基于高密度電阻率探測技術的地質災害塌陷區域調查研究

韋明汛

（廣西壯族自治區地質調查院,廣西 南寧 530023）

1 區域地質特征

工作區位于廣西壯族自治區中北部，柳州東部，位于桂中凹陷來賓斷褶帶及宜山弧形斷褶帶構造單元內，為華力西～印支旋回大型沉積拗陷區。出露的前第四紀地質層從新到老依次有：石炭系、泥盆系。其中以石炭系分布最廣，泥盆系小面積分散出露于圖幅北西角、北東角和南東側等區域[1]。前第四紀地質層分為碎屑巖礦及碳酸鹽巖礦兩大類。

區域地下水主要為巖礦溶水和基巖礦裂隙水為主，松散巖礦類孔隙水分布面積小，供水意義不大。地質水文的富水性在柳江盆地大部分地區屬含水豐富級，只有在白云巖礦區及中部和東部碳酸鹽巖礦與碎屑巖礦呈間夾層出現時，富水性為中等或貧乏[2]。根據含水介質特征及地下水賦存條件，地下水類型可分為松散巖層類孔隙水、碎屑巖層類基巖裂隙水、碳酸鹽巖類巖溶水三大類。

2 工作方法技術及質量評述

2.1 工作布置

根據任務和設計的要求以及工作區的地質條件、物性條件及擬解決的地質問題，本次物探工作采用的主要地球物理探測方法為高密度電阻率法。查明覆蓋地質層厚度、隱伏的地質發育帶的分布等，同時為確定水文地質、工程地質勘探孔位提供地球物理依據。測線基本垂直于地下水流向或者構造走向布設，并盡可能避免或減少地形影響和其它人文干擾因素的影響。

2.2 高密度電阻率法

（1）方法原理。高密度電法屬直流電阻率法，測量結果為二維視電阻率斷面。高密度電法具有點距小、數據密度大、工作效率高的特點，能較直觀、準確地反映地下電性異常體的形態。高密度電法野外數據采集是確定采集參數后，通過主機控制多路電極轉換器經由電極系形成供電、測量的數據自動采集系統。數據采集完成后，通過通訊程序將原始數據傳入計算機進行數據轉換、地形校正、二維反演后輸出二維地電斷面圖即完成整個采集與處理全過程。

（2）數據處理。①由于高密度電法中對視電阻率的計算全部由儀器自動計算，故視電阻率的計算不會出現計算錯誤。②高密度原始資料在當天野外工作結束后及時錄入電腦并備份保存，保存文件格式為＊.txt文本格式。③后期對稱四極裝置數據處理采用2DRES反演軟件進行處理，經過多次疊代反演和正演，輸出二維反演結果和正演數據，如果反演結果符合已知地質特征和其正演數據斷面圖與原始數據斷面圖基本吻合，正反演計算終止，輸出對稱四極測深反演地電模型。最后根據圖件并結合水文地質資料進行推斷解釋工作。④最后在電腦平臺上用MAPGIS地理信息系統進行數字化各種圖件，形成最終成果圖。

3 異常解釋推斷

文章以地質塌陷典型區為例，對高密度電阻率探測在地質塌陷區域調查中的應用進行了分析。

地質塌陷典型區調查區布置有7條高密度電阻率剖面，點距5m，每條測線都控制了1-2個地質塌陷點，目的是查明典型區第四系覆蓋層厚度、隱伏地質發育、裂隙構造發育特征及地質塌陷特征，其中9-10號高密度剖面近南北向布設，方位角170°，長約分別為1500m和1050m；11-14號高密度剖面近東西向布設，方位角約80°，長約分別為1050m、600m、600m、900m；15號高密度剖面沿北西向布設，長約300m方位角120°。

由高密度電阻率擬斷面圖件（圖3-1）可知：電阻率大致均勻分布，電性分層清晰，主要為低阻層→高阻層兩層類型，異常位置低阻特征明顯，值變化范圍較大，能夠反映剖面地質發育情況。

3.1 電性分層地質解釋

上部低阻層解釋：主要分布于地表以下0m～20m深度以內，電阻率在10Ω·m～100Ω·m，低阻層呈較平緩層狀分布。調查區在0m～20m深度段對應地質層巖性為第四系粘土層及下伏石炭系大塘組（C1d）淺灰色中厚層至塊狀灰巖和石炭系大浦組（C2d）淺灰色厚層、塊狀白云巖礦頂部。

下部高阻層解釋：主要分布于地質層20m深度以下，電阻率在100Ω·m～10000Ω·m，阻值隨深度增加遞增，整體相對上層呈高阻特征，呈層狀分布略有起伏，局部存在低阻異常。綜合高阻特征、地質層巖性特征及巖性物性特征，推測區內下高阻層為完整基巖引起，局部低阻異常反映了地質裂隙發育情況。

圖1 15線高密度電阻率擬斷面圖

3.2 局部異常地質解釋

高密度電阻率異常：地質塌陷調查區共圈出了21處（D1、D2、……D21）局部視電阻率低阻異常，9線7處（D1-D7），10線 4處 (D8-D11)，11線 4處 (D12-D15),12線2處（D16-D17），13線2處(D18-D19)，14線1處(D20), 15線1處(D21)。推斷裂隙構造6處，其中F1-F4為北東向發育，F5和F6為北西向發育。

3.3 物探綜述

調查區內電性分層清晰，電阻率在縱向、橫向上變化有一定規律，能較真實地反映區內地值層巖性分布特征及覆蓋層內隱伏地質發育分布情況。地質雷達數據因地表溝坎影響，數據不穩定，質量一般，但也能反映出部分土洞發育情況。

通過高密度電法測量可推測區內第四系覆蓋層厚度在1m～3m之間，下基巖上部在覆蓋層下20m以淺深度段地質發育強烈，低阻異常特征明顯，電阻率在0Ω·m～150Ω·m，局部存在較深溶洞破碎帶，深度在20m～40m左右。本調查區整個谷地的地質發育深度整體上不超過40m，地質層深部基巖完整，基巖頂界面呈波浪形起伏。

4 結語

高密度電阻率法可以探測和推斷低阻異常體的埋深和規模大小，難以分辨出異常含水量大小；建議在水文地質調查區增加充電法等物探工作，可區分高密度電阻率異常性質，從而能間接推測異常的含水性。