高密度電法在巖溶勘查中的應用

高士銀，李林升，洪 兵，張 風

（江蘇省地質勘查技術院，江蘇 南京 210049）

1 工區地質概況

本次高密度電法測量工作測線位于震旦系板橋山組二段灰巖地層以及寒武系大陳嶺組、荷塘組灰巖地層，兩處地層均有利于巖溶發育。

工區處于揚子陸塊區下揚子陸塊東南大陸邊緣，夾持于學川～湖州斷裂和蕭山～球川斷裂之間，南東側區域上以江山～紹興斷裂帶與華夏地塊相鄰，具陸塊邊緣過渡帶特征，北東向馬金～烏鎮斷裂帶斜貫調查區，近東西向昌化～普陀斷裂帶橫穿調查區北部，共同組成調查區的主要構造格架。

2 地球物理前提

鉆孔測井資料顯示地層35m以淺電阻變化趨勢為：粉質黏土＜全風化泥質粉砂巖＜強風化泥質粉砂巖＜中等風化泥質粉砂巖[1]。上述粘土、粉砂、露頭電阻率特征表明：地表第四系電阻率較低，第四系以下完整灰巖一般電阻率較高，當灰巖破碎含水或巖溶發育時電阻率一般較低，因此根據不同地層、巖性的電阻率差異，可以通過開展高密度電阻率法測出視電阻率，并根據反演電阻率異常的分布特征來劃分地層、巖性、構造及圈定巖溶等。

3 工作方法與技術

（1）高密度電法概述。通過供電電極向地下供電流I，然后再測得測量電極間電位差ΔV，從而求得該測量點的視電阻率值ρs=KΔV/I。

（2）裝置選擇。本次高密度電阻率法工作開展裝置選擇試驗，采用溫施裝置（圖1中上兩幅圖為溫施裝置測量結果）、偶極裝置（圖1中下兩幅圖為偶極裝置測量結果）測量同一剖面，并對結果進行比較。

由圖可以看出：原始等值線中剖面左段：溫施裝置、偶極裝置都呈中阻異常。反演電阻率等值線中溫施剖面以420m為中心的低阻異常深度加大，中心位置變為390m；偶極剖面以340m為中心的低阻異常中部變為相對高阻層，中心位置變為325m，與視電阻率等值線特征相比變化較大。綜合考慮抗干擾能力，異常復雜程度，本次工作選擇溫施裝置測量。在電極距5m，隔離系數為30時，供電極距AB最大為305m，最大測深（AB/4）為70m左右，工作參數滿足測量深度要求。

圖1 高密度電法裝置選擇對比

4 成果解釋

L1測線，方位角90°，點距5m，測線長490m，如圖2所示。由圖可以看出該剖面實測視電阻率等值線圖曲線平滑，層狀分布明顯，從淺層到深層視電阻率值逐漸增大。

由該剖面反演電阻率等值線圖可以看出在剖面淺層存在一低阻異常帶，推斷該異常帶為第四系覆蓋層引起。覆蓋層以下，剖面整體電阻率值表現為中高阻，僅在剖面的270m～330m存在一明顯低阻異常區，編號D-1。

綜合地質資料分析，推斷覆蓋層為鄞江橋組地層，下伏基巖為板橋山組地層；推斷D-1低阻異常為斷層F1形成的破碎帶或在破碎帶基礎上發育的溶洞引起。

圖2 L1線成果圖

L2測線方位角90°，點距5m，測線長595m，如圖3所示。由圖可以看出該剖面實測視電阻率等值線圖曲線平滑，層狀分布明顯，從淺層到深層視電阻率值逐漸增大。覆蓋層以下，剖面整體表現為中高阻，在剖面的345m～425m存在一明顯低阻異常區，編號D-2；在剖面的485m～545m的低阻異常區，編號D-3。D-2低阻異常，長軸狀，規模80×55m（水平分布×垂直分布），與兩側地層存在明顯橫向電阻率梯度帶，推斷存在斷層F1，異常為斷層破碎帶充水引起。D-3低阻異常，等軸狀，規模60×35m（水平分布×垂直分布），與兩側地層電阻率差異明顯，推斷可能為溶洞引起[2]。綜合地質資料分析，推斷覆蓋層為鄞江橋組地層，下伏基巖為板橋山組地層；推斷D-2低阻異常為斷層F1形成的破碎帶或在破碎帶基礎上發育的溶洞引起；推斷D-3異常可能為溶洞引起。

圖3 L2線成果圖

5 結論與建議

本次高密度電法測量共圈定3個低阻異常區，根據對視電阻率等值線特征、反演電阻率異常特征和地質資料分析，推測3個低阻異常可能由巖溶所引起。其中D-2異常經鉆探驗證，低阻異常確為巖溶所引起。

由此可見，高密度電法在調查巖溶及富水構造發育、分布、劃分地層、巖性及構造等方面的應用效果較好。