巖（礦）石電性參數測定方法研究與應用

黃文清

（江西省地質局第六地質大隊， 江西鷹潭 335000）

電法勘探的物性基礎是勘查對象與圍巖存在電性差異，根據這種巖（礦）石之間電學性質差異來尋找金屬礦和解決水文地質、工程地質中某些地質問題的一類物探方法。進行電性特征的標定和電性參數的研究，是決定能否采用電法進行勘查的重要物性前提［1］。本文擬對常見的電性參數測定方法進行試驗工作，主要選取了露頭小四極法、小極距測深法和標本法3種方法進行電性參數測定，并分析各方法解決某些地質問題的有效性與適用性。

1 電性參數測定方法介紹［2］

1.1 露頭小四極法

露頭小四極法是在巖（礦）石露頭、槽探、坑道等基巖露頭的地點進行電性參數（視極化率、視電阻率）測定的主要方法。要求所測單一巖性巖（礦）石的露頭直徑比所用的AB極距大一倍以上，且向下延深應大于AB極距，在露頭中間部位測定。

1.2 小極距測深法

小極距測深法是露頭測定的一種，一般選用小極距對稱四極測深裝置，在浮土或覆蓋層不厚的條件下，通過人工供以微弱的脈沖電流，在中心位置采用接收電極接收信號達到對下伏地層巖（礦）石的測定。加大供電極距以保證能夠觀測電性參數的尾支漸近線變化趨勢穩定，從而可以了解起伏地形下巖（礦）石的（視）電阻率和（視）極化率的測定方法。

1.3 標本法

標本法是對野外采集的標本在室內進行直接測定，主要有封臘法、泥團法、標本架法等標本測定方法。封臘法是將標本置于瓷盆中，把標本的三個面與盆壁間用石臘或橡皮泥密封，使其兩邊的水僅可由標本內滲過從而達到測量電性參數的目的。

2 工區簡介與測定方法

2.1 工區簡介

工區位于云貴高原西北部，地處橫斷山東側、金沙江東岸大雪山山脈南延余支的山嶺地帶，為中低山丘與山間盆地及溪溝相間的波狀起伏地形。主要地層有三疊系湖泊相的白云巖，侏羅系砂巖與泥巖，局部沉積灰巖并夾雜少量白云巖。主要含礦層是一個火山碎屑巖的透鏡體，下部以火山角礫巖數量較多與火山碎屑堆積厚度大的火山噴發特征巖性；上部為厚度較小的角礫凝灰巖與凝灰巖特征巖性。礦體形態呈層狀、似層狀展布。

2.2 測定方法［3］

根據電性參數的測定與進一步工作的需求，在工區測量了2條巖性剖面，包含了主要巖性、構造、礦體信息，并測定了一條典型剖面，巖性相對簡單，厚度較大，有巖體露頭及鉆探編錄信息。試驗中選取了與成礦作用有關的巖（礦）石，主要是針對石英鈉長巖、云母石英片巖，含礦石英鈉長巖，含礦云母石英片巖等四種巖（礦）石進行測定。

測定儀器采用中裝集團重慶地質儀器廠DZD-6多功能直流電法儀，儀器的主要技術參數電壓測量精度±1%±1個字，視極化率測量精度±1%±1個字，電流測量精度±1%±1個字，自然電位補償范圍±1V。

（1）在露頭上采用小四極方法，主要裝置和技術參數包括：供電極距10m，接收極距2m，且O、O′重合。采用雙極性脈沖供電方式，供電周期32s，供電時間8s，延遲200ms，第一子樣寬度40ms，疊加4次，測量結果為測量的平均值，測定結果如表1。

表1 露頭小四極法電性參數測定表

（2）在一薄浮土覆蓋層的巖（礦）石區域，經過踏勘資料和先期資料查明為同巖性地層，具有小極距測深的物性基礎。裝置系數采用的供電極距從1m開始，采用等比例測深方法。經過現場曲線描繪和分析，在供電極距為128m（共8次）時可見明顯的尾支漸近線特征，測定結果如表2。

表2 薄浮土小極距測深法電性參數測定表

（3）選擇具有明顯的特征巖性標本各16塊，在室內采用封臘法測定，將標本的三面用蠟與瓷盆三面封死，使電流只能通過巖樣進行導通，將接收電極緊貼在巖樣兩側，統計觀測值，對于裝置系數計算電阻率時采用樣品截面積(S)和樣品厚度(L)，測定結果如表3。

表3 封臘法電性標本參數測定表

3 巖（礦）石物性參數處理與分析［4-5］

上述三種測定方法計算（視）極化率和（視）電阻率時，通常采用以下公式：

式（1）和（2）用于露頭小四極法與小極距測深法計算視極化率與視電阻率；式（3）和（4）用于標本法計算極化率與電阻率。

采用三種巖性測定方法的（視）極化率如圖1所示：

圖1 巖性（視）極化率參數測定示意圖

由圖1可知：

（1）三種方法測定的（視）極化率在統計方面具有良好的一致性，指示三種測定方法均具有測量統計和巖性（視）極化率的電法及地質意義。

（2）含礦巖石的（視）極化率大于不含礦巖石（視）極化率，這為進行電法找礦提供了電性參數基礎。

（3）采用三種巖（礦）石測定方法測定的數值有較大差異，其中對稱小極距測深法數值最小，露頭小四極法數值次之，標本法測定的數值最高，并且標本法測定的極化率比小極距測深法測定的視極化率大1～2個數量級，露頭小四極法測定結果是小極距測深法的數倍。

采用三種巖性測定方法的（視）電阻率如圖2所示。

圖2 巖性（視）電阻率參數示意圖

（1）三種方法測定的（視）電阻率在統計方面具有良好的一致性，指示三種測定方法均具有測量統計和巖性視電阻率的電法及地質意義。

（2）含礦巖石的（視）電阻率小于不含礦巖石的（視）電阻率，這為進行電法找礦提供了另一個電性基礎。

（3）采用三種巖石測定方法測定的數值有較大差異，其中小極距測深法數值最小，露頭小四極法數據次之，標本法測定的數值最高，并且標本法測定的電阻率比小極距測深法視極化率大1～2個數量級，露頭小四極法測定結果是小極距測深法的數倍。

4 結論

（1）通過與鉆孔ZK2901、ZK4101地質編錄和激電測井、側向測井資料對照，小極距測深法測定的巖（礦）石電性參數與所處測量結果最符合，分析認為，該方法野外測量的數據不僅有目標巖（礦）石，還有圍巖、構造、斷裂體等影響，由此形成的是極化率和電阻率的綜合效應；其次是露頭小四極；標本法由于沒有圍巖等影響，測定結果顯著偏大。

（2）從上述三種電性參數測定結果和統計分析，每種方法均具備一定找礦意義。但三者由于測定方法的差異，不能夠混合使用與整理，在同一工區根據勘查任務和地質特征選擇其中一種方法測定電性，否則容易出現假異常：當覆蓋層較薄、覆蓋層與巖（礦）石有明顯的電性差異時，可以采用小極距測深法，對于分析視極化率和視電阻率平面擬等值線圖具有重要的指導作用；當覆蓋層很薄或基巖裸露區，可以采用露頭小四極法，對于研究巖（礦）體沿平面展布、規模、延展性和勘查成果解釋具有直接借鑒意義；對于地形切割特別厲害，水網密布的地區，地質構造又尤其復雜的地區，采用標本法測定不僅能夠排除眾多的地質因素，更能取得顯著的電性參數結果。