四极测深极距排列改进在桂阳宝山边部找矿中的应用

杨俊广， 李 波， 李建斌， 游 桂， 高鸿斌

(湖南省有色地质勘查局 一总队， 郴州 423000)

0 引言

测区位于宝山矿区的西侧，本次物探工作是在测区中先采用大功率激电中梯扫面圈定异常，然后用四极测深对目标异常体进行测量，确定目标异常体的空间产状情况。但在四极测深实施过程中，往往出现电流太小，数据测量困难，影响最终的测量效果。为解决这个问题，对测深的电极排列进行改进，笔者是在改变供电极距(AB/2)时，对测量电极距(MN/2)同时相应增大，使供电极距(AB/2)在大极距区域构成了等深电极排列。通过对供电极距的改进，改变了传统电极排列测量过程中存在的供电困难，数据测量质量较差的情况。

1 四极测深排列

对称四极排列是把供电电极A、B与测量电极M、N对称排列于测点的两侧，且在同一直线上,AO=BO=AB/2，MO=NO=MN/2，对称四极视电阻率表达式为式(1)[1,4]。

ρs=kΔUMN/I

(1)

在测量过程中，通过逐渐增大A、B间的距离，以增大勘探深度,当电极距(AB/2)变化，而测点O的位置不变时，则构成对称四极测深排列。然而实际工作中，随着AB距离不断增大，当AB/MN值较大时，ΔUMN值很小，导致地电参数数据难以观测。

2 等深模式电极排列特征

在图1 中，AM=BN=na。只要确定了最佳a值，即可计算各电极点位及排列长度。针对某一测点等深电极排列的选择问题，为了获取响应函数的表达式，可以将测点作为坐标原点，同时，假设点电源强度为1 A，即单位电流，并定义一个比值：

Za=ZE/na

(2)

式中:ZE目标勘探深度；n为单位电极距a的倍数(小数或整数均可)，也即定义AM、BN长度的系数。M、N间响应函数仅是以Za为自变量的一元复合二次函数，简写为RMN=f(Za)。可见，只要通过求取极值的方式确定响应函数极大值对应的Za值，则很容易根据目标深度ZE确定最佳的电极距na。反之，根据已拟定电极距，可以预估该电极系的理论勘探深度。这样就可以根据目标异常体的深度有选择性地设计电极排列方案。

图1 对称四极测深装置Fig.1 Symmetrical quadrupole sounding device

图2 电极排列改进前后的点位分布图Fig.2 The point distribution diagrams of equal depth mode and traditional electrode sequence(a)对数排列；(b)等深模式电极排列

在图2中，以各电极距对应的理论深度为参考，同比换算成对数排列，换算后的结果可以近似于按对数排列法采集的实测数据，生成的断面点位分布图。

通过图2可知，等深模式排列法的点位既在小极距范围内保持了足够的点位密度，也在大极距时保证了点位的均匀性；相比之下，等深模式法的深部数据具有更高的采集密度，在畸变数据处理及解释结果的可靠性上也具有更明显的优势，能使采集的深部数据既满足均匀分布又有较高信息密度，有效提高对深部地质体的分辨能力。这就决定了在深部测深断面等值线图上，等值线细节更加突出，等值线值由浅至深的变化规律更加清晰，高低异常过渡较为平稳。

3 在宝山边部矿区的应用效果

3.1 测区岩(矿)体物性特征

工作区位于坪宝矿田内，出露地层有泥盆系上统锡矿山组，石炭系下统孟公坳组、石磴子组、测水组、梓门桥组，中上统壶天群，出露地层岩性为灰岩、炭质灰岩、粉砂岩、白云岩、泥灰岩。其电性参数测量结果见表1。

表1 测区主要岩矿石电性参数统计表Tab.1 Statistical table of main rock and mineral electrical parameters in surveying area

表1反映了测区主要岩(矿)石物性参数特征。硫化多金属矿体电阻率较低，极化率较高，相比灰岩、白云质灰岩等围岩电阻率低3倍以上，视极化率高3倍～5倍，表现出明显的低阻高极化特征。区内炭质灰岩为低阻高极化，为激电异常的干扰体。

总之，以上岩(矿)电性参数特征，为本区物探工作的开展和资料的解释提供了依据。

3.2 测区四极测深极距排列改进

在数据测量过程中，采用的测深极距排列存在接收电压低、电流小的问题，导致数据测量效果较差，工作效率低下，为改变此种状况，在本次测量过程中，对测深的极距排列进行相应改进，通过改进，供电极距AB在600 m ～1 500 m，构成了等深模式极距排列(表2)。

表2 改进前后测深电极排列Tab.2 Sounding electrode distance sequences before and after improvement

3.3 工作区异常解释

通过测区4 km2激电中梯测量，获得了较好的视极化率异常，取得了较好的激电异常效果。

IP4异常位呈条带状分布，由3个激电异常组成，走向北西，与测区断裂F3近于平行，推测该异常处可能发育有与断裂F3平行的次级断裂，IP4异常成矿条件较为有利，确定为目标异常体(图3)。

图3 激电中梯异常及测深剖面布置图Fig.3 The IP anomaly & sounding section profile in surveying area

图4 102线极距排列改前断面图Fig.4 Section profile of line 102 electrode distance sequences unimproved

图5 102线极距排列改后断面图Fig.5 Section profile of line 102 electrode distance sequences improved

图6 72线激电测深断面图Fig.6 Line 72 IP sounding section profile

为查明IP4异常的深部空间情况及其与F3断裂关系，分别对F3断裂和IP4异常进行四极激电测深。测线方位分别为垂直F110和F3断裂的走向，编号为102线和72线，测点编号从100(1 000 m)点，自西向东、自南向北依次增大。

对比图4、图5可知：断面等值线在浅部扭曲趋势基本相同，深部断面图差异较大，AB/2≥200 m的断面图上，改前MN电极距最大值为40 m，信号较弱，所测数据跳变剧烈，异常值横向呈串珠状排列，改进后的断面等值线较密集、平滑，高低异常值过渡平缓，等值线细节突出，能够反映目标异常体深部空间的真实情况。

由图5可知：在AB/2=200以浅，在1 000 m～1 060 m (100点-106点)，视电阻率为低阻，呈“凹”型，推测106 点(1 060 m处)可能发育有一条断裂，倾向为南东，断面深部视电阻率左高右低，下部视电阻率高，界面清晰，右侧低阻整体呈“V”型向深部延深，推测在112点附近存在一断裂，倾向为南东，倾角50°左右，为F110断裂在深部的反映。极化率异常主要分布1 080 m (108点)到1 160 m (116点)，异常规模较大，异常幅值为2.5%～4%，深度为AB/2=150 m～350 m左右。

通过测深，异常情况和激电中梯扫面所圈定的异常范围基本吻合，矿化体埋深大约在AB/2=150 m～350 m。IP4异常中心位于102线112(1120 m)点, AB/2=250 m附近，由表2可知，对应的异常中心埋深大约为153 m～170 m。 由72线测深断面图(图6)可知：视电阻率值中间高，两边低，电阻率等值线向下扭曲趋势相同，断面图的深部，视电阻率等值线值较高，岩性较完整。视极化率异常值在AB/2=300 m处和断面的右下侧较高，通过72激电测深断面，推测F3断裂次级断裂的存在，产状倾向南西、较陡。

3.4 钻探结果

为验证目标异常体IP4的深部空间情况及与F3断裂间的关系，在102线1 080 m(108点)附近设计了浅钻QZ6，设计深度40.38 m,在24.8 m～26.9 m揭露到了破碎带:深灰色,局部见大量次棱角状灰岩角砾断续分布,大小为1 mm *2 mm～4 mm*7mm,由方解石细脉及小团快充填胶结,局部裂隙发育,充填方解石,证实了 F110断裂次级断裂的存在(图7)；在114点(1 140 m处)附近设计了ZK10201钻孔，设计深度500.46 m， 160.35 m～164.43 m揭露到弱黄铁矿化灰岩：局部见少量不规则裂隙及方解石细脉，脉宽1 mm～3 mm,岩石中见少量浸染状、小团快状黄铁矿；280 m～284 m为破碎带:灰-深灰色,局部见少量次棱角状角砾,角砾大小为1 mm*3 mm～4 mm*7 mm,不规侧裂隙及方解石细脉发育,方解石脉宽1 mm～5 mm,沿裂隙面充填褐红色泥质物及少量的Pb、Zn、Ag,局部见大理岩化,为F3断裂的延伸；480.5 m～481.26 m为破碎带:深灰色,局部见少量次棱角状-次圆状灰岩角砾,角砾大小为1 mm *3 mm～5 mm *12 mm,不规则裂隙发育,沿裂隙面充填方解石细脉、炭质物及少量细粒状黄铁矿、Pb、Zn、Ag，推断为F3断裂的次级断裂F3-1(图7)。

图7 物探地质综合剖面图Fig.7 Comprehensive section profile of geophysical prospecting

4 结论

1) 通过对测深极距进行改进，测深极距在大极距区域形成等深模式极距排列，整个极距排列的比值MN/AB大于或等于1/15,增大了MN间距，获得较大ΔUMN值， 解决了过去传统极距排列在测量过程中存在的问题，取得较好的数据测量效果，提高了工作效率。

2) 极距改进后，采集的数据在深部具有更高的均匀度，测深断面图件的深部细节更加突出，异常数值高低过渡平稳，有效提高对深部地质体的分辨能力。

3)在四极测深异常解释的过程中，通过等深模式断面等值线图直接进行相应的解释，改变了排列方式改进前用对数模式进行解释的模式。

致谢

在本文成文过程中受到成都理工大学李才明老师和湖南有色地质勘查局一总队钟江临总工的指导，在此表示感谢！