瞬变电磁勘探技术在探测采空区中的应用——以阳煤集团氧化铝厂采空区勘探为例

瞬变电磁法(TEM),是利用不接地回线向地下发送一次脉冲瞬变磁场,再测定一次脉冲瞬变磁场引起的二次涡流场的方法。当地下存在电性不均匀体时,会观测到电性不均匀体的涡流异常场,通过对异常场的分析研究,推断矿体、地下水、采空区等地下盲体的存在和部位。华北石炭-二叠煤系地层的电阻率比非煤系地层的电阻率值高,铝土矿层电阻率相对较低,下伏奥陶系灰岩电阻率最高。地下矿体局部被采出后,对应地层的导电性随采空区的塌陷程度及赋水情况不同,表现为相对较高的电阻率或较低的电阻率值,依据此特征成功地利用瞬变电法应用于采空区探测中。     

榆林地区浅埋煤层采空区电法综合勘探技术

为探明榆林地区浅埋煤层不明采空区,分析了其浅埋煤岩层垂向、横向正常电性特征以及存在采空区时的异常电性差异特征,从而确定榆林地区具备使用瞬变电磁法和高密度电法探测采空区的电性基础。然后开展了瞬变电磁法和高密度电阻率法探测的施工参数试验,建立相应的施工技术体系,实现了榆林地区浅埋煤层采空区的有效综合勘探。结果表明:(1)榆林地区正常地层垂向电性呈稳定的"低阻-高阻-低阻"趋势特征,而当煤层中存在地质异常体时,横向差异明显,出现不连续的高阻或低阻特征;(2)瞬变电磁法采用240 m×240 m发射线框、14 A发射电流、25 Hz发射频率、2048次叠加次数,高密度电阻率法采用20 m接收极距,这些施工参数可以满足榆林地区浅埋煤层采空区的电磁法探测要求;(3)瞬变电磁法、高密度电阻率法探测的异常区范围基本一致,在两种方法重合异常区打钻揭露采空区,说明两种方法可互相补充、验证,为应用于榆林地区煤层采空区综合物探的合理手段。     

小回线瞬变电磁测深勘查铝土矿试验

铝土矿含矿岩系与其基底灰岩存在明显的电性差异,是开展瞬变电磁测深工作的基本依据.利用小回线瞬变电磁设备在虎村等铝土矿区进行了剖面试验,分析了反演剖面的异常特征,认为高阻异常由铝土矿含矿岩系基底灰岩引起,其上界面与工程控制结果基本一致.     

瞬变电磁法在新疆东天山天宇铜镍矿区的应用效果

为认识新疆东天山地区与基性-超基性岩体有关的岩浆型硫化物铜镍矿床的电性特征,在天宇铜镍矿区开展了TEM方法试验研究。通过TEM试验,获取了地面及地-井装置瞬变电磁法TEM响应、时间常数、电阻率等参数,并分析了它们与矿体、断裂、岩体等地质特征的关系。试验结果表明,瞬变电磁法在硫化物铜镍矿床应用效果良好,能为该种类型矿床的勘查提供一定的参考。     

瞬变电磁测深在铝土矿勘查中的应用

铝土矿具有明显的分布产出规律,产状比较平缓.铝土矿含矿岩系与其基底灰岩存在明显的电阻率差异,是开展瞬变电磁测深工作的基本依据.依据施测的瞬变电磁异常,分析利用全区公式进行反演计算的视电阻率剖面,可以对灰岩基底的产状及埋深进行推断.对照工程施工剖面,推断的灰岩界面与其基本对应,验证了瞬变电磁工作的推断结果.     

可控源音频大地电磁法在探测铝土矿中的应用

河南洛阳某工区的铝土矿赋存层位为石炭系本溪组,属开阔平坦的近陆滨海侵蚀平原沉积,位于中奥陶统马家沟组之上,层理不发育。铝土矿与其围岩有较大的电性差异,特别是铝土矿与其标志层奥陶系灰岩侵蚀面的电阻率值相差较大,达数千欧姆米乃至数万欧姆米。在可控源音频大地电磁法测绘的视电阻率反演断面图,铝土矿发育处电阻率曲线横向表现为不连续,呈现一明显的低阻异常,通过实际地质资料验证,可控源音频大地电磁法提供的铝土矿探测资料可靠。     

内蒙古大梁金铅锌矿勘查实践与找矿模型

通过近几年大梁金矿的勘查实践,在SⅠ、SⅢ矿化蚀变带共发现金矿体14条。为了总结勘查经验,进一步指导该类型矿床的发现,本文初步提出大梁金矿的磁法、连续电导率、瞬变电磁法、地质勘查模型:连续电导率模型中-高电阻率对应SⅠ矿化蚀变带金矿体的产出部位,高、低阻接触带以及中低阻异常内局部高磁异常地段为铅锌矿体赋存有利部位;瞬变电磁法显示中电阻率内串珠状低阻异常,见矿效果良好;北北西向大梁-双尖山复式褶皱及剪切带控制着大梁金矿4条矿化蚀变带的产出。     

综合电磁法在凤太二里河铅锌矿深部的找矿效果分析

二里河铅锌矿是凤太矿集区中具有代表性的重要铅锌矿床之一,近些年找矿方向转向已知矿体深部及外围。根据二里河地区地质、地球物理特征,结合多年在凤太地区的综合地球物理找矿工作,分析了回线源瞬变电磁法、电性源短偏移距瞬变电磁法及广域电磁法在二里河地区的实际应用效果,对3种方法的特点和适用性进行总结,认为：回线源瞬变电磁法、电性源短偏移距瞬变电磁法及广域电磁法在该地区深部找矿具有可行性;回线源瞬变电磁法对于圈定矿体水平位置具有较好的效果,电性源短偏移距瞬变电磁法对低阻异常较为敏感,广域电磁法分辨率较高,同时探测深度可达到2 500 m。此外针对二里河矿区的找矿工作,提出物探工作建议：采用以广域电磁法和电性源短偏移距瞬变电磁法为首选的综合电磁探测方法,同时应尽可能采用长剖面和面积性物探工作。     

新疆天宇铜镍矿区瞬变电磁特征研究

为总结新疆东天山地区与基性-超基性岩体有关的岩浆型硫化物铜镍矿床地球物理特征(电性),在天宇铜镍矿区开展了TEM方法试验研究,通过TEM试验数据,初步总结了地面瞬变电磁法TEM响应、时间常数、电阻率等参数在矿体、断裂、岩体等地质体的特征规律。试验结果表明,硫化物铜镍矿体的TEM响应曲线晚期衰减缓慢,双对数坐标下,斜率约为1.3~1.5,平均视时间常数约为0.5 ms,背景地层TEM曲线晚期衰减较快,斜率约为2.7,平均视时间常数约为0.23 ms。反演电阻率图中含矿岩体呈明显低阻反应,电阻率低于200Ω·m,背景地层呈高阻,反演电阻率值大于500Ω·m,断裂分布在高低阻过渡带上。瞬变电磁法在硫化物铜镍矿床应用效果良好,能够为该种类型矿床的勘查提供一定的参考。     

山西沁源隐伏铝土矿综合物探调查应用效果

铝土矿床受控于奥陶系灰岩构成的古地貌,与成矿盆地内赋矿地层石炭系本溪组的厚度正相关,盆地斜坡带、洼地、凹槽及岩溶漏斗地段是铝土矿富集有利部位。奥陶系灰岩与上覆地层有较明显的密度和电性差异,铝土矿体与围岩也存在密度差。借助于可控源音频大地电磁测深法(CSAMT)及钻孔的标定,利用重力异常可以了解研究区的构造格架和奥陶系灰岩基底的起伏变化,确定局部高密度体的赋存状况及性质,并大致确定其埋深。在山西沁源成矿远景区中深部隐伏铝土矿调查中,采用1∶2.5万重力和CSAMT法直接与间接找矿相结合的方法取得了较好的应用效果,为钻孔布设提供了依据。     

岩性不均一的灰岩风化壳发育特征——贵阳花溪剖面粒度分布特征的指示

通过贵阳花溪夹泥质薄层的灰岩风化壳剖面的粒度分布特征的研究,结合矿物成分分析,揭示出岩性不均一的灰岩风化壳的发育特征: 灰岩作为剖面主体的成土母岩,风化早期,其以碳酸盐矿物的大量溶蚀及酸不溶物的残余积累为特征,同时方解石的溶解也延缓了酸不溶物的风化; 后期,随着易溶盐类消失殆尽,酸不溶物作为风化主体,开始了类似其它岩类的风化过程。而灰岩中的泥质薄层夹层,作为风化壳的次要组分,在灰岩风化过程中,由于存在巨大的体积缩小变化,泥质薄层被错断并被灰岩的风化产物所包裹,延缓了其风化发育进程。于是,各端元组分由于所处的微环境的差异,受风化溶液的影响程度不同,按照各自的风化方向和演化方式进行。随着风化程度不断增强,泥质薄片的包裹体分解,端元组分逐渐混合、趋同,风化壳趋于均质化,以统一的风化成土作用向表生稳定的矿物转变。      

热带地区碳酸盐岩上覆红色风化壳的成因机理及元素演化

开展热带岩溶地区红色风化壳元素地球化学演化规律研究,有助于丰富碳酸盐岩风化成土理论的认识。在越南北部选取典型的碳酸盐岩风化剖面,分析热带气候条件下碳酸盐岩上覆红色风化壳中主量元素的物质来源和演化特征。结果表明:无论Ti/Zr的元素比值分析,Hf-Zr、Nb-Ta及Sm-Nd的元素对协变分析,还是上地壳元素平均值(UCC)标准化分析,两个剖面的上覆风化壳均显示原地残积的特征,即两个剖面是碳酸盐岩的原位风化产物。碳酸盐岩风化成土过程中,CaO、MgO淋失明显,Al_2O_3和Fe_2O_3发生富集,显示两个剖面均经历较强的风化过程,但是白云岩和灰岩剖面有一定的分异特征。越南北部白云岩风化剖面从基岩到上部土层显示出稳定的Ti-Fe元素共富集特征,而灰岩剖面中Fe的增长速率明显超过Ti。白云岩上覆风化壳经历了强烈的风化作用,其脱硅作用弱于灰岩风化剖面,而富集铝的作用强于灰岩。迁移系数的演化规律说明两个剖面中长石成分(钾长石、钠长石等)或次生矿物(伊利石等)在风化成土过程中逐渐分解,同时Al、Fe、Si等稳定元素的在风化剖面中不断富集。     

贵州西部中、上二叠统界线附近风化壳类型及成矿作用

贵州西部中、上二叠统界线附近普遍存在不整合面,在不整合面上往往发育厚度不等的风化壳。风化壳主要可归纳为三种类型:茅口组顶部的喀斯特漏斗、洼地中堆积的红粘土风化壳,锰质(铁质)风化壳,峨眉山玄武岩喷发间断面上或玄武岩顶部与龙潭组(宣威组)之间的的高铝高岭石风化壳。喀斯特侵蚀面上的红土风化壳是红土型金矿的赋存层位,峨眉山玄武岩喷发间断面上的高铝高岭石风化壳是铜矿、铝土矿赋存层位,喀斯特侵蚀面上的锰质(铁质)风化壳是锰矿、铁矿赋存层位,而玄武岩顶部与龙潭组(宣威组)之间的高岭石粘土风化壳是稀土、硫铁矿、铝土矿赋存层位。中、上二叠统界线附近风化壳对金、铜、铝土、硫铁、锰和稀土有明显的控制作用。     

RED WEATHERING CRUST ON LIMESTONE AND PLANATION SURFACE OF TIBET AND ITS EASTERN DISTRICT

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广西桂林石灰土元素迁移特征及影响因素——以会仙峰丛谷地石灰土为例

碳酸盐岩的化学风化是岩溶关键带各圈层相互作用的主要形式,风化壳中蕴含重要气候环境和物质循环信息。通过对广西桂林会仙峰丛谷地石灰土的化学风化强度及元素迁移特征的研究,并与滇黔湘和青藏高原的岩溶风化壳的对比分析,结果表明:（1）会仙石灰土化学蚀变指数（CIA）均值为92.14,与贵州兴义岩溶风化壳相当,反映炎热潮湿气候下的强烈化学风化;白云岩风化壳CIA与灰岩风化壳相当,CIA值主要受“不溶物”含量的影响;地形上,从上坡到下坡,从坡地到谷地,垂向剖面从浅部到深部,碳酸盐岩风化壳的CIA值呈减小趋势;（2）包括会仙石灰土在内的中国南方碳酸盐岩风化壳的CIA值与纬度成负相关,青藏高原地区和北方地区碳酸盐岩风化壳的CIA值与纬度不存在相关性,可能受晚第三纪以来印度板块俯冲推挤,青藏高原地区构造抬升和夷平面变形的影响;（3）与硅酸盐风化壳、黄土剖面不同,碳酸盐岩风化壳CIA和Na/K（摩尔比值）不存在相关性,但CIA和K/Al（摩尔比值）则存在显著负相关,可采用K/Al来表征碳酸盐岩剖面的风化程度,其主要是受可溶成分的快速淋失影响;会仙石灰土、贵州兴义风化壳较其他风化壳更接近Al端,化学风化程度更高;（4）会仙石灰土的化学成分与中国其他地区碳酸盐岩风化壳基本一致,剖面上分布均匀;与上陆壳相比,Na、K、Ca、Mg表现为亏损,其他元素为富集;和下伏碳酸盐岩的稳定元素Ti相比,除了Cr、Fe、P、Al富集或不变外,其他元素都发生明显的迁移淋失;会仙风化壳元素的迁移性由强到弱为:Ca ? Mg ? B ? Na ? N ? Cd ? Zn ? As ? K ? Pb ? Si ? Mn ? Al ? Cr ? Fe ? P,高含量Ca、Mg的快速溶失对其他元素的迁移性有重要影响。      

发育完整的灰岩风化壳及其矿物学和地球化学特征

对于碳酸盐岩土覆土壤成因、尽管碳酸盐岩风化残积成土说被多数学者认同,但由于碳酸盐岩中酸不溶物含量极低,在风化成土过程中会伴随着巨大的体积缩小变化,原岩结构和半风化带无法保留,从而缺失了探索上覆土壤物质来源的重要中间环节,使得这种观点缺乏野外宏观证据的支持。最近,我们在贵州、湖南等地发现了数个以泥质灰岩和泥质白云岩为基岩的碳酸盐岩风化壳剖面,尚保留有较好的原岩结构,具有明显的风化壳分带和过渡现象。这些风化壳剖面的发现为深入研究碳酸盐岩风化成土过程提供了良好的研究场所。本文选取了较为典型的吉首泥灰岩风化壳剖面,从矿物学地球化学的角度来探讨碳酸盐岩风化壳的形成过程和发育特征,结果表明该风化壳既遵循非碳酸盐岩（主要是结晶岩类）风化壳的发育特征,也具有自己独特的地球化学演化规律。风化壳总体特点受碳酸盐中的酸不溶物矿物组合及化学成分的影响甚至控制,风化非碳酸盐风壳相似的发育特征。吉首泥灰岩风化壳剖面的发育特征和作者早先提出 的碳酸盐岩风化成土的两阶段模式是一致的,即以碳酸盐矿物大量淋失、酸不溶物逐渐堆积或残积为特征的早期阶段和残积物进一步风化成土的阶段,后一阶段的演化类似非碳酸盐岩类的风化过程。     

青藏高原古岩溶的存在及其与东邻地区岩溶的对比

青藏高原古岩溶属形成于土下环境,经刻蚀作用剥露地表后,以石林、岩墙等形式广泛存在于山顶夷平面的外围,并不同程度地叠置气下改造特征。根据青藏高原及东邻岩溶区覆盖型岩溶和红色风化壳的剥露情况及改造特征对比,作者认为上述地区覆盖型岩溶从东到西具有良好的一致性,是岩溶双层夷平面的组成部分,其现阶段的不同表现是不同程度刻蚀作用的结果。      

四川盆地东部涪陵地区上二叠统长兴组顶部风化壳特征及地质意义

四川盆地东部(文中简称“川东”)上二叠统长兴组近顶部非礁相地层尚未见暴露剥蚀现象的报道。文中以川东涪陵地区二龙口长兴组顶部非礁相地层剖面为例,综合宏微观特征、矿物学特征及地球化学特征等分析发现,在长兴组顶部存在厚3～7cm、垂向分带特征清晰的风化壳,自下而上可分为4层:泥晶生屑灰岩构成的基岩、微风化层、以富硅脱钙为特征的半风化层(由下至上分为3个微层:致密的半风化层、具晕圈的铁质夹层和疏松多孔的半风化层)和以富铁为特征的全风化层(由下至上分为3个微层:橙红色富铁质层、杂色纹层状黏土层、红色富铁质表层)。风化壳中黏土矿物几乎全是伊利石,未见到强风化阶段的次生矿物如高岭石、三水铝石,氧化铁矿物富集,总体体现出中等风化的特征,对应于风化壳演化的富铁锰阶段。进一步分析发现,该风化壳之上的飞仙关组底部存在厚约80cm的泥页岩与灰岩韵律地层,并富含珊瑚、腕足类(欧姆贝)、苔藓虫及三叶虫等原位埋藏的典型二叠系宏体生物化石,反映了研究区在二叠纪末期曾发生抬升暴露;同时研究区长兴组野外露头和钻井岩心均发育较多垂直溶沟、溶洞等岩溶组构,并为离解的碳酸盐岩砂、角砾和碳质泥等混合充填,说明川东地区长兴组非礁相地层受到了表生岩溶的改造。川东地区二叠纪末期的海退事件不仅使台地区海水变浅,甚至长时间的大面积暴露,而且使长兴组碳酸盐岩普遍受到表生岩溶改造,甚至非礁相地层也可能被改造成为岩溶型储集层。这一结果不仅对二叠纪晚期海平面升降事件研究具有借鉴意义,而且指出了台地内受到表生岩溶改造的非礁相地层也可作为勘探有利区带,因而具有重要的勘探实践意义。     

黔北及邻区上二叠统底部高岭土矿床地质特征及成因

广泛产于黔北地区的高岭土矿在地理分布上与川南一带的叙永式高岭土矿是连续的(图1),其矿床地质特征也颇相似。该类矿床最早在四川见有报导、开采和利用。1982年关铁麟同志据该矿床地质特征认定其为古风化壳残余矿床,并命名为叙永式高岭土矿床。我队曾在黔北及川南叙永一带开展区调工作,在搜集前人有关资料的基础上,开展了部分普查找矿工作后,据其特征将矿床成因划为风化淋积矿床。     

不同风化程度下灰岩抗剪强度特性及估算模型研究

工程上常见的灰岩在不同风化程度下的抗剪强度特性鲜有研究,也没有快速评估灰岩抗剪强度的数学模型,不能满足大量灰岩工程灾害防治的需要。为探究风化程度对灰岩抗剪强度特性的影响规律,试验选取现场新鲜灰岩试样,通过开展室内风化模拟试验制备不同风化程度的岩样,进行室内岩石强度剪切试验,探究灰岩剪切应力-剪切位移关系曲线的变化规律和...