激电三极测深在内蒙古草原覆盖区找矿中的应用

朱 林

（中国冶金地质总局一局，河北 三河 065200）

在地质条件复杂的地区，寻找隐伏矿床就更加困难，因此需要在应用新的理论、新的技术方法同时，改进、提升已有的方法技术，从而对工作区做出快速、精确和经济的评价预测。

1 激电法理论及二维反演

1.1 激电法理论基础

激发极化法（IP）简称激电法，以不同岩（矿）石激电效应之差异为物质基础，通过观测和研究大地激电效应，从而解决地质体问题的一种电法。它不仅可以发现致密块状的金属矿体，还能用来寻找侵染状矿体。此外，这种方法受地形起伏的干扰较小。按照供电电流性质的不同，激电法分为交流激电法和直流激电，本文主要针对直流激电法，即时间域激电法（TDIP）。

激电法装置有多种形式，如三极装置、中间梯度、对称四极、偶极-偶极和联合剖面等，每种装置在激电法中的特点和效能各不相同，故应根据任务要求、工作区的地质、地球物理条件、仪器设备和装置特点等综合考虑，合理选用装置类型。

1.2 激电二维反演

地球物理反演是把地球物理学中的观测数据映射到相应的地球物理模型的理论和方法，在数学基础下，通过实际观测数据并使其与模型理论值达到最大限度拟合，以此来求解地球物理模型。

（1）电阻率反演。为了保证反演的稳定性，模型电阻率和视电阻率采用对数值。再使用最小二乘反演。反演求取模型修改量δm，使目标函数ψ 最小。

（2）极化率的反演。根据著名学者seigel 的理论，视极化率响应可表示为：

用矩阵形式有：

式中，ηx 是视极化率响应，它是根据模型计算得到的，η 为模型的矢量极化率，A 为雅克比矩阵。可以看出，极化率与电阻率的反演方法相同，都采用最小二乘方法。

2 矿区地质和地球物理特征

2.1 矿区地质特征

地层：矿区位于东乌旗褶皱束查干敖包复背斜核部，出露地层为古生界奥陶系中统汉乌拉组（O2h）和中生界侏罗系上统查干诺尔组（J3c）地层，大部分地区为第四系全新统所覆盖。

构造：矿区内构造较复杂，主要由褶皱，平推断层、压扭性逆断层、张性断层破碎带组成，从构造形迹上看，迪彦钦阿木矿区存在有加里东期与燕山期褶皱构造，主要为北西和北东向断裂破碎带。燕山期断裂构造与钼矿体关系紧密。

矿体围岩：矿体围岩以安山岩和凝灰岩为主，多以细脉浸染状、细脉状、透镜体状、微细脉状赋存，受构造节理裂隙影响较大，矿化不均匀。矿体、矿化、围岩三者之间无明显接触界线。

找矿标志：①侏罗系凝灰岩和安山岩是矿区最主要的赋矿围岩，是找矿的地层标志。②低温硅化（硅化帽）、褐铁矿化、孔雀石化、锰矿化的出现是多金属矿化存在的直接标志。③黄铁矿化、萤石矿化和磁铁矿化是矿区找钼的直接标志。④此外，物探电法测量在矿化带及矿体上均可形成3%以上的极化率和200Ω·m ～300Ω·m 电阻率异常，因此高极化率与高低阻过渡带对应位置是矿体的赋存部位。

2.2 矿区地球物理特征

（1）岩（矿）石电性参数：硅质岩电阻率最高，板岩和第四系电阻率最低；碳质岩极化率最高，矿化和破碎蚀变带极化率次之。本区主要岩（矿）石电阻率、极化率差异性明显，为本区物探电法工作的开展提供了地球物理前提，因此该区开展激电测深法是行之有效的。应引起注意的是，碳质会引起高异常，而蚀变、矿（化）极化率是中异常，在后期推断解释中需要特别注意，需要结合多方面资料综合解释。

（2）平面特征：在工作区的北部和南部为高阻带，总体近似NW向分布，其值大于300Ω·m，NE部视电阻率高，与基岩出露较好有关；而工作区中部视电阻率值相对低的原因是位于草滩，第四系覆盖较厚，整体特征是高低相间， 推测构造相对发育；工作区南部视电阻率值相对较高，该部位地形起伏较大， 基岩出露相对较好。

3 激电三极测深

野外数据采集。

（1）工作设备：采用重庆奔腾数控技术研究所所生产的WDFZ-5A 型发射机、WDZ-5A 整流源和WDJS-2 接收机组成的大功率激电测量系统，观测参数为一次电位（△V1）、电流（I）、视极化率（ηs）。

（2）工作参数：观测参数为视极化率（%）和视电阻率（Ω.m），供电周期（T）为8s，断电延时（Td）为200ms，取样宽度（Ts）为4ms，ηs 记录为4 道，叠加次数为3 次。点距20m，MN=40m，AOmax=1000m ～1200m，AOmin=40m。

（3）装置形式：首先布设一条无穷远极B（不小于5 倍AO距），测量时，接收电极M、N 不动，供电电极A 从左向右移动，得到一组数据；其次A 极再从右向左移动，得到另一组数据；然后移动M、N 形成新的排列，供电电极A 再正反两次跑极，得到新的两组数据；最后多个排列组成一个倒梯形断面图。

（4）工作技术要求①工作前对仪器、探头和其他技术装备进行全面系统的检查、校准、调试和标定；②激电测深无穷远电极（B 极）采用挖长槽型深坑埋铝板的方法敷设，并浇大量盐水尽量降低接地电阻，以加大发射电流；③现场观测时通过数据的重复性及相邻点的连续性判断数据质量，对于突变点进行重复观测。

（5）测点观测：供电电极和接收电极布设好以后，首先检测接地电阻，查看是否有短路、漏电或接地电阻过大。接地电阻检测完好后，同时进行6 道数据采集，在数据采集过程中，发现有突变或异常数据时，应进行重复观测，至少重复3 次，以确保采集数据可靠性。待一个排列测量结束之后，接收电极向前移动，完成下一个排列的测量，最后完成整条剖面数据采集。

4 数据处理

数据预处理：①通过数据传输系统将野外采集到的数据导入计算机；②根据野外班报记录，将接收机的时间序列文件和电流传感器的电流信息完成电流归一化处理，计算出电阻率值；③对畸变点、突变点以及其它可疑数据进行检查、复核，对不符合要求的数据进行剔除；④按反演格式对数据进行整理，形成反演数据表。

二维反演：数据经过预处理后，采用瑞典GEOTOMO 公司的RES2DINV 软件系统进行最小二乘法反演。数据反演过程主要包括数据编辑、异变点剔除、设置反演参数、地形校正、反演计算、成图等。反演成果分析及解译：激电测深（TDIP）数据经二维反演处理后，绘制成激电测深反演电阻率和极化率断面图。

21 剖面线：21 线：长900m，点距20m，方位48°，位于Ⅲ号矿化蚀变带北部。通过钻探揭露，剖面中部从浅到深发现大规模厚大矿（化）体，剖面小号段的高阻高极化对应褐铁矿化凝灰岩，石英脉硅化较强，黄铁矿化发育。21 线激电测深反演结果与激电中梯相比，在地表水平投影位置吻合比较好。在近地表为低阻，电阻率小于100Ω.m 者，极化率ηs ≤2%，基本为第四系覆盖层；围岩主要为安山岩、安山玢岩、凝灰岩和褐铁矿化凝灰岩，矿（化）体主要赋存与低阻-中高阻带中，对应主要视极化率异常值ηs ≥3%，其激电测深结果和实际情况吻合度比较高，很好的反映了矿（化）体的位置和产状、构造情况。

69 剖面线：69 线：长800m，点距20 米，方位48°，位于Ⅲ号矿化蚀变带南部。通过钻探揭露，剖面深部发现厚大矿（化）体。浅部激电等值线比较平缓，视电阻率偏低，与第四系埋深较厚有关；深部特征比较明显，其中视电阻率在剖面两侧较高，中间相对低，呈“M”型。由钻孔资料得知，ZK6904 和ZK6903 钻孔见矿位置围岩主要为凝灰岩和安山岩等低阻体，和视电阻率相对应；另外视极化率在同一深度表现为中间高、两侧低的特征，由综合平面图看出，高极化率主要对应为矿（化）体位置，与金属硫化物富集引起比较吻合。

5 结论

①激电法作为地球物理勘探一个重要分支之，三极装置具有采集数据量大、激电信号强、穿透深度大、勘探精度高和效率高、对圈定横向及纵向不均匀体的探测能力较好等优点。②通过在迪彦钦阿木矿区开展激电三极测深工作，发现激电异常与矿（化）体吻合程度较高，效果显著，充分说明激电三极测深在该矿区是行之有效的物探方法。③内蒙东部地区多为草原覆盖区，多为深部隐伏矿，合理选择物探方法，可以快速达到对深部隐伏矿床的评价。