两种跨孔层析CT方法在地质勘查中的对比应用

黄子龙

（广东核力工程勘察院，广东 广州 510800）

在矿山工程地质勘查中，常规钻探是最基本的手段，它可以给出钻孔下直观的、详实的矿层信息，但是对于钻孔之间的地下地质信息束手无策；常规地面物探方法受场地限制大，且分辨率随深度增加而降低；跨孔层析CT方法可以弥补钻探和常规物探的不足，运用可控发射源，在两个钻孔之间进行发射和接收，根据井下各地质体地球物理参数的差异性，通过数据反演逐层分析绘制大地内部的精细结构。

1 两种跨孔层析CT简介

1.1 跨孔电磁波CT法

据研究，由于地下介质的物质结构、含水量、压力、温度以及矿石的裂隙、孔隙度等因素的差异性，导致不同地下介质的电导率、介电常数和磁导率等有明显的差异。跨孔电磁波层析CT探测就是利用不同介质对电磁波吸收系数的差异，通过钻孔间的电磁波扫描观测，最好通过数据反演处理构建两孔间介质吸收系数的二维图像，继而推断地下介质的结构分布[1]。

本次勘探选择的电磁波工作频率为8MHz～24MHz，频率间隔为4MHz，在实际数据处理中应根据地质资料对比，择优选取一组作为最终探测结果。

孔间探测的深度受钻孔深度控制，且仪器底端有约1m长的天线不计入探测深度。选用探测方式为定发射点式，采样间隔为1m。跨孔电磁波CT法观测系统示意图见图1。

图1 跨孔电磁波CT观测系统示意图

1.2 跨孔超高密度电阻率法

跨孔超高密度电阻率法属直流电阻率法的一种勘探方法，其方法原理是以井下介质的电性差异为基础，研究在施加人工电场的作用下，地下传导电流的变化分布规律。相对传统电法，具有采集数据量大、观测精度高、地下信息丰富等特点[2]。

工作方法为：在两钻孔中分别放入32个电极，通过电缆连接至地面的仪器，两孔电极形成孔间井下电极阵。数据采集时通过对64个电极进行排列，把电极奇偶分组，供电电极作为测量电极，可以任意组合成多个MN，同时测量电极间的电压和电流值。

2 矿区地质勘查概况

本次勘查矿区位于广东清远市。据钻孔揭露及区域地质资料，勘查区上覆地层主要为第四系冲洪积粘性土、砂土及卵、砾石，下伏基岩为泥盆系上统天子岭组灰岩，隐晶质结构，中厚层状构造，地层矿物质较硬，裂隙局部发育，基岩面埋深一般25m～50m，隐伏地层界面坡度角一般约30°左右，局部可达10°～55°，地质矿层发育发育规模大、连续性强，多呈串珠状发育最大溶洞洞高可达46.0m。

本次勘查的主要目的是为了查明矿山地质发育类型、范围、埋深、规模及连通性，对矿山工程项目规划与设计提供稳定持力层地质依据。

3 数据分析及成果解释

图2 电阻率CT反演剖面与电磁波吸收系数图

探测区共完成CT探测剖面31对，本文提取一对剖面进行两种方法的分析对比解释。根据电阻率CT反演剖面分析得出：位于-26.32～-30.32、-32.12～-41.42表现为低于500Ω·m的明显低阻，推断为该研究矿区受地下水侵蚀，矿层受到一定破坏；根据电磁波吸收系数图分析得出：-44～-70之间吸收系数大于4.5dB/m，解释为溶洞发育区域，而其它区域分析都是比较完整矿物层。通过与钻探资料，跨孔超高密度电阻率法分辨率较准确。

结合钻孔ZK01和ZK02资料，对资料进行综合解释，整个探测矿体剖面中出现被侵蚀现象，靠近钻孔ZK01侧埋深在37.2m～38.9m、48.2m～52.7m之间，以及钻孔ZK02侧埋深在47.0m～50.0m、53.2m～58.3m之间发育4处小型地质较发育区域，由溶蚀性矿物体贯通连接；靠近钻孔ZK01侧埋深在33.1m～94.5m之间。

4 结语

矿层发育较完全地区不论是否有填充，在电磁性和电阻率性质上，矿床周围矿物特性均有较大差异。根据差异性，可推断矿井软弱矿层的发育情况，两种跨孔层析CT法在某工程地质勘查中都取得到较好的应用效果，为矿山工程项目勘查、设计、施工提供了有利的物探依据。