高密度電法在探測隱伏斷裂帶中的應用

池躍龍，張 亭，王星捷

（1.成都理工大學工程技術學院，四川樂山 614000；

2.成都理工大學地球探測與信息技術教育部重點實驗室，四川成都 610059）

高密度電法在探測隱伏斷裂帶中的應用

池躍龍1.2，張 亭1.2，王星捷1.2

（1.成都理工大學工程技術學院，四川樂山 614000；

2.成都理工大學地球探測與信息技術教育部重點實驗室，四川成都 610059）

本文介紹了高密度電法的原理及工作方法，并應用高密度電法對龍門山斷裂區的隱伏斷裂帶進行了勘測。實驗結果表明了高密度電法，是探測隱伏斷裂帶的行之有效的方法。

高密度電阻率法；隱伏斷裂帶；大地電測深

0 引言

斷裂帶是一種常見的地質構造之一。了解斷裂帶的分布情況對我們了解區域地質構造有著重要的意義。高密度電阻率法是在常規電法勘探的基礎上發展起來的新型物探方法,可廣泛應用于地質調查及工程勘察中[1]。高密度電法比常用的電阻率法有更多的優點，一次可以完成縱、橫二維勘探過程，觀測精度高，采集數據可靠，獲得地質信息豐富[2]。本次高密度電法的主要任務是獲得可靠的地電數據，進而查明測區斷裂帶分布情況，通過實驗證明高密度電法在探測隱伏斷裂方面的有效性。

1 高密度電法原理及方法

高密度電阻率法的工作原理與常規電阻率法相同，都是以巖土介質的導電性差異為基礎，通過觀測人工建立的地下穩定電流場的分布規律來進一步推測地下的地質情況[3]。與常規電阻率法不同的是，高密度電法在現場測量時,只需要將全部電極設置在一定間隔的測點上,一般為1m～10m 。然后用多芯電纜將其連接到程控式多路電極轉換開關上，電極轉換開關是一種由單片機控制的電極自動換接裝置，它可以根據需要自動進行電極裝置形式，極距及測點的轉換。測量信號用電極轉換開關關入微機工程電測儀，并將測量結果依次存入隨機存儲器。將數據回放送入微機，便可以按給定程序對原始資料進行處理[4]。

2 斷裂帶電法探測的物理前提

在斷裂帶內，斷層面及破碎的巖塊造成的空隙，使得斷裂帶與上、下盤圍巖通常存在電性差異,在電法勘探中表現為高阻異常或低阻異常。一般來說，如果斷裂帶區域內有地表水或地下水，地表水會順著破碎的巖塊空隙下滲，地下水也容易在斷裂帶內大量富集，這就會導致斷裂帶內的視電阻率下降，明顯低于圍巖，出現低阻異常；如果斷裂帶區域內不含水，斷裂和破碎的巖塊會大大降低巖石的導電性，使得其視電阻率明顯高于上、下圍巖，出現高阻異常。斷裂帶的這種電性特征為高密度電法勘探提供了良好的物理前提。

3 高密度電法在斷裂帶探測中的應用

3.1 測區地質概況

探測區位于我國西南部龍門山斷裂前緣，總體地勢為西高東低，起點和終點高差約30m；測區上覆第四系為粉質黏土、松散堆積物，下伏基巖為三疊系含泥頁巖、夾泥灰巖、灰巖，有炭質層；測區構造發育，地層較為破碎，在地震之后有明顯的上下錯動，是電法進行斷層探測的極佳區域。

3.2 野外探測及測線布置

根據本次探測目的和實際地質概況，本著裝置簡單易操作、受周圍環境影響小的原則,另據現場情況和試驗結果, 野外測量采用溫納裝置：其中的A,B為供電電極,M,N為測量電極,四個電極依次滾動進行測量，測量斷面為倒梯形（如圖1所示）。

圖1 溫納裝置示意圖

此外，由于斷裂破碎帶走向大致為NE方向，測線布置一般按垂直其方向。本次實驗共布置兩條測線，測線長度為250～300m之間。對異常點及突變點，均進行重復觀測，以確保測量數據可靠。

3.3 高密度電法探測成果解釋分析和驗證

在對野外測量數據使用專業軟件進行處理后得到了兩條剖面的反演成果圖（圖2為剖面1的反演成果圖，圖3為剖面2的反演成果圖）。

圖2 剖面1的反演成果圖

圖3 剖面2的反演成果圖

以上兩圖的90～120m之間出現明顯低阻，而兩側為相對高阻。剖面1和剖面2出現低阻的位置都與已知地質資料中地表發生斷層位移的位置對應良好，可推斷此處斷裂含水量較大，導致了斷層破碎帶內高密度電法反演剖面出現了低阻異常。而正因為這兩條剖面都是沿著斷裂分布的垂直方向布線而成，兩條剖面中出現低阻的位置又對應良好，恰好能夠驗證上述推斷。

由圖中可以看出，淺部地層的電阻率明顯低于深部，而深部地層的電性連續性較好，這是因為地表是由粉質黏土和松散堆積物等不連續的物質組成，部分區段含水性不均勻；而深部連續的高阻層為基巖，主要由灰巖和泥灰巖組成。斷裂帶兩側的電阻率值也不相同，左側電阻明顯低于右側，這說明左側圍巖的含水性較右側的好。而由地質資料可知，左側為斷層上盤，右側為下盤，由于本地區地層受到不均勻擠壓應力，斷層北西盤向上逆沖，導致其破碎程度大于下盤，含水較多，電阻較低，所以此次電法探測結果與已知地質資料對應良好。

4 結語

本文通過具體的工程實例，應用高密度電法探測地下斷層，取得了良好的效果，并與已有的地質、鉆孔資料相吻合。

進行高密度電法勘探之前一定要對測區的地形、地質條件充分的掌握，以便選擇合理的測量裝置進行探測。

然而任何物探方法在實際應用中都會存在局限性。因此,在進行高密度電法探測時也應注意各探測方法的合理配合,如在本次探測時,還配合了淺層地震法進行了異常區的驗證工作。

參考文獻

[1]杜華光.高密度電法在工程地質勘察中的應用[J].路基工程,2008，139(4)：110～112.

[2]張獻民.應用高密度電法探測煤田陷落柱[J].物探與化探,1994(5)：363～370.

[3]肖宏躍主編.地電學教程[M].地質出版社,2008.9.

[4]劉海飛.高密度電阻率法數據處理方法研究[J].中南大學,2004.

[5]馬德錫,于愛軍.高密度電法在金礦勘查中的應用[J].地質與勘探,2008,44(3)：65～69.

[6]秦 正.高密度電阻率法在工程勘察中的應用[J].物探裝備,2005,15(3)： 205～209.

[7]王興泰.高密度電法在煤礦采空區探測中的應用[J].能源技術,2006,12(5)：011～013.

The Application of the High-density Electrical Method in Detecting the Underground Faults

CHI Yuelong1.2, ZHANG Ting1.2, WANG Xingjie1.2
( 1. School of Engineering Technology， Chengdu University of Technology， Leshan 614000；Key Lab Earth Exploration & Information Techniques of Ministry of Education, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059)

This paper introduces the working principle and method of the high-density electrical method, and applies the method to survey the underground faults of Longmenshan fault area. The survey results show that high-density electrical method is benef cial to detect the underground faults.

High-density electrical method; underground faults; Geodetic electrical detection

P631.1

A

1007-1903（2014）03-0044-03