ISSN 1009-6248CN 61-1149/P 双月刊

主管单位:中国地质调查局

主办单位:中国地质调查局西安地质调查中心
中国地质学会

    • 中文核心期刊
    • CSCD收录期刊
    • 中国科技核心期刊
    • Scopus收录期刊
高级检索

急倾斜煤层采空区综合物探勘查应用研究:以乌鲁木齐市西山地区关闭煤矿为例

孔繁良, 徐超, 艾斯卡尔·吐尔逊, 邹占, 叶祥鹏, 王军

孔繁良,徐超,艾斯卡尔·吐尔逊,等. 急倾斜煤层采空区综合物探勘查应用研究:以乌鲁木齐市西山地区关闭煤矿为例[J]. 西北地质,2025,58(3):1−11. doi: 10.12401/j.nwg.2024086
引用本文: 孔繁良,徐超,艾斯卡尔·吐尔逊,等. 急倾斜煤层采空区综合物探勘查应用研究:以乌鲁木齐市西山地区关闭煤矿为例[J]. 西北地质,2025,58(3):1−11. doi: 10.12401/j.nwg.2024086
KONG FanLiang,XU Chao,AISIKAR Tuerxun,et al. Application of Integrated Geophysical Prospecting Method in Steep Seam Goaf: A Case Study of The Closed Coal Mine in Xishan area, Urumqi[J]. Northwestern Geology,2025,58(3):1−11. doi: 10.12401/j.nwg.2024086
Citation: KONG FanLiang,XU Chao,AISIKAR Tuerxun,et al. Application of Integrated Geophysical Prospecting Method in Steep Seam Goaf: A Case Study of The Closed Coal Mine in Xishan area, Urumqi[J]. Northwestern Geology,2025,58(3):1−11. doi: 10.12401/j.nwg.2024086

急倾斜煤层采空区综合物探勘查应用研究:以乌鲁木齐市西山地区关闭煤矿为例

基金项目: 第三次新疆综合科学考察项目“天山中段矿山开发的生态环境调查”(2022xjkk1001),新疆维吾尔自治区科学技术厅自然科学基金“地球物理方法在煤矿采空区治理中应用研究”项目(2022D03004)联合资助。
详细信息
    作者简介:

    孔繁良(1982−),男,高级工程师,在读博士研究生,主要从事固体矿产、环境工程地球物理勘查及方法应用研究。E−mail:179643628@qq.com

  • 中图分类号: P618.11

Application of Integrated Geophysical Prospecting Method in Steep Seam Goaf: A Case Study of The Closed Coal Mine in Xishan area, Urumqi

  • 摘要:

    城市边缘关闭煤矿遗留下的大量采空区严重威胁生产生活安全,查明采空区的分布情况是进行治理工作的前提和基础。笔者以乌鲁木齐市西山地区关闭煤矿急倾斜煤层采空区为研究对象,综合分析采空区及围岩地质特征、干扰背景,常用物探方法抗干扰性、适用性和局限性,优选高密度电法、微动勘探、等值反磁通瞬变电磁和重力四种方法进行综合物探勘查,在区内查明两条采空区带,向深部延伸50~450 m,均处于充水状态,经钻探验证结果可靠。总结了“低阻-低速”、“高阻-低速”、“低重-低速”等参数组合与采空区不同赋存状况的对应关系,说明笔者提出的方法技术组合可在类似采空区探测中发挥作用。

    Abstract:

    A large number of goafs left behind by the closed coal mines at the edge of cities seriously threaten the safety of production and life. Finding out the distribution of goafs is the premise and basis for governance. This paper takes the goaf of steep coal seam in Xishan area of Urumqi as the research target, comprehensively analyzes the geological characteristics and interference background of the goaf and surrounding rock, the anti-interference, applicability and limitations of common geophysical methods, and selects four methods for integrated geophysical exploration: multi-electrode resistivity method, microtremor survey(MS), opposing coils transient electromagnetic(OCTE) and gravity exploration. Two goaf zones were found in the area, extending 50-450 m to the depth, both in a water filled state and proved reliable by drilling. The corresponding relationship between the parameter combinations of "low resistance low speed", "high resistance low speed", "low weight low speed" and different occurrence conditions of goaf is summarized. It shows that the method and technology combination proposed in this paper can play a role in similar goaf detection.

  • 盐类资源是农产品的依赖,既是民生的“饭碗”,又是工业发展的基础原料。柴达木盆地面积约25万km2,是我国最大的陆相盐类沉积盆地,储藏有丰富的固、液相盐类矿资源和石油、天然气,以青藏高原“聚宝盆”之誉蜚声海内外。盆地内盐类矿产以钾、硼、锂、锶、石盐、芒硝等为主,伴生镁、溴、碘等多种矿产,其钾、锂、镁、锶等矿产查明及保有资源储量均居全国第一位,是我省重要的优势战略资源,其中钾矿占全国总量的79.78%,锂矿占83.16%,硼矿占26.69%,石盐占22.13%(潘彤等,2022)。前人对柴达木盆地个别盐湖及盐类矿床成因及成矿条件进行探讨和分析后,提出该类型矿床是在封闭的干旱气候条件下经蒸发作用而成(杨谦,1992魏新俊等,1993李家棪,1994刘兴起等,2007张彭熹,2007王春男等,2008应占禄等,1988马金元等,2010胡宇飞等,2021)。潘彤等(2022)对柴达木盆地盐类矿产成矿单元研究后,划分出了5个Ⅳ级成矿亚带及21个Ⅴ级矿集区,为柴达木盆地盐类矿研究提供了基础性资料。可见,前人对柴达木盆地盐类资源特征和及时空分布规律探讨方面较少,笔者对柴达木盆地盐湖成果研编基础上,对全盆地盐湖矿产的矿床类型、资源分布特征结合盐类矿结晶成盐规律和定比定律,探讨了盐类资源时空分布规律,划分了盐湖和盐类矿成矿期,为今后盐湖勘查工作提供成矿预测方向,同时为世界级盐湖产业基地的建设发挥重要作用。

    柴达木盆地地处秦祁昆成矿域(I-2)昆仑(造山带)成矿省(II-12)柴达木盆地盐-天然气-石油成矿带(III-25)(图1a),大地构造位置属塔里木—中朝板块的柴达木地块。研究区位于青藏高原隆升带前缘,北西部为阿尔金走滑断裂,北东部为祁连山南缘逆冲断裂,南西部为昆北逆冲断裂,各断裂显示为巍峨的高山;柴中断裂横亘柴达木盆地中部,地貌平坦,坡度不大。盆地基底地层和周缘山区由老至新依次为古元古代角闪岩相变质建造、中元古代长城纪至蓟县纪高绿片岩建造;新元古代至晚古生代震旦纪—寒武纪海陆交互相碎屑岩建造、奥陶纪和志留纪蛇绿岩、碳酸盐和碎屑岩建造;晚古生代泥盆纪—石炭纪海相碳酸盐、碎屑岩建造;中生代侏罗纪杂色碎屑岩、灰岩夹煤层,白垩纪陆相砂砾岩、砂泥岩建造,盖层地层为新生代陆相湖、盐湖及冲洪积相沉积物。受喜马拉雅山期新构造运动的影响,在柴中断裂和昆北拟冲断裂带以北和阿尔金断裂以南,形成了大批北西向—北西西向褶皱构造,并伴生同走向断裂构造(翟裕生等,1999陈毓川等,2007Royden et al.,2008Zhang et al,2013Sun et al,2015,)。根据以上特征,将柴达木盆地划分为6个Ⅳ级构造单元,分别为柴北缘断阶带、中央坳陷区、昆北逆冲带、达布逊湖坳陷区、欧龙布鲁克隆起和德令哈坳陷区(杨超等,2012)。除欧龙布鲁克隆起外,各构造单元内形成了特征各异的盐湖和盐类矿:在北西向新生代背斜构造中形成了古盐类矿和构造裂隙孔隙卤水;其间的向斜凹地沉积了大量的湖相和盐湖相,形成了固体盐类矿和盐类晶间卤水,在阿尔金山前凹地沉积了规模巨大的冲洪积扇相沉积物,形成了砂砾孔隙卤水。柴中断裂以南地貌平坦,坡度不大,沉积了第四纪湖相和盐湖相沉积物,形成了第四纪现代盐湖盐类矿产(图1b),依次划分为柴北缘硼-锂-钾盐成矿亚带(Ⅳ1)、中央坳陷钾-石盐-镁-锂-天青石-芒硝成矿亚带 (Ⅳ2)、昆北硼-钾-石盐-芒硝成矿亚带(IV3)、察尔汗钾镁盐-石盐-锂-硼-天然碱成矿亚带(Ⅳ4)和德令哈石盐-天然碱成矿亚带(Ⅳ5)五个Ⅳ级盐类成矿单元(图1c)(Meng et al,2008商朋强,2017潘彤等,20172022方维萱,2020李洪普等,2021)。

    图  1  中国成矿域简图(a)和柴达木盆地盐类矿时空分布图(b、c)
    Figure  1.  Brief map of metallogenic domains in China (a) and Spatiotemporal distribution map of salt deposits in Qaidam Basin (b、c)

    柴达木盆地盐类矿床有固体盐类矿床和卤水(矿床)两种形态,其卤水按化学成分分为碳酸盐型卤水、硫酸盐型卤水(包括硫酸钠亚型和硫酸镁亚型)和氯化物型卤水(郑绵平等,1989),按赋存形式分为卤水湖、潜卤水和承压卤水,埋深大于200 m以上的承压卤水又称深藏(地下)卤水(邵厥年等,2014)。柴达木盆地盐类矿床按成矿时代、矿床地质特征及成盐成矿作用分为第四纪现代盐湖矿床、深藏地下卤水(矿床)和古代化学盐类矿床三个类型。第四纪现代盐湖矿床由固体盐类矿床和卤水(卤水湖、潜卤水和承压卤水)组成,以我国最大的察尔汗钾镁盐矿床为例,固体盐类矿床组成物为石盐、方解石、石膏、光卤石或少量钾石盐等;卤水矿床为含盐量大于5%、矿化度一般大于200 g/L的地下水,卤水中钾、硼、锂、钠、镁等达到工业品位。深藏地下卤水矿床又称深层卤水,以柴达木盆地西部大浪滩、南翼山等深层卤水矿为例,含盐量一般大于6%,矿化度一般大于250 g/L;深藏地下卤水矿床按储卤层地质特征,分为深层砂砾孔隙卤水、深层盐类晶间卤水和深层构造裂隙孔隙卤水(郑绵平等,20062010徐志刚等,2008李洪普等,201420212022)。古代盐类矿分为:产于红色碎屑岩系地层中,盐层与粘土层互层,构成一套含盐岩系,如青海省大风山锶矿(表1)和产于柴达木盆地向斜凹地深部的岩盐层,如大浪滩深部石盐矿。

    表  1  柴达木盆地盐类矿柴达木盆地盐类矿产分类表
    Table  1.  Classification of Salt ore Qaidam Basin
    盐湖矿类型 盐湖矿亚类型 矿床实例
    第四纪现代盐湖矿 第四纪现代盐湖矿(固体盐矿、卤水,卤水
    分为地表卤水湖、潜卤水、承压卤水)
    察尔汗盐湖
    古代盐类矿 古代盐类矿 大风山锶矿
    深藏卤水 深层砂砾孔隙卤水 大浪滩深层卤水钾盐矿
    深层盐类晶间卤水 大浪滩深层卤水钾盐矿
    构造裂隙孔隙卤水 南翼山深层卤水钾矿
    下载: 导出CSV 
    | 显示表格

    第四纪现代盐湖盐矿床属钾盐、镁盐、石盐矿、硼矿和碱矿床。成矿单元:①柴北缘硼-锂-钾盐成矿亚带之塞西钾盐矿集区(IV-1)和大、小柴旦湖硼-锂-钾盐矿集区(IV-2);塞西钾盐矿集区分布巴伦马海钾矿区外围钾盐矿(大型),大、小柴旦湖硼-锂-钾盐矿集区分布大柴旦湖硼矿床(大型)和小柴旦湖硼矿床(大型)。②中央坳陷钾-石盐-镁-锂-天青石-芒硝成矿亚带 (Ⅳ2)之马海钾-石盐-镁盐矿集区(Ⅳ2-1)、昆特依钾-石盐-锂-镁-芒硝矿集区(Ⅳ2-3)、南里滩钾-石盐矿集区(Ⅳ2-4)、察汗斯拉图芒硝-石盐-钾-镁盐矿集区(Ⅳ2-6)、一里平至东、西台锂-硼-盐矿集区(Ⅳ2-7)、碱石山锂-硼-钾盐矿集区(Ⅳ2-9)和大浪滩钾镁盐-石盐-芒硝-天青石矿集区(Ⅳ2-10);马海钾-石盐-镁盐矿集区分布马海钾矿床(中型)、巴仑马海钾矿床(中型)和牛郎织女湖钾矿床(小型),昆特依钾-石盐-锂-镁-芒硝矿集区分布由北部新盐带、钾湖、俄博滩、大盐滩和大熊滩五个矿床组成的昆特依钾矿田(大型),南里滩钾-石盐矿集区分布南里滩钾矿床(小型),察汗斯拉图芒硝-石盐-钾镁盐矿集区分布察汗斯拉图芒硝矿床(大型)和碱北凹地钾矿床(大型),一里平-东、西台锂-硼-钾盐矿集区分布一里平及东、西台吉乃尔盐湖矿床(大型),碱石山锂-硼-钾盐矿集区分布大柴旦行委红南凹地钾矿床(小型),大浪滩钾镁盐-石盐-芒硝-青石矿集区分布由大浪滩凹地钾矿床、黑北凹地钾矿床、风南凹地钾矿床和风北凹地钾矿床和双泉凹地钾矿床组成的大浪滩钾矿田(大型)。③昆北硼-钾-石盐-芒硝成矿亚带之昆北钾-石盐-锂-硼矿集区(IV3-2),分布尕斯库勒盐湖钾矿床(中型)、茫崖湖盐矿点、芒硝矿点。④察尔汗钾镁盐-石盐-锂-硼-天然碱成矿亚带(Ⅳ4)之察尔汗钾镁盐-石盐-锂-硼矿集区(Ⅳ4-1)、乌图美仁—诺木洪钾盐矿集区(Ⅳ4-2)、巴隆天然碱矿集区(Ⅳ4-3);察尔汗钾镁盐-石盐-锂-硼矿集区分布察尔汗钾镁盐矿田(大型)、团结湖镁盐矿床(中型)、北霍鲁逊湖东盐矿床(中型)和中灶火北钾盐矿床(中型),乌图美仁—诺木洪钾盐矿集区分布大灶火北石盐矿点,巴隆天然碱矿集区分布哈图天然碱矿点、柴达木河北岸天然碱矿点和宗家—巴隆天然碱矿床(天然碱小型)。⑤德令哈石盐-天然碱成矿亚带之德令哈天然碱矿集区(Ⅳ5-2)、柯柯石盐矿集区矿集区(Ⅳ5-3)和茶卡石盐矿集区(Ⅳ5-4);德令哈天然碱矿集区分布德令哈市尕海湖硼矿化点、德令哈市陶力石膏矿点,柯柯石盐矿集区矿集区分布乌兰县柯柯湖盐矿床(大型)和柴凯湖石盐矿床(小型),茶卡石盐矿集区(Ⅳ5-4)分布茶卡盐矿床(中型)。建造构造:盐层岩性为湖相—盐湖相石盐层和夹于其间的碎屑层,在各盐层中盐类矿物主要为石盐、含芒硝粉砂之石盐、粉砂石盐、含石膏的粉砂石盐、含石膏的石盐淤泥、含石膏的石盐粉砂,钾石盐、光卤石、水氯镁石及石膏、钾石膏、杂卤石、芒硝、钾芒硝、泻利盐、钾盐镁矾、钾镁矾、无水钾镁矾等,不同矿床盐类矿有一定的变化。控矿构造:第四纪沉降中心,为盆地内背斜构造之间的向斜凹地(如红南凹地)、断陷凹地(如大浪滩矿田、昆特依矿田和马海矿床)或盆地内最深的坳陷区(如察尔汗盐湖矿床)。成矿时代:中更新世—全新世;成矿组分:钾盐矿物成分以光卤石、钾石盐为主,次为杂卤石、软钾镁矾、石盐等(李宝兰等,2014)。矿床实例:青海省格尔木市察尔汗钾镁盐矿床,该矿床是在晚更新世末至全新世形成的,为固液相共存的现代盐湖矿床。盐系地层的厚度一般为40~55 m,最大可达70 m以上,自西向东逐渐变薄。固体矿由8个钾矿层和3个石盐层组成。钾盐矿分布面积大、层数多、矿层薄,矿物物成分以光卤石、钾石盐为主,次为杂卤石、软钾镁矾等,KCl含量一般为2%~4%,单独开采困难,现采用水溶解开采,已被利用。石盐矿呈层状或似层状盐层厚度一般8~17 m,最大53.5 m,NaCl含量一般50%~80%,最高达97.1%,全区由西向东、向下向上NaCl 含量逐渐增高。液体矿根据卤水赋存状态可分湖水、晶间卤水、孔隙卤水三种,以晶间卤水为主,卤水中有益组分以钾为主,并共、伴生有镁、钠、硼、锂、溴、碘、铷、铯等多种有益元素。地表卤水主要分布于达布逊湖,湖水面积在不同年份和季节有所变化,面积为184~354.67 km2。不同季节,不同部位和不同卤水层,其盐度及含钾量亦不同,K+含量为6~27.84 g/L。孔隙卤水赋存于各盐层间的碎屑岩中。晶间卤水钾盐矿是主要开采对象。可分为上下两个含水层,上含水层水位埋深0.5 m左右,厚10~25 m,属潜卤水,含卤层岩性主要为粗巨粒石盐或含粉砂石盐,结构松散,富水性强,孔隙度一般为20%~30%,单位涌水量为50~80 L/s·m,渗透系数300~400 m/d,为高矿化卤水,是主要晶间卤水钾盐层。下含水层属承压水,含水层岩性主要为石盐,结构比较致密,富水性差,孔隙度5%~15%,单位涌水量0.01~0.10 L/s·m,最大不超过2.00 L/s·m。晶间卤水的矿化度310~400 g/L,主要阳离子为K+、Na+、Mg2+,主要阴离子为Cl、SO42−,卤水中KCl含量1.58%~2.16%。LiCl 含量一般300~780 mg/L,最高4960 mg/L;B2O3 含量一般250~2500 mg/L,最高2178 mg/L。成因认识:中更新世后期至晚更新末期,在强烈的新构造运动持续作用下,东昆仑山上升,察尔汗地区相对下降,“高山深盆”地貌环境形成,那棱格勒河、格尔木河和香日德河等水系将基岩山区钾、钠、硼、锂元素溶解、迁移、汇集至察尔汗地区,在持续干旱的古气候条件下,强烈的蒸发作用,使钾、钠、硼、锂元素不断富集,地下水不断浓缩,形成钾镁盐矿。物质来源:一是与火山作用有关的地下热水;二是那陵郭勒河、洪水河含锂河水;三是盆地内的地表河水和北缘深部来源的CaCl2型水体不同比例混合掺杂作用(应占禄等,1988杨谦,1992魏新俊等,1993李家棪,1994刘兴起等,2007张彭熹,2007王春男等,2008马金元等,2010胡宇飞等,2021)。

    古代盐类矿床属芒硝、碱及盐矿床。成矿单元:①中央钾镁盐-石盐-锂-天青石-芒硝成矿亚带(Ⅳ2)之冷湖锂-硼-钾盐矿集区(Ⅳ2-2)、鄂博梁锂盐-硼矿集区(Ⅳ2-5)、红三旱-碱山锂-硼-天青石矿集区(Ⅳ2-8)和大浪滩钾镁盐-石盐-镁-芒硝-天青石矿集区(Ⅳ2-10);冷湖锂-硼-钾盐矿集区分布南八仙天然碱矿床(小型),鄂博梁锂盐-硼矿集区分布鄂博梁透明石膏矿点,红三旱-碱山锂-硼-天青石矿集区分布碱山锶矿床(中型),大浪滩钾镁盐-石盐-镁-芒硝-天青石矿集区分布大浪滩深部盐类矿(大型)、尖顶山锶矿床(大型)和大风山锶矿田(大型)。②昆北硼-钾-石盐-芒硝成矿亚带(Ⅳ3)之南翼山锂-硼-钾盐矿集区(Ⅳ3-1),主要矿床有开特米里克硼矿床(大型)和土林沟结晶盐矿点。建造构造:凹地构造地层为湖相沉积的粘土、粉砂粘土层和化学湖相沉积的岩盐层、含粘土岩盐层、粉砂岩盐层等,背斜构造地层为湖相石膏质泥晶灰岩与泥晶灰岩质石膏岩→石膏质鮞状灰岩与石膏质碎屑灰岩→天青石矿层→石膏质鲕状灰岩或石膏质碎屑灰岩,互为相变关系,多次出现,显示盆地西北缘上新统狮子沟组岩性、岩相古地理对天青石矿体明显的控制作用。控矿构造:古近纪-新近纪背斜构造、向斜凹地。成矿时代:凹地内古盐层成矿时代为上新世—早更新世;背斜构造古盐类矿为渐新世—上新世。成矿组分:凹地古盐类矿为石盐;背斜构造古盐类矿为次生天青石矿石(SrSO4)、碳酸锶(SrCO3)。矿床实例:大风山锶矿。简要特征:大风山锶矿赋存于上新统狮子沟组—下更新统阿拉尔组,含矿岩系为浅灰色、灰色和深灰色天青石,呈晶粒或隐晶质结构、细粒结构和它形粒状结构,块状构造、角砾状构造、糖粒状构造和土状构造,SrSO4含量20%~50%,经风化后的白色次生天青石呈晶粒结构和纤维状结构,假层纹状构造、钟乳状构造、同心圆状构造、叠管状构造和脉状构造,SrSO4含量80%~90%。碳酸盐地层的泥晶灰岩质石膏岩、石膏质泥晶灰岩夹薄层白云质灰岩、石膏质鮞状灰岩、石膏质灰岩层为围岩层。成因认识:上新统狮子沟组期矿区沉积了一套碳酸盐地层。在持续干旱、不断蒸发浓缩的条件下,盐湖沉积由碳酸盐阶段向早期硫酸盐阶段转变,Sr不断富集,与此同时,深部富Sr流体不断沿深部断裂运移补给,开始形成天青石矿,后期气候不断炎热干旱,矿体在一定部位不断增厚,形成大风山天青石矿。天青石形成后期,随着蒸发作用持续,盐类开始沉积,开始出现石膏。天青石矿在近地表受氧化淋滤作用,使天青石产生重结晶,晶体粒度变粗,Sr不断在天青石矿中富集,品位升高。综上,大风山矿床天青石矿形成过程可以归纳为:碳酸盐(白云石、菱锶矿)(CaCO3、SrCO3)→天青石(SrSO4)→石膏(CaSO4 )→次生富集(林文山等,2005)。

    深层砂砾孔隙卤水钾盐矿床属钾盐、石盐矿床。成矿单元:中央钾镁盐-石盐-锂-天青石-芒硝成矿亚带(Ⅳ2)之马海钾镁盐-石盐矿集区(Ⅳ2-1)、昆特依钾镁盐-石盐-芒硝矿(Ⅳ2-3)矿集区、察汗斯拉图-芒硝-石盐-钾镁盐矿集区(Ⅳ2-6)和大浪滩钾镁盐-石盐-芒硝-天青石矿集区(Ⅳ2-10);马海钾镁盐-石盐矿集区分布马海深层砂砾孔隙卤水钾矿床(大型),昆特依钾镁盐-石盐-芒硝矿集区分布昆特依深层砂砾孔隙卤水钾矿(大型),察汗斯拉图-芒硝-石盐-钾镁盐矿集区分布察汗斯拉图深层砂砾孔隙卤水钾矿床(小型),大浪滩钾镁盐-石盐-芒硝-天青石矿集区分布大浪滩—黑北凹地深层砂砾孔隙卤水钾矿床(大型)。建造构造:阿尔金山前分布冲洪积相砂砾层,是孔隙卤水的储层,岩性为砾石层、砂砾层、含砾粗砂层、含粘土砾石层、含石膏的粗砂层、砂层及粘土层,由南向北粒度变粗。向盆地中心,盐类沉积厚度增加。控矿构造:一般呈北西向次级盆地,北部为阿尔金走滑断裂构造,东西侧为向南收缩的背斜构造,盆地的基底断裂较发育。成矿时代:上新世—晚更新世;成矿组分:钾、钠、硼、锂等。矿床实例:青海省茫崖市昆特依深层砂砾孔隙卤水钾盐矿。简要特征:该矿由昆ZK01孔和昆ZK09孔控制,长度18 km,推定宽度18 km,面积30 km2,含水层顶板埋深240.6~292.31 m,底板埋深10001374.3 m,厚度582~805 m,水位埋深9.6~27.7 m,储卤层孔隙度16.66%~33.96%,平均27.03%,给水度0.02%~26.09%,平均11.68%,矿化度284.39~292.89 g/L,平均288.85 g/L,KCl含量0.25%~0.48%,含量0.35%,NaCl含量18.09%~20.37%,平均19.94%,MgCl2含量2.41%~3.69%,平均4.07%,水化学类型为氯化物型。地层单位涌水量71.18~203.12 m3/d·m,富水性强。成因认识:基岩山区地下水向盆地径流时,溶解阿尔金山前古近纪—新近纪含盐地层中的盐类物质,在盆地砂砾层中富集成钾盐矿(郑绵平等,2015)。

    深层盐类晶间卤水钾盐矿床属钾盐、石盐矿床。构造单元:①中央钾镁盐-石盐-锂-天青石-芒硝成矿亚带之大浪滩钾石-镁-芒硝-天青石矿集区(Ⅳ2-10),分布大浪深层盐类晶间卤水滩钾矿(大型)。②昆北硼-钾-石盐-芒硝成矿亚带之昆北钾-石盐-锂-硼矿集区(Ⅳ3-2),分布尕斯库勒深盐类晶间卤水钾矿床(小型)。建造构造:沉积于凹地构造内的上新统狮子沟组,主要岩性为含石膏的粘土、含石盐的淤泥、含砂的粘土、灰绿色砂层灰褐色含石膏、石盐等。控矿构造:北西向次级盆地,北部为阿尔金走滑断裂构造,东西侧为向南收缩的背斜构造,盆地的基底断裂较发育。成矿时代:上新世—早更新世;成矿组分:钾、钠、硼、锂等。典型矿床:尕斯库勒深层盐类晶间卤水矿床。简要特征:尕斯库勒深层晶间卤水由尕ZK03、尕ZK04和尕ZK01等孔控制,长度17 km,宽度4 km,分布面积31.7 km2,顶板埋深50 m,底板埋深300 m,含水层厚度49.02~186.65 m,平均厚度108.71 m;矿化度26.30~333.3 g/L,KCl含量0.70%+,LiCl含量3.34~159.52 mg/L,B2O3含量17.51~238.89 mg/L,矿化度及KCl含量自南向北呈递增趋势,水化学类型为硫酸镁亚型;尕ZK01和尕ZK04钻孔单位涌水量5.91~7.78 m3/d·m,富水性弱(李洪普等,201420212022)。成因认识:上新世—早更新世在强烈的新构造运动持续作用下,东昆仑山上升,尕斯库勒地区相对下降,“高山深盆”地貌环境形成,昆仑山前水系将基岩山区钾、钠、硼、锂元素溶解、迁移、汇集至尕斯库勒低凹地区,在持续干旱的古气候条件下,强烈的蒸发作用,使钾、钠、硼、锂元素不断富集,地下水不断浓缩,后期沉积作用持续,将高矿化度卤水埋藏于地下,形成尕斯库勒深层盐类晶间卤水钾矿(张彭熹,2007)。

    柴达木盆地210处背斜构造有27处已发现深层构造裂隙孔隙卤水钾锂盐矿床及找矿线索,属钾盐、石盐、硼、锂矿床。成矿单元:①柴北缘硼-锂-钾盐成矿亚带之鄂博梁锂盐-硼矿集区(Ⅳ2-5)、一里平—东、西台锂-硼-钾盐矿集区(Ⅳ2-7)、红三旱—碱山锂-硼-天青石矿集区(Ⅳ2-8)、碱石山锂-硼-钾盐矿集区(Ⅳ2-9)和大浪滩钾镁盐-石盐-芒硝-天青石矿集区(Ⅳ2-10);鄂博梁锂盐-硼矿集区分布鄂博梁Ⅰ号、Ⅱ号深层卤水硼-锂-钾矿点,一里平—东、西台锂-硼-钾盐矿集区分布鸭湖深层构造裂隙孔隙卤水锂盐矿床(大型),红三旱—碱山锂-硼-天青石矿集区分布红三旱背斜构造深层构造裂隙孔隙卤水矿床(小型),碱石山锂-硼-钾盐矿集区分布碱石山深层构造裂隙孔隙卤水矿床(小型),大浪滩钾镁盐-石盐-芒硝-天青石矿集区分布尖顶山深层构造裂隙孔隙卤水矿点、大风山深层构造裂隙孔隙卤水矿点和碱山深层构造裂隙孔隙卤水矿点。②昆北硼-钾-石盐-芒硝成矿亚带之南翼山锂-硼-钾盐矿集区(Ⅳ3-1),分布开特米里克深层构造裂隙孔隙卤水钾盐矿点、南翼山深层构造裂隙孔隙卤水锂-硼-钾矿床(大型)、狮子沟深层构造裂隙孔隙卤水钾矿点、小冒泉深层构造裂隙孔隙卤水锂矿点、凤凰台深层构造裂隙孔隙卤水锂矿点。建造构造:储卤岩性为古新世—上新世河流相、浅湖相、较浅湖相、深湖相、较浅湖相沉积地层;靠近盆地边缘地带地层粒度较粗,靠近盆地中心地带岩性较细;下部路乐河组、上干柴沟组、下干柴沟组为一套棕灰色、灰色砾岩及砾状砂岩,以灰色及深灰色泥岩、砂质泥岩为主夹鲕状泥灰岩,中部上油砂山组、下油砂山组为灰色泥岩、砂质泥岩夹棕灰色泥岩、砂质泥岩,灰色钙质泥岩,上部狮子沟组以灰色泥岩、砂质泥岩为主,夹少量灰色泥质粉砂岩,出现膏盐层。控矿构造:背西向、北北西向背斜构造。成矿组分:钾、钠、硼、锂等。典型矿床:碱石山深层构造裂隙孔隙卤水矿床。简要特征:该卤水矿由ZK0901、ZK0001、ZK0002和ZK1001孔控制,长约50 km,宽4~10 km,主要出水层位分布在600~3200 m,600~1100 m含水层累计厚度28.20~119.60 m,1100~2000 m含水层累计厚度6.50~280.20 m,2000~3200 m含水层累计厚度63.10~82.10 m。单井最大涌水量1200 m3/d,温度54~68 ℃,LiCl含量478.24 mg/L,B2O3含量1180.13 mg/L。镁锂比值为6.88,水化学类型为氯化钙型。成因认识:柴达木盆地周缘基岩的各种岩石长期受自然界的风化、剥蚀,大多数破碎物质和盐分受流水、风和自身重力等作用,搬运到盆地内,地表蒸发作用使大量的原始地表水不断浓缩,形成古盐湖。沉积过程中,部分卤水结晶成盐,未结晶的高浓缩(矿化度)卤水渗入地层,或地层最初沉积的松散物质被之后继沉积物覆盖,在上覆厚达几千米以上的地层静压力和矿物结晶作用下,地层孔隙逐渐减小,产生原始地层水(地下水)。上新世晚期印度板块持续向北俯冲、喜山运动作用下,柴达木盆地古盐湖收缩,产生褶皱、断层和断层裂隙,形成地下水的运移通道和容水空间,地壳深部岩浆气液沿断裂裂隙运移至古盐湖构造裂隙孔隙之中,与地层中卤水混合。在高承压和高封闭的还原环境下,卤水在地层孔隙、断层裂隙等部位不断运移和循环,并和围岩发生水—岩作用,产生物质交换,富集锂、硼、钾等盐类物质,形成高矿化度盐湖卤水(李洪普等,2015李雯霞等,2016韩光等,2021)。

    截止2022年底,柴达木盆地已发现盐类矿矿床(含矿田、矿点)56处,大型及以上23个,中型8个,小型13个,矿点12个。其中第四纪盐湖矿床29个,大型以上13个,中型6个,小型8个,矿点2个;深层砂砾孔隙卤水矿床4个,大型床3个,小型1个;深层盐类晶间卤水钾盐矿床2个,大型1个,小型1个;深层构造裂隙孔隙卤水锂矿床大型1个,小型1个,矿点10个;古代盐类矿床9个,大型5个,中型2个,小型2个(图2)。以上盐湖矿床中KCl资源量16.22 亿t,LiCl资源量2104.80 万t,B2O3资源量1948.47 万t,芒硝73.50亿t,天青石2681.83万t,MgCl262.31 亿t,石盐23.5209 亿t(青海省地质局石油普查大队,1959青海省地质调查院,2003四川省地质矿产勘查开发局川西北地质队,2010青海省天宝矿业有限公司,2015汪傲等,2016杨生德等,2013青海省柴达木综合地质矿产勘查院,2018潘彤等,2022周小康等,2020)。

    图  2  柴达木盆地盐类矿床类型、数量统计柱形图
    1.柴达木盆地已发现盐类矿矿床(含矿田、矿点);2.第四系现代盐湖矿床;3.古代盐类矿床;4.深层砂砾孔隙卤水床;5.深层盐类晶间卤水矿床;6.深层构造裂隙孔隙卤水矿床。
    Figure  2.  bar chart of type and quantity statistics of Qaidam Basin salt deposits

    特定的地质历史、地质环境、气候环境决定着盐类矿物结晶成盐规律。主要盐类矿物中,阳离子Ca2+、Mg2+、Na+、K+溶解度依次升高,而阴离子CO32−、HCO31−、SO42−、Cl溶解度依次升高,在盆地沉积过程中,溶解度低的离子先相结合形成化合物,再根据定比定律,盆地内首先Ca2+依次与CO32−、HCO3、SO42−、Cl配合依次产生CaCO3、Ca(HCO32、CaSO4和CaCl2等化合物,当Ca2+消耗完之后,Mg2+与剩余的阴离子配合依次产生MgCO3、Mg(HCO32、MgSO4和MgCl2等化合物,当Mg2+消耗完之后,Na+与剩余的阴离子配合依次产生Na2CO3、Na(HCO3)、Na2SO4和NaCl等化合物,最后K+仅与Cl配合产生KCl或K2SO4等化合物。与此同时,Sr2+、Ba2+可与HCO31−和SO42−配合,Br、I、B4O72−一般与Mg2+配合产生盐类化合物,Li+、Rb+、Cs+与Cl配合产生盐类化合物(郑绵平等,1989)。由此可以看出,Ca2+与阴离子配合形成化合物阶段,盐类矿物尚未出现,说明碳酸盐形成阶段代表着盐类沉积的萌芽期,Mg2+、Na+、Sr2+、Ba2+与阴离子配合形成化合物,形成了大量的硫酸盐、石盐等大量的岩盐层,说明硫酸盐、石盐形成阶段代表着盐类沉积的的发展期,而k+与阴离子配合形成化合物时,处于极度干旱期,形成了数量、规模巨大的的岩盐及盐类矿,说明该阶段为盐类沉积的鼎盛期。

    柴达木盆地从古新世—始新世—渐新世—中新世—上新世—更新世至全新世,古气候从相对湿润向干旱变化,沉积相从河流相→湖相→盐湖相变化,盐类地层从无到有,直至盐类矿发育,说明不同地质时期,或为盐类成矿创造了条件(如古、始新世以来的早期地层开始出现碳酸盐沉积,同时形成深层卤水的储存空间),或沉积盐类地层(如渐新世、中新世、上新世以来出现硫酸盐和石盐沉积,沉积大量的石膏、天青石、石盐等盐类地层),或形成盐湖矿(如上新世形成大量的石盐、石膏等古盐类矿,更新世和全新世形成类大量硭硝、石盐等现代盐湖矿。因盆地内沉积的延续性,盐类矿成矿期之间没有严格的时间分界。结合不同层位盐湖矿之间的交叉关系以及地质特征、矿物结晶顺序、定比定律等岩盐岩相学特征研究,可将盆地内盐类主成矿期划分为古新世—始新世为盐类矿的萌芽期、渐新世—早更新世为盐类矿的发展期、中更新世—全新世为盐类矿的鼎盛期3个时期。

    ①古新世—始新世为盐类矿的萌芽期。印度板块向北俯冲的远程效应,柴达木盆地周缘山区隆升,盆地下降,盆地内发生沉积,古新统—始新统路乐河组沉积期,形成了一套棕红色河流相泥质岩和砂质岩、含砾砂岩,少量的碳酸盐,标志着盆地开始下降沉积,但尚未出现盐类沉积,为柴达木盆地盐类矿形成的萌芽期。②渐新世—早更新世为盐类矿的发展期。渐新统下干柴沟组沉积期,气候逐渐干旱,形成了一套深灰色浅湖相泥岩、钙质泥岩,碳酸盐,局部见石膏、石盐层、砂岩及粉砂岩,说明盐矿开始形成(张金明,2021)。中新统上干柴沟组沉积期形成了一套以深灰色钙质泥岩为主,与不等厚灰色泥质粉砂岩、泥灰岩互层的浅湖相沉积地层;下油砂山组沉积期形成了一套灰色钙质泥岩、泥岩和泥晶灰岩互层为主,夹泥质粉砂岩,局部出现薄层状石膏的浅湖—半深湖相沉积地层;上油砂山组沉积期,形成了一套以灰色泥岩夹泥晶灰岩为主的较浅湖相沉积地层;上新统狮子沟组沉积期,形成了一套以灰色泥岩为主,上部夹有少量白色石膏和岩盐,下部夹有灰色砂岩和泥质粉砂岩的潮坪相沉积地层。该阶段因Mg2+、Na+、Sr2+、Ba2+与阴离子配合形成大量的盐类化合物,处于盐类矿的发展期,同时,背斜构造区沉积不断进行,埋藏和压实作用下,地层中析出和来源于深部的地下水和地层之间发生水—岩作用,形成构造裂隙—孔隙型深层卤水盐矿床,与此同时,上新世晚期出现大量的盐类沉积和古代盐类沉积矿床、盐类晶间卤水矿和深层砂砾孔隙卤水矿,为柴达木盆地盐类矿形成的发展期。③中更新世—全新世为盐类矿的鼎盛期:盆地周缘山区持续隆升,在盆地内中央坳陷沉积了较厚的湖相沉积层和化学湖相岩盐层,形成第四纪现代盐湖矿床,该阶段地层中因K+与阴离子配合形成大量的钾镁盐矿,且盐矿类矿数量多,规模大,为柴达木盆地盐类矿形成的的鼎盛期。

    柴达木盆地从边缘到中心,沉积物从山前冲洪积相→滨湖相→湖相→盐湖相变化,受上新世以来新生代构造影响,一是产生大量背斜构造和向斜凹地,凹地区为现代盐湖沉环境;二是出现西高东低的现代地貌,在东部出现以东台、西台及察尔汗为中心的大面积盐湖沉积,这些决定了盆地内沉积物成分、分布位置等不同。

    (1)盐湖矿数量多,但分布受构造影响大,地理分布不均衡。一是盐类矿床集中分布在盆地中央坳陷区,在中央坳陷钾-石盐-镁-锂-天青石-芒硝成矿亚带(Ⅳ2)和察尔汗钾镁盐-石盐-锂-硼-天然碱成矿亚带(IV4)钾盐类矿床数量多,资源量占比大,KCl在Ⅳ2成矿亚带中占比72%,在IV4成矿亚带中占比24%;LiCl在Ⅳ2成矿亚带中占比48%,在IV4成矿亚带中占比45%;B2O3在Ⅳ3成矿亚带中占比69%,在IV1成矿亚带中占比31%;芒硝在Ⅳ2成矿亚带中占比100%;天青石在Ⅳ2成矿亚带中占比100%;MgCl2 在Ⅳ2成矿亚带中占比38%,在IV4成矿亚带中占比62%;NaCl在Ⅳ2成矿亚带中占比81%,在IV4成矿亚带中占比19%,而盆地边部柴北缘断阶带、昆北断阶带和德令哈坳陷区盐类矿数量少,资源量占比小。二是深藏卤水皆分布于柴达木盆地西部,至今在盆地东部很少发现深藏卤水(图3)。盐湖矿类型多样,但集中分布于中更新世—全新世、渐新世—早更新世2个阶段,中更新世—全新世以第四纪现代盐湖矿床为主,渐新世—早更新世以古盐类矿深藏卤水矿床为主。中更新世—全新世第四纪现代盐湖矿床钾盐数量多,矿床数29个,其中大型13个,中型6个,小型8个,其余为矿点;KCl资源量7.32亿t,占比45%;LiCl资源量1774.80万t,占比84%;硼资源量605万t,占比31%;芒硝资源量62.39亿t,占比85%;MgCl2资源量56.21亿t,占比90%;NaCl资源量1949.78亿t,占比84%(图4)。渐新世—早更新世矿床数18个(深层砂砾孔隙卤水型4个,深层盐类晶间卤水型2个,深层构造裂隙孔隙卤水型12个)。深层砂砾型卤水矿床数4个,大型3个,小型1个;KCl资源量7.76亿t,占比48%;MgCl2资源量0.90亿t,占比2%。深层盐类晶间卤水型矿床数2个,大型1个,小型1个;KCl资源量0.99亿t,占比6%;MgCl2资源量5.20亿t,占比8%;NaCl资源量26.47亿t,占比1%。

    图  3  柴达木盆地盐类矿在不同成矿亚带中资源量占比图
    Figure  3.  The resource proportion of Qaidam Basin salt deposits in different metallogenic subzones
    图  4  柴达木盆地中盐类矿在各类矿床中资源量占比图
    Figure  4.  The proportion of salt ore resources in all kinds of deposits in Qaidam basin

    (2)大型矿床集中分布于盆地上部(中更新统—全新统)和中部(渐新统—下更新统)。按矿产资源储量规模划分标准(矿产资源工业手册,2014年修订本),盐类矿按单矿种划分为大型、中型和小型3类。柴达木盆地已发现盐类矿矿床(含矿田、矿点)56处,其中大型23处,中型8处,小型11处。大型矿床KCl资源量15.74亿t,占总量的97.05%,LiCl资源量2099.8万t,占总量的99.76%,硼资源量1948.27万t,占总量的99.41%,芒硝资源量73.50亿t,占总量的99.96%,锶资源量2674.59万t,占总量的99.73%,MgCl2资源量62.31亿t,占总量的99.20%,NaCl资源量2342.17亿t,占总量的99.58% 。总体上,集中分布于中更新统—全新统、渐新统—下更新统两个部位,中小型矿床数量和大型矿床相当,但其资源储量占比较小(占比<5%),较分散。

    (3)盐湖矿共、伴生盐矿床数较多,而单矿种盐湖矿数量少,受盆地构造类型控制明显。盆地内共、伴生盐矿床占90%以上。向斜凹地构造区一般分布与化学盐类有关的固液相共存的盐湖矿或深层砂砾孔隙卤水钾盐矿床,如察尔汗盐湖钾镁盐矿床、大浪滩钾镁盐矿床等分布于盆地内向斜凹地构造,深层砂砾孔隙卤水钾盐矿床如大浪滩地区深层砂砾孔隙卤水钾盐矿床、马海地区深层砂砾孔隙卤水钾盐矿床、昆特依地区深层砂砾孔隙卤水钾盐矿床等分布于山前凹地构造;而背斜构造区一般分布单一的古盐类矿床或深藏卤水矿床,如大风山天青石矿床和南八仙天然碱矿床、南翼山深层卤水钾锂硼矿床、鸭湖构造深层卤水锂硼矿床分布于背斜构造。

    (1)柴达木盆地盐类矿资源较丰富,集中分布于盆地中部地带,为青海省内优势矿种。依据主要矿床特征和成矿作用,将盆地内盐类矿划分为3个类型、5个亚类。

    (2)盐类矿成矿时期跨度范围为始新世至全新世,主要盐类矿成矿期具有重叠性,分为古新世—始新世为盐类矿的萌芽期、渐新世—早更新世为盐类矿的发展期、中更新世—全新世为盐类矿的鼎盛期。

    (3)盆地内盐类矿床具有以下主要特点:矿产地数量多,但地理分布不均衡,集中分布于中央坳陷区;矿床类型多样,但以第四纪现代盐湖型和深层卤水矿床为主;大中型矿床数量多,资源量占比大。因对于第四纪现代盐湖矿资源基本查明,下一步盐湖矿勘查工作中,应在柴达木盆地中央坳陷带及邻区部署深层卤水勘查工作。

  • 图  1   研究区大地构造位置图(a)(孙自明,2015)和地质图(a)

    1.第四系更新统-全新统冲、洪积堆积物;2.第四系晚更新统洪积层;3.第四系中更新统冲积堆积物;4.第四系早更新统洪积层;5.昌吉河群;6.上侏罗统卡拉扎组;7.上侏罗统齐古组;8.中侏罗统头屯河组;9.中侏罗统西山窑组;10.下侏罗统三工河组;11.下侏罗统八道湾组;12.中三叠统小泉沟群;13.上二叠统—下三叠统仓房沟群;14.中二叠统红雁池组;15.中二叠统芦草沟组;16.中二叠统井井子沟组;17.中二叠统乌拉泊组;18.下二叠统塔什库拉组;19.下二叠统石人子沟组;20.上石炭统祁家沟组;21.上石炭统柳树沟组;22.地层产状;23倒转地层产状;24.逆断层;25.性状不明断层;26.向斜构造;27.背斜构造;28.研究区位置

    Figure  1.   (a) Geotectonic location map and (b) geology map of the research area

    图  2   研究区遥感影像及物探测线分布图

    Figure  2.   Remote sensing image map of the research area and the distribution of geophysical trial lines

    图  3   高密度电法NGM3、微动NW1线综合剖面图

    A.高密度电法NGM3线视电阻率剖面图;B.微动NW1视横波速度剖面图

    Figure  3.   integrated profile of multi-electrode resistivity method line NGM3 and microtremor line NW1

    图  4   重力NZ2线、反磁通瞬变电磁NF2线和微动NW2线综合剖面图

    A.重力NZ2线剖面;B.反磁通瞬变电磁NF2线视电阻率剖面;C.微动NW2线视横波速度剖面

    Figure  4.   integrated profile of gravity NZ2 line,OCTE NF2 line and microtremo line NW2

    图  5   SGM1-3高密度电法视电阻率剖面图三维展示图

    Figure  5.   Three-dimensional display of apparent resistivity profile of SGM1-3 lines

    图  6   高密度电法SGM2线、微动SW2线综合剖面图

    A.高密度电法SGM2线视电阻率剖面图;B.微动SW2视横波速度剖面图

    Figure  6.   Integrated profile of multi-electrode resistivity method line SGM2 and microtremor line SW2

    表  1   急倾斜煤层特点及其采空区特征对照表

    Table  1   Comparison table of characteristics of steep seam seams and goaf

    序号 急倾斜煤层特征 对应采空区特点
    1 埋深大,基岩或煤层上部覆盖层密实度差,黄土湿陷严重。 覆盖层极易随下部采空区发展而发生垮塌,稳定性较差,难以在地表形成稳定“拱”,沿走向方向出现条带状或串珠状塌陷坑。
    2 多为不稳定复杂煤层,厚度变化大,通常各种厚度煤层(薄、中厚、厚及特厚)均有分布。 采空区在顶板方向变形普遍较剧烈,采空宽度通常大于煤层厚度。
    3 产状复杂,倾角变化较大,煤层分布沿倾向方向向地下延伸深度较大,可采煤层自煤层露头延伸至地下上千米范围。 随着煤层开采深度不断增大,采空区范围逐渐向顶板方向发展,而底板方向基本处于稳定状态,采空区平面分布呈不对称状态。采空区竖向上深度和厚度分布范围较大, 自然垮落时间变化较大,稳定时间漫长。
    4 地下水在竖向分布上连续性好,平面分布连续性差;由于产状陡倾,不同煤层间水力联系少,煤矿开采受地下水影响相对较小。 由于上部未采煤层和顶底板垮落的双重影响,采空区实际都分布有充填物,因富水状况不同导致充填状况复杂,无明显规律。
    下载: 导出CSV

    表  2   研究区地层岩性物性参数统计表

    Table  2   Statistic table of physical parameters of formation lithology in the research area

    地层 岩性 电阻率(Ω·m) 纵波速(m/s) 方法
    变化范围 常见值 变化范围 常见值
    Q 砂砾石土 200~250 250 12001500 1500 统计测井成果
    J 泥岩 30~60 30 25003500 2500
    泥质粉砂岩 30~150 75 15003500 3000
    粉砂岩 60~130 105 2000~4000 3000
    细砂岩 60~150 130 30004000 3200
    砂岩 40~250 150 30004500 3500
    煤层 65~250 180 10003000 2000
    采空区 <15 1000
    下载: 导出CSV

    表  3   投入主要物探仪器信息表

    Table  3   Information table of the main geophysical instrument

    序号 设备名称 型号 产地
    1 瞬变电磁仪 Terra TEM 美国LAUREL(劳雷)公司
    2 高密度电法仪 DUK-4 重庆地质仪器厂
    3 高精度重力仪 CG-5 加拿大scintrex(先达利)公司
    4 智能微动勘探系统 CN209 中科大国为
    5 等值反磁通瞬变电磁仪 HPTEM-18 湖南五维地质科技有限公司
    下载: 导出CSV

    表  4   各方法主要施工参数及资料处理解释

    Table  4   Acquisition parameters and data processing and interpretation

    探测方法 主要施工参数 资料处理解释
    高密度电阻率法 采集装置:维纳(对称四极)装置;
    供电电压:220~300 V;供电时间:0.5 s;
    停供时间:0.1 s;电极距:10 m;
    测线5长度:500~1100 m
    坏点剔除、加载地形、视电阻率
    反演、网格化成图等
    微动探测 矩阵类型:十字型;矩阵半径:50 m;
    检波器频率:2 Hz;采集频率250 HZ;
    采集时间:25分钟以上;点距:10 m
    SPAC法提取频散曲线、半波法经验公式反演、
    数据拼接、加载地形等
    重力 测量方式:采用单程观测法,
    早基点-测点-晚基点观测流程,当天闭合;
    单点读数时间:45 s;点距:10 m
    地形改正,高度改正及布格改正,布格重力
    异常计算,区域场和剩余重力异常分离
    等值反磁通瞬变电磁 采集模式:定点模式;发射频率:0.625 HZ;
    发射电流:10.5 A;关断时间:65 μs;
    叠加次数:200次;重复观测:2次;点距:5~10 m
    数据剔除、编辑等预处理,抽道,
    二维反演,网格化,二、三维显示
    下载: 导出CSV
  • 蔡有良, 吴文贤, 彭清华, 等. 等值反磁通瞬变电磁和微动法在内蒙古某萤石矿采空区探测中的应用效果浅析[J]. 工程地球物理学报, 2022, 19(4): 459−465.

    CAI Youliang, WU Wenxian, PENG Qinghua, et al. Analysis on The Application Effect of Comprehensive Geophysical Prospecting Method in Goaf Detection of A Fluorite Mine in Inner Mongolia[J]. Chinese Journal of Engineering Geophysics,2022,19(4):459−465.

    陈长敬, 黄理善, 罗士新. 隐伏断裂勘察中的综合地球物理方法研究[J]. 工程地球物理学报, 2011, 8(2): 348−353.

    CHEN Changjing, HUANG Lishan, LUO Shixin. Integrated Geophysical Methods in Buried Fault Exploration[J]. Chinese Journal of Engineering Geophysics,2011,8(2):348−353.

    陈实, 刘云祯, 李延清, 等. 综合物探技术在城市活动断裂调查中的应用—以乌鲁木齐八钢石化断裂为例[J]. 地球物理学进展, 2019, 34(4): 1584−1591. doi: 10.6038/pg2019CC0230

    CHEN Shi,LIU Yunzhen,LI Yanqing,et al. Application of Integrated Geophysical Techniques in Investigation of Urban Active Faults: Take Rümqi Bagangshihua Fracture as An Example[J]. Progress in Geophysics,2019,34(4):1584−1591. doi: 10.6038/pg2019CC0230

    陈卫营, 薛国强. 瞬变电磁法多装置探测技术在煤矿采空区调查中的应用[J]. 地球物理学进展, 2013, 28(5): 2709−2717. doi: 10.6038/pg20130554

    CHEN Weiying,XUE Guoqiang. Application on Coal-mine Voids Detection with Multi-device TEM Technology[J]. Progress in Geophysics,2013,28(5):2709−2717. doi: 10.6038/pg20130554

    陈中山, 殷全增, 耿丽娟, 等. 关闭小煤矿采空区地面探测方法优选[J]. 地球物理学进展, 2022, 37(1): 367−373. doi: 10.6038/pg2022FF0138

    CHEN Zhongshan,YIN Quanzeng,GENG Lijuan,et al. Optimization of Ground Detection Method for Small Closed Coal Mine[J]. Progress in Geophysics,2022,37(1):367−373. doi: 10.6038/pg2022FF0138

    程久龙, 胡克峰, 王玉和, 等. 探地雷达探测地下采空区的研究[J]. 岩土力学, 2004, 25(S1): 79-82.

    CHENG Jiulong, PAN Dongming, WANG Yuhe, et al. Research on Detecting of Underground Mined-out Areas by Using GPR[J]. Rock and Soil Mechanics, 2004, 25(S1): 79-82.

    程久龙, 潘冬明, 李伟, 等. 强电磁干扰区灾害性采空区探地雷达精细探测研究[J]. 煤炭学报, 2010, 35(2): 227−231. doi: 10.13225/j.cnki.jccs.2010.02.017

    CHENG Jiulong, PAN Dongming, LI Wei, et al. Study on The Detecting of Hazard Abandoned Workings by Ground Penetrating Radar on Strong Electromagnetic Interference Area[J]. Journal of China Coal Society,2010,35(2):227−231. doi: 10.13225/j.cnki.jccs.2010.02.017

    方军, 王乐杰. 急倾斜煤层老采空区物探方法探讨[J]. 矿山测量, 2016, 44(4): 90−94.

    FANG Jun, WANG Lejie. Discussion on The Exploration Techniques in Steep Inclined Seams of The Abandoned Goaf Areas[J]. Mine Surveying,2016,44(4):90−94.

    范涛, 王秀臣, 李貅, 等. 瞬变电磁方法在探测煤矿浅层高阻采空区中的应用[J]. 西北地质, 2010, 43(2): 156−162.

    FAN Tao, WANG Xiuchen, LI Xiu, et al. Application of TEM in Detecting Goaf of Coal Mine with High-resistivity and Shallow-layer[J]. Northwestern Geology,2010,43(2):156−162.

    韩许恒, 郁春霞. 氡射气探测在采空区勘察中的应用[J]. 工程勘察, 1996(5): 62−66+72.

    HAN Xuheng, YU Chunxia. Application of Radon Emission Detection in Goaf Exploration[J]. Geotechnical Investigation & Surveying,1996(5):62−66+72.

    何继善, 李帝铨, 胡艳芳, 等. 城市强干扰环境地下空间探测技术与应用[J]. 工程地球物理学报, 2022, 19(5): 559−567.

    HE Jishan, LI Diquan, HU Yanfang, et al. Geophysical Exploration Methods for Strong Interference Urban Underground Space[J]. Chinese Journal of Engineering Geophysics,2022,19(5):559−567.

    贺阳阳. 新疆乌市104团急倾斜煤层采空区稳定性及失稳过程分析[D]. 西安: 西安科技大学, 2020.

    HE Yangyang. Stability and Instability Process Analysis of Steep Coal Seam of No. 104 Group in Xinjiang[D]. Xi’an: Thesis for Master’s Degree of Xi’an University of Science Technology, 2020.

    黄光明, 赵举兴, 李长安, 等. 岩溶区地下溶洞综合物探探测试验研究—以福建省永安大湖盆地为例[J]. 地球物理学进展, 2019, 34(3): 1184−1191. doi: 10.6038/pg2019DD0145

    HUANG Guangming,ZHAO Juxing,LI Chang’an,et al. Detection of Underground Karst Caves by Comprehensive Geophysical Exploration in Karst Area: Taking Yongan Dahu Basin in Fujian Province as Example[J]. Progress in Geophysics,2019,34(3):1184−1191. doi: 10.6038/pg2019DD0145

    孔繁良, 陈海军, 刘正荣, 等. 新疆阿舍勒矿集区深部构造反射地震成像应用研究[J]. 新疆地质, 2021, 39(4): 594−599. doi: 10.3969/j.issn.1000-8845.2021.04.013

    KONG Fanliang, CHEN Haijun, LIU Zhengrong, et al. Research on the Application of Seismic Imaging of Deep Tectonic Reflection in Ashele Ore Concentration Area, Xinjiang[J]. Xinjiang Geology,2021,39(4):594−599. doi: 10.3969/j.issn.1000-8845.2021.04.013

    孔繁良, 徐超, 李军. 高密度电法在新疆某水库大坝病险隐患探测中的应用[J]. 工程地球物理学报, 2022, 19(1): 16−20.

    KONG Fanliang, XU Chao, LI Jun. Application of Multi-electrode Resistivity Method in Detection of Hidden Dangers of A Reservoir Dam in Xinjiang[J]. Chinese Journal of Engineering Geophysics,2022,19(1):16−20.

    雷旭友, 李正文, 折京平. 超高密度电阻率法在土洞、煤窑采空区和岩溶勘探中应用研究[J]. 地球物理学进展, 2009, 24(1): 340−347.

    LEI Xunyou, LI Zhengwen, ZHE Jingping. Applications and research of the high resolution vesistivity method in caves‚mined vegion and explovation of Karst region[J]. Progress in Geophysics,2009,24(1):340−347.

    李华, 王东辉, 张伟, 等. 地球物理探测技术在成都市浅表地质结构调查中的应用研究[J]. 中国地质, 2022, 49(5): 1438−1457.

    LI Hua, WANG Donghui, ZHANG Wei, et al. Application research of geophysical exploration technology in the investigation of shallow geological structure in Chengdu[J]. Geology in China,2022,49(5):1438−1457.

    李华, 杨剑, 王桥, 等. 结合混合源面波与三分量频率谐振的浅震勘探在城市地质结构精细划分中的应用[J]. 地球物理学进展, 2020, 35(3): 1149−1155. doi: 10.6038/pg2020DD0079

    LI Hua,YANG Jian,WANG Qiao,et al. Application of shallow seismic exploration combining mixed source surface waves and three component frequency resonance method in fine detection of urban shallow geological structure[J]. Progress in Geophysics,2020,35(3):1149−1155. doi: 10.6038/pg2020DD0079

    李文. 煤矿采空区地面综合物探方法优化研究[J]. 煤炭科学技术, 2017, 45(1): 194−199.

    LI Wen. Optimization Study of Surface Comprehensive Geophysical Detection Methods of Coal Mine Goafs[J]. Coal Science and Technology,2017,45(1):194−199.

    刘小平. 我国建(构)筑物场地下伏煤矿采空区勘察技术进展[J]. 煤田地质与勘探, 2022, 50(4): 139−146. doi: 10.12363/issn.1001-1986.21.05.0299

    LIU Xiaoping. Progress in investigation technology for coal mine goafs under buildings and structures in China[J]. Coal Geology & Exploration,2022,50(4):139−146. doi: 10.12363/issn.1001-1986.21.05.0299

    刘学军, 刘震, 杨镜明. 大埋深巨厚急倾斜煤层采空区勘察手段探索[J]. 工程勘察, 2018, (增刊1): 386−392.

    LIU Xuejun, LIU Zhen, YANG Jingming. The Research on The Exploration Means of Deep and Extra-thick Coal Seam Mining Area[J]. Geotechnical Investigation & Surveying, 2018, (Sup. 1): 386−392.

    罗霄, 徐智海, 李正胜, 等. 多参数综合物探方法在煤矿采空区勘探中的应用研究[J]. 煤炭工程, 2020, 52(2): 32−37.

    LUO Xiao, XU Zhihai, LI Zhengsheng, et al. Application of Multi-parameter Comprehensive Geophysical Prospecting Method in Exploration of Goaf in Coal Mines[J]. Coal Engineering,2020,52(2):32−37.

    屈栓柱, 唐宝山, 张海珠, 等准. 噶尔盆地南缘盆地轮廓和构造属性及页岩气战略选区的重磁电勘探研究[J]. 地质评论, 2019, 65(6): 1288−1298. doi: 10.16509/j.georeview.2019.05.017

    QU Shuanzhu,TANG Baoshan,ZHANG Haizhu,et al. Study on The Shape and Structural Properties of The Southern Margin of Junggar Basin and The Potential Shale-Gas Strategic Deposit with Integrated Geophysical Methods[J]. Geological Review,2019,65(6):1288−1298. doi: 10.16509/j.georeview.2019.05.017

    孙自明, 王毅. 新疆博格达山西缘米泉地区构造解析与建模[J]. 现代地质, 2015, 28(2): 300−307.

    SUN Ziming, WANG Yi. Structural Analysis and Modeling in Miquan Area of The Western Margin of the Bogda Mountain, Xinjiang[J]. Geoscience,2015,28(2):300−307.

    汤伏全, 李庚新, 原一哲. 煤矿采空区地表重力异常效应模拟研究[J]. 煤炭学报, 2018, 43(4): 945−950. doi: 10.13225/j.cnki.jccs.2017.1578

    TANG Fuquan,LI Gengxin,YUAN Yizhe. Simulation And Study on Ground Gravity Anomaly Effect in Goaf of Coal Mine[J]. Journal of China Coal Society,2018,43(4):945−950. doi: 10.13225/j.cnki.jccs.2017.1578

    王亮, 龙霞, 王婷婷, 等. 等值反磁通瞬变电磁法在城市浅层空洞探测中的应用[J]. 物探与化探, 2022, 46(5): 1289−1295. doi: 10.11720/wtyht.2022.1467

    WANG Liang, LONG Xia, WANG Tingting, et al. Application of the opposing-coils transient electromagnetic method in detection of urban shallow cavities[J]. Geophysical and Geochemical Exploration,2022,46(5):1289−1295. doi: 10.11720/wtyht.2022.1467

    王强, 田野, 刘欢, 等. 综合物探方法在煤矿采空区探测中的应用[J]. 物探与化探, 2022, 46(2): 531−536.

    WANG Qiang, TIAN Ye, LIU Huan, et al. Application of Comprehensive Geophysical Prospecting in Investigation of Coal Mine Goaves[J]. Geophysical and Geochemical Exploration,2022,46(2):531−536.

    王亚辉, 张茂省, 师云超, 等. 基于综合物探的城市地下空间探测与建模[J]. 西北地质, 2019, 52(2): 83−94.

    WANG Yahui, ZHANG Maosheng, SHI Yunchao, et al. Precise Detection and Modeling of Urban Underground Space Based on Integrated Geophysical Exploration[J]. Northwestern Geology,2019,52(2):83−94.

    吴飞, 陈海波. 微动探测技术在安徽某煤矿采空区的应用[J]. 能源技术与管理, 2021, 46(5): 141−144.

    WU Fei, CHEN Haibo. The Application of Microtremor Survey Technology in A Coal Mine Goaf in Anhui Province[J]. Energy Technology and Management,2021,46(5):141−144.

    武欣, 潘冬明, 于景邨. 煤矿采空区地球物理探测方法综述[J]. 地球物理学进展, 2022, 37(3): 1197−1206. doi: 10.6038/pg2022GG0128

    WU Xin,PAN Dongming,YU Jingcun. Review in the geophysical methods for coalmine goaf prospecting[J]. Progress in Geophysics,2022,37(3):1197−1206. doi: 10.6038/pg2022GG0128

    席振铢, 龙霞, 周胜, 等. 基于等值反磁通原理的浅层瞬变电磁法[J]. 地球物理学报, 2016, 59(9): 3428−3435.

    XI Zhenzhu, LONG Xia, ZHOU Sheng, et al. Opposing coils transient electromagnetic method for shallow subsurface detection[J]. Chinese J. Geophys,2016,59(9):3428−3435.

    徐慧, 牟义, 杨思通, 等. 榆林地区浅埋煤层采空区电法综合勘探技术[J]. 地质与勘探, 2020, 56(4): 0792−0801.

    XU Hui,MU Yi,YANG Sitong,et al. Comprehensive Exploration Technology Based on The Electric Methods for The Goaf of Shallow Coal Seams in The Yulin Area[J]. Geology and Exploration,2020,56(4):0792−0801.

    薛国强, 潘冬明, 于景邨. 煤矿采空区地球物理探测应用综述[J]. 地球物理学进展, 2018, 33(5): 2187−2192. doi: 10.6038/pg2018BB0294

    XUE Guoqiang,PAN Dongming,YU Jingcun. Review the applications of geophysical methods for mapping coal-mine voids[J]. Progress in Geophysics,2018,33(5):2187−2192. doi: 10.6038/pg2018BB0294

    严加永, 孟贵祥, 吕庆田, 等. 高密度电法进展与展望[J]. 物探与化探, 2012, 36(4): 576−584.

    YAN Jiayong, MENG Guixiang, LV Qingtian, et al. The progress and prospect of the electrical resistivity imaging survey[J]. Geophysical & Geochemical Exploration,2012,36(4):576−584.

    姚建强, 毛玉坤. 新疆公路急倾斜煤矿采空区处理施工工法[J]. 山西建筑, 2018, 44(6): 56−58. doi: 10.3969/j.issn.1009-6825.2018.06.028

    YAO Jianqiang, MAO Yukun. Xinjiang Highway Steeply Inclined Coal Mining Area Treatment Construction Method[J]. Shanxi Architecture,2018,44(6):56−58. doi: 10.3969/j.issn.1009-6825.2018.06.028

    张健桥, 尹维民, 张兴洲. 综合物探方法在厚覆盖煤矿采空区探测中的应用[J]. 地质论评, 2021, 66(增1): 51−53.

    ZHANG Jianqiao, YIN Weimin, ZHANG Xingzhou. Application of Comprehensive Geophysical Prospecting Method in Detecting Goaf of Thick Overburden Coal Mine[J]. Geological Review,2021,66(supp.1):51−53.

    张旭, 杜晓娟, 苏超, 等. 辽源煤矿采空区重力异常解释研究[J]. 工程地球物理学报, 2015, 12(6): 755−759.

    ZHANG Xu, DU Xiaojuan, SU Chao, et al. Gravity Anomaly Interpretation of Mined-out Area in Liaoyuan Coal[J]. Chinese Journal of Engineering Geophysics,2015,12(6):755−759.

    赵东东, 张宝松, 宗全兵, 等. 综合物探方法在地铁孤石探测中的应用研究[J]. 地球物理学进展, 2022, 37(3): 1360−1370. doi: 10.6038/pg2022FF0181

    ZHAO Dongdong,ZHANG Baosong,ZONG Quanbing,et al. Application of integrated geophysical method to detection of boulder in subway shield zone[J]. Progress in Geophysics,2022,37(3):1360−1370. doi: 10.6038/pg2022FF0181

    赵虎, 王玲辉, 程强, 等. 等值反磁通瞬变电磁成像技术及工程应用[J]. 地球物理学进展, 2021, 36(5): 2244−2250. doi: 10.6038/pg2021EE0466

    ZHAO Hu,WANG Linghui,CHENG Qiang,et al. Opposing coils transient electromagnetics imaging technology and engineering application[J]. Progress in Geophysics,2021,36(5):2244−2250. doi: 10.6038/pg2021EE0466

    赵子锋. 高速公路下伏急倾斜采空区勘察技术及对路基稳定影响研究[D]. 西安: 长安大学, 2015.

    ZHAO Zifeng. Study on Survey Technology of the Steep Goaf under Expressway and Its Impact on Stability of Embankment[D]. Xi’an: Chang’an University, 2015.

    Okada H. Theory ofefficient array observations of Microtremors with special reference to the SPAC Method[J]. Exploration Geophysics,2006,37(1):73−85. doi: 10.1071/EG06073

图(6)  /  表(4)
计量
  • 文章访问数:  11
  • HTML全文浏览量:  1
  • PDF下载量:  0
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2023-04-04
  • 修回日期:  2023-10-25
  • 录用日期:  2023-08-30
  • 网络出版日期:  2025-03-25

目录

/

返回文章
返回