高密度电法在宝兴县草坪鞋石膏矿勘查中的应用

董庆林，唐杰生

（中国建筑材料工业地质勘查中心四川总队，成都 610051）

高密度电法在宝兴县草坪鞋石膏矿勘查中的应用

董庆林，唐杰生

（中国建筑材料工业地质勘查中心四川总队，成都 610051）

通过对四川宝兴县草坪鞋石膏矿区开展高密度电法工作，经采对数据的处理及地质解释，发现了石膏工业矿层及分布状态，取得了较好的地质效果。

高密度电法；石膏矿；应用；宝兴县

高密度电法勘查的技术方法起源于上世纪七、八十年代，随着电子及计算机技术的发展而在近十多年来得到了飞速发展。通过研究地下地质体的电阻率差异为地球物理基础，集电剖面和电测深为一体，采用高密度布点，一次性布设几十根乃至上百根电极，并按一定的电极排列方式进行二维地电断面测量。同时利用现代计算机技术对高密度电法数据处理与成像，大大提高了探测效率和成功率。

四川宝兴县明礼乡草坪鞋石膏矿区位于宝兴县城260°方向、直线距离约20km之明礼乡境内。通过开展高密度电法工作，确立了该矿区石膏矿层的地质－物探地电模型，为地质勘探工程的布置提供了重要的依据。

1 矿区地质及地球物理特征

1.1 矿区地质

1.1.1 地层

勘查区出露地层主要为泥盆系、志留系和第四系。其地质特征从新至老为：

1）第四系全新统坡、残积层(Q)：覆盖了勘查区的大部分地区，主要为坡、残积物，由棕红色、褐棕色粘土、岩石碎块、腐植土等组成，厚度一般1～3m，沿沟谷两侧较厚，一般小于5m。

2）泥盆系(D)：分为中统(D2) 和下统(D1)。

中统分布于勘查区北面，岩性主要为浅灰色变质灰岩、白云岩夹千枚岩、泥质灰岩，中上部以浅灰色至灰白色变质灰岩和白云岩为主夹少量灰岩、黄绿色千枚岩，向上为白云岩。

下统分布于勘查区中部，沿南西～北东向展布，根据其岩性特征可分为上、下两段。

3）志留系(S):分为上统(S3)、中统(S2)和下统(S1)。

上统分布于勘查区南西，岩性下部主要以浅灰色中厚层状结晶灰岩、结晶生物碎屑灰岩为主，上部以浅灰白色中厚层状白云岩为主。

中统分布于勘查区南部，岩性主要以变质碳酸盐岩为特征，以结晶灰岩、生物碎屑灰岩夹千枚岩为主。

下统分布于勘查区南东，岩性以薄层状为主至中厚层状石英细、粉砂岩，绢云板岩，千枚板岩，薄层状变质泥质灰岩，结晶灰岩，灰质白云岩等。

1.1.2 构造

勘查区位于轴向45°的宝兴背斜的北西翼，勘查区内发育两条断层，赶羊沟冲断层与五龙冲断层，均为逆断层，但均位于矿体之下，对矿体无破坏。勘查区内构造较简单，地层总体产状基本一致，地层倾向一般305°～345°，倾角一般30°～55°。

1.2 矿体、矿石特征

1.3 地球物理特征

该矿区石膏矿顶板为白云岩，电阻率为高阻；石膏矿层电阻率属中等电阻率, 与顶板白云岩有所区别，而石膏矿层与顶板之间存在有一层膏溶角砾岩电阻率较低。石膏矿层的底板为千枚状灰岩，电阻率不高。根据矿层与顶底板的地层产出特征, 介于石膏矿层与顶板之间的膏溶角砾岩是地质找矿的重要标志层位, 其电阻率较低也是地质－物性模型的重要标志。因此，根据这种地电模型, 结合地质资料综合分析,以电法勘探方式在本区开展物探工作是可行的。区内各地层电性参数如表1。

表1 各岩矿层电性参数表

图1 高密度电法温纳四极排列装置形式示意图

2 高密度电法工作方法技术与工程布置

2.1 方法技术

高密度电法是一种阵列勘探方法,野外观测时只需将全部电极沿测线一次性布设,仪器按已设定的供电和测量排列方式自动采集所有电极的电位差,计算出相应的视电阻率,测量过程中数据自动存盘。数据采集仪器选用重庆奔腾地质仪器厂生产的 WGMD-9高密度电法系统，本次勘查采用温纳α装置:电极排列特点是A、M、N、B(其中A、B为供电电极；M、N为测量电极)，AM = MN = NB为一个电极间距。A、M、N、B逐点同时向右移动，得到第一条剖面；接着AM、MN、NB增大一个电极距，A、M、N、B逐点同时向右移动，得到另一条剖面。这样不断扫描测量下去，可以得到倒梯形断面，数据图形的排列方式为倒梯形。排列方式（温纳装置）如图1所示。

2.2 工程布置

依据勘查区地质特征，沿矿体走向垂直布置5条高密度电法剖面，分别为 A、B、C、D、E剖面，剖面间距300～1 000m不等，剖面长度300～640m不等，测点点距为5m，总体上控制测区内石膏矿带的分布范围。

2.3 工作质量评述

为了确保数据的可靠性，野外作业严格执行相关技术规范。为确保采集数据的质量，测前首先对仪器设备及装置作好检查确保采集系统工作正常、采取大功率电源供电、施测过程中注意状态观测、对畸变点均采取处理措施等以确保数据采集质量。经对外业工作质量检查，采集数据相对均方误差小于5%，外业数据采集准确，质量可靠。

3 资料处理与勘查成果

3.1 数据处理

1∶5万区域航磁和地面高精度磁测在赤佬顶地带表现为NE和NW向磁场变化梯度带异常特征，并于交汇部位形成相对的强磁异常(图3、4)，反映有上述方向的构造存在，其交汇部位的赤佬顶地带是成矿最为有利的地段。研究区内已知矿床和宝山等岩体均处于NE向的磁异常带上，亦说明赤佬顶锑矿与一六钨矿、梅子冲银铅锌矿等矿床成矿构造相同，具备寻找相同类型矿床的条件。

高密度电阻率法数据处理是把所测得的视电阻率数据，经数据格式转换和数据拼接、数据预处理、地形校正和反演计算等步骤，最后得到视电阻成像色谱图作为地质解释图件。

3.1.1 数据预处理

测量的数据先经过格式转换程序转换成处理软件所需的格式文件，把一条剖面上测量的两个或多个断面数据拼接成一个文件的数据。

把格式转换好的视电阻率数据，经数据预处理消除坏点，把畸变点去掉，保留质量可靠的数据。然后根据现场地质－物性条件、测试资料分析对比，选择反演计算参数。

3.1.2 地形校正

把预处理后的数据经地形静校正，按剖面桩号高程进行校正，应用正交投影方法对高密度电法测深点的位置进行校正，对于地形起伏造成的测量电阻率的畸变进行校正，使地质异常体的位置、产状和视电阻率归于真实，便于高密度电法的地质解释。

3.1.3 反演计算

数据预处理的后，形成原始的视电阻率断面图。（图2）

图2 视电阻率断面图

图3 高密度电法反演成像色谱图

图4 草坪鞋石膏矿A剖面高密度电法成果图

反演的任务是根据剖面上观测的视电阻率数据，计算出该剖面岩、矿层的真电阻率分布。反演采用最小二乘法拟合法，给定一个初始地电断面，在初始断面上计算视电阻率的理论值，将理论值与实测值作对比（拟合），通过不断修改参数、计算对比，获得最佳拟合效果。（图3）

3.2 勘查成果

根据本区的地层产出及各岩矿层的电性特征，石膏矿顶板为白云岩，电阻率为高阻，石膏矿层电阻率为中高阻别，底板为千枚状灰岩。特别值得注意的是石膏矿层与顶板之间存在有一层膏溶角砾岩电阻率较低，这个介于石膏矿层与顶板的膏溶角砾岩是地质找矿的重要层位，也是地质－物性模型的重要标志。通过电阻率较低的膏溶角砾岩上下接触关系，可以推断石膏矿的可能存在与分布。下面以A、C剖面为例来说明本区资料推断解释与成果：

A剖面，从剖面端点0～170m，相对高阻，为白云岩；170～230m为低阻带，为膏溶角砾岩；230～300m相对中高阻，推测为石膏矿层。（图4）

C剖面，从剖面端点0～220m，相对高阻，为白云岩；220～310m相对低阻，为膏溶角砾岩；310～340m相对中高阻，从地层产出特征分析，推测为石膏矿层，340～640m电性断面上显得复杂，结合地质资料分析，为千枚化灰岩或石灰岩。（图5）

通过本区开展高密度电法工作，在A、B、C、E剖面发现了石膏矿层存在，同时也大致了解石膏矿层的分布状况,为下一步地质勘查工作提出了建议。

3.3 勘查成果验证

根据物探发现石膏矿层的分布，矿权业主委托勘查单位开展了地质勘探工作，投入了钻探、槽探等探矿工程，获得具工业意义矿床，经估算矿石资源量 5000万吨。

图5 草坪鞋石膏矿剖面高密度电法成果图

4 结语

通过对四川省宝兴县明礼乡草坪鞋石膏矿区开展高密度电法工作，发现石膏矿层的存在并大致了解其分布状态，为进一步的地质勘查工作提供了工作依据，在勘探工程工作中，获得具工业意义矿床，在本矿区开展的高密度电法工作发挥了良好作用，并取得了较好的地质效果。

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

董庆林（1959-），男，高级工程师，长期从事非金属矿地球物理勘探工作