淺析綜合電法在地層界線劃分中的應(yīng)用

徐錦宏/湖北省地質(zhì)環(huán)境總站

淺析綜合電法在地層界線劃分中的應(yīng)用

徐錦宏/湖北省地質(zhì)環(huán)境總站

采用“電測深法追蹤,高密度電法控制”的組合形式,在豹子懈幅巖溶塌陷調(diào)查中劃分地層界限,探明灰?guī)r條帶的走向，為地質(zhì)鉆探布孔提供依據(jù)。綜合電法克服了單一物探方法的局限性和多解性,初步確定了區(qū)內(nèi)灰?guī)r條帶與圍巖的界限,在物探解釋的基礎(chǔ)上,結(jié)合地質(zhì)成果進(jìn)行了鉆探驗(yàn)證,取得了較好的勘查效果。

地層界限；綜合電法；灰?guī)r條帶

一、前言

電法作為"變種"最多的一種常規(guī)物探方法,在水工環(huán)、礦產(chǎn)勘查、考古等領(lǐng)域都有著諸多成功的應(yīng)用實(shí)例，目前應(yīng)用較多的有電測深法、高密度電法、激發(fā)極化法、可控源音頻大地電磁法和瞬變電磁法等。在實(shí)際生產(chǎn)工作中，為有效、準(zhǔn)確地解決各類地質(zhì)問題，往往需要進(jìn)行方法優(yōu)化組合。在豹子懈幅巖溶塌陷調(diào)查項(xiàng)目中，為快速有效、精確地劃分地層界限，查明巖溶分布區(qū)灰?guī)r條帶的具體走向，采用了電測深法和高密度電法結(jié)合的方法開展物探工作，取得了較好的勘查效果。

二、工區(qū)概況

（一）工區(qū)地質(zhì)概況

場區(qū)內(nèi)地層簡單，表層為第四系蓋層，地層主要為第四系全新統(tǒng)殘坡積層、沖積層、湖積層和洪沖積層，巖性為粘土、紅土，厚度一般在15m左右；下部基巖有古近-白堊系紅砂巖、二疊系灰?guī)r、二疊系泥巖、石炭系白云質(zhì)灰?guī)r和志留系泥巖、泥質(zhì)粉細(xì)砂巖。地形起伏不大。

（二）工區(qū)內(nèi)地球物理概況

根據(jù)本次工作以及區(qū)域資料，工區(qū)地層的主要電性參數(shù)見表1所示，各種地層之間存在較大的電性差異，具備采用電法進(jìn)行勘探的地球物理前提。

表1　區(qū)內(nèi)主要巖性物性參數(shù)表

三、施工方案

物探應(yīng)用了電阻率測深法、高密度電法相結(jié)合的方法。電阻率測深法采用對(duì)稱四極裝置，點(diǎn)距為500m，具體做法是：對(duì)于某一個(gè)測點(diǎn)，每改變一次供電極距就可測出一個(gè)值，從近而遠(yuǎn)，使電流向地下穿透加深，以此可測得視電阻率隨電流穿透深度的關(guān)系曲線。在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上，以AB/2為橫坐標(biāo)，以ps值為縱坐標(biāo)，繪制成該測點(diǎn)的電測深曲線，再用sufer軟件繪制視電阻率等值線斷面圖，通過處理分析進(jìn)而界定灰?guī)r條帶與圍巖分界的大致位置。高密度電法是以巖土體的電性差異為基礎(chǔ)的一種電探方法，根據(jù)在施加電場作用下地中傳導(dǎo)電流的分布規(guī)律，推斷地下具有不同電阻率的地質(zhì)體的賦存情況。根據(jù)實(shí)測的視電阻率剖面，進(jìn)行計(jì)算、分析，便可獲得地下地層中的電阻率分布情況,從而可以判定地層界限的確切位置。電測深剖面線布置與構(gòu)造線走向基本垂直，在大致查明灰?guī)r條帶的界限和走向后，再在重點(diǎn)區(qū)布置高密度電法剖面，高密度電法采用溫納裝置，點(diǎn)距為5m，從而可以達(dá)到精確劃定地層界限的目的。

四、成果分析

1.圖一、圖二為垂直于接觸構(gòu)造線布置的兩條電測深測線解譯的剖面圖，測線近南北向布置，線距1km，線長2.5km。1線與2線所控制的地層基本一致，從地電斷面來看，也可將剖面劃分為兩層，表層為第四系覆蓋，視電阻率值約為20～40Ω·m之間，厚度在20m之內(nèi)；覆蓋層下部為基巖。基巖電阻率呈現(xiàn)也呈現(xiàn)北部高南部低，電性差異較大，北部基巖視電阻率值在95～291Ω·m之間，推測為灰?guī)r；剖面兩端基巖視電阻率值均在70Ω·m以下，推測為泥質(zhì)砂巖。1線以里程樁號(hào)1500m為界，2線以里程樁號(hào)1900m為界，灰?guī)r條帶與砂巖分界線較為清晰，界限走向約為105°。

2.通過電阻率測深法大致界定了地層界限的位置，再合理布置高密度剖面較為精確的對(duì)地層界限的準(zhǔn)確位置進(jìn)行了定性解釋。以電測深2號(hào)剖面上布置的高密度電法1線為例，根據(jù)地電斷面圖可以看出（如圖三所示），該剖面電阻率值大致呈上低下高分布，根據(jù)已有地質(zhì)資料，大致可將剖面分為二層:表層電阻率值在10～30Ω·m，推測為第四系粘土覆蓋層，厚度為15m左右；以剖面里程樁號(hào)300m處為界限,北部基巖電阻率大于100Ω·m，推測為灰?guī)r;南部電阻率值在18～30Ω·m之間,推測為泥質(zhì)砂巖。灰?guī)r條帶與泥質(zhì)砂巖界限較為清晰。

剖面里程樁號(hào)250m處出現(xiàn)有一處連續(xù)性較好的低阻異常帶，視電阻率值為3～30Ω·m，推測為斷裂構(gòu)造。

五、驗(yàn)證情況

物探成果解譯之后，在高密度電法1線處推薦了兩個(gè)鉆孔，一是為了驗(yàn)證地層界限的位置，二是為了驗(yàn)證該線處推斷的斷裂構(gòu)造。鉆孔ZK105巖芯情況為：0～16m為粉質(zhì)粘土；16m以下為灰?guī)r，其中68m處見角礫灰?guī)r，破碎。鉆孔ZK106巖芯情況為0～14m為粉質(zhì)粘土；14m以下為泥質(zhì)粉砂巖。由此可見，本次進(jìn)行綜合電法勘查，有效的解決了地層劃分的問題。

六、結(jié)論

1.本次物探工作對(duì)重點(diǎn)區(qū)進(jìn)行了高密度電法和電阻率測深法勘探，通過對(duì)兩種物探手段采集的剖面資料進(jìn)行對(duì)比分析，取得了較好的目的效果，能夠有效的劃分地層界限；

2.每種電法都有各自的特點(diǎn)和適宜地區(qū)，因地制宜的選擇并在地質(zhì)勘查中綜合利用,以提高電法勘探的準(zhǔn)確性。特別是在兩套巖層的電性存在較大的阻值差異時(shí)，通過優(yōu)化電法組合，不僅使得地質(zhì)勘查質(zhì)量和效率都得到了大幅度提高，而且減少了盲目鉆探的成本浪費(fèi)。

[1]王興泰.工程與環(huán)境物探新方法新技術(shù)[M].地質(zhì)出版社,1996:108-131.

[2]王懷洪.發(fā)揮物探作用提高勘探效果[J].地球物理學(xué)進(jìn)展,2005,20（1）:93-96.

[3]郭君科,田紹義,呂紹龍.高密度電阻率法技術(shù)與應(yīng)用[J].黑龍江水利科技,2005(01):116.

徐錦宏（1989～）男，湖北省地質(zhì)環(huán)境總站，助理工程師，研究方向：工程與環(huán)境物探研究與應(yīng)用工作。