高密度電法在濱海構造斷裂區勘察中的應用

劉慶濤 冀 東 張 明

(1.青島市勘察測繪研究院，山東 青島 266032； 2.青島巖土工程技術研究中心，山東 青島 266032)

1 概述

高密度電阻率法作為近年發展起來的一種新型陣列勘探方法，它具有采集數據信息量大、可進行成像計算、成圖直觀性強的特點。由于不同的巖性及構造體的電阻率是有差異的，因此能夠根據電阻率值的大小以及在地下的展布形式來識別地下地質體空間分布特征[1]。近年來，物探技術在環境與安全科學領域的應用非常廣泛[2]。高密度電法作為一種實用及高效的勘探方法，在地下水、巖溶、斷層以及城市地質調查等領域中均得到了廣泛應用[3]。如王建軍等[4]采用高密度電法和地質雷達法對公路路基塌陷進行了探測并得到了較為理想的效果。李波等[5]采用高密度電法對不穩定斜坡進行了探測，可有效查明控滑控崩界面。戴盈磊等[6]采用高密度電法對金州斷裂普蘭店—九寨段進行了探測，并獲得了相關的地質參數。蔡晶晶等[7]采用改進電極與地面耦合條件，獲得了良好的效果。

在青島膠州灣附近某重點項目進行初步勘察時，發現滄口斷裂正好經過該場區，斷裂的存在對工程的建設具有潛在的危害。由于初勘鉆孔間距較大，為了詳細查明滄口斷裂在場區的分布范圍及展布寬度，避免后期初步設計時將建筑物基礎坐落于斷裂帶上，在初步勘察鉆孔資料的基礎上，采用高密度電法進行探測，可獲得較好的效果，分析推斷結果與鉆孔揭示有較好的吻合性，其研究成果對于類似工程的勘察具有借鑒指導作用。

2 研究區構造地質背景

2.1 區域構造地質

青島地區所處大地構造位置為華北地臺，“青島—海陽”斷塊凸起的Ⅴ級構造單元的南部。自太古代～元古代以來一直處在一個長期、緩慢、穩定的上升隆起狀態，缺失華北型地層沉積。自中生代燕山晚期以來，區域性構造活動強烈，發生了大規模、區域性酸性巖漿侵入，形成了穩固的花崗巖巖基，以深成相似斑狀中粗粒黑云母花崗巖為主要組成巖石。隨后受華夏式構造體系影響，形成NE向為主的壓扭性斷裂構造。其后，酸性～中基性巖漿沿巖基內薄弱面入侵，形成煌斑巖、花崗斑巖和輝綠巖等淺成相巖脈，與花崗巖巖基組成復合巖體。它們之間雖然巖性不同，但屬于同源異相的巖漿巖類硬質巖石，是堅硬穩固的地質體，無后期沉積夾層、溶洞等不良地質作用。在漫長的地殼抬升、風化、剝蝕、夷平作用的反復改造下，使燕山晚期穩固的花崗巖體，以巖基形式分布于地表或地下一定深度內，并在長期風化作用下形成了一定厚度的風化帶，其上沉積了厚度不一的第四紀松散堆積物。

青島地區斷裂構造以北東向為主，其次為近東西向，北西向斷裂不發育。按照力學性質可以劃分為張扭性斷層及壓扭性斷層。其中張扭性斷裂有百尺河—二十五里夼斷裂、郝官莊斷裂、郭城—即墨斷裂、劈石口—浮山所斷裂以及王哥莊—山東頭斷裂。上述5條斷裂，北東向斷裂均為燕山運動晚期產物，近東西向斷裂的形成時間明顯晚于北東向斷裂，不過都具有多期活動的特點。壓扭性斷裂有膠縣斷裂和朱吳—店集斷裂，上述2條斷裂均屬于區域上的較大斷裂，亦具有多期活動的特點。

2.2 研究區構造地質

對研究區影響較大的一組斷裂為滄口斷裂，滄口斷裂是朱吳—店集斷裂向西南方向延伸的部分。該條斷裂在一定程度上控制了本區地層及地質單元的分布，且為嶗山花崗巖侵入的通道。該斷裂具有多期性、繼承性活動的特點。研究區內未見第四紀活動明顯的斷裂，可以認為第四紀以來地殼是穩定的。

3 研究區地質概況

3.1 地形地貌

地形：場區地形整體較為平坦，略有起伏，現地表多為原來廠房拆遷后遺留的建筑垃圾。

地貌：場區原屬膠州灣濱海潮間帶，后經人工填海改造而成。

3.2 巖土層分布

3.2.1第四系

3.2.2基巖

1)沉積巖。

研究區西北側揭露的基巖為白堊系王氏群(K2w)泥質粉砂巖和砂礫巖。該層屬晚白堊世內陸河—湖相碎屑沉積成因，巖性為磚紅色的泥質粉砂巖和砂礫巖，多呈互層狀產出，夾有安山質的火山碎屑。由于受滄口斷裂影響，在層面上可見明顯的擦痕。

2)巖漿巖。

4 高密度電法

4.1 測試裝置及測線布設

現場探查采用Geopen集團生產E60DN型分布式高密度電阻率測量系統。根據初勘鉆孔揭示，初步判斷滄口斷裂在場區的走向為北東向，現場測線采取與斷裂走向垂直方向布設。單剖面探測根據現場實際情況選用64極形式，電極間距為5 m，測量層數為21層，高電壓供電，滾動測量。測量裝置采用溫鈉裝置和施龍貝格裝置。現場共布設電極64個，測線長315 m，場區及測試圖如圖1所示。

4.2 數據處理及解譯分析

測線視電阻率剖面圖如圖2所示。解譯如下所述。

1)根據現場采集的視電阻率數據分析、推測，測線大里程段電阻率較正常值低，推測受場區地下水影響，由于場區西側靠近膠州灣，推測場區西側的地下水可能為淡化海水。

2)根據視電阻率剖面圖及現場實測電阻率數據可知，測線150 m處存在明顯的高低阻分界，結合該處附近鉆孔揭露，推測該位置為花崗巖與泥質粉砂巖巖性交界的位置，即斷裂所在位置。斷裂帶寬度約為20 m，由解譯結果分析可知，該斷裂傾角較高。

結合初勘鉆探揭示的地質情況，高密度電法探測所反映的結果與鉆探揭示基本一致，充分說明了采用高密度電法能夠查明斷裂帶的范圍及展布寬度，其研究成果對后期的初步設計和詳勘都有重要的指導意義。

5 結論與建議

1)高密度電法作為一種快速、準確、直觀的地球物理勘探方法，能夠準確的反映構造破碎帶的范圍及展布寬度，在勘察中具有廣泛應用價值。

2)采用高密度電法并結合鉆孔資料，進行綜合對比、分析，能夠準確反映出地質體的綜合信息，查明斷裂在場區的分布范圍，其研究成果對于類似工程的勘察具有借鑒指導作用。

3)由于高密度電法測得的數據受地表巖性和地形等因素的影響較大，并且地球物理勘探的解譯成果具有多解性，因此應結合鉆探資料綜合分析，建議后期將物探成果與詳勘鉆孔揭示地層進行對比分析，以保證地質成果的可靠。