充电法的应用

2.1.3.1 充电法的应用范围及应用条件

充电法可以用来解决以下几方面的地质问题：

1)确定已揭露(或出露)矿体隐伏部分的形状、产状、规模、平面分布位置及深度。

2)确定已知相邻矿体之间的连接关系。

3)在已知矿附近寻找盲矿体。

4)研究滑坡及追踪地下金属管、线等。

充电法的应用条件是：

1)被研究的对象(充电体)至少已有一处被揭露或出露，以便设置充电点。

2)充电体相对围岩应是良导电体。

3)充电体规模越大，埋藏越浅，应用充电法的效果越理想；充电法的最大研究深度，一般仅为充电体延伸长度之半。

充电法主要用于详查阶段。

2.1.3.2 充电法的观测方式

充电法主要有电位法、电位梯度法和直接追索等位线法三种观测方式。

电位法是将一个测量电极N固定在远离测区的“无穷远”处，作为电位零值点；另一测量电极M则沿测线移动，观测其相对于N极的电位差，作为M极所在测点的电位值U。同时观测供电(即充电)电流I，计算归一化电位值U/I。

电位梯度法(简称梯度法)是使测量电极M和N保持一定距离(通常为1～2 个测点距)沿测线一起移动，逐点进行电位差ΔU和供电电流I的观测，计算归一化电位梯度值ΔU/(MN·I)。记录点为MN的中点。由于电位梯度值有正、负之分，故观测时要注意待测电位差ΔU的符号变化。

追索等位线法是利用测量电极M、N及联在其间的10～20 m导线和检流计组成的追索线路，在测区内直接追索充电电场的等电位线。

前两种观测方式是目前野外生产常采用的观测方式。特别是梯度法的装置轻便，梯度曲线分辨较强，故在充电法中最常用。

除上述观测电场的工作方式，还可向充电点供以低频交变电流，而在地面观测交变磁场，这称为磁充电法。目前，在城市管线调查中经常用到此方法。

2.1.3.3 应用实例

下面以青海某铜钴矿床上充电法工作为例，说明充电法在金属矿勘探中的应用。该矿呈层状及似层状，缓倾斜地产于超基性岩中，为超基性岩浆深部熔离贯入热液型矿床。矿石主要为块状含铜黄铁矿，含铜、锌黄铁矿及含铜磁黄铁矿，伴生钴元素。矿石导电性极好，与围岩有明显差异。矿体埋深约几十米。区内多为第四系覆盖，地表仅见两处矿体露头，地质工作极难。该矿使用充电法的任务是：了解地表出露的矿体在地下延伸情况和确定已知矿之间的连接关系。

表2.1.1 青海某铜钴矿区主要岩、矿石的电阻率

为了解Ⅰ号矿体在地下延伸情况，确定其形态和规模，以对该矿点进行评价，可利用Ⅲ号平巷揭露出的矿体露头A₁点进行充电，在地面进行电位和电位梯度观测。根据观测结果绘制了：等电位线平面图(图2.1.6)；电位梯度平剖图(图2.1.7)；AA′剖面电位和电位梯度曲线图(图2.1.8)。

由图2.1.6可见，等电位线有明显的拉长形状，最内圈长短轴之比为3.4～3.5，说明矿体在东西方向上有相当大的延伸；等位线内圈非常稀疏，最内圈200 mV/A等位线以内的电位值为200～230 mV/A，200 mV/A电位线通过A₁充电点东北方向的矿体露头(图上形如两个脚印位置)，因此推断中部等电位线比较稀疏的范围为矿体分布范围，矿体的边界则由等位线最密集处的150 mV/A等位线大致圈定；等位线在Ⅲ号平巷附近向外突出，表明矿体在那里也相应向外突出；等位线在西边比东边稀疏，因此，推断矿体向西倾伏，西边比东边埋藏深。

图2.1.6 Ⅰ号矿体A₁充电等电位线平面图

1—等电位线(mV/A)；2—矿体露头；3—Ⅲ号平巷；4—充电点a₁；5—纵剖面aa′位置

在电位梯度平剖图(图2.1.7)上，也反映出有较大的矿体范围。根据电位梯度异常幅度明显减小的特征，大致确定东西两头矿体的边界在510线和482线附近；电位梯度曲线极值点间距较宽说明矿体在南北向有相当的宽度。依据对厚板状充电体的模型实验结果，电位梯度曲线两内拐点的间距近似等于充电体的宽度，由此推断了矿体南北两面的边界线，如图2.1.7中虚线所示。

图2.1.7 Ⅰ号矿体A₁点充电电位梯度平剖图

1—电位梯度曲线；2—推断的充电矿体范围；3—推断的非充电低阻带

AA′剖面电位和电位梯度曲线如图2.1.8所示，也表明了矿体在东西向有很大延伸，应用电位梯度曲线内拐点间距确定矿体走向延伸为650 m。

图2.1.8 AA′剖面电位和电位梯度曲线

1—电位曲线；2—电位梯度曲线；3—第四系坡积物；4—超基性岩；5—矿体及编号；6—钻孔；7—推断断层

上述三种图件分析结果所确定的矿体范围彼此均十分接近，肯定了矿体范围大于已知露头的范围。这样，用较少的工作在短时间内便评价了该矿点的远景。后经勘探验证，充电法圈定的矿体范围是正确的，在推断边界范围内的钻孔均见矿。