高密度電法在判定垂直性斷裂構造中的應用

繩懷海 丁榮勝 祝鳳春

(山東省物化探勘查院，山東濟南 250013)

0 引言

在章丘某地進行工程地質勘察時，劃分地層時發現地層變化較亂，無法準確判定地層層位，在棗莊第四系覆蓋區根據原有的地質構造圖找水勘探時，發現斷層位置與實際不符，為此開展工程物探工作進行勘察，取得了可靠的結果。

1 工程地質概況

1．1 章丘某地工程地質概況

1．2 棗莊某地工程地質概況

該地自下而上分別為寒武系、奧陶系、第四系。

寒武系:下部為灰巖與頁巖不等厚互層，中上部以灰巖為主，巖層走向近東西，大致傾向北，傾角10°～20°，在北郊水源地一帶分布，該巖層出露位置低，巖溶裂隙發育。

奧陶系:下統為中細晶白云質灰巖、白云巖，含燧石結核條帶，中統為灰巖夾泥灰巖。

第四系:沖洪積層，厚度20 m左右，分布廣泛，為粘土、粉質粘土、粉土互層，含姜石、礫石，中部夾厚約1 m～3 m粉細或中粗砂層透鏡體。

由于地處于構造的交接部位，前板橋村西側為一近東西向F2和一條北北東向斷層F1的交匯點，F1斷裂穿境而過，該斷裂向北穿過韓臺斷層，延伸較遠，是勘查區的主要斷層，F2斷層為次一級斷層，向西延伸，為次一級斷層。

2 高密度電法探測

2．1 章丘某地高密度電法探測

2．1．1 章丘某地高密度電法參數選擇

本次工作采用三極剖面裝置，每個排列電極數量據實地情況布置，測點間距5 m，電極隔離系數一般10，最大供電極距L=50 m，見圖1。

圖1 高密度電阻率法示意圖

2．1．2 章丘某地高密度電法探測特征

該工區共做高密度剖面4條，都是東西向布置。圖2是第二條測線的高密度電法PS等值線斷面圖，由該圖可以看出，0 m～37 m左右及87 m～132 m視電阻率PS值較低，中間段視電阻率PS值較高;0 m～37 m左右及87 m～132 m視電阻率PS值較低是由于砂質泥巖引起，中間段視電阻率PS值高系砂巖引起。

圖2 GD2號剖面及解釋圖

由圖2可見，在中間地帶的37 m～87 m兩邊形成明顯的視電阻率PS值梯級帶，結合鉆探資料推斷為斷層的反應。

同樣，圖3 GD1測線的21 m～49 m、圖4 GD3測線的46 m～88 m、圖5 GD4測線的46 m～84 m處出現與兩側明顯的視電阻率PS值梯級帶，推斷為斷層的反應，斷層走向NW73，傾角近似直立。

圖3 GD1號剖面及解釋圖

2．2 棗莊某地高密度電法探測特征

2．2．1 參數選擇

本次工作采用溫施裝置，每個排列電極數量據實地情況布置，測點間距5 m，電極隔離系數一般為20，最大供電極距L=100 m。

2．2．2 棗莊某地高密度電法探測特征

F2斷層的推斷:

為查明該斷層，我們布置了高密度電阻率法，勘查結果十分明顯。

圖4 GD3號剖面及解釋圖

圖5 GD4號剖面及解釋圖

圖6為該測線的高密度電阻率法等值線斷面圖，該圖像反映地下斷層的形態十分明顯直觀，斷層向下延較大，在極距OA=100 m時，異常范圍是155 m～175 m，寬度大約20 m，傾向北，傾角80°，出現“八”字形異常是由于溝路地形影響所致;在斷層兩側，視電阻率等值線呈層狀結構，上部視電阻率較低，是第四系地層的反應;向下逐漸變高，是下伏灰巖的反應。在155 m～170 m處下部巖石明顯破碎。

6線高密度電阻率法:圖7為該測線的高密度電阻率法等值線斷面圖，該圖像反映地下斷層的形態十分明顯，與圖4，圖5十分相似，斷層向下延伸較大，在極距OA=125 m時，異常范圍是160 m～180 m，寬度大約20 m，傾向北，傾角80°，出現“八”字形異常是由于溝路地形影響所致;在斷層兩側，視電阻率等值線呈層狀結構，上部視電阻率較低，是第四系地層的反應;向下逐漸變高，是下伏灰巖的反應。在155 m～170 m處下部巖石明顯破碎。

圖7 G6線高密度電阻率法等值線斷面圖

通過5，6測線斷層位置的連線可以確定該斷層的走向近東西向，與已有的山東省棗莊市臺兒莊區城市供水水文地質圖差距很大，該斷層在圖上的位置應北移200 m左右。

通過1，2，3線聯剖低阻正交點或高密度電阻率法低阻異常帶連線，可獲得斷層走向。

1)本次工作主要采用聯合剖面法，高密度電阻率法及電測深法，方法選擇得當，工作質量可靠。2)查明了勘查區隱伏斷層F1和F2的空間形態，F1斷層走向為北北西向、傾向北東東向;F2斷層走向近東西向、傾向北，傾角80°，寬度大約20 m，F2斷層位置比山東省棗莊市臺兒莊城市供水水文地質詳查設計依據與工程布置圖中該斷層位置向北偏移了200 m左右。

3 驗證措施

以棗莊某地為例，根據密度電法探測結果，布置鉆孔進行檢測驗證，經鉆探在此160 m～180 m深度內見非常典型的碎裂巖，證實斷層的存在，且傾角近乎直立，與物探結果一致性較好。同時也很好地解釋了地層復雜的原因。

[1] GB 50021-2001，巖土工程勘察規范(2009年版)[S］．

[2] 山東省醫學科學院學生宿舍樓巖土工程勘察報告[R］．2008．

[3] 棗莊市臺兒莊區北郊水廠物探勘查技術報告[R］．2007．