金属矿地球物理勘查中高密度电法与地震勘探的联合应用及效果分析

一、引言

金属矿资源在国家经济建设与社会发展中占据着举足轻重的地位。随着对金属矿需求的持续增长，高效精准的勘查技术愈发关键。地球物理勘查技术凭借其独特优势，在金属矿勘查领域得到广泛应用。其中，高密度电法与地震勘探各具特点，单独使用时在某些方面存在一定局限性，而将两者联合应用，能够优势互补，显著提高勘查效果。

二、高密度电法

2.1 基本原理

高密度电法基于岩石和矿石电学性质的差异开展工作。不同的岩石、矿石因其成分、结构以及所含水分等因素不同，呈现出不同的电阻率。该方法通过向地下供入稳定的人工电场，在地表观测某点垂直或水平方向的电阻率变化，进而推断地下地质结构。在实际操作中，它借助高密度电法测量系统中的软件，能够对连接在同一条多芯电缆上的多个（60 - 120 个）电极进行控制，使其自动组成多个垂向测深点或多个不同深度的探测断面，极大地提高了数据采集的效率与密度。

2.2 工作特点

高密度电法具有诸多显著优势。其一，数据采集密度大，相较于传统电阻率法，其测点密度大幅提高，一般为 1m-10m ，能够获取更丰富的地电信息，有助于发现细微的地质异常。其二，施工效率高，摒弃了传统电法的人工跑极方式，实现了电极转换的自动化，大大缩短了数据采集时间。其三，分辨率高，能够较为清晰地分辨出地下不同电性层的分布情况，对于探测浅层地质结构及小型地质体效果显著。然而，该方法也存在一定的局限性。例如，其测线铺设易受地形因素影响，在地形起伏较大的区域，数据的准确性和可靠性会受到干扰；同时，该方法对接地条件要求较高，在接地条件较差的地段，应用难度较大。

三、地震勘探

3.1 基本原理

地震勘探利用人工激发的地震波在地下介质中的传播特性来研究地质构造。当人工激发的地震波在地下传播时，遇到不同弹性性质的地层界面会发生反射和折射。通过在地表布置检波器，接收这些反射和折射波，分析其传播时间、振幅、相位、频率等特征，进而推断地下地层的结构、深度以及地质构造情况。在金属矿勘查中，主要利用地震波在不同岩性地层中传播时产生的波阻抗差异来识别矿体及相关地质构造。

3.2 工作特点

地震勘探的优势在于其探测深度较大，能够对较深部的地质构造进行有效探测，对于寻找深部隐伏矿体具有重要意义。同时，该方法对地层结构的整体性和连续性反映较为准确，能够清晰地勾勒出大型地质构造的轮廓。但是，地震勘探也存在一些不足之处。一方面，其受地形条件限制较强，在地形复杂的山区，地震波的激发和接收效果会受到很大影响，导致数据质量下降。另一方面，该方法的分辨率相对较低，对于一些小型地质体或地质构造细节的分辨能力有限。

四、联合应用方式

4.1 数据采集阶段

在数据采集时，合理规划高密度电法和地震勘探的测线布置，确保两者能够相互覆盖、相互补充。根据勘查区域的地质条件和目标矿体的可能分布范围，确定合适的电极间距和地震检波器间距。例如，在地质构造复杂、可能存在小型矿体或地质异常的区域，适当减小高密度电法的电极间距，提高其分辨率；在需要探测深部地质构造的区域，合理设置地震勘探的激发能量和检波器排列方式，以保证能够接收到深部地层的有效反射波。

4.2 数据处理阶段

对高密度电法和地震勘探采集到的数据分别进行预处理和反演处理。对于高密度电法数据，进行畸变点剔除、地形校正等预处理后，利用反演算法得到地下电阻率剖面。对于地震勘探数据，进行滤波、去噪、速度分析等预处理后，通过地震偏移成像等技术得到地下地质构造的地震剖面。然后，将两种方法得到的结果进行对比分析，相互验证和补充。例如，当高密度电法发现某区域存在低电阻率异常时，查看地震勘探剖面在该区域是否有相应的地质构造异常，如地层错动、波阻抗差异等，以综合判断该异常的性质。

4.3 解释阶段

在解释阶段，充分结合高密度电法和地震勘探的结果，从电性特征和地质构造特征两个方面进行综合分析。利用高密度电法对地下电性差异的高敏感性，确定可能存在矿体的区域；借助地震勘探对地层结构和构造的准确反映，分析矿体的赋存环境和可能的分布规律。例如，如果高密度电法显示某区域存在高电阻率异常，且地震勘探剖面显示该区域地层有明显的褶皱或断裂构造，那么该区域很可能是矿体的富集部位。通过这种综合解释，能够更准确地圈定矿体范围，提高勘查的可靠性。

五、应用案例分析

5.1 案例背景

某金属矿勘查区域位于山区，地形起伏较大，地质构造复杂。目标矿体为铜矿体，赋存于变质岩地层中。前期地质调查发现该区域存在一些小规模的矿化露头，但矿体的具体延伸方向、规模及深部情况不明。为了准确查明矿体的分布情况，采用了高密度电法与地震勘探联合勘查技术。

5.2 联合应用过程

在该区域布置了多条高密度电法测线和地震勘探测线。高密度电法采用温纳装置，电极间距根据地形和勘查深度要求设置为 5m⋅10m ，共采集了大量的电阻率数据。地震勘探采用反射波法，激发方式为炸药震源，检波器间距设置为 20m ，获取了地下不同深度地层的反射波信息。在数据处理过程中，对高密度电法数据进行了严格的地形校正和反演计算，得到了清晰的地下电阻率剖面；对地震勘探数据进行了精细的速度分析和偏移成像处理，得到了准确的地质构造地震剖面。

5.3 效果分析

通过对联合应用结果的分析，取得了显著的勘查效果。高密度电法在多个测线的电阻率剖面上识别出了多个低电阻率异常区域，这些异常区域与已知的矿化露头具有一定的空间相关性。结合地震勘探的地质构造剖面，发现其中一些低电阻率异常区域位于地层的断裂破碎带附近，且该断裂破碎带在地震剖面上表现为明显的地层错动和波阻抗差异。综合两种方法的结果，推断这些区域为矿体的可能赋存部位。后续的钻探验证结果表明，在预测的矿体赋存区域成功钻遇了铜矿体，矿体的厚度和品位与预测结果基本相符，充分证明了高密度电法与地震勘探联合应用在该金属矿勘查中的有效性。

六、结论

高密度电法与地震勘探在金属矿地球物理勘查中各有优劣，将两者联合应用，通过合理的数据采集、科学的数据处理以及综合的解释分析，能够实现优势互补，显著提高勘查的精度和可靠性。在实际应用中，应根据勘查区域的地质条件、地形特点以及目标矿体的特征，灵活选择和优化联合应用方案。随着地球物理勘查技术的不断发展，高密度电法与地震勘探的联合应用将在金属矿勘查领域发挥更加重要的作用，为金属矿资源的勘探开发提供更有力的技术支持。

参考文献

[1]张明辉,张俊岭,陈华勇. 斑岩型矿床地球物理勘查标识体系智能构建初步探讨[J/OL].大地构造与成矿学,1-18[2025-09-02].

[2]马强. 地球物理测井在金属矿勘查中的应用探究[J].世界有色金属,2025,(01):145-147.