摘 要：在深部地质找矿中，利用多条电测深剖面组建三维测网，建立了电阻率三维反演坐标系统，实现了快速电阻率三维反演，为快速了解测区地层电性特征和钻孔布设提供了依据。通过对新疆哲兰德萨依金铜矿区多条不等距测深剖面电阻率三维反演试验，证明快速电阻率三维反演适合沿走向延伸不大的二度半或三度体，试验深度达400 m。显示了其在矿产物探中的应用效果。
关键词：对称四极测深；二维反演；数据格式；三维电阻率反演;新疆哲兰德萨依
电阻率测深是寻找深部金属硫化物矿床的常用方法，前人资料显示，在某一测区，大多是布设分散的测深剖面，这些剖面基本以点的形式用于解释地质体的电阻率异常特征，其沿走向的连续性和沿倾向的延伸情况不清，一些成果图件亦多为基于Voxler等软件生成的立体显示效果图，没有考虑电法体积效应及地形影响，达不到定量分析的目的，不利于地质填图和实施钻探工作。因此，电阻率测深的三维观测方法和三维反演技术是目前较为迫切需要完善的技术[1-9]。
本文探索了利用单道或多道激电仪，或者使用现有电测深数据，由电测深剖面组建三维电阻率数据体，电极排列为对称四极装置，使用Res3D软件最小二乘法进行三维反演。该观测方法降低了成本，有效反映了地质体的空间特征，为钻孔布设提供了详细的资料。
快速电阻率三维反演要求采用对称四极装置，确定了电极的相对位置或坐标后，组建三维反演数据格式，即可用于三维反演，电测深剖面及测深点可以等距或不等距排列。
以Res3D软件为基础，通过建立柱体模型和设置三维反演网格尺度，达到降低迭代反演误差的目的，使得反演拟合更加适合沿走向延伸不大的地质体，该项反演技术尤其适合矿产物探找矿特点，在降低电法勘探体积效应和地形改正方面独具优势[10-12]。
本文确立了适合电阻率三维反演的网格距和电极距，数据格式简单易用，在某一未知测区可高效反演电性层的三维空间变化，快速探索深部找矿空间。该电阻率三维反演方法可在不增加设备投入的情况下，实现真电阻率三维反演。同时也可以收集前人已完成的二维电测深数据用于快速电阻率三维反演，可以达到事半功倍的效果。
试验证明由于电阻率三维反演是在XYZ方向上分别求取模型电阻率值，因此可以提高对地下空间地质体的电性特征的解释精度，较好地服务于深地空间探测。同时该电阻率三维反演方法可以削弱电磁干扰带来的迭代均方差，提高反演精度[13-17]。
1 二维测深剖面布置方式
图1，在新疆哲兰德萨依金铜矿区，布设对称四极电测深剖面5条，编号为41、45、46、48、49，剖面间距分别为400、100、200、100 m，测深点距20 m，剖面方位均为58°，始终点号分别为17、89.5，剖面长度均为1 450 m，最小供电极距AB= 100 m，最大供电极距AB=2 100 m。
图1 二维测深剖面布置
2 平面电极电位的建立
Loke(2002)在有关电阻率成像测量教程中提到，三维电极排列网格包括不同方位单极—单极测量、2D平行测线测量、折线网格测量、不同方位测线测量。本次试验是一种基于2D平行测线测深数据的三维反演电极排列网格，即x方向电极位置按对称网格间距排列，y方向剖面间距按不等间隔布置，z方向为深度或高程(图2～3)。
2D平行测线测深以对称四极测深等比排列AB、MN为依据。以新疆某铜矿区为例，该区电测深AB、MN极距关系如下：
AB/2：50，100，150，200，250，350，500，750，
850，950，1050 (单位m)
MN/2：10，20，30，40，50，70，100，150，170，190，
210(单位m)
图2 三维坐标系
图3 平面电极电位分布
依此，三维电测深测量网格间距(各剖面电测深点对应A、B、M、N电极位置)设置为：以41号剖面起始测深点17号为坐标原点(0，0)，以每个测深点对应A、B、M、N电极位置为横坐标，以41、45、46、48、49号剖面间距400、100、200、100 m为纵坐标建立所有电极点位与电阻率、高程的对应关系，横坐标网格间距(单位m)：
网格间距对称排列为：50 40 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20 10 40 50
纵坐标网格距为：400 100 200 100
3 构建三维反演数据格式
由2D平行测线测深电极排列及网格间距，结合三维反演程序要求，得出三维反演数据格式如下：
1 BLOCK
216 5
Nonuniform grid
x-location of grid-lines
0 50 100 … 800 840 850 860 880 890 910 930 940 … 960 980 990 … 2 570 2 590 2 600 … 2 670 2 690 2 700 2 710 2 750 2 800 2 850 … 3 550
y-location of grid-lines
0 400 500 700 800
7
1 650
1 000 0 1 100 0 1 040 0 1 060 0 690
950 0 1 150 0 1 030 0 1 070 0 1 132
900 0 1 200 0 1 020 0 1 080 0 1 350
……………………………………………
Topography
2
911 905 911 … 937
0
0
0
0
0
4 测区地质概况及电性特征
新疆哲兰德萨依金铜区成矿主要发育在阿舍勒组的第二岩性段中，部分发育于阿舍勒组的第一岩性段，而在阿舍勒组的第三岩性段中发育较少，含铜褐铁矿化石英脉多见于断裂附近向斜构造两翼及轴部中泥盆统阿舍勒组第三、四岩性段英安岩层和中泥盆统阿舍勒组第三岩性段火山集块岩层的分界及层内断层中(图4)。
1.第四系；2.褐铁矿化糜棱岩；3.绿泥绢云片岩夹变砂岩；4.砂砾岩；5.变粉砂岩；6.变砂岩；7.火山角砾岩；8.凝灰岩；
9.矿化蚀变带；10.孔雀石化；11.实测断层；12.硅化带；13.铁帽；14.千枚岩；15.石英脉；16.岩层产状；17.探槽；18.测深剖面；
19.ρs等值线；20.ηs等值线；21.激电异常；22.见矿钻孔；23.未见矿钻孔
图4 地质物探综合平面图
该区中泥盆统托克萨雷组电阻率值最高，平均值>6 000 Ω·m；含铜褐铁矿化石英脉的电阻率值居中，平均值为2 580 Ω·m左右；中泥盆统阿舍勒组第三岩性段英安岩层电阻率值次之，平均值为1 500 Ω·m左右；中泥盆统阿舍勒组第四岩性段电阻率值相对低，平均值为645 Ω·m左右。根据岩石矿物的物理特征，含铜褐铁矿矿化石英脉具有中高阻特征，与周围岩石明显不同(表1)。
表1 新疆哲兰德萨依金铜矿区岩矿石电参数统计表
5 测区2D平行测线电测深的三维反演
在该区成矿有利地段布设了41、45、46、48、49号对称四极电测深剖面，剖面间距分别为400、100、200、100 m，测深点距20 m，数据经格式转换后，使用瑞典Res3D软件进行了三维反演，在5条剖面的650～700m处地表以下均有低阻异常，推断为断层所致，断层中可能含有矿化蚀变带，见三维反演成果图5～6。图7～12 为50、80、100、150、300、400 m深度三维反演水平切片，6个水平切片在650～700 m位置由浅至深均反映了低阻区的分布范围，只是浅部低阻幅值比深部低阻幅值反映得明显。经验证的钻孔ZK49-1位于第49号剖面700 m处。铜矿体的深度为50 m。矿体厚度为2 m。Cu的最低品位为0.45%，最高品位为1.13%，平均品位为0.65%。
图5 三维反演电阻率异常体
1.第四系河流冲积物；2.火山角砾岩；3.变砂岩；
4.千枚岩；5.绿泥绢云片岩蚀变带；6.岩层产状；
7.方位角；8.石英脉；9.断层位置及编号；
10.硅质变粉砂岩；11.褐铁矿化；12.黄铁矿化；
13.绿泥石化；14.见矿钻孔位置及编号；15.铜矿化带
图6 三维反演低阻异常带
图7 50 m深度三维反演切片图
图8 80 m深度三维反演切片图
图9 100 m深度三维反演切片图
图10 150 m深度三维反演切片图
图11 300 m深度三维反演切片图
图12 400 m深度三维反演切片图
6 三维反演与二维反演对比
图13为49号剖面经二维反演6次迭代后的结果，剖面于标高820～920 m反映为低阻区，在标高500～820 m反映为高阻区，与三维反演结果相比，剖面二维反演深部误差相对大，这与该矿床的矿体沿水平方向延伸不大有关，因此，三维反演解释适合沿走向延伸不大的二度半或三度体。
图13 49号剖面二维电法反演
6 结论与讨论
采用2D平行测线测深数据作三维反演适合于快速大极距三维测深反演技术，因仪器精度及施工条件限制了其应用效果，数据体经转换整理能满足三维反演要求。本文通过对新疆哲兰德萨依金铜矿床布设的2D平行测线电测深数据构建三维测网反演系统，经Res3D软件最小二乘法三维反演得到了三维地质体模型，低阻体经钻探验证为矿体。从本次试验中发现三维电阻率反演比二维反演效果好。
