覆盖区勘查技术方法原理

在第三章基岩出露区综合勘查技术方法研究中，已就深穿透地球化学方法作了介绍，下面补充介绍主要适用覆盖区的两种物化探方法。

（一）甚低频电磁法（VLF）

甚低频电磁法（VLF）是利用世界上海军用通讯台或导航台发射的15～25k Hz波段的无线电波作场源（属于被动源电磁感应法），并把发射台天线当作位于地表的一个垂直电偶极子。在远离发射台的区域工作，电磁波在有限区域内可视为稳定的均匀场。电磁波在传播过程中，地下存在具有电性差异的界面或地质体，在VLF电磁波（一次场）的感应下会产生二次场，由于二次场与一次场的强度、方向和相位均不相同，故二者叠加后的总场与一次场亦不相同，观测一次场、二次场与被探测对象（地质因素）相互作用的总和效应，可研究矿化带、构造带、蚀变破碎带、岩性分界面等地质构造，达到找矿勘查、地质填图之目的（张锐等，2006）。该法基于电磁感应原理，既可利用磁分量测量（磁倾角法），也可利用电分量测量（电阻率法或波阻抗法）。在隐伏—半隐伏矿体预测中，当电极接地条件受到限制时，多采用磁倾角法（张寿庭等，1999）。

覆盖区构造矿化带的空间定位，包括平面位置的确定和剖面上的产状定位两个方面。应用甚低频电磁法可以快速有效地实现浅层构造矿化带的空间定位，其中，平面定位主要根据VLF极化椭圆倾角（D）特征或倾角Fraser滤波值（F）特征，即倾角D剖面曲线的真零交点或Fraser滤波值F峰值部位，对应地下构造－矿化低阻异常体的位置。剖面上的产状定位则根据对实测倾角资料的线性滤波处理，通过等效电流密度等值线剖面图及其所揭示的低阻异常体的形态产状特征来间接判析。

目前，国内普遍使用的甚低频电磁测量仪器为重庆地质仪器厂所产DDS系列仪器，所使用的场源为澳大利亚NWC台（频率22．3k Hz）和日本台（17．4k Hz），实际工作中多采用磁倾角法（D）进行面积性测量，观测点距一般为10～15m，其探测深度一般为40～50m，有时可达100m（张寿庭等，1999）。

技术指标：工作频率17．4k Hz、22．3k Hz两个频点；仪器测量参数：磁场水平分量、磁场垂直分量、极化椭圆倾角、地面电场水平分量，磁场1～30Mγ；倾角：±45°；电场：3～200μV／m；短路噪声：≤1μV；使用环境温度：0～40℃；相对温度：85％；电源：9V，功耗≤120m W；外形尺寸：260mm×95mm×150mm；重量：3．5kg（包括电极、电缆）。

仪器优点：甚低频电台发射的电磁波衰减小，场强均匀，噪声低，工作时间长，在我国各地都能使用。操作简单，稳定可靠，仪器小巧，重量轻，方法灵活。

（二）气体地球化学方法

气体地球化学测量是系统地提取天然物质（如土壤、大气）中的挥发性物质及气体以发现与矿化有关的气体异常并进而寻找隐伏矿床的方法。利用与矿床有关的气体进行找矿的思想，首先是受到油气田上方油气苗所散发的特殊气味和汞矿床上方游离汞的存在。以汞量测量方法研究得最多，1946年，萨乌科夫指出，汞可作为找深部隐伏矿的地球化学指标，一度曾认为它是找寻被厚层运积物或成矿后沉积岩覆盖的隐伏矿床的最有效的方法，但近年来发现汞异常主要与构造有关。矿化的构造与无矿的构造都可能在地表有汞异常出现。20世纪70年代初，国际上曾掀起了以汞气测量为主的气体测量热潮。在这次热潮中，测量的指标有Hg、CO2、O2、H2、H2S、CO、S、He、Rn、SO2、Br、I等。这些方法在多种矿床上进行了试验，均取得了较好的结果。

我国于20世纪60年代末引入气体测量，工作方法主要以Hg气测量、Rn气测量和CO2测量为主。中国的研究者对Hg气测量进行改进和创新，采用金丝管捕集Hg气，高温热释测量壤中Hg气的方法，具有中国自己的特色，已显示了在寻找隐伏矿中的良好前景。但同时也遇到了国外同行所面临的各种干扰影响。这是气体测量方法本身所存在的缺陷，但这些缺陷并不影响该方法在隐伏矿勘查中的作用。

1．Hg气测量

Hg在常温下，具有高的蒸气压。Hg的蒸气具有强大的穿透能力，可以从矿源通过各种介质到达地表，是寻找硫化物隐伏矿床的重要探途元素。根据伍宗华等（1996）的试验表明：Hg气异常的分布，大都与断裂构造有关。气体的迁移是压力差的结果，断裂构造是地壳中的压力薄弱地带，因此，Hg气将会沿断裂构造进行快速迁移，在构造的头部形成较为强的Hg气异常。这是Hg气测量的理论基础，Hg气异常只能反映断裂构造的位置，而与矿体并无直接的联系，只有结合其他方法的成果，才能提高找矿的效果。Hg气测量对于探测受断裂控制的矿床有一定的成效。

2．Rn气测量

Rn是Ra和U的衰变产物，具有3种天然同位素，都是放射性气体，易溶于水。Ra和U于岩浆作用的热液阶段富集。当岩石中存在有利的构造裂隙和岩石空隙时，Rn可渗透迁移至数十米远的距离。当地下水呈现垂向运动时，或Ra随地气流迁移时，U、Ra、Th、Rn等组分可被直接搬运至地表，并在地表土层中形成明显的Rn气晕。因此，Rn可以用于找寻深数百米的铀矿床，以及与之共生的其他矿床和地下水、地热田、隐伏断裂构造等。从多年的实践经验来看，在除铀矿外的隐伏金属矿勘查中，Rn气测量的主要作用还是寻找隐伏断裂构造。

FD－3017仪器是一种新型的测氡仪，它利用静电场收集氡衰变的第一代子体——Ra A作为测量对象，是一个携带式的、高灵敏的、快速的、准确的现场测量仪器。仪器应用于土壤和水中以及其他许多场合中定量测量氡的浓度。

技术指标：直径为26cm，面积为531mm2的金硅类型半导体探测器，极限探测灵敏度小于0．1爱曼，探测效率η2n≤40％（用239pua源，活性区直径≤26mm）。

本底：≤4脉冲／h。

抽气泵密封性能：在600泵柱时，漏气速度＜5mm Hg／min。

计数容量：1～99 999。

定时：高压定时1’2’3’5’10’和手控。

测量定时：0．5’1’2’3’5’10’和手控。

使用环境：温度在－10～40°C。湿度为95％（＋40°C）气候条件下能正常工作，与常温条件相比计数误差≤±10％。

电源：三节6号电池，功耗≤30mm（包括高压）。

外形尺寸和重量：操作台210mm×97mm×156mm，约2．3kg。

抽气泵气540mm，直径103mm，约3．3kg。

仪器优点：仪器轻便，测试速度快，高灵敏，适用于野外现场测量。

测量对象：覆盖区土壤中氡的浓度，揭示隐伏构造－矿化低阻带。

3．CO2气体测量

CO2与有色金属、贵金属、油气藏以及地热田等具有密切的关系。引起这种关系的原因，是由于金属矿床形成时，矿物组分中有CO2的存在，或是形成独立的碳酸盐矿物，或是呈包裹体存在于成矿作用有关的蚀变岩石和矿物中。硫化物矿床形成后，随着剥蚀作用的加剧，矿床不断接近地面，矿体遭受氧化。由于氧化作用，在硫化物矿床周围形成酸性环境，使碳酸盐矿物分解，随之CO2的浓度增加。CO2的异常除能反映断裂构造的存在，同时也能反映隐伏金属矿（化）体的位置。

贾国相等（2003）的研究表明：由隐伏金属矿床释放出来的CO2，在矿体上方土壤或岩石中，主要以气体吸附态和低溶点的金属碳酸盐以及碳酸氢盐的形式赋存，将这部分CO2提取出来便可获得隐伏金属矿床的信息。他们在安徽铜山铜矿以及山东金岭铁矿进行了热释CO2的试验，在矿体上部获得了明显的CO2异常。

苏联学者认为，在干旱地区，隐伏矿体之上可以产生清晰的CO2异常，并且很少有假异常。在高加索北部的汞矿床上方有明显的CO2异常，可用该异常来圈定含矿构造和寻找汞矿。英国皇家工业学院应用化学中心在爱尔兰、沙特阿拉伯、纳米比亚和美国的隐伏硫化物矿床上也观测出了CO2异常。苏联还用盐酸处理的化学分析方法在野外分析释放的CO2，通过异常值来分布追溯10～15m疏松沉积层下的含矿断裂（刘英俊等，1987）。

目前常用的测CO2的仪器为GXH－1050E型红外线CO2分析仪，其性能指标如下。

测量范围：CH4为0～100％；CO2为0～50％；O2为0～25％；H2S为（0～1000）×10－6。

重复性：≤1％。

零点漂移：常量≤±1％F．S／7d。

量程漂移：常量≤±1％F．S／7d。

线性误差：≤±2％F．S。

响应时间：≤10s。

输出：数字RS 232，4～20m A。

电源：AC 220V或12V。

仪器优点：仪器轻便，测试速度快，高灵敏，适用于野外现场测量。

测量对象：覆盖区土壤中CO2气体的浓度，揭示隐伏构造－矿化低阻带。