对天然场激发极化法在多金属矿区的野外试验效果的探讨

■张明

（广东省核工业地质局二九三大队广东广州510800）

对天然场激发极化法在多金属矿区的野外试验效果的探讨

■张明

（广东省核工业地质局二九三大队广东广州510800）

我国历史时期的划分为旧石器时代、新石器时代、青铜器时代、铁器时代。其时代划分依据都是以当时人们开发利用的主要矿产种类为特征。对矿产的利用与开发，正是人类适应自然、认识自然以及改造自然的过程。然而，众所周知，矿产是不可再生能源，虽然矿产具有极高的利用价值，但对矿产的开采要有一定的限度，并要提高矿产的开采率。激发极化法应用于多金属矿区，能够有效探寻矿产中的金属元素，是有效提高金属矿产开采率的方法。

激发极化法 多金属矿区 野外试验 效果

矿产是指埋藏于地表层一下，或经过岩石风化、沉淀的，可供人类利用的天然矿物或者岩石资源。而金属矿产，则是经过冶炼，可以从中提取金属元素的矿产。激发极化法是一种电法勘探技术，根据地壳中各类岩石或矿体的电磁学性质，如导电性、导磁性、介电性，以及电化学特性的差异，通过对天然电场等空间分布规律和时间特点的研究，用于寻找金属、非金属矿床，解决人工无法找寻的深层地质矿产，提高金属矿产的开采率。

一、激发极化法在多金属矿区的野外试验

1.1试验矿区基本概况

此次试验的目的是对天然场激发极化法在多金属矿区的野外试验效果探讨[1]。因研究主题是多金属矿区，因此特选择国内具有丰富矿产资源的广东某个多金属矿区作为野外试验的现场。选择此矿区的原因是，广东地处欧亚板块与太平洋块交接处，是国内具有丰富矿产资源的省份之一，具有“稀有金属和有色金属之乡”的称号。对此矿区矿石钻孔进行采样，发现矿石中含有大量黄铁，且黄铁有矿化的迹象。

1.2试验矿区采样测试

对矿区进行钻孔采样，对此矿区中黄铁以及周围岩石进行实验测试，分别计算两者极化率与电阻率的范围值，具体测试结果如下表所示：

电阻率变化最小值电阻率变化最大值名称极化率变化最小值（%）极化率变化最大值（%）极化率平均值（%）　（Ω·m）　（Ω·m）黄铁13257260400围岩1.542.8250350

此测试结果显示，该矿区所选取的黄铁矿与岩石之间的电性存在差异，是具有激发极化前提的，可选取此矿区作为对天然场激发极化法在多金属矿区的野外试验。

1.3野外试验方法

此矿区野外试验采用的机器设备是DWJ～1微机激电仪接收机以及DJF～1型发送机，在此矿区垂直的方向，贯穿一条1000m长的测线。激发极化法测量装置采用中间梯度装置[2]，中间梯度装置参数设置如下：AB=1500m，MN=40m，点距25m；供电周期16s，电流1700mA。将AB测线分为3段测试此矿区的视电阻率ρs和视极化率?s。测探方式为电磁阵列（EMAP）形式，每个EMAP设置至少6个测点，每个测点设置两个电道采集站，并在电磁阵列两端各设置一个磁道采集站，测探方式为全张量方式。

由此测试设备与方法，测试矿区的阻抗及相位。试验结果显示，激发极化法测试出现异常的区域在测线的250m～850m之间，矿区中黄铁以及周围岩石野外试验的数据如下：

?

此野外试验测试的视极化率ηs与视电阻率ρs反应，该矿区的电阻率与极化率偏高。其剖面示意图如下图所示：

1.4野外试验效果分析

根据频散率公式计算视电阻率频散率

其中，fd——低频；

fg——高频；

ρs（fd）——低频电阻率；

ρs（fg）——高频电阻率。

由此公式，计算电阻率频散率Ps（fd，fg）反映了频率域中视电阻率的变化状态。由此矿区野外试验结果可以看出，黄铁矿石与周围岩石作为统一矿区的矿石，具有相同的地质结构，两者之间的视电阻率大致相同。两者之间不同的是，有一个异常点出现在极化体的上方，由频散率公式计算异常点相对视频散率：

其中，Psn（fd，fg）——异常点视频散率；

Pso（fd，fg）——背景点视频散率。

由于相对视频散率可以消除背景值对其产生的影响，得到极化体效应。有公式①，取高频fg=22.4Hz，由此可以计算测线上的视频散率，其分布图如下所示：

由上图可知，在10Hz以上的频段，曲线呈重合的状态，从1Hz开始，随着频率的减弱，曲线渐渐分离。而到0.01Hz，曲线的走向呈水平的状态。而由公式计算，视频散率值在0m是最低，在600m时最高，中间部位也是随着高度的增加而增大。

通过对此多金属矿区激发极化发野外试验分析与计算，得到此矿区极化体上方的相对视频散率。并且，计算所得的相对视频散率的变化范围与变化规律[3]，与背景点的中梯激发极化变化范围与规律一致。此试验现场表明，天然场激发极化法在实际应用中结合测试矿区的地电特征。

2　结语

多金属矿产资源是重要的自然资源，其形成过程更是经过几百年甚至几千年地质变形才形成的。多金属矿产是我国历史发展的见证，是社会生产发展的物质基础。我国崇尚环境保护，在多金属矿产的开采上，采用激发极化法，以提高此矿产的开采率。笔者根据广东某富含黄铁的金属矿产进行野外试验，通过此试验向读者展示激发极化法在多金属矿产中的重要作用，望能够为我国矿业的后续发展提供帮助。

[1]吴汉荣，王式铭.利用天然电磁场进行激发极化法测量的可能性 [J].物探与化探，1978,2（1）.

[2]Marali S.罗延钟，译.利用大地电流场作为频率域激电观测电源的可能性 [J].国外地质勘探技术，1983，5（4）.

[3]杨进，谭捍东，傅良魁.被动源激发极化法的野外试验结果 [J].现代地质，1998,12 （3）.

P694[文献码]B

1000～405X（2016）～4～300～1