电法在地质勘查中的应用

[摘 要]　本文介绍了电法的原理与特点,着重讲了频率域激电法、时间域激电法两种电法.概括了电法在地质勘查中的应用,并阐述了电法在地质勘查中向着高科技、高密度方向的发展.

[关键字]　电法地质勘查发展

[中图分类号]　P6[文献码]　B[文章编号]　1000-405X（2012）-11-4-1

1　引言

地质勘查是根据经济建设、国防建设和科学技术发展的需要,对一定地区内的岩石、地层构造、矿产、地下水、地貌等地质情况进行重点有所不同的调查研究工作.按不同的目的,有不同的地质勘查工作,如水文地质勘查、工程地质勘查等.地质勘查还包括各种比例尺的区域地质调查、海洋地质调查、地热调查与地热田勘探、地震地质调查和环境地质调查等.近年来,随着地质勘查领域的不断扩展和需求,地质勘查的新方法新技术也相应出现,电法在地质勘查中的应用越来越多.

2　电法简介

电法就是根据不同岩石土层间的电磁性差异,使用科学仪器探测自然界存在或者人工制造的电场或者电磁场,并分析研究其变化规律和特点的一种物理探测方法.具体来说,就是根据发掘的矿场或者各类岩石的电磁性质（如导磁性、导电性、介电性等）,还有各自的电化学性质的不同,通过长时间对天然的或者人工的电磁场、电场和电化学场的时间特性和分布规律的研究,寻找各种有用矿床,分析地质内部构造,以及缓解地质问题的勘探方法.主要用来寻找非金属矿床、金属、勘察能源和地下水源、解决工程地质问题.电法应用广泛,种类繁多,下面主要分析一下激发极化法.

激发极化法根据测量方式的不同,分为频率域和时间域两类.前者主要包括复电阻率法、变频激电法、频谱激电法和双频激电法等.后者是以激电效应的时间变化为基础进行的研究,通常称之为直流激电法.

2.1频率域激电法

激发极化的研究,不但能够预测在放电时的二次电位变化,也能够在充电时测量二次电位,二者关于介质激发电性的信息是同样多的,所以在只观察一条的情况下,信息也不会有任何的丢失,而观察两条线时,同样也不会增加任何信息.激电产生的二次电位与脉冲的宽度有直接的联系.脉冲的宽度越大,越能充分激发介质,就能够得到比较完整的二次电位.激电的强弱是频率的函数,当激发的频率很低时,介质受到的激发就越充分,则二次电位占的比例就越大,频率很高时,激发的介质就会占的比例很小.所以,将激电以频率的函数的形式来研究,这种方法就是频率域激电法.

2.2时间域激电法

激发极化法采集和处理数据,最初都是通过观察时间域的变化进行的,也是用来测量矿石、岩石等在激发状态下随时间变化的曲线.时间域激电现象就是观察两电极间的电位差,并且分析其随时间的变化如何变化,总结出规律的过程.矿体随时间被极化的过程速率先快后慢,最终慢慢趋于饱和,这是在外电流的激发作用下引起的现象,但是当外电流被切断后,这种现象并不是马上消失,这说明外电流的激发作用使得介质本身也发生了变化,所以称为激发极化.这种以时间变化来分析二次电位的变化规律的方法,就是时间域激电法.

3　电法在地质勘查中的应用

最初,激发电法主要用来寻找硫化金属矿,后来随着技术的不断创新,应用领域也在不断的扩大,如工程地质问题、非金属矿床、氧化矿床、查明隐伏构造等.尤其是最近几年,激光电法在找水方面更显现出非凡的作用,被冠以"找水新法"的美名.目前,在我国激光电法主要有以下几类应用.

3.1寻找矿源的应用

柳建新等在石居里铜矿上选择了20平方公里的双频激电示范区,采用了多种方法进行试验,并且取得了比较显著的成果；在缅甸铅锌矿,李家盛采用激电法成功找到隐伏矿体,找矿效果明显；在河北孔各庄金矿,陈绍裘等采用中间梯度激发电法顺利找到石英脉,找矿效果明显；在云南阿空锰矿区,舒明采用综合激电测深,加以中梯装置,顺利找到矿区,找矿效果明显；在高基多矿区,刘宏信等采用变频激电的方法开展找矿工作,并顺利找到矿区,证实这种方法的有效性；在吉林省夹皮沟金矿,李春成等采用中梯装置为主的激发电法,在探测金矿床方面发挥了显著的作用.

3.2寻找水源的应用

李金铭深入研究了激发电法寻找水源的基础理论,并且将激发电法寻找水源的方法进行了实践；杨进采用回归预测方法和回归系数的性质对地下涌水量进行了成功预报；姜义生采用双频激发电法,不但成功解决了当地居民的饮水问题,而且成功修复了地下的漏水带；王幸军在贫水山区采用激发电法成功找到水源；王俊业采用电阻率参数和激电参数,分析了地层的富水性,并进行了评价,效果显著；周立功采用激发电法,对土坝的稳定性进行了检测,并查明下沉段的介质赋水情况；龙凡采用激发电法,在灰岩地区、砂页岩地区、玄武岩地区、花岗岩地区等缺水地带顺利找到地下水源,并预测了涌水量.

4电法在地质勘查中的发展

电法在地质勘查中的应用越来越多,地质勘查对电法技术的要求也是越来越高.技术的发展利于地质勘查的有效进行,同时地质勘查的进行对电法技术提出更高的要求,促进电法向高科技、高密度方向发展.高密度电法的基础同样是以矿石、岩石的电性差,人工观测研究形成稳定的电场分布规律,利用专门的仪器来观测地质体的电性变化.

高密度电法是地质勘查的一种,目前已经广泛应用于地质工程勘查.倪猛等[1]利用高密度电阻率法研究了浅埋断层的地质条件,得出断层破碎带在电阻率等值图上差异及其特征.朱国强等[2]通过研究电阻率的不同特征,分析了岩溶发育程度并对其进行分区,为地质勘查提供科学依据.王桦[3]利用高密度电阻率法研究了松动圈测试.高密度电阻率法是电阻率法的发展,在数据采集与处理上都有优势,并且效率高成本低,是地质勘查中行之有效的方法.随着电法与地质勘查的发展,针对不同的地质体选择相应经济有效的电法来解决问题,达到预期效果,这样才能体现电法在地质勘查中的有效性与实用性.