大功率激电在青海塔门达铅锌矿勘探中的应用

1 远程与继续教育学院 本科毕业论文（设计） 题目：大功率激电在青海塔门达铅锌矿勘探中的应用 学习中心： 内蒙古学习中心 学 号： 090F29131017 姓 名： 陈 龙 专 业： 资源勘查工程 指导教师： 袁 英 涛 2015 年 7 月 5 日 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 2 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院 本科毕本科毕业论文（设计）指导教师指导意见表业论文（设计）指导教师指导意见表 学生姓名学生姓名： 陈 龙 学号学号：090F29131017 专业专业： 资源勘查工程 毕业设计（论文）题目毕业设计（论文）题目 大功率激电在青海塔门达铅锌矿勘探中的应用 指导教师意见指导教师意见：（请对论文的学术水平做出简要评述。包括选题意义；文献资料的掌握；所用资料、实 验结果和计算数据的可靠性；写作规范和逻辑性；文献引用的规范性等。还须明确指出论文中存在的问题和不 足之处。 ） 论文通过实例阐述了大功率激电在青海塔门达铅锌矿勘探中的应用过程，进一步说明电法 勘探的在实际工作中的具体工作方法。选题符合专业要求，其成果对同类地区开展电法工作提 供了借鉴。论文资料较详实，达到了本科毕业论文的要求。不足之处：图表标注字体字号的使 用上不规范。 指导教师指导教师结论结论： 合格 （合格、不合格） 指导教师指导教师 姓名姓名 袁英涛所在单位所在单位满洲里信息化办公室指导时指导时间间2015-8-5 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 3 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院 本科毕业设计（论文）评阅教师评阅意见表本科毕业设计（论文）评阅教师评阅意见表 学生姓名学生姓名：陈 龙 学号学号：090F29131017 专业专业： 资源勘查工程 毕业设计（论文）题目毕业设计（论文）题目： 大功率激电在青海塔门达铅锌矿勘探中的应用 评阅意见：评阅意见：（请对论文的学术水平做出简要评述。包括选题意义；文献资料的掌握；所用资料、实验结果和 计算数据的可靠性；写作规范和逻辑性；文献引用的规范性等。还须明确指出论文中存在的问题和不足之处。 ） 论文以青海塔门达铅锌矿为例开展在高海拔含冰冻土地区进行激电测量的方法研究，选题 具有一定的实际意义。论文首先总结研究区区域地质特征，其次对研究中所采用的方法进行了 较为详细的阐述，通过中梯激电测量获取了研究区分布着一条具极低视电阻率和极高视极化率 对应良好的狭长异常带，进一步通过激电测深，得出本区矿(化)体为向下延深有限脉体的结论。 论文选题合理，数据资料较为丰富，理论与实践相结合，研究重点突出，达到了学士论文 的水平和要求。 适当补充近几年相关参考文献。 修改意见：修改意见：（针对上面提出的问题和不足之处提出具体修改意见。评阅成绩合格，并可不用修改直接参加答 辩的不必填此意见。 ） 毕业设计（论文）评阅成绩毕业设计（论文）评阅成绩 （百分制）（百分制）： 73 评阅结论：评阅结论： 同意答辩 （同意答辩、不同意答辩、修改后答辩） 评阅人姓名评阅人姓名张洁所在单位所在单位中国地质大学（武汉）评阅时间评阅时间2015.10.10 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 4 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 5 论文原创性声明论文原创性声明 本人郑重声明：本人所呈交的本科毕业论文大功率激电在青海塔门达铅锌矿勘探 中的应用 ，是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成果。论文中引用他人的 文献、资料均已明确注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及使 用过的材料。对论文的完成提供过帮助的有关人员已在文中说明并致以谢意。 本人所呈交的本科毕业论文没有违反学术道德和学术规范，没有侵权行为，并愿意 承担由此而产生的法律责任和法律后果。 论文作者（签字）：陈 龙 日期：2015 年 7 月 5 日 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 摘摘 要要 作为一种重要的矿产勘查技术方法，物探在矿产地质调查和矿区矿产的详查阶段都 发挥着越来越重要的作用。以往的大量实践证明，在地质普查和地质填图阶段，物探对 确定构造、圏定岩体、划分构造单元，乃至最终结合地质条件和其它基础信息圏定成矿 远景区等方面都有着较好的效果。在矿区详查阶段，应用较大比例尺电法的面积和剖面 测量，在直接或间接地寻找隐伏矿体、圈定矿产范围、确定矿体产状、对矿体进行定量 反演解释等方面，也能起到其它方法无法替代的良好作用。 本文简述了大功率激电在青海某铅锌矿勘探中的综合应用。本次激电测量所获取的 异常与地表槽探揭露出的矿化带有着很好的套合性，取得了较好的效果，中梯激电测量 结果很好地反映了该矿区铅锌矿化的分布范围，而激电测深成果则对该矿带的地下延深 状况给出了较好的揭示。 本次在高海拔含冰冻土地区进行激电测量取得良好效果的经验，亦可为今后在同类 地区开展电法工作提供借鉴。 关键词关键词：大功率激电，铅锌矿，低阻高极化异常 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 1 目目 录录 一、工区区域地质特征研究区区域地质特征.1 （一）地层.1 （二）构造及岩性.1 二、工区地球物性特征研究区地球物性特征.2 三、电法勘探的应用与说明.5 (一)电法勘探的现状.5 (二)电法勘探原理.5 四、电法勘探的方法选择及可行性论证.7 (一)电法勘探的方法选择.7 (二)激发极化法.7 (三)电阻率测深.8 五、激电中梯工作方法技术.9 (一)主要技术装备.9 (二)测线布设方法和工作量.9 (三)质量评述.10 六、激电工作效果.11 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 2 （一） 中梯装置激电剖面测量.11 （二）激电测深.13 七、结论及建议.15 （一） 结论.15 （二） 存在的问题及建议.15 致 谢.16 参考文献.17 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 1 一、工区区域地质特征一、工区区域地质特征 （一）地层 普查区出露地层为上三叠统结扎群下部岩层，第四系分布较广。 上三叠 统结扎群为一套滨海浅海相的碎屑岩 碳酸盐岩建造： 下部紫红色碎屑岩组（T3jz1）：为已知赋矿层位，岩性为薄层状泥灰岩、长石石英砂 岩、硅质条带状页岩、粉砂质板岩 上部碳酸盐岩组（T3jz2）：岩性为中厚层状灰岩为主。 第四系广泛分布于河谷及平坦地形区，以冲洪积物和残坡积物为主。 （二）构造及岩性 普查区处在一个较宽缓的背斜构造核部，以三条大致平行分布的北西向断裂，控制着 地层和矿化带的空间展布。 F1 断裂呈张裂正断层，位于矿区西部，总体走向 330，倾向 60，推测倾角 6580， 形成 40160m 宽的破碎带，主要由角砾状、碎裂状灰岩组成，未见矿化 蚀变现象，断裂带延伸超出了矿区范围。 F2 为张裂正断层，位于矿区中部，走向 326332，倾向 5662，推测倾 角 7577，形成 3070m 宽的断裂带，破碎带穿过粉砂质板岩，泥质、粉砂质薄层 灰岩、厚层灰岩等岩性，走向延伸超出勘查区。是区内主要控矿构造，断裂带内岩石呈 碎裂状和角砾状，由砂岩和灰岩组成，破裂面均具褐铁矿化，沿其空隙充填不规则石英 脉、方解石脉和赤铁矿脉，脉宽 0.230cm 不等，矿化带内及其旁侧未见原生的铅锌银 硫化物矿石，土壤和岩石化探剖面成果显示，铅锌含量大部分接近和超过规范提供的参 考边界品位。 F3 为张裂正断层，位于 F2 东部旁侧，走向 332，倾向 62，推测倾角 65， 形成 3070m 宽的破碎带，破碎带穿过粉砂质板岩，泥质、粉砂质薄层灰岩，走向延伸 1450m。是区内第二条控矿构造，断裂带以碎裂状砂岩为主，沿裂隙充填不规则石英脉细 脉，其中具孔雀石化，孔雀石总体含量 5%，局部富集处可达 15%。 普查区东部出露少量闪长岩脉，宽度 0.25m 不等，呈北西西至近东西向，与地层走 向基本一致，呈条带状分布。 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 2 二、工区地球物性特征二、工区地球物性特征 本区地表多为覆盖，基岩出露面积并不大，岩性多为碎裂灰岩、白云质灰岩、结晶 灰岩等灰岩类，分布于测区大部，部分灰岩见有硅化；亦见有杂砂岩、石英砂岩、硅质 岩等硅质砂岩类，该岩性分布相对在登俄涌河以北为多，在河之西南仅零星分布，但探 槽 TC-1、TC-2、TC-3 所揭露出的近地表氧化铅锌矿，其赋寄岩性则多为硅质岩。标本磁 化率和极化率等物性参数的测定统计结果见表 1，可见砂岩的磁化率比灰岩平均要高一 个数量级，而极化率表现在两种岩性上的差异则不甚明显。 表 2-1 工区岩石标本物性参数测定结果统计表 本工区为高原草甸地貌，植被较为发育，但含冰冻土分布较广，根据理论和以往的 经验，在冻土地区进行电法工作，冻土层会对供电产生较大影响，致使电法效果往往不 甚理想，因此电法工作在该区的应用可行性或说有效性尚需试验证明。 试验工作设计为一个排列计四条测线进行，其中 044#线部分区段与在挖 1#探槽重合， 该探槽已揭露出宽约百余米的(氧化)铅锌矿化带。 ，040、042、044 .046 线的视电阻率、 视极化率剖面图见插图 1。 磁化率(10-5SI)极化率(%) 岩石名称标本块数 最小值最大值平均值最小值最大值平均值 灰岩 600.5162.890.276.4451.89 砂岩 340.513835.910.4855.3452.42 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 3 图 2-1 中梯激电测插图量 040、042、046 线视电阻率、视极化率剖面图 该剖面异常与探槽所揭露的矿化带在位置上吻合较好(见第一幅剖面图)，而且在 该排列的其它三条测线 040、042、046 线上，也获得了较为清晰、突出的低阻高极化 异常，且其分布大致处于已揭露矿化带按走向推断的延伸位置上。异常呈典型的低阻 高极化特征，高极化段与低阻段对应很好，其中最大视极化率 Msmax=9.873%，最小视 电阻率 smin=63m。44 号曲线在 128-136 号点极化率曲线较快上升，152-163 号 点较快下降，正确反映了矿体产状倾向西南。可见，在该区条件下，激电法不仅能确 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 4 定矿体的大致位置，而且还能提供关于矿体产状方面的信息。铅锌矿为金属矿体，在 理论上具备了良好的激电法找矿条件。通过实际实验证明，激电法在该工区也有很好 的效果，所以在该工区采用激电法。 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 5 三、电法勘探的应用与说明三、电法勘探的应用与说明 (一)电法勘探的现状 电法勘探的简称“电法” 。它是以地壳中岩石、矿石、流体的电、磁学性质的差异 为物质基础，利用电磁场（人工和天然）的空间和时间分布规律，研究地质构造以及 寻找能源和矿产等的一组地球物理勘探方法。目前，电法勘探已成为环境污染调查、 监测、治理和管理中一种有效和应用广泛的物探方法。电法可在航空、地面和井下以 及坑道等各种领域中进行。电法本身也有多种实施方案，其中包括自然电位法、电阻 率法、电磁法、激发极化法、探地雷达法、各种电测井法、井中雷达法、跨孔和井间 电磁波 CT 技术等。电法是环境污染调查中使用最广的地球物理方法，其主要应用领域 包括：核废料库的选址、城市和工业固体废料填埋场污染调查和监测、地下水污染、 海水入侵和土地盐碱化的调查，此外还包括海水污染、大坝渗漏、冻土层、滑坡、溶 洞等环境地质问题调查。如直流电阻率法在监测地下水污染，尤其是在划分咸淡水界 面、确定基岩储水构造、监测海水入侵的规模和范围等方面具有独特优越性。工业和 生活废水以及生活垃圾、工业废料、废渣等废弃物在风吹、雨淋、水解、氧化以及微 生物分解等自然力作用下形成的有毒有害液体沿地面下渗，会对地下水造成严重污染。 这些下渗的淋滤液都含有丰富的各种离子，比较常见的有 Na+、Fe3+、Fe2+、SO42- 、CO32-、HCO3-等。离子的浓度愈大，地下水的导电性愈强，电阻率就愈低，因而可 以按勘探对象和条件的不同，选用相应的电阻率法进行水污染监测。再如，探地雷达 （GPR，也有人称地质雷达）是一种利用高频电磁脉冲波的反射探测地下目标的方法， 可广泛应用于岩溶地区堤坝坝体蚁巢、溶洞、土洞等隐患探测以及高放射核废料库的 选址中。 (二)电法勘探原理 电法勘探是根据岩石和矿石电学性质（如导电性、电化学活动性、导磁性和介电 性，即所谓“电性差异” ）来找矿和研究地质构造的一组地球物理勘探方法。它是通过 仪器观测人工的、天然的电场或交变电磁场，分析、解释这些场的特点和规律，达到 找矿勘探的目的。电法勘探分为两大类研究直流电场的，统称为直流电法，就是研究 与地质体有关的直流电场分布特点和规律来找矿和解决某些地质问题，包括电阻率法、 充电法、自然电场法和直流激发极化法等研究交变电磁场的，统称为交流电法，就是 研究与地体有关的交变电磁场的建立、分 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 6 布、传播特点和规律来找矿和解决某些地质问题。包括交流激发极化法、电磁法、大 地电磁场法、无线电波透视法和微波法等。按工作场所的差别，电法勘探又分为地面 电法、坑道和井中电法、航空电法、海洋电法等。 Comment l1: ？ 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 7 四、电法勘探的方法选择及可行性论证四、电法勘探的方法选择及可行性论证 (一)电法勘探的方法选择 根据华北地质勘查局对河北省隆化县龙王庙银多金属矿勘查工作的需求,该矿区投 入了物探电法工作。通过开展激电中梯剖面性测量及电测深等物探工作初步确定工作 区内有利成矿地段。电法勘探中的激发极化法用于寻找浸染状导电矿体是有效的；也 常用地面电阻率法和各种电磁法寻找良导性矿体。地震勘探用于确定疏松沉积的厚度， 进行基岩填图和圈定侵入岩体和构造破碎带。在有利条件下，也可用于直接寻找矿体。 (二)激发极化法 在充电和放电过程中,由于电化学作用引起的这种随时间缓慢变化的附加电场现象,称 为激发极化效应(IP 效应),激发极化法是以不同岩矿石的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,以探查地下地质情况的一种勘探方法。关于岩石激发极化 的成因,存在较多争论,大多数人认为,岩石的激发极化效应与岩石颗粒和周围溶液界面 上的双电层有关。基于岩石颗粒-溶液界面上双电层的分散结构和分散区内存在可以沿 界面移动的阳离子这一特点,提出关于其产生机理的有代表性的两种假说：一是双电层 形变假说,即在外电流作用下,岩石颗粒表面双电层分散区中的阳离子发生移动,形成双 电层形变,当外电流断去后,堆积的离子放电,以恢复到平衡状态,从而观测到激发极化 电场。双电层形变激发极化形成的速度和放电的快慢,决定于离子沿颗粒表面移动的速 度和路径长度,因而较大的岩石颗粒将有较大的时间常数(即充电或放电快慢)。二是薄 膜极化假说：简单地说,就是电流流过宽窄不同的空隙时,形成离子浓度变化,当外电流 断掉以后,由于离子的扩散作用,离子浓度将逐渐消失,恢复到原来的状态,与此同时形 成扩散电位,这便是离子导体上观测到的激发极化。进一步的研究表明,矿物颗粒细小 (如由黏土矿物组成)的岩石,充、放电速度很快,而颗粒较粗(如砂或砂砾组成)的岩石, 充、放电速度则较慢。 这对评价激电异常和利用激电法找水很有实际意义,也是用激电法寻找地下水的地 球物理前提。在激发极化找水中用得最多,最有效的是对称四极垂向测深装置,也就是 IP 测深。激电测深的供电电极 AB 与测量电极 MN 布置在通过测点 O 的一条直线上,通常 采用温纳装置并保持 MN/AB=1/3 的等比关系。IP 测深最大的优点是对水的反映直观,受 地形影响小。理论表明,假若地质体的激发 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 8 极化特征是均匀的、各向同性的,那么不论其岩性如何,电阻率怎样,也不管地形怎样起 伏,测深曲线将为一条直线。 (三)电阻率测深 电阻率测深是用来探测近于水平层状岩石在地下分布情况的一组电阻率法。该法 是在同一测点上逐次扩大电极距，探测深度由浅入深，探测垂直方向视电阻率的变化， 通过分析电测深曲线来了解测点下沿垂向变化的地质情况。电阻率由不同的装置类型， 如三极电测深、对称四极电测深、偶极电测深等。最长用的是对称四极电测深法。电 阻率法是一种原理简单、操作高效的勘探方法，但精度较低，勘探深度较浅。电测深 法在金属矿上的应用可分为两种，一种是研究地下地质构造，达到间接找矿的目的或 为勘探工程服务，另一种是直接寻找有意义的可能是矿体的异常。电测深法还被广泛 地应用于找水、圈定水污染范围、探测采空区及地下溶洞、调查海水入侵等水文地质、 工程地质、环境地质与灾害地质方面。 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 9 五、激电中梯工作方法技术五、激电中梯工作方法技术 在工作区布置了 9 条激电中梯剖面，线距 100 米，点距 20 米，剖面方位 90 度。电 法剖面采用短导线激电中梯，AB=1200m、MN=40m、点距=20m，观测区间为 AB 中段。供电 周期皆选择 16s，这些参数的选择较适合于区内的物测工作数据处理及成图：野外采集 原始数据后，主机与微机对接，采用重庆奔腾数控技术研究所的专用软件 Mapgis6.7 及 Surf8.0 进行数据的传输、整理成图工作，进一步分析、解释。 (一)主要技术装备 野外观测使用 WDJS-2 型数字直流激电接收机。供电系统使用 WDFZ-10 大功率智能发 射机和日本生产 TSE16500E 型汽油发电机。供电信号为占空比为 1：1 的正负方波脉冲， 供电周期 16s、测量延迟 100ms，周期 2 个。供电与测量导线采用耐压 1000v 被复线，导 线绝缘性能优良；供电电极为铁电极，测量电极采用氯化铅固体不极化电极，极差小于 1mv，并且稳定。 数据处理及成图：野外采集原始数据后，主机与微机对接，采用重庆奔腾数控技术 研究所的专用软件 Mapgis6.7 及 Surf8.0 进行数据的传输、整理成图工作，进一步分析、 解释。 (二)测线布设方法和工作量 1、测线布设方法 因测区内山高无法投入其它手段进行控制测量，本次测线均采用手持 GPS 确定其定 位，然后拴小红旗做标记。 2、完成物探实物工作量见表 5-1 表 5-1 物探实物工作量统计表 完 成 工 作 量 工作量 方 法 设计 工作量 40m 点距20m 点距合计工作量(折合) 完成率 中梯激电50Km35.18Km12.82Km51.85Km103.7% 激电测深20 个20 个100.0% 测网布设150Km150Km100.0% 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 10 (三)质量评述 本次电法观测采用一同三不同观测法进行检查，检查工作量为 6%。误差统计 MS 均 方相对误差 3.6%，方相对误差 3.8%，均符合有关技术规范要求。 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 11 六、激电工作效果六、激电工作效果 （一） 中梯装置激电剖面测量 在该工区进行的中梯激电测量，依大致以矿产地质所定基线为中心，向两侧延伸适 当长度以至背景场的原则，其范围主要布置在已有探槽控制及推断矿化带所属区段。除 试验排列所涉 040、042、044、046 四线使用 160m20m 网度外，其余均采用 80m40m 网度。 激电中梯测量的结果：视电阻率 s 最小值=63.06m，s 最大值 =8607.90m，s 平均值=1079.59m ；视极化率 s 最大值=11.53%，s 最小值 =0.07%，s 平均值为 2.08%。中梯激电视电阻率、视极化率等值线平面图分别见插图 2、3。 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 12 图 6-1 青海塔门达铅锌银矿区中梯激电测量视电阻率等值线平面图 由两图可见，低阻值与高极化率的对应性在激电测量的全范围均有很好的表现，虽 其测量范围有限，不足以反映整个工区的构造、岩性等地质面貌，但自测区西边线至北 部 136#点、南部 144#点的高阻带仍较好地反映了工区西部出露的灰岩范围和展布方向。 在该测区中北部，约自 128#点，最阔约至 164#点，分布着一条具极低视电阻率和极 高视极化率对应良好的狭长异常带，似“鱼”状，主体宽度约 160m，该异常呈北西向展 布，异常强度中心位于 039#-046#线的 128#-160#点之间，北至测区边线 032#线仍未封闭， 向南约至 060#线渐近衰减封闭，长达约 2.24Km 。 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 13 图 6-2 青海塔门达铅锌银矿区中梯激电测量视极化率等值线平面图 该异常带内视电阻率 s 平均值=691.64m，视极化率 s 平均值=4.42%，拥有 全区最低视电阻率值和最高视极化率值。044#线的 140#-162#点区段与当时已挖探槽相重 合，而该槽已揭露出近地表氧化的铅锌矿化体及碳煤质脉，且该矿化及碳煤质脉在其南 多个探槽内均有发现，呈带状。因此可推断该异常带为本矿区铅锌等硫化矿及碳质镁层 的反映，其在北部边线仍未封闭-该处已至河岸，表明矿化体在河之北岸仍会有延伸。 该异常带的较大规模昭示了该区找矿的良好前景。 （二）激电测深 为了解矿化体的垂向延深情况，在 042#布置了一条 20 个点的激电测深断面，在背 景场设点距 40m，异常场取点距 40m，断面长 600m。激电测深的视电阻率、视极化率断 面图分别见插图 4、5。 图 6-3 青海塔门达铅锌银矿区 042 线激电测深视电阻率断面图 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 14 图 6-4 青海塔门达铅锌银矿区 042 线激电测深视极化率断面图 该断面观测值结果：视电阻率 s 最小值=134.00m，s 最大值 =2549.19m，s 平均值=426.14m ；视极化率 s 最大值=13.01%，s 最小值 =0.38%，s 平均值为 2.95%。 从两图的对比可以看出，此断面的低阻、高极化对应性仍然很好，异常主要分布于 130#-150#点之间，自 AB/2=25m 对应的深度始，向下延深至 AB/2=500m 对应的深度，即已 收敛。 该异常形态表现为一个类同心圆状，底部收敛，较为“干净” ，揭示出矿(化)体为延 伸有限的脉状体。AB/2=40100m 对应的深度段，有一向东延伸至 160#点的较高极化率图 区，表明矿(化)体在此处可能有一个小的枝脉，此种情形在中梯激电测量的视极化率平 面图上也有所反映，表现为 042#-043#线在 150#点处等值线的向东凸起。 虽仅为某一测线的测深断面，但其反映的矿(化)体在深度方向上的延深状况对本区 整个矿脉不失有代表意义。 中国地质大学（武汉）远程