高密度電法作常規聯合剖面與施倫貝爾裝置在尋找深部資源中的應用對比

梁學聰

（廣西壯族自治區三〇五核地質大隊，廣西 柳州 545005）

高密度電法測量系統是目前應用比較廣泛的電阻率法測量方法，憑借其工作效率高、反映的地電信息量大、工作成本低、測量簡便等突出優勢，在尋找深部資源勘察中發揮著重要的作用[1]。該系統采用多路轉換器的形式代替人工跑極使野外數據采集效率得到了很大的提高，但是其實質還是電阻率法，其工作原理還是常規電阻率法工作原理[2]。本文通過運用高密度電法測量系統通過設置參數的方式作常規聯合剖面法測量[3]與高密度電法測量系統施倫貝爾剖面裝置作對比，綜合分析了兩種方法的特點，結合兩種方法將更加有利于對異常的分析解釋。

1 兩種方法的特點

1.1 施倫貝爾剖面裝置特點

施倫貝爾剖面裝置其實是對稱四級剖面法，供電電極AB和測量電極MN對稱于MN中點O點即AO=OB。保持極距不變，延剖面線逐點測量的方法。根據場的疊加原理，其視電阻率ρsab與極距相同的聯合剖面法視電阻率ρsa與ρsb值的關系為

因此其曲線介于聯合剖面曲線之間，其曲線的異常幅度和分辨能力都不如聯合剖面法視電阻率曲線優越。但它不需要笨重的無窮遠極，比較輕便。

1.2 聯合剖面法特點

聯合剖面法是由兩組三極裝置聯合進行探測的一種視電阻率測量方法，它同時利用視電阻率曲線形態和兩條視電阻率曲線的差異探測異常，具有對異常分辨力強，異常明顯的優點，適合探測一切形狀和產狀的地質構造。但是它也具有需要布置無窮遠極，每個測點需要測量兩套數據，工作效率較低的缺點。它是尋找裂隙型地下水常用的、效果顯著的方法[4]。

2 兩種方法的跑極方式

本次使用的儀器是重慶地質儀器廠生產的DUK-2A高密度電法儀器測量系統。

2.1 施倫貝爾剖面裝置

工作模式1，電極排列規律是（對于60道）：A，M，N，B（其中A，B是供電電極，M，N是測量電極），AM=NB，MN固定為一個點距，隨著間隔系數n由n（MAX）逐漸減小到n（MIN），AM和NB的距離隨間隔系數的遞減逐次由大到小變化，四個電極之間的間距也均勻收攏。其跑極方式為逆向斜測深，經數據轉換軟件轉換成剖面數據，數據按間隔系數由大到小的順序存儲，結果為倒梯形區域。

2.2 運用高密度電法測量系統作常規聯合剖面法測量

本文使用的是DUK-2A高密度電法儀器測量系統工作模式2中的雙邊三級裝置作常規聯合剖面法測量。ρsa測量，供電電極B置于無窮遠處，參與測線上的電極轉換的是A，M，N。電極轉換規律描述（對于60道）：

假如測量定位從1號電極開始，最大最小間隔系數n(MAX)，n(MIN)都設為10，則跑極方式為：

可見當n(MAX)，n(MIN)均設為10時，相當于常規聯合剖面的OB=52.5m，MN=5m，點距=5m。可見ρsa共有49個測量數據，測量點距等于電極間距[3]。

ρsb測量，當ρsa測量完成后，復位，然后將多路轉換器上的高密度電纜31～60#接頭與61～90#接頭互換位置插好，不改變其他接線和參數設置，按測量，則跑極方式與ρsa相同，只 是B由60#→11#，M由50#→2#，N由49#→1#。

3 數據分析

3.1 施倫貝爾剖面裝置

數據使用驕佳技術公司的Geogiga RImager高密度電法數據處理與解釋軟件包對數據進行：預處理（比如：濾波)、地形改正、反演層析成像、顯示斷面圖。

3.2 運用高密度電法測量系統作常規聯合剖面法測量

首先采用Excel表格對數據進行重排，即將ρa和ρbss不重合部分刪除，然后將ρsb數據倒序并列于ρsa數據，之后用Grapher軟件進行成圖輸出。

4 應用實例對比

圖1、圖2為廣西巖溶地區某尋找深部資源實測的施倫貝爾剖面圖和運用高密度電法測量系統作常規聯合剖面法剖面圖。該地區地層巖性為覆蓋層是第四系粘土，基巖為石灰巖。

圖1 施倫貝爾剖面圖

施倫貝爾剖面裝置選用工作模式1，文件設置：極距5m，有效電極總數60，最小隔離系數1，最大隔離系數18，收斂標志1。

作常規聯合剖面測量時，選用工作模式2，雙邊三級裝置，極距5m，有效電極總數60，隔離系數分別選10（ 即OB=52.5，MN=5m， 點 距=5m）和14（OB=72.5，MN=5m，點距=5m）。

圖2 高密度電法測量系統作常規聯合剖面測量剖面圖

圖1顯示施倫貝爾剖面圖原始圖件在測線112.5m～122.5m，160m～180m處，視電阻率呈條帶狀“U”字形低值異常往深部延伸；施倫貝爾剖面圖反演圖件整條測線在深度55m～80m之間均由閉合低阻反映。綜合分析，在測線112.5m～122.5m，160m～180m處存在深部低阻異常。

圖2顯示聯合剖面測量剖面圖在隔離系數為10即OB=52.5m時，ρsa和ρsb曲線在測線176m～195m處接近貼合，在測線193m處正交，之后ρsa和ρsb曲線分開，在測線193m處形成低阻正交點異常；而隔離系數為14即OB=72.5m時，ρsa和ρsb曲線在測線178m處正交，在測線178m～195m處兩條曲線接近貼合，在測線195m之后ρsa和ρsb曲線分開，在測線178m處形成低阻正交點異常。綜合分析高密度電法測量系統作常規聯合剖面異常形態，在測線178m～195m處深部存在低阻異常。

綜合對比施倫貝爾剖面圖和高密度電法測量系統作常規聯合剖面測量剖面圖，在測線176m～180m均存在低值異常，兩種方法測量結果較吻合。決定在測線179m處進行鉆井。

經在測線179m處鉆井驗證，第四系土層厚度6.6m，下部巖層為灰巖，在深度26.6m～27.6m巖芯較破碎含少量巖溶裂隙水，在深度59m～60m見含水溶洞，為主要含水層，經過抽水試驗，鉆井的流量為100m3/h。

5 結語

通過實踐驗證，對比用高密度電法系統作常規聯合剖面和施倫貝爾裝置剖面在尋找深部資源的應用，用高密度電法系統作常規聯合剖面可行，其異常分辨率較施倫貝爾裝置剖面高，測量深度較施倫貝爾裝置剖面深，ρsa和ρsb曲線清晰明了，易于解釋。施倫貝爾裝置剖面效率較高，同時間采集數據多，異常顯示也明顯。在實踐中兩種方法相互印證，結合施倫貝爾裝置剖面效率較高的特點可以進行初步判斷，在利用聯合剖面分辨率高的特點對施倫貝爾剖面過濾篩選，從物探角度，結合兩種方法將更加有利于對異常的分析解釋，從而提高尋找深部資源成功率。