高密度電法在礦山地質勘查中的應用效果

侯明利，李美英，趙同壽

（新疆維吾爾自治區地質礦產勘查開發局物理化學探礦大隊，新疆 昌吉 831100）

1 礦區地質特征

1.1 地層

礦田地層區劃屬塔里木—南疆地層大區（Ⅳ）、塔里木地層區（Ⅳ2）、塔里木地層分區（Ⅳ22）中的拜城地層小區（Ⅳ22-1）。區域內主要沉積了中、新生界的地層，以侏羅系、第四系為主。

1.1.1 侏羅系下統塔里奇克組（J1t）

該組為一套河流相及泥炭沼澤相，巖性以砂巖、粉砂巖夾礦層組成[1]。為南疆地區主要含礦層位之一，含多層工業礦層，厚73m～420m。下與黃山街組為整合接觸、上與下侏羅統阿合組為平行不整合接觸。

本組總體有三個由粗到細的旋回組成，每個旋回下部由綠灰色、灰色砂巖、砂礫巖組成，具有交錯層，為河流相沉積，上部由灰黑—淺灰細砂巖、粉砂巖、泥巖、可采礦層組成，為泥炭沼澤相。

1.1.2 侏羅系下統阿合組（J1a）

該組由于礦石堅硬、單一，在區內常構成陡峻的單面山。又稱作“標準砂巖層”，為一套河床相或河流三角洲的粗碎屑巖建造，為A 組礦層間接找礦標志。區域內巖性、巖相變化不大，區域上夾泥巖及礦線。厚度一般200m～517m，一般為200m～300m，變化總體趨勢是東厚西薄。

1.1.3 侏羅系中統陽霞組（J2y）

該組為一套由河流相、泥炭沼澤相、湖泊相組合的陸相含礦地層。該組含多層工業礦層，主要由灰白、黃灰綠色粗砂巖、礫狀砂巖與灰綠色細砂巖、粉砂巖及炭質泥板巖和礦層組成。為南疆地區主要產礦地層之一。含有豐富的植物及少量孢粉化石。區域上，厚度變化是東厚西薄，厚度212m～628m，一般為500m 多，下與阿合組（J1a）整合接觸。

本組按礦物特性可分為四段，自上而下分別為：炭質泥板巖段、B 含礦段、砂礫巖段、下含礦段。炭質泥板巖段為本區標志層，為一套湖泊相，巖性為黑、灰黑色泥板巖、泥質粉砂巖、粉砂巖。其余三個巖性段，由于劃分不一，故合并為含礦段[2]。此段巖性特征是上、下細而中間粗，如結合阿合組看，本區下侏羅統由下而上明顯構成粗—細—粗—細兩個完整旋回。本組工業礦層賦存于B 含礦段一般有1 ～4層，總厚2m～7m，其特點是礦層單層少，但厚度大。下含礦段不含工業礦層均為礦線或無價值的薄礦層，但層數眾多，具河流相的典型多階特點。

1.1.4 第四系（Q）

第四系上更新統—全新統洪沖積層（Q3-4pal）：僅分布于礦區南部，組成河漫灘及一級階地，部分地帶可能有沼澤分布，并有鹽漬化現象。厚數米至十余米，表面發育有土壤層，下部主要由卵礫石、砂松散堆積而成。

沼澤沉積層（Q4h）：僅分布于礦區內東向沖溝側，多呈條塊狀，見有泉水出露，地下水位埋深較淺。地層巖性主要為粉土、粉質粘土、淤泥，普遍有腐植層，飽含水分，富含植物根系，厚度0.3m～1.2m。

1.2 構造

礦區構造總體較簡單，受區域斷裂阿一斷層和阿二斷層的影響，主要發育有東西向、近東西向斷層和北東-北東東向、北西-北西西向三組斷層。斷層構造主要發育于中北部ZK301 號孔和ZK1303 號孔聯線的北部，南部和東部小斷層較發育，中部、中南部及西部斷層不發育。

2 調查礦區的地球物理特征

礦區整體地勢較平坦，地形地貌受后期礦業開發影響較大，本次物探工作主要集中在采坑西部的防洪景觀大壩，該區域出露地層，主要為第四系沼澤沉積層、第四系卵礫石層、侏羅系阿合組地層、侏羅系塔里奇克組上段、侏羅系塔里奇克組下段等，礦石電性根據外部物理條件的變化存在一定的變化。

當外部物理條件理想時及受后期構造破壞較小時，其電性一般變化規律為老地層電阻率大，新地層電阻率小。

當局部礦層充水、錯動、破碎、斷裂構造發育時，電阻率會發生明顯的變化，在本區細砂巖含水性優于粗砂巖優于礫巖，所以其電阻率會逐漸下降。

構造發育的附近，或者出現層位錯動、或者地層產生褶皺變化、或者巖溶發育地帶等。這種變化一般都伴隨著一定范圍的地層裂隙發育，從而為地層水體的富集提供了有利空間。當裂隙充水時，在縱向和橫向上都打破了原有電性故有變化規律，呈現相對低阻。電法勘探正是利用巖層之間及巖層與異常體之間的電性差異，來區分不同的地質巖層、劃分低阻異常，分析測區水文地質情況。

3 礦山勘查區采用高密度電法進行探測時工作參數選擇

本次勘查區高密度電法采用WGMD-4 型二維集中式高密度電阻率儀進行野外數據采集。本次勘查區擬采用溫納α 裝置。

在高密度電阻率法中，由于溫納裝置與異常對應關系好，是常用的裝置之一。最早的高密度電阻率法一般使用三電位電極系。所謂三電位電極系就是將溫納裝置、偶極裝置和微分裝置按一定方式組合后構成的一種測量系統。這是由于電極轉換需要時間，因此當連接好等距的AMNB 四個電極后，可以作三次組合，依次構成溫納裝置、偶極裝置和微分裝置，或稱為溫納α 裝置、溫納β 裝置和溫納γ 裝置。這樣在某一測點就可以獲得三個電極排列的測量參數。

溫納裝置對電阻率的垂向變化比較敏感，一般用來探測水平目標體。溫納裝置的裝置系數是2πa，相比于其它裝置而言是最小的。因而同樣情況下，可觀測到較強的信號，可以在地質噪聲較大的地方使用。另一方面，由于它的裝置系數小，因此在同樣電極布置情況下，它的探測深度也小。另外，溫納裝置的邊界損失較大。

4 典型剖面的解釋

6 線位于工區南部，方位角60°，剖面由西向東主要為河漫灘、人工大壩、塔里奇克上段地層。本次高密度測深工作成果如圖5～6。

200～440 點近地表：深度范圍約0m～15m，主要表現為低阻異常，電阻率在200Ω·m 以下，異常呈連續的層狀展布于近地表，推測為人工堆積的廢料、沼澤沉積層的電性反映。

460～510 點淺部：深度范圍約10m～20m，主要表現為高阻異常，電阻率在400Ω·m～1000Ω·m 之間，異常呈層狀展布于淺部，第四系卵礫石的電性反映。

0～80 點：主要表現為中阻異常，電阻率值在250Ω·m～400Ω·m 之間，異常形態變化均勻，推測為阿合組礫巖的電性反應。

80～200 點：上部主要表現為高阻異常，電阻率形態不規則，呈“團塊狀”，推測為不含水的塔里奇克組上段的細砂巖的電性反映；下部主要表現為低阻異常，電阻率值在200Ω·m 以下，異常形態變化不大，推測為塔里奇克組上段細砂巖的電性反映，該套巖性賦水性強，周圍又有一定的水源供給，故該礦山勘查區地層深部可能含有一定的地下水。

200～500 點中深部：上部主要表現為層狀高阻異常，電阻率在400Ω·m～1000Ω·m 之間，推測為塔里奇克組下段砂質礫巖的電性反映，電阻率增大的原因是該處地層完整性較好，裂隙發育較少的緣故。下部主要表現為中低阻異常，電阻率值在100Ω·m～200Ω·m 之間，異常形態變均勻，推測為塔里奇克組下段砂質礫巖的電性反映。其深部有電阻率降低的趨勢，推測為其中含有一定的粗砂夾層有一定的破碎充水所致。

圖1 6 線高密度成果圖

5 結論

（1）該區地層電性整體上有明顯的層狀分布特征，異常產狀表現順層的特征，不同地層引起的電阻率異常整體上有明顯的界線。

（2）礦區斷裂構造或者地層間錯動比較明顯。由本次高密度測深工作結果可知，測深斷面縱向上雖然分層性明顯，但是F9 斷裂附近電阻率異常等值線，形態明顯發生改變；說明斷裂F9 對該區地層有明顯的破壞作用，成為了有利的導水、儲水空間。

（3）該區塔里奇克組上段砂巖以及下段的粗砂巖電阻率明顯低于背景電阻率，說明了該類礦石含水性好，并且該區后期構造活動比較發育，為水源提供了良好的儲存空間和補給通道，推測該處深部含有一定含量的地下水資源，后期開采過程作中應注意這一影響。