淺議高密度電阻率法在地震地質探測中的應用

【摘 要】隨著現代科技的高速發展，物探方法在工程地質領域得到廣泛應用，高密度電法在解決相應工程地質問題中發揮著越來越大的作用，高密度電法是電測深和電剖面兩種方法的組合，在裝置和排列上一次可以完成縱橫二維的勘探過程，既能揭示地下某一深度水平巖性的變化又能提供巖性縱向的變化情況。該方法在地震地質領域的應用雖然有著一定的優勢，由于在對勘測資料的解釋方面，主要是根據地質體的電性變化特征為依據，所以我們必須對探測區探測對象進行調查分析，掌握隱伏斷層的地質表現形式及電性特征；在工作時盡量避免各種影響因素，才能使探測結果趨于真實合理。本文以溫納裝置為例，介紹高密度電法在地震地質勘探中的應用。

【關鍵詞】高密度電阻率法；探測；視電阻率；等值線；斷層；地質表現形式；電性特征

【Abstract】With the rapid development of modern technology， the field of geophysical methods in geological engineering are widely used， high density electrical method plays an increasingly important role in solving the corresponding engineering geological problems， the high-density electrical method is electrical sounding and electrical profiling two combination of methods， and on the device and can be arranged in a two-dimensional aspect to complete the exploration process， both to reveal the changes in the level of underground rock of a certain depth and can provide longitudinal changes in lithology. The method used in the field of earthquake geology， although there is a certain advantage， since the interpretation of the survey data， mainly based on changes in electrical characteristics based on geological body， so we must be investigated to detect object detection zone analysis， master concealed geological characteristics and electrical manifestations fault； while working to avoid a variety of factors in order to make more reasonable real detection results. In this paper， Wenner device as an example， the application of high-density electrical method in seismic and geologic exploration.

【Key words】High density resistivity method；Detection；Apparent resistivity；Contour； fault；Geological manifestations；Electrical characteristics

1. 高密度電法探測原理

（1）高密度電法的物理前提是地下介質的導電性差異。它通過A﹑B電極向地下供電流I，然后在M﹑N極間測量電位差ΔV，從而求得該記錄點的視電阻率值ρs=KΔV/I，根據實測的視電阻率剖面進行計算、處理、分析，便可獲得地層中電阻率的分布情況，從而可以劃分地層、圈閉異常。對于固定斷面掃描測量，適用方法是α-排列（溫納裝置），示意圖如圖1。

（2）測試前先將電極打入地下，再布設測線，測量時，AM=MN=NB，為一個電極間距，A、B、M、N逐點同時向右移動，得到第一條剖面線，接著AM、MN、NB增大一個電極間距，A、B、M、N逐點同時向右移動，得到另一條剖面線，這樣不斷測量掃描下去，得到倒梯形斷面。

2. 成果解釋

由圖2可見，各測線的視電阻率等值線圖及其反演結果。其對應斷面的電性變化具有明顯的規律性，垂向電性分層特征明顯，分層輪廓清晰，從上向下阻值增大，低阻區對應土層，高阻區對應基巖，基巖面清晰平緩，電性分布穩定，可以初步判斷測線范圍內有溶洞等地質異常的可能性小。但能否表明在測線探測范圍內無斷層通過？筆者認為還需要做進一步分析（高密度電法測線測量參數表見表1）。

3. 隱伏斷層的地質表現形式與電性特征

（1）斷層的總體特征是二維板狀體，向下延伸很深，相對于圍巖介質的電阻率，斷層可表現為低阻斷層或高阻斷層，這決定于斷層的性質、破碎帶寬度、膠結程度、含水特征、巖脈侵入等特性及圍巖電阻率特性。一般來說，新活動斷層電阻率值較低，斷層越老，膠結程度越強電阻率值越高；斷層破碎帶越寬月破碎，電阻率相對較小；地下水和地表水越豐富電阻率越小；壓性斷層少水，則為高阻，張性斷層富水，則為低阻；有巖脈順斷層侵入，多為高阻。

（2）根據斷層的發育情況及其與兩側巖層的電性差異，斷層的電性特征主要有如下幾種表現：當斷層破碎帶寬，斷層電阻率與兩側巖層電阻率差異明顯時，斷層表現為高阻或低租板狀體。當斷層帶不發育或斷層電阻率與兩側巖層電阻率差異不明顯時，如果斷層兩側巖性不同，斷層將表現為巖性分界面；如果斷層兩側巖性相同且與斷層的電阻率差異不大時，高密度電阻率法探測將很難有明顯反映。

4. 影響因素

（1）探測場區的地形影響。

在數據的采集過程中，采集儀所測得的視電阻率值（電位值）不僅和地下構造分布有關，還受地形變化的影響，一般來說，凸地形情況和平坦地形相比，測得的電阻率值偏大；凹地形情況下電阻率值偏小。而高密度電阻率法所測得的結果，是探測范圍內地電介質的分布情況和地下構造以及地形起伏雙重影響下的視電阻率二維斷面圖。

（2）人工構造物的影響。

鐵路、地下埋設金屬管線、高壓電線、鋼筋混凝土建筑物、金屬堆積物等人工構造物對電法測量的精度影響較大，這些構造物和周圍介質相比表現為低阻特征，從而吸引電流集中流向這里，真實反映測量地層的實際視電阻率（電位值）變得困難。

5. 結論

由于高密度電阻率法的資料解釋主要依據就是所探測范圍內地質體的電性特征，在探測前，首先排除各種影響因素；認真分析研究整個工作區地質地球物理特征，探查對象構成物質的顆粒電阻率、孔隙度、含水飽和度、孔隙水電阻率、溫度等。另外，地層巖體的生成年代不同，生成后是否經歷構造運動，熱水變質作用，風化作用等因素也影響了電阻率值的大小。確認探查對象的電阻率和周圍介質的差異。對可能存在的隱伏斷層的電性結構表現形式有充分認識，同時收集地質踏勘資料，鉆孔資料，測井資料，室內巖土實驗資料等，結合多種手段探測結果進行綜合解釋，才能對隱伏斷層的有無及其性質做出準確判定。

[文章編號]1619-2737（2014）07-24-770

[作者簡介] 宮傳梅，職稱：工程師，工作單位：安徽省地震局地震工程研究院，從事地質勘測工作。endprint

【摘 要】隨著現代科技的高速發展，物探方法在工程地質領域得到廣泛應用，高密度電法在解決相應工程地質問題中發揮著越來越大的作用，高密度電法是電測深和電剖面兩種方法的組合，在裝置和排列上一次可以完成縱橫二維的勘探過程，既能揭示地下某一深度水平巖性的變化又能提供巖性縱向的變化情況。該方法在地震地質領域的應用雖然有著一定的優勢，由于在對勘測資料的解釋方面，主要是根據地質體的電性變化特征為依據，所以我們必須對探測區探測對象進行調查分析，掌握隱伏斷層的地質表現形式及電性特征；在工作時盡量避免各種影響因素，才能使探測結果趨于真實合理。本文以溫納裝置為例，介紹高密度電法在地震地質勘探中的應用。

【關鍵詞】高密度電阻率法；探測；視電阻率；等值線；斷層；地質表現形式；電性特征

【Abstract】With the rapid development of modern technology， the field of geophysical methods in geological engineering are widely used， high density electrical method plays an increasingly important role in solving the corresponding engineering geological problems， the high-density electrical method is electrical sounding and electrical profiling two combination of methods， and on the device and can be arranged in a two-dimensional aspect to complete the exploration process， both to reveal the changes in the level of underground rock of a certain depth and can provide longitudinal changes in lithology. The method used in the field of earthquake geology， although there is a certain advantage， since the interpretation of the survey data， mainly based on changes in electrical characteristics based on geological body， so we must be investigated to detect object detection zone analysis， master concealed geological characteristics and electrical manifestations fault； while working to avoid a variety of factors in order to make more reasonable real detection results. In this paper， Wenner device as an example， the application of high-density electrical method in seismic and geologic exploration.

【Key words】High density resistivity method；Detection；Apparent resistivity；Contour； fault；Geological manifestations；Electrical characteristics

1. 高密度電法探測原理

（1）高密度電法的物理前提是地下介質的導電性差異。它通過A﹑B電極向地下供電流I，然后在M﹑N極間測量電位差ΔV，從而求得該記錄點的視電阻率值ρs=KΔV/I，根據實測的視電阻率剖面進行計算、處理、分析，便可獲得地層中電阻率的分布情況，從而可以劃分地層、圈閉異常。對于固定斷面掃描測量，適用方法是α-排列（溫納裝置），示意圖如圖1。

（2）測試前先將電極打入地下，再布設測線，測量時，AM=MN=NB，為一個電極間距，A、B、M、N逐點同時向右移動，得到第一條剖面線，接著AM、MN、NB增大一個電極間距，A、B、M、N逐點同時向右移動，得到另一條剖面線，這樣不斷測量掃描下去，得到倒梯形斷面。

2. 成果解釋

由圖2可見，各測線的視電阻率等值線圖及其反演結果。其對應斷面的電性變化具有明顯的規律性，垂向電性分層特征明顯，分層輪廓清晰，從上向下阻值增大，低阻區對應土層，高阻區對應基巖，基巖面清晰平緩，電性分布穩定，可以初步判斷測線范圍內有溶洞等地質異常的可能性小。但能否表明在測線探測范圍內無斷層通過？筆者認為還需要做進一步分析（高密度電法測線測量參數表見表1）。

3. 隱伏斷層的地質表現形式與電性特征

（1）斷層的總體特征是二維板狀體，向下延伸很深，相對于圍巖介質的電阻率，斷層可表現為低阻斷層或高阻斷層，這決定于斷層的性質、破碎帶寬度、膠結程度、含水特征、巖脈侵入等特性及圍巖電阻率特性。一般來說，新活動斷層電阻率值較低，斷層越老，膠結程度越強電阻率值越高；斷層破碎帶越寬月破碎，電阻率相對較小；地下水和地表水越豐富電阻率越小；壓性斷層少水，則為高阻，張性斷層富水，則為低阻；有巖脈順斷層侵入，多為高阻。

（2）根據斷層的發育情況及其與兩側巖層的電性差異，斷層的電性特征主要有如下幾種表現：當斷層破碎帶寬，斷層電阻率與兩側巖層電阻率差異明顯時，斷層表現為高阻或低租板狀體。當斷層帶不發育或斷層電阻率與兩側巖層電阻率差異不明顯時，如果斷層兩側巖性不同，斷層將表現為巖性分界面；如果斷層兩側巖性相同且與斷層的電阻率差異不大時，高密度電阻率法探測將很難有明顯反映。

4. 影響因素

（1）探測場區的地形影響。

在數據的采集過程中，采集儀所測得的視電阻率值（電位值）不僅和地下構造分布有關，還受地形變化的影響，一般來說，凸地形情況和平坦地形相比，測得的電阻率值偏大；凹地形情況下電阻率值偏小。而高密度電阻率法所測得的結果，是探測范圍內地電介質的分布情況和地下構造以及地形起伏雙重影響下的視電阻率二維斷面圖。

（2）人工構造物的影響。

鐵路、地下埋設金屬管線、高壓電線、鋼筋混凝土建筑物、金屬堆積物等人工構造物對電法測量的精度影響較大，這些構造物和周圍介質相比表現為低阻特征，從而吸引電流集中流向這里，真實反映測量地層的實際視電阻率（電位值）變得困難。

5. 結論

由于高密度電阻率法的資料解釋主要依據就是所探測范圍內地質體的電性特征，在探測前，首先排除各種影響因素；認真分析研究整個工作區地質地球物理特征，探查對象構成物質的顆粒電阻率、孔隙度、含水飽和度、孔隙水電阻率、溫度等。另外，地層巖體的生成年代不同，生成后是否經歷構造運動，熱水變質作用，風化作用等因素也影響了電阻率值的大小。確認探查對象的電阻率和周圍介質的差異。對可能存在的隱伏斷層的電性結構表現形式有充分認識，同時收集地質踏勘資料，鉆孔資料，測井資料，室內巖土實驗資料等，結合多種手段探測結果進行綜合解釋，才能對隱伏斷層的有無及其性質做出準確判定。

[文章編號]1619-2737（2014）07-24-770

[作者簡介] 宮傳梅，職稱：工程師，工作單位：安徽省地震局地震工程研究院，從事地質勘測工作。endprint

【摘 要】隨著現代科技的高速發展，物探方法在工程地質領域得到廣泛應用，高密度電法在解決相應工程地質問題中發揮著越來越大的作用，高密度電法是電測深和電剖面兩種方法的組合，在裝置和排列上一次可以完成縱橫二維的勘探過程，既能揭示地下某一深度水平巖性的變化又能提供巖性縱向的變化情況。該方法在地震地質領域的應用雖然有著一定的優勢，由于在對勘測資料的解釋方面，主要是根據地質體的電性變化特征為依據，所以我們必須對探測區探測對象進行調查分析，掌握隱伏斷層的地質表現形式及電性特征；在工作時盡量避免各種影響因素，才能使探測結果趨于真實合理。本文以溫納裝置為例，介紹高密度電法在地震地質勘探中的應用。

【關鍵詞】高密度電阻率法；探測；視電阻率；等值線；斷層；地質表現形式；電性特征

【Abstract】With the rapid development of modern technology， the field of geophysical methods in geological engineering are widely used， high density electrical method plays an increasingly important role in solving the corresponding engineering geological problems， the high-density electrical method is electrical sounding and electrical profiling two combination of methods， and on the device and can be arranged in a two-dimensional aspect to complete the exploration process， both to reveal the changes in the level of underground rock of a certain depth and can provide longitudinal changes in lithology. The method used in the field of earthquake geology， although there is a certain advantage， since the interpretation of the survey data， mainly based on changes in electrical characteristics based on geological body， so we must be investigated to detect object detection zone analysis， master concealed geological characteristics and electrical manifestations fault； while working to avoid a variety of factors in order to make more reasonable real detection results. In this paper， Wenner device as an example， the application of high-density electrical method in seismic and geologic exploration.

【Key words】High density resistivity method；Detection；Apparent resistivity；Contour； fault；Geological manifestations；Electrical characteristics

1. 高密度電法探測原理

（1）高密度電法的物理前提是地下介質的導電性差異。它通過A﹑B電極向地下供電流I，然后在M﹑N極間測量電位差ΔV，從而求得該記錄點的視電阻率值ρs=KΔV/I，根據實測的視電阻率剖面進行計算、處理、分析，便可獲得地層中電阻率的分布情況，從而可以劃分地層、圈閉異常。對于固定斷面掃描測量，適用方法是α-排列（溫納裝置），示意圖如圖1。

（2）測試前先將電極打入地下，再布設測線，測量時，AM=MN=NB，為一個電極間距，A、B、M、N逐點同時向右移動，得到第一條剖面線，接著AM、MN、NB增大一個電極間距，A、B、M、N逐點同時向右移動，得到另一條剖面線，這樣不斷測量掃描下去，得到倒梯形斷面。

2. 成果解釋

由圖2可見，各測線的視電阻率等值線圖及其反演結果。其對應斷面的電性變化具有明顯的規律性，垂向電性分層特征明顯，分層輪廓清晰，從上向下阻值增大，低阻區對應土層，高阻區對應基巖，基巖面清晰平緩，電性分布穩定，可以初步判斷測線范圍內有溶洞等地質異常的可能性小。但能否表明在測線探測范圍內無斷層通過？筆者認為還需要做進一步分析（高密度電法測線測量參數表見表1）。

3. 隱伏斷層的地質表現形式與電性特征

（1）斷層的總體特征是二維板狀體，向下延伸很深，相對于圍巖介質的電阻率，斷層可表現為低阻斷層或高阻斷層，這決定于斷層的性質、破碎帶寬度、膠結程度、含水特征、巖脈侵入等特性及圍巖電阻率特性。一般來說，新活動斷層電阻率值較低，斷層越老，膠結程度越強電阻率值越高；斷層破碎帶越寬月破碎，電阻率相對較小；地下水和地表水越豐富電阻率越小；壓性斷層少水，則為高阻，張性斷層富水，則為低阻；有巖脈順斷層侵入，多為高阻。

（2）根據斷層的發育情況及其與兩側巖層的電性差異，斷層的電性特征主要有如下幾種表現：當斷層破碎帶寬，斷層電阻率與兩側巖層電阻率差異明顯時，斷層表現為高阻或低租板狀體。當斷層帶不發育或斷層電阻率與兩側巖層電阻率差異不明顯時，如果斷層兩側巖性不同，斷層將表現為巖性分界面；如果斷層兩側巖性相同且與斷層的電阻率差異不大時，高密度電阻率法探測將很難有明顯反映。

4. 影響因素

（1）探測場區的地形影響。

在數據的采集過程中，采集儀所測得的視電阻率值（電位值）不僅和地下構造分布有關，還受地形變化的影響，一般來說，凸地形情況和平坦地形相比，測得的電阻率值偏大；凹地形情況下電阻率值偏小。而高密度電阻率法所測得的結果，是探測范圍內地電介質的分布情況和地下構造以及地形起伏雙重影響下的視電阻率二維斷面圖。

（2）人工構造物的影響。

鐵路、地下埋設金屬管線、高壓電線、鋼筋混凝土建筑物、金屬堆積物等人工構造物對電法測量的精度影響較大，這些構造物和周圍介質相比表現為低阻特征，從而吸引電流集中流向這里，真實反映測量地層的實際視電阻率（電位值）變得困難。

5. 結論

由于高密度電阻率法的資料解釋主要依據就是所探測范圍內地質體的電性特征，在探測前，首先排除各種影響因素；認真分析研究整個工作區地質地球物理特征，探查對象構成物質的顆粒電阻率、孔隙度、含水飽和度、孔隙水電阻率、溫度等。另外，地層巖體的生成年代不同，生成后是否經歷構造運動，熱水變質作用，風化作用等因素也影響了電阻率值的大小。確認探查對象的電阻率和周圍介質的差異。對可能存在的隱伏斷層的電性結構表現形式有充分認識，同時收集地質踏勘資料，鉆孔資料，測井資料，室內巖土實驗資料等，結合多種手段探測結果進行綜合解釋，才能對隱伏斷層的有無及其性質做出準確判定。

[文章編號]1619-2737（2014）07-24-770

[作者簡介] 宮傳梅，職稱：工程師，工作單位：安徽省地震局地震工程研究院，從事地質勘測工作。endprint