深圳市區(qū)四極測深勘探方法研究

郝俊勝，韋思兵，張建峰

（廣東省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院，廣東韶關(guān)512028）

深圳市區(qū)四極測深勘探方法研究

郝俊勝*，韋思兵，張建峰

（廣東省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院，廣東韶關(guān)512028）

在深圳市區(qū)進行四極測深勘探的時候，由于受地下管線、基巖起伏、淤泥層等因素的影響，難以達到好的勘探效果，我們對此進行了深入的研究，通過實驗的四極電測深視電阻率曲線圖，研究垂直地面的地層中的地質(zhì)變化情況及影響因素，從而得出解決這一問題的勘探方法。

四極測深；視電阻率曲線圖；影響因素

1 場地條件

該勘查場地位于深圳地鐵11號線福永站施工現(xiàn)場的周圍的綠化帶上，由區(qū)域地質(zhì)資料及鉆探資料得知，該勘查區(qū)域上面1～3m為填土，下面淤泥層厚度為0～3m，基巖為花崗巖。

2 四極測深現(xiàn)場實驗

我們首先在現(xiàn)場采用對稱四極測深裝置（見圖1），即供電電極AB和測量電極均對稱于測點布設(shè)，每改變一次供電極距，可按下式計算出該極距對應的視電阻率⑴：

I——A、B間的供電電流；

ΔUMN——M、N極間測量電位差。

圖1 對稱四級排列示意圖

實驗過程中通過改變不同的供電電壓反復實驗，以確保實驗結(jié)果的可靠性，實驗結(jié)果見表1。

表1 對稱四極測深野外記錄表

根據(jù)表1，做出本次實驗的AB/2-ρ曲線圖（見圖2）。

圖2 對稱四級AB/2-ρ曲線圖

由本次實驗結(jié)果可見，視電阻率最大值為23Ω·m，當AB/2＞20m時，電阻率曲線基本處于水平，視電阻率為一定值大概為10Ω·m左右，測量值較小。

我們又做了一下對比實驗，該實驗是在深圳地鐵11號線福永站施工現(xiàn)場，該地地表已經(jīng)開挖，可以見到地表基巖出露，本次勘探過程中，AB/2的中點設(shè)置在地表基巖出露處,實驗過程中仍然通過改變不同的供電電壓反復實驗，以確保實驗結(jié)果的可靠性。

實驗結(jié)果見表2。

根據(jù)表2，做出本次實驗的AB/2-ρ曲線圖（見圖3）。

表2 對稱四極測深野外記錄表

圖3 對稱四級AB/2-ρ曲線圖

由實驗結(jié)果可知，在地表基巖出露處，電阻率最大值為739.3Ω·m，比真實值偏低，然后隨著AB/2距離的增大，電阻率逐漸降低，在AB/2＞20m，曲線基本上是平的，電阻率為一個定值，大概為400Ω·m左右。

造成這一現(xiàn)象的影響因素如下：

（2）可能受淤泥層的影響，而泥質(zhì)導電性不是依靠在溶液中自由運動的離子來傳送電流，而是在外電場作用下，泥質(zhì)顆粒表面吸附的離子沿表面移動(通常是陽離子移動)來傳送電流的。因此，泥質(zhì)的導電過程即是離子依次交換它們位置的過程。泥質(zhì)含量越高，說明泥質(zhì)顆粒數(shù)量多，表面吸附的離子數(shù)也多，在外電場的作用下，就會有大量的離子移動而形成較強的電流，巖石的電阻率隨之降低。因此，泥質(zhì)對巖石電阻率的影響主要取決于泥質(zhì)含量，另外也取決于泥質(zhì)的類型及其分布狀況[3]。

（3）可能受積水影響，由于該勘查區(qū)域為填海區(qū)，水中含有氯化鈉、氯化鎂等離子，導電能力較強，所以所測視電阻率ρ比真實值減小。另外如果基巖起伏很大的情況下，電流場將發(fā)生畸變，視電阻率值也會偏離真實值。

為了解決這一勘探難題，我們在同一個綠化帶上用施侖貝謝爾測深，做了個對比實驗。

3 對比實驗

我們在同一勘查場地做施侖貝謝爾測深的時候，通過改變供電電壓的方式，反復實驗，確保測量結(jié)果的可靠性。

本次實驗的結(jié)果見表3。

表3 對稱四極測深對比實驗野外記錄表

根據(jù)表3以AB/2為橫坐標，以ρ為縱坐標，繪制四極測深曲線見圖4。

圖4 四極AB/2-ρ對比實驗曲線圖

由圖4可以看出，總體上電阻率沿橫坐標呈逐漸增大的趨勢，由于淤泥層厚度不大，對電流場的影響有限，電流場還是能夠穿過淤泥層到基巖，由于有淤泥層的存在，電阻率沿垂直地表方向是先減小后增大，具體分析如下：

四極測深的有效深度大概為AB/6[4]，假設(shè)地表電阻為ρ1，深度為h1，淤泥層深度電阻率為ρ2，深度為h2，由于在h2/h1=1/5時，只有ρ2/ρ1＜1/5時，h2才能被探測到[5]，由四極測深野外記錄表可以看出，表層的電阻率基本上在70Ω·m左右，但在橫坐標AB/2為6m、9m，所對應的MN/2分別為0.5m及3m，電阻率分別為19.47Ω·m和20.49Ω·m，這兩個點的電阻率明顯變小且數(shù)據(jù)基本相同，可見在該處應該是淤泥層所對應的電阻率，此時ρ2/ ρ1=1/3.5＞1/5,故難以分辨，對探測結(jié)果的影響非常小，以下地層電阻率隨風化程度的減弱而逐漸增加，在橫坐標AB/2為100m的電阻率為4495.6Ω·m，沿橫軸電阻率基本上也趨于平穩(wěn)，可見在該處地層以下都是微風化，由此可見，用施侖貝謝爾四極測深可以測出微風化層。

4 實驗結(jié)果

（1）當?shù)貙又杏倌鄬雍穸冗^大、其他含水量過大的地層、基巖起伏較大、管徑較大的金屬制地下管線時，用對稱四極測量的微風化層的電阻率比真實值偏低。

（2）要想準確測出各巖層的電阻率，打鉆并取各個巖層的巖芯，巖芯兩端磨平，以確保良好供電，測量時利用四極測深裝置，把A極和M極短接，B極和N極短接，測量巖芯兩端的電壓Vp和電流Ip，同時用卷尺測量被測巖芯的周長C和巖芯的長度L，則被測巖芯的電阻率為

（3）用施侖貝謝爾四極測深，可以忽略淤泥層、地下管線等的影響，測出各層位的視電阻率值。

[1]武漢地質(zhì)學院金屬物探教研室.電法勘探教程[M].地質(zhì)出版社,1980：186-229.

[2]郝俊勝.深圳市拋石填海區(qū)物探方法研究[J].工程地球物理學報：中國地質(zhì)大學(武漢)與長江大學，2010：185-189.

[3]趙軍龍.巖石電阻率及其影響因素[EB/OL][R].西安石油大學油氣資源學院，1985.

[4]蔣元安,等.激電中梯勘探深度探討[J].西部探礦工程，2010.

[5]吳英龍.直流電測深對高阻和低阻薄層的探測能力[J].桂林冶金地質(zhì)學院學報，1994.

P631

A

1004-5716(2015)01-0087-03

2014-03-06

2014-03-06

郝俊勝（1976-），男（漢族），山東荷澤人，工程師，現(xiàn)從事物探方面的科研及生產(chǎn)工作。