高密度電阻率法在地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用

趙智賢，紀(jì)珊珊

（廣東省有色地質(zhì)勘查院，廣東 廣州 510040）

本文對英德地區(qū)的第四系覆蓋層厚度及地層發(fā)育程度擬作出調(diào)查結(jié)論，中心區(qū)域因施工原因已有大量的鉆探結(jié)果提供依據(jù)，而在中心區(qū)域外圍，大部分為未進(jìn)行施工區(qū)域，一般未做地質(zhì)勘查工作，為出露的灰?guī)r山體及相應(yīng)的沖積谷地，因而缺乏相應(yīng)的地層資料；針對山間谷地，選擇有代表性的區(qū)段，采用高效、經(jīng)濟(jì)的高密度電阻率法結(jié)合少量的鉆探方式進(jìn)行探測，可以了解英德地區(qū)外圍的巖面深度及地質(zhì)發(fā)育情況。

1 高密度電阻率法的原理

高密度電阻率法是傳統(tǒng)電阻率法的一種改進(jìn)形式，它是以地層導(dǎo)電性差異為基礎(chǔ)，通過研究在人工施加的直流電場作用下、地下傳導(dǎo)電流的分布規(guī)律而揭示地層結(jié)構(gòu)和其他隱伏的地質(zhì)現(xiàn)象[1]。高密度電阻率勘探系統(tǒng)（圖1）是一個(gè)微機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，它除了供電系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)之外，還含有一個(gè)電極轉(zhuǎn)換器。電極轉(zhuǎn)換器在微機(jī)的控制下，按設(shè)定的電極組合形式向預(yù)定的電極對供電，并同時(shí)測定供電電極的供電電流和觀測電極的電位[2]。

圖1 高密度電阻率勘探系統(tǒng)示意圖

2 工作區(qū)物性概況

地質(zhì)調(diào)查成果表明，英德市主城區(qū)及外圍灰?guī)r地層區(qū)域，區(qū)域地層發(fā)育深度一般在5m～30m，深度在50m也偶見。全區(qū)地形相對平坦，地表以第四系地層覆蓋為主，潛水位很淺（1m左右），地表水豐富。

據(jù)實(shí)地踏勘，對照相關(guān)的地質(zhì)鉆探及勘查資料，本區(qū)不良地質(zhì)現(xiàn)象主要有：土洞、溶洞或斷裂破碎帶。這些不良地質(zhì)體的電阻率相對于正常土體均呈低電阻率狀態(tài)。具體分析如下。

（1）測區(qū)地表廣泛分布為耕表土層，導(dǎo)電良好，是一層相對低電阻率電性層。

（2）依據(jù)現(xiàn)有勘查資料情況得出，本區(qū)的地下水位埋深較淺，所以測區(qū)中的軟化殘積土、土洞和溶洞及斷裂破碎帶均飽含地下水，屬于低電阻率的地質(zhì)體。

3 高密度電阻率法工作布置及數(shù)據(jù)處理

由于高密度電阻率勘探系統(tǒng)能自動(dòng)、快速切換和組合電極，由此它的觀測點(diǎn)密度能遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)電阻率法，能獲得更豐富的地下信息。

（1）本次工作使用重慶奔騰數(shù)控技術(shù)研究所生產(chǎn)的WGMD-4高密度電阻率測量系統(tǒng)。

（2）高密度電阻率的電極組合形式甚多，適用于不同的工作目的和工作條件。鑒于本次工作目的通過獲取深度較大、完整的電阻率剖面，從而掌握深部地質(zhì)發(fā)育信息，故選用等間隔三極測深法（圖2），其中無窮極距OB不小于600m。

圖2 三極測深電極示意圖

（3）數(shù)據(jù)解譯方法：數(shù)據(jù)處理軟件為BTBC2004數(shù)據(jù)接收轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，SURFER三維處理系統(tǒng)，RES2DINV反演系統(tǒng)，AUTOCAD繪圖系統(tǒng)。

采集數(shù)據(jù)——整理——結(jié)合地質(zhì)資料分析、解譯，同時(shí)反演深度關(guān)系——推斷地質(zhì)情況。

4 電阻率擬斷面意義

每個(gè)測深點(diǎn)縱深方向的視電阻率值，等距地形成一個(gè)縱坐標(biāo)表示深度、橫坐標(biāo)表示點(diǎn)位、縱平面以視電阻率等值線充填的剖面——視電阻率擬斷面圖，通過視電阻率等值線的變化，結(jié)合地質(zhì)條件，推斷土層的特性變化。視電阻率擬斷面圖是電法及電磁法解釋探測目標(biāo)地質(zhì)體的基本元素。電法或電磁法利用“視電阻率擬斷面圖及推斷剖面圖”在縱深方向?qū)γ織l測線的地層面線及溶蝕帶或斷裂等進(jìn)行反演推斷[3]。

本次工作全區(qū)視電阻率值在1至9822Ω·m間，平均值為500Ω·m，一般出現(xiàn)值為100至900Ω·m。在本次研究區(qū)域不良地質(zhì)體發(fā)育于地層表面以上可能為軟弱的土層、土洞，發(fā)育于巖面及以下為溶洞、溶隙等。因此，判斷不良地質(zhì)體的性質(zhì)，在視電阻率擬斷面圖上將地層定位是首要的工作，本次工作重點(diǎn)是巖溶，視軟弱土層、土洞等為第四系土層。

地層確定：利用視電阻率等值線，依據(jù)地面調(diào)查結(jié)果，結(jié)合已有鉆孔揭露的勘探地質(zhì)層深度，發(fā)現(xiàn)：深度約2m～30m，大部分深度在6m～25m，擬斷面圖中電阻率值在60Ω·m～250Ω·m間，大部分接近200Ω·m等值線，因此將250Ω·m～400Ω·m等值線作為一個(gè)統(tǒng)計(jì)值；由于各個(gè)地段的地表（至淺層）接地情況不同，不可能用一個(gè)統(tǒng)一的電阻率值作為劃分標(biāo)準(zhǔn)，可取相對值進(jìn)行大致的劃分[4]。

本區(qū)斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，灰?guī)r具較強(qiáng)的脆性特征，斷裂附近的地層一般來說具“張性”特點(diǎn)，特別是位于小盆地之中，地下水極其豐富，區(qū)域地質(zhì)發(fā)育應(yīng)以“開口向上”的“V”字型形式為主（即溶隙、溶槽為主）。

5 結(jié)論

（1）本次中心城區(qū)外圍的高密度電阻率測深工作利用所測電阻率成果在剖面上推斷了場地的地層縱深分布情況，在各個(gè)方位及走向上具有一定的代表性。分析認(rèn)為，外圍地段的第四系覆蓋層下的灰?guī)r地層均屬于地質(zhì)發(fā)育良好區(qū)域，其主要地質(zhì)形態(tài)在剖面上表現(xiàn)為“V”字型的溶隙、溶溝或溶槽；地層深度自3m～30m不等；地質(zhì)構(gòu)造的發(fā)育不局限一個(gè)方向；經(jīng)多個(gè)驗(yàn)證鉆孔的揭露，此次推斷的地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育良好區(qū)域得到證實(shí)。

（2）對于英德地區(qū)外圍，各個(gè)方位的地層深度不均勻，其完整性也有較大的差異，因此地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育程度也各不相同。