠更準確的了解地下的地質情況。建議對激電測深異常區域開展實施鉆探驗證。

【參考文獻】

［１］DZ/T0153-95 物化探工程測量規范[S].

［２］GB/T18313-2001 全球定位系統（GPS）測量規范[S].

［３］DZ/T0072-1993 電阻率測深法技術規程[S].

［４］DZ/T0073-1993 電阻率剖面法技術規程[S].

［５］DZ/T0070-1993 時間域激發極化法技術規定[S].

［責任編輯：劉帥]