电磁波找矿

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人的眼睛是不能一眼望穿岩石、地层的。为了了解地下的矿藏,以往一直是凭钻探机械采取岩芯来进行研究,叫做“岩芯钻探”。但是这种工作非常吃力,要把笨重的钻头经常地提升和降下,劳动强度很大,效率也很低,成本昂贵。另外,岩芯钻探在松软、脆、易碎岩层中的岩芯采取率往往很低,有时即使采到了,也不一定能反映岩石在自然条件下的某些特征。因而根据这种材料所作的成果解释就往往不能全面地反映实际情况。矿层往往有丢失的可能,特别是在煤层中。

同时岩芯钻探直接了解到的工作面也是很狭窄的。我们设想,如果以间隔150米的距离打一个钻孔来查视矿体,那么在二井之间的水平距离小于150米的矿体就不能发现,特别是陡倾斜的矿体。如果不能打破岩芯钻探的框框,那么唯一的办法就是增加钻孔密度,成本费用直线上升,钻探时间也将会拉得很长。

因而人们就设想,在找矿时能否找到一种和医生诊断肺结核病似的“透视”探测方法。经过了无数努力,人们终于逐渐掌握了这一先进技术。

大家知道,高频电磁波具有强烈的穿透能力,同时良导电性矿体对于高频电磁波又具有强烈的吸收能力。这一点就成为无线电波找矿的基本原理。

图1
图1 🔍原图 (849×892)

无线电波找矿整个装置如图1所示,在甲井中通过发射器,发射出高频电磁波,电磁波频率为40~200千赫。在乙井中则利用接收器沿整个井自上至下,测量电场强度。由于良导性矿物对于高频电磁波具有强烈的吸收能力,因而在良导性矿体之后的相应井段测得的电磁场将是一个低值。我们称之为“电磁阴影”。如果将发射器放在不同的高度进行发射,由于交织重合关系,由接收到的“电磁阴影”不仅能确定良导性矿体的存在,还可以确定其所在的位置(图2)。

图2
图2 🔍原图 (711×917)

记录可表示在方格纸上如图3,以纵坐标作为钻井的高程(M),以横坐标作为接收到的电场强度(E)。若没有矿那么记录上电场强度将是较平坦的一条直线;若在井与井之间存在着良导性矿体,那么在矿体存在的相应位置,由于高频电波的被吸收,电场强度将反映为一个低值,明显地指示出矿体的存在(图3)。

图3
图3 🔍原图 (933×753)

值得指出的是,这种方法还可应用在工程地质上,检验地层的稳定性,在地层内是否有空洞,破碎带等。这个道理也非常简单,因为空洞,譬如喀斯特溶洞内部往往含有水,破碎带也总是这样。当高频电磁波穿过它时,同样地被吸收,而得到“电磁阴影”。这对于找矿来说固然常常成为一种干扰,但对于工程地质来说却具有十分重大的意义。

无线电磁波找矿,或者在工程地质上的应用,在很多场合下还没有研究清楚。但它的应用前程,将是不可估量的。(陈稠南)