高密度電法在川東南地區烏木勘查中的應用

龐有煒　張鷗　馮化鵬　陳挺

摘 要：烏木又稱陰沉木，多出現在古代河灘等沉積層中，由地震、洪水、泥石流將地上植物生物等全部埋入古河床等低洼處，埋入淤泥中的部分樹木，在缺氧、高壓狀態下，細菌等微生物的作用下，經長達上千萬年炭化過程形成，又稱“炭化木”。烏木作為一種稀缺的不可再生資源，近年來對其的勘查開發力度逐漸加大，烏木勘查方法的科學研究逐漸加強。其中，地球物理勘查作為一種科學的勘查方法在此鄰域的應用效果也引起業內專家的討論和重視。高密度電法作為一種電阻率勘探方法由于其具有分辨率高、數據量大、有效信息多等特點在本次工作中首次被提出并應用，通過偶極裝置和溫納裝置兩種測量方式對一定勘探深度的橫縱方向上的視電阻率差異的分辨來圈定烏木異常。最終在設計的剖面上發現一處相對高阻異常體，推斷為烏木異常。

關鍵詞：高密度電法；溫納裝置；偶極裝置；相對高阻異常

引言

重慶市烏木資源調查評價項目位于重慶市合川區。該研究區近幾十年發現并挖掘了大量的烏木，經過前期踏勘了解，研究區烏木資源多位于該區域一段古河道中，地質結構相對簡單，人工私自挖掘和勘查程度較高，多數為使用探桿和洛陽鏟等民間方法，效率低下，勘查盲目。本次高密度電法測量作為一種科學方法的研究在此區域開展，旨在為相關領域的勘查提供地球物理方面的研究依據。

1 地質背景特征

1.1 地質環境概況

研究區為一農田，表層為耕作土，耕作土下層為含水的砂層，物質來源主要為第四系河流的沖、洪積物，基底為砂巖、泥巖。工作靶區位于四川盆地內，降雨充沛，且工作靶區附近有一小河溝，地下水發育，潛水面較淺。烏木主要集中在沉積層中，覆蓋層以含水泥沙為主，地質環境相對簡單。勘探深度內地質結構基本為含水泥沙和烏木組成的二元結構。

1.2 烏木及覆蓋層電性特征

⑴覆蓋層

由于覆蓋層主要為含水泥沙，電性上表現為低視電阻率特征。

⑵烏木

烏木為不完全碳化的木質，介于木—碳之間，同時結合其個體形態及結構與泥沙的區別，在地球物理特征上表現為相對高視電阻率特征。

2 工作方法的選擇

前人對使用物探方法探測地下烏木的工作較少，對烏木的物性研究也較少，可以用來進行對比分析的資料很少，但是分析后認為，地下的富含水的砂層為良導體，而埋藏于富水砂層中的陰沉木長期受水浸泡，水分已經完全滲入烏木內部，亦為良導體，但是烏木木質緊密，其內部的孔隙連通性較富水砂層的孔隙連通性差，同時木質纖維對水中帶電離子的運動有一定的阻礙作用，所以分析認為烏木的電阻率應該大于周圍的富水砂層，選擇電阻率法有較好的工作效果，再加上此地的烏木的埋藏規模有限，埋深較淺，所以選擇分辨率較高且在工程物探上經常使用的高密度電法作為本次工作的主要物探方法。

3 高密度電法工作成果

根據高密度電法高密度電法L1剖面的電阻率反演斷面圖來看在，在剖面的2.8m至3m深以下為一層極低電阻率，推測為地下完全被潛水滲透的富水砂層的表現，2.8m深度以上為中高電阻率層，推測為潛水面以上的濕潤的砂層和土層的表現，而在剖面的水平距離35m至40m，深度約3m處，溫納和偶極裝置均出現一電阻率略高于地下富水砂層的異常體。

從溫納裝置測得的數據來看，異常區呈半封閉的相對高阻特征，但由于溫納裝置的異常擴展效應，高阻異常范圍顯得較大，但分層特征明顯；偶極偶極裝置表明該異常體斜插入地下的富水砂層內，其頂部深約5m，底部深約9m，異常范圍較溫納裝置測得的異常范圍小，與偶極偶極裝置水平分辨率較高吻合。結合該地區烏木的形成條件和形成過程，烏木應位于年代較遠的富水砂層內，因此認為該相對于富水砂層的高電阻率異常體有可能為烏木的堆積體（圖1）。

綜合其它幾條高密度電法剖面的成果，生成了工作靶區地下的電阻率三維可視化模型，認為該異常體水平走向約20°，且在該方向水平延展長約5至6m，寬約2至3m，異常體高度約3至4m，頂板深度約5至5.5m，底板深度推測約9至10m。

4 結論

本次工作根據烏木在含水砂泥覆蓋層下表現出來的相對高視電阻率地球物理特征的前提下進行的電阻率法測量，通過偶極裝置的縱向分辨率高以及溫納裝置的橫向分辨率高的特點對勘探深度下地質結構進行分層并圈定異常體。最終圈定了一條高視電阻率異常，物探推斷為烏木堆積帶。通過本次工作，明確了在具有物性差異前提的區域應用地球物理勘探方法尋找烏木的可行性，初步證明了高密度電阻率法在烏木勘查中的有效性。

參考文獻：

[1] 柳建新，曹創華，郭榮文，等.不同裝置下的高密度電法測深試驗研究[J].工程勘察，2013，41（4）：85-89.

[2] 曾宣源.高密度電法在某邊坡巖土工程勘察中實測案例成果的分析[J].資源信息與工程，2017，32（3）：109-110.

[3] 董浩斌，王傳雷.高密度電法的發展與應用[J].地學前緣，2003，10（1）：171-176.

[4] 晏月平.高密度電法單-偶極排列勘探深度探討[C]// 全國地質勘察與礦山地質學術研討會.2004.

[5] 馬志飛，劉鴻福，葉章，等.高密度電法不同裝置的勘探效果對比[J].物探裝備，2009，10（1）：52-55.

[6] 劉加文.高密度電法多種裝置形式的應用研究[J].科技創新導報，2010（10）：24-24.

[7] 呂玉增，阮百堯.高密度電法工作中的幾個問題研究[J].工程地球物理學報，2005，2（4）：264-269.

[8] 王德中，周斌，趙奎，等.超高密度電法在工程地質勘查中的應用[J].有色金屬科學與工程，2010，24（1）：10-12.

[9] 郝永梅.超高密度電法原理及工程應用[J].地球，2015（10）.

[10] 高建平，王正茂，高雪峰.高密度電法在劃分地層中的應用效果[J].科學時代，2014（8）：00285-00285.

[11] 麻燕華.高密度電法在工程物探中的實踐運用分析[J].中國科技縱橫，2016（8）.

作者簡介：

龐有煒（1987-），男，山西大同，工程師，研究方向：電法勘查處理及解釋。

（作者單位：四川省地質礦產勘查開發局物探隊）