大功率激发极化法在铜铅锌多金属矿勘查中的应用

摘要：激发极化法是基于电子导电矿体在人工电场激发作用下所产生的物理及电化学的激发极化效应，并将之用以勘探铜铅锌金属矿体的方法。如果功率足够，可勘察出深埋于1.6-3.2km的大型低品位工业矿体。频率域激发极化法（变频法）因其输出功率低、操作便捷，因此在在勘察多金属及油田等方面，都得到了广泛的应用。本文分析了激发极化发的工作原理，并就不同地质上的极化率进行了对比，最后探讨了澜沧县上允矿区中大功率激发极化法的应用实践。

关键词：激发极化法；勘查；应用

激发极化现象是可被用于勘查地球物理的一种新电学现象。上世纪40年代起，激发极化逐渐被应用于地质找矿领域中。因其对浸染状金属矿体等显示较为敏感，且其受地形因素的干扰要比其他电测方法更小，所以很快发展为勘查金属矿产的一种重要的物探方法，国内外很多金属矿区均已着手采用。现行我国生产中通常采用直流激发极化法。

一、激发极化法的工作原理

1.1 激发极化效应

对地下地质体供入一直流脉冲V1，在供电电流基本稳定的情况下，我们可以观察到下列现象：随着时间的推移，地面上两个测量电极的电位差V也会不断增加，在数分钟后便可达到饱和值。将供电电流断开后，我们会发现：测量电极处还存在微小电位差，它会随着时间的变化而逐渐减小，并在瞬间内骤然衰减，等到达某个数值，衰减速度会放缓，几秒钟或数分钟后还可衰减为零，见图-1。

1.2.3 激发极化效应的工作机制

受外加电场的影响，一般溶液中的正离子会顺着电场方向进行移动，负离子的移动方向，则与电场方向相反，此时会产生电流。而假如在窄孔隙中，上述情况会有所变化。概括而言，电流流入端的负离子数量较少，带正电；而电流流出端负离子数量较多，带负电，此时激发极化也就会产生。激发极化现象是地质体，如金属矿床、砂砾石（含水）中的一种常见现象，利用其不同的产生机理及激发化特性，我们更快勘查出地下潜藏的矿体。

二、不同地质体上的曲线

激发极化法所需的电极排列装置，大体可分为中间梯度、联合剖面及直流激电测深装置这三种，各种电极排列装置所能解决的地质问题也不一样。通过观察这些装置在几何形状地质体上的 ηs曲线的形态，可更好的解决地质与找矿问题。

2.1 中间梯度法

中间梯度法装置，它利用A与B两个电极进行供电，并通过M和N这两个电极展开测量。中间梯度法具有下列特征：供电电极距 AB 较大，AB>> MN，通常AB=（30-50）MN；在工作状态下，A与B 相对稳定，M 与N 则会在 AB中间的1/3区域内进行移动和观测。它的生产效率偏高，是现行勘查找矿中应用较多的一种装置。

2.2 联合剖面法

联合剖面法是AMN∞与∞MNB这两个三极排列的联合。利用联合剖面装置，可使用A 或B电极进行供电，而A B存在同样的无穷远电极，即C。换句话说，当 A 或B进行供电时，供电回路中的C 电极则处于无穷远。联合剖面法装置通常被用于勘察陡峭的脉状或金属矿体（层状），通过该方法可明确矿体的顶部位置及其倾斜方向等。

2.3 激发极化测深

在详查金属矿床时，利用直流测深装置可探测和估计矿体顶部的潜埋深度，从而找准矿体实际的倾斜方向。模型实验与野外实践都充分表明，当测深点处于矿体上方时，曲线的形态往往会受到矿体埋深的影响。 如果测深点在地表矿体的投影位置上，那么，电极距越大，曲线也会相应上升，且电极距也会增加到最大值。通过观测激发极化测深 曲线的类型及等值线断面图，我们也可明确矿体实际的倾斜方向。

三、应用实例

利用激发极化法对澜沧县上允矿区邦威水库测区的铜铅锌多金属矿床进行勘查，取得了较为可观的找矿效果。在了解了该区的地质特征和电性参数后，利用激电中梯对化探异常区进行测量，通过激电扫面，我们可看到两个明显的激电异常。其中，J1激电异常主异常为椭圆形状，走向为NEE，异常梯度变化大体一致，且主异常东西角处均出现了一个小异常。异常向东西两端的视极化率等值线呈现出疏松、缓慢的变化态势，估测极化体还将继续增加向东的埋深，且视极化率异常在视电阻率的中值区域中出现。从化探异常来看，视极化率异常与Mo、Cu及Ag化探异常范围大体一致，化探异常区可能不会有激电异常出现，不过激电异常区都与化探异常相对应，异常区未发现碳质层，却观测到了铜矿化体，由此，我们推测J1激电异常是由铜或锌等多金属中的硫化物引起。

为掌握极化体的产状和埋深的变化特征，在J1主异常上利用激电测深剖面方法，最终发现：在整个断面下有很大的视极化率异常。其两端和下部异常都还没有封闭，异常向下呈现出收缩状态，主峰异常显示极化体产状与直立相近，估测该极化体的埋在70-90m之间。视极化率（即ηs）主峰异往往位于视电阻率（即Ps）的中间值。通过工程验证激电J1异常中心布置钻孔，结果显示有金属硫化物工业矿体（多为Mo/Cu/Ag）存在。布置在J1异常中心的ZK2501钻孔由原来的99.6～151m，陆续观测到了5层矿，最厚的矿层为9m。由此可见，利用激发极化法来勘查隐伏金属硫化物矿床，有着非常显著的效果。

四、结论

实践表明，在勘查潜伏或深部铜铅锌多金属，特别是硫化物矿床过程中，激发极化法有着非常重要的指导、定位作用。在西澜沧县上允矿区邦威水库勘查过程中，通过该种工作方法，取得了非常显著的成效。本区工作也充分说明，作为一种可行性强而高效的物探工作方法，激发极化法应在实际中加以推广和应用。（作者单位：普洱市矿业发展有限公司）

参考文献

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