激發(fā)極化方法在實(shí)際工作中的應(yīng)用

于文濤

摘 要 激發(fā)極化法是我國(guó)金屬礦電法勘探的主要手段。本文通過(guò)在實(shí)測(cè)資料（測(cè)區(qū)位于扎蘭屯市，屬中低山～丘陵區(qū)）上的應(yīng)用與分析，表現(xiàn)激發(fā)極化方法在實(shí)際工作中的應(yīng)用。理解激發(fā)極化方法的特點(diǎn)和工作原理。

關(guān)鍵詞 激發(fā)極化；激電中梯；扎蘭屯；視極化率異常；多金屬礦普查

中圖分類(lèi)號(hào) P624 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2016）160-0189-02

1 激電極化方法的特點(diǎn)和工作原理

1.1 特點(diǎn)

激發(fā)極化法是一種常用的地球物理勘查方法，以不同巖、礦石激電效應(yīng)的差異為基礎(chǔ)，通過(guò)采集激發(fā)極化數(shù)據(jù)，為相關(guān)的地質(zhì)勘查工作提供地球物理依據(jù)。它常用的有中間梯度、聯(lián)合剖面、對(duì)稱(chēng)四極測(cè)深、和偶極等裝置。激電中梯裝置的最大優(yōu)點(diǎn)是“一線(xiàn)供電，多線(xiàn)測(cè)量”，即敷設(shè)一次供電電極，能夠同時(shí)使用多臺(tái)接收機(jī)，在一定范圍內(nèi)，同時(shí)在多條測(cè)線(xiàn)上進(jìn)行觀(guān)測(cè)。因此，具有較高的工作效率和較低的施工成本，尤其適合進(jìn)行面積性工作，大多地勘單位在生產(chǎn)實(shí)踐中也因此選用該方法。生產(chǎn)實(shí)踐中常用的裝置還有對(duì)稱(chēng)四極激電裝置，它的生產(chǎn)效率較低，因此，一般在掃面和剖面工作之后進(jìn)行，主要提供極化體的縱向斷面信息，例如埋深、產(chǎn)狀等。

1.2 工作原理

激發(fā)極化法來(lái)自于電阻率法的生產(chǎn)實(shí)踐，人們?cè)陔娮杪史ㄉa(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)：向大地進(jìn)行供電時(shí)，保證供電電流不變的情況下，供電一段時(shí)間，地表兩個(gè)測(cè)量電極間的電位會(huì)隨時(shí)間的延長(zhǎng)慢慢增大，然后在某一時(shí)刻達(dá)到飽和值，增加一個(gè)小電位。斷電后，該測(cè)量電極間電位會(huì)突然降低，但是不會(huì)消失，仍然存在一個(gè)電位差，這個(gè)電位差與增長(zhǎng)的電位差相同，它隨時(shí)間的增加而先快后慢衰減直到恢復(fù)天然場(chǎng)，這個(gè)現(xiàn)象被稱(chēng)為激發(fā)極化效應(yīng)。通過(guò)研究這個(gè)激發(fā)極化效應(yīng)，人們把供電一段時(shí)間后的總電位稱(chēng)為一次場(chǎng)，斷電后某一時(shí)刻的電位稱(chēng)為二次場(chǎng)，二次場(chǎng)與一次場(chǎng)的比值稱(chēng)為極化率，人們發(fā)現(xiàn)，不同的巖（礦）石，引起的極化率不同，極化率可以作為一個(gè)用來(lái)區(qū)分地下巖（礦）石的參數(shù)，利用這一特點(diǎn)可以達(dá)到找礦的目的。

關(guān)于激發(fā)極化原理，一般分為離子導(dǎo)體和電子導(dǎo)體兩類(lèi)，兩種導(dǎo)體浸泡在溶液（地下水）中，受外界人工電場(chǎng)作用，電子在導(dǎo)體內(nèi)部和溶液中遷移，當(dāng)外界電場(chǎng)消失后，電子恢復(fù)原來(lái)位置，電子回移的過(guò)程產(chǎn)生電流，從而被觀(guān)測(cè)到電位差，也就是二次場(chǎng)。

2 激發(fā)極化法在扎蘭屯市某多金屬礦中的找礦效果

2.1 位置交通及自然地理概況

測(cè)區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)扎蘭屯市，有簡(jiǎn)易公路相通，交通便利。屬中低山～丘陵區(qū)，海拔500m～800m，山坡低緩，溝谷深度相對(duì)較小，露頭出露程度中等。氣候?qū)賮喓畮Т箨懶詺夂颉６韭L(zhǎng)而寒冷，夏季炎熱而短促，當(dāng)年10月至次年4月為冰凍期，最低氣溫達(dá)-40℃。七、八月份為雨季，年均降雨400mm～500mm，水系較為發(fā)育。屬限牧山區(qū)，經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)。通過(guò)激電工作，初步查明了異常體的埋深、產(chǎn)狀等空間賦存狀態(tài)。

2.2 區(qū)域地質(zhì)概況

工作區(qū)位于興安地槽褶皺區(qū)，斜跨大興安嶺中華力西褶皺帶與內(nèi)蒙晚華力西褶皺帶兩個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元，處于三級(jí)構(gòu)造單元阿爾山復(fù)背斜南東翼與烏蘭浩特復(fù)向斜北西翼上，位于大興安嶺中生代火山巖區(qū)中部。按地質(zhì)力學(xué)觀(guān)點(diǎn)為新華夏系構(gòu)造第三隆起帶上。按板塊構(gòu)造則屬西伯利亞古板塊大陸邊緣向南增生部分。

燕山期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)本區(qū)影響較大，形成大面積蓋在前期構(gòu)造層之上的燕山構(gòu)造層。根據(jù)區(qū)內(nèi)部巖相建造和生物組合面貌等特征可進(jìn)一步劃分出第一亞構(gòu)造層和第二亞構(gòu)造層，前者為火山—沉積巖系；后者為中酸性火山巖系。

2.3 礦區(qū)地質(zhì)概況

礦區(qū)內(nèi)出露地層主要有上二疊統(tǒng)孫家墳組（P2sn）、中侏羅統(tǒng)塔木蘭溝組上段（J2t2）、上侏羅統(tǒng)滿(mǎn)克頭鄂博組（J3m）及第四系全新統(tǒng)，塔木蘭溝組上段中基性火山巖為本區(qū)多金屬賦礦層位。

2.4 地球物理特征

物性測(cè)定用面團(tuán)法，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示。

從本次測(cè)定結(jié)果看，在地表采集的樣品極化率較低，平均在1.5%左右，電阻率變化范圍較大（102Ω·m～104Ω·m）。平均值較高，西區(qū)平均2 000Ω·m東區(qū)平均5 000Ω·m。在巖芯里采集的樣品，測(cè)定結(jié)果極化率較高，平均在11.53%，其中極化率在10%～25%之間的樣品數(shù)為20個(gè)，約占49%。極化率測(cè)定結(jié)果與掃面和測(cè)深結(jié)果一致。電阻率變化范圍較大（102Ω·m～104Ω·m）。平均值2 269Ω·m。地表巖（礦）石可能受風(fēng)化作用，雨水淋濾影響，礦物氧化，而未顯示高極化率特征。

2.5 工作方法與技術(shù)參數(shù)

激電工作投入方法為激電中梯掃面和對(duì)稱(chēng)四極激電測(cè)深。供電方式：采用短導(dǎo)線(xiàn)雙向短脈寬供電。本次工作使用的大功率激電測(cè)量系統(tǒng)由重慶地質(zhì)儀器廠(chǎng)生產(chǎn)，接收機(jī)為該廠(chǎng)DJS-8B型微機(jī)激電儀，配套的整流供電設(shè)備型號(hào)為DJF10-2型大功率發(fā)射機(jī)、發(fā)電機(jī)采用大洋10KW發(fā)電機(jī)。本次工作供電極距為2000m。接收機(jī)參數(shù)采用：供電周期16S、延時(shí)100ms、第一取樣寬度40ms，疊加次數(shù)為1次。

圖件編制采用Surfer8.0、MapGis6.7繪制。

2.6 異常分析

宏觀(guān)上視極化率異常非常集中，主要異常位于測(cè)區(qū)北東部，異常近似橢圓狀，長(zhǎng)約3.5km，寬約1.5km。異常與背景場(chǎng)界限分明，界限處等值線(xiàn)梯度變化明顯。而次要異常主要位于測(cè)區(qū)南西部，異常近似條帶狀，有三處。

宏觀(guān)上視電阻率高值異常具有明顯的分區(qū)特征。東區(qū)普遍較高，中部和西區(qū)只有北邊有高值，其他部分電阻率呈低阻特征，并且與地表采樣標(biāo)本的物性測(cè)定結(jié)果吻合。

隨后施工的對(duì)稱(chēng)四極激電測(cè)深工作揭示了異常體埋深較淺，產(chǎn)狀較陡，范圍較大，鉆探工作發(fā)現(xiàn)了大量的黃鐵礦，化驗(yàn)結(jié)果顯示銀鉛鋅等多種元素含量較高。

3 結(jié)論

本工作是激發(fā)極化法作為探礦手段的一次實(shí)踐過(guò)程，通過(guò)本次工作體現(xiàn)了激發(fā)極化法的以下特點(diǎn)：1）可以發(fā)現(xiàn)和研究浸染型礦體。當(dāng)?shù)V體含有黃鐵礦方鉛礦閃鋅礦等金屬硫化物時(shí)，聚集體和侵染體都能引起激發(fā)極化效應(yīng)；2）觀(guān)測(cè)結(jié)果受地形、覆蓋層、地下水的影響較小，本區(qū)屬大興安嶺林區(qū)，覆蓋較厚，地下水發(fā)育。3）激發(fā)極化法不能有效區(qū)分黃鐵礦化、石墨化、或者其他的干擾項(xiàng)。

本工作區(qū)地形為山地林區(qū)，第四系覆蓋較厚，其間有河流通過(guò)，激電工作未受其影響，成功發(fā)現(xiàn)較大規(guī)模的激電異常，為進(jìn)一步工作提供了有效的地球物理依據(jù)。然而經(jīng)過(guò)后期鉆探驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)較多的黃鐵礦化，給異常的解譯帶來(lái)較大的困難。

參考文獻(xiàn)

[1]劉國(guó)興.電法勘探原理與方法[M].北京：地質(zhì)出版社，2005，1.

[2]時(shí)間域激發(fā)極化法技術(shù)規(guī)定（DZ/T 0070—93）.