简议直流激电法找矿——MT-VCT找矿谈

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             简议直流激电法找矿——MT-VCT找矿谈

                郑州地象科技有限公司   寇伟  13903832188

    直流激发极化法（简称直流激电法）是1920年由法国学者施伦贝尔热在直流电阻率法基础上提出的，迄今也有一百年历史了。在国内，也只是解放后从前苏联引进并开始推广，上世纪由地质部门广泛应用于找水找矿勘探工作，确实起到了非常重要的作用、取得了很多的成果。目前虽然在技术上已落后于时代，但在物探找矿工作中被大多数人使用。

    直流电阻率法与直流激电法都是属于直流电法，都需要用直流电源AB正负电极拉开超过两倍于探测深度的距离对大地馈电，通过另一对MN接地电极采集电位值信号，只不过直流电阻率法是在电源对地馈电时采集信号，而直流激电法采集的主要是断电后的信号。

    1、直流激电法的物理基础

    当使用直流电源通过拉开一定距离的AB正负电极向地下供入稳恒电流时，电位差随供电时间的延长而缓慢增大并逐渐趋于饱和，断电后电位差在断电瞬间降至某一数值，然后随时间的延长而衰减并逐渐趋于零，这种在充电和放电过程中产生随时间变化的附加电场现象称为激发极化效应（也称激电效应）。不同岩性介质在外部直流电场激发下都会产生激电效应，在激发极化法勘探中，表征岩矿石激电效应的最重要的物理量就是极化率。而普通岩石和矿石的极化率存在明显差异，大多数金属矿石的极化率为10%—50%，明显大于不含石墨或炭质岩石的极化率值（2%左右）。这种差异为利用激发极化法寻找有色金属矿产奠定了重要的物理基础。激发极化法勘探就是以地下介质的极化率差异或充放电曲线的差异为基础，通过观测和研究激电场随时间和空间的变化规律以解决地质问题的一种地球物理勘探方法，简称激电法。

    2、直流激电法的物性参数

    根据MN两电极之间的电位差，可以从切断对大地馈电的瞬间开始观测MN两极间电位差整个的衰减过程，因电位差在时间和空间的变化特征不同，由此繁衍出较多的物性参数。其中应用最多的物性参数就是介质的极化率。

    极化率η为停止供电后一定时间（一般0.25秒）二次场电位差与一次场电位差之比值，极化率越高、激电效应越强。

    半衰时S是指二次场电位衰减至一半时所对应的时间，半衰时越大、极化介质二次场放电时间越长。

    衰减度D为断电后0.25—5.25s内二次电位差的平均值，是对激发极化场衰减速度快慢的反映。D值越大，二次场衰减的越慢，则地质体的极化程度越高。

    激发比J等于极化率η和衰减度D的乘积，是由二者组合的一个综合参数。

    偏离度是指实测结果与直线方程的偏离程度。

    时间域直流激电法中用得比较广泛的有中间梯度、联合剖面、近场源二极、对称四极测深等装置。

   3、可通过高极化率判定是否可能含有矿物质

   应用直流电法找矿时，是通过视电阻率、视极化率参数值的大小来判定是否有异常的。资料显示：多金属矿体一般具有低阻高极化异常的特征；当矿体受黄铁矿化、黄铜矿化、褐铁矿化等影响，也会呈现低阻高极化特点；若矿体硅化程度较高，则呈现高阻高极化特点。大多数金属矿石的极化率为10%—50%，明显大于不含石墨或炭质岩石的极化率值（2%左右），普通岩石和矿石的极化率存在明显差异，而这种差异为利用激发极化法寻找有色金属矿产奠定了重要的物理基础。由此可知，无论是所测目标矿物的视电阻率是高值或是低值，只要根据激发极化法所测极化率是高值，即可判断为可能有矿。

   

    4、与低阻高极化有矿特征相同的非矿介质

    资料显示，与低阻高极化有矿特征相同的非矿介质包括：水、炭质地层等，其所测视电阻率值都显示为低值，同时也能产生明显的激电异常；在极化率数值接近的一些共生及伴生的矿产（如炭质灰岩、黄铁矿和褐铁矿共生）中，很难根据所测物性参数值辨识是否含矿；侵染状黄铁矿化石英斑岩也呈高阻高极化特征；含少量黄铁矿化的碳质绿泥片岩的极化效应也很强。这些呈高极化率值的介质，尤其是断裂构造内分布较广的含水介质层，形成的明显激电异常使得找矿人难以区分是矿异常还是非矿异常。

   

    5、应用直流激电法找矿存在的固有缺陷

    直流激电法本身就是在电阻率法基础上形成的，区别仅仅是在关闭直流馈电电源之前采样和关闭电源之后采样。因此，直流电阻率法存在的缺陷也就成为了直流激电法的固有缺陷：一是馈电后极距间电荷一定会走最近的路，浅层的电荷密度大，越往深处走电荷密度越少，导致测深数值总量里包含的信息量自上至下占比逐渐减少。二是馈电后极距间电荷一定会走最容易走的路，电阻率越小的路径通过的电荷就越多，电阻率越大的路径通过的电荷就越少，其结果就产生了遇水路则通、遇硬岩层则阻的低阻层和高阻层问题。三是电源AB正副电极间长度决定了探测深度，而MN电极极距则决定了采集信息的范围，但也随之形成了极间距的体积效应，MN极距越长，测深结果的体积效应就越大，由间距较大探测点形成剖面的横向分辨率就越低；若是减小MN电极间距，虽然可以减少体积效应、增大剖面的横向分辨率，但也会导致各探测点采集电位值数据的差别过小、观察不出异常。

    6、应用直流激电法找矿激电异常时水矿难辨的问题

    除却直流激电法因固有缺陷导致低阻层和高阻层采集不到深层信息、体积效应增大异常模糊化问题，在应用找矿实践中影响最大、普遍存在的是浅层含水层和基岩内含水裂隙高极化率非矿异常误导问题。一般有色金属矿体都是由热液沿断裂构造上侵、与裂隙水发生淬火作用生成的，固结后矿脉与围岩的结合面很容易分离充水，重新形成厚薄不一的含水裂隙，这些矿脉和含水裂隙都分布在断裂构造中心两侧的山坡上。无论断裂构造范围内是否存在矿脉矿体，但都会在不同程度上存在含水裂隙，应用直流激电法的勘探结果都会出现低电阻率、高极化率异常反映，是水是矿根本无法区别。尽管很多资料介绍激电法具有唯一能发现浸染型金属矿床的优势，但在实际勘探中出现的激电异常，究竟是网状型或细脉型矿脉结合面的含水裂隙引起的，还是矿脉中所含百万分之几的金、千分之几的其它有色金属物质引起的，根本无法界定和区分。

    7、合理应用直流激电法找矿

    直流激电法最大的优势就是在已知地下存在矿脉的情况下，通过勘探是否有激电异常，来初步鉴别矿脉中是否存在金属矿物质。在找矿实践中广泛应用的有中间梯度、联合剖面、近场源二极、对称四极测深等装置。除对称四极测深法之外，其它勘探方法多用来查找断裂构造控制的低电阻率、高极化率异常特征的金属矿及矿化岩层。因多金属矿及各类矿化体严格受断裂构造控制，在构造破碎带内呈高极化激电异常特征。然而，通常在断裂构造内的含水裂隙都较为发育，勘探结果也都会呈现高极化率的激电异常，难以分辨出是水还是矿。

    应用中间梯度法、联合剖面法所测MN间一个电位值，只是对地下直流电场的一种综合反映，靠由较大点间距的多个测值形成的一个剖面上，最多能朦胧看出地下构造的轮廓，看不出地下是否存在矿脉矿体，更看不出异常所在深度。所以，应用除对称四极测深法之外的直流激电法找矿，花费的时间长、效率低、效果差，完全应该弃置不用。

    能够发挥直流激电法优势的比较合理的方法，是先应用MT-VCT大地电磁镜像测深探矿仪，充分发挥其纵向分辨率高（0.2米/层）、点测深速度快（2800层/1分钟）的优势，先找出含有矿脉的断裂构造，清晰描绘出低值含水裂隙和高阻矿脉的分布形态，然后在矿脉较为密集处再使用直流激电测深法，有目的性的对高测值矿脉进行点测深勘探，通过目标矿脉岩层的极化率测值高低来判定是否含有金属矿物质。在目前应用其它物探方法分辨不出是否含有金属矿物质的情况下，选择激电测深法对矿脉目标层进行分层较细的点测深勘探来观察是否有激电异常，不失为应用直流激电法在找矿中充分发挥其优势的一种合理选择。

                                              2023年8月16日