淺論綜合物探方法在地質(zhì)勘察中的應(yīng)用

王治中

摘 要：研究區(qū)域有機(jī)質(zhì)含量豐富、類型好、演化程度高，通常已達(dá)到成熟階段，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成了大量裂隙、整合面和褶皺等，多期次的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)未對(duì)海相沉積造成明顯破壞，各項(xiàng)研究均顯示研究區(qū)域具有良好勘探及開發(fā)前景。

關(guān)鍵詞：物探方法；鉆前探測；地質(zhì)勘查；應(yīng)用

研究區(qū)受大規(guī)模地質(zhì)運(yùn)動(dòng)，形成大量構(gòu)造，斷層、巖溶、破碎帶等廣泛發(fā)育。受大規(guī)模海侵影響，區(qū)內(nèi)大量分布碳酸鹽巖沉積地層，遭受雨水琳濾，加之受到構(gòu)造等影響，地下暗河、巖溶以及地層破碎帶廣泛發(fā)育。施工過程中，地下暗河、巖溶以及地層破碎帶往往是保障工程順利施工最大障礙，為此，有必要盡最大可能規(guī)避不良地質(zhì)體而帶來的損失。

1 地概況

通過研究區(qū)域某地多種物探方法在頁巖氣鉆前探測方面應(yīng)用及效果的闡述，探討綜合物探方法在巖溶、暗河以及破碎帶等有害地質(zhì)體勘查方面的應(yīng)用效果。結(jié)果表明：若目的層以淺發(fā)育較厚碳酸鹽巖地層，采用高密度電法、瞬變電磁法、音頻大地電磁法、廣域電磁法等物探方法，探測由淺到深的地質(zhì)體空間展布情況，結(jié)合地表地質(zhì)調(diào)查，可對(duì)巖溶、暗河以及破碎帶等不良地質(zhì)體發(fā)育情況進(jìn)行較好的控制，能有效規(guī)避鉆探過程中可能存在的風(fēng)險(xiǎn)。

2綜合物探原則與方法

根據(jù)上述分析，目的為探測碳酸鹽巖地層范圍內(nèi)的巖溶、暗河、破碎帶以及構(gòu)造破碎帶的分布情況。因此根據(jù)不同地區(qū)的含氣地層深度，對(duì)勘探深度進(jìn)行分析，有針對(duì)性的采取高密度電法、瞬變電磁法、音頻大地電磁法、可控源音頻大地電磁法以及廣域電磁法等物探方法，結(jié)合地面水文地質(zhì)調(diào)查，進(jìn)行綜合解譯。

物探工作的原則及思路為：以尋找不良地質(zhì)異常體為目的，遵循綜合研究、由已知到未知、由淺入深、循序漸進(jìn)的原則，有序的開展施工、處理及解釋工作。1）做好地表已知不良地質(zhì)體的調(diào)查記錄，以便給物探解釋推斷提供參考。2）根據(jù)由淺至深的探測思路，分別采取高密度電法、瞬變電磁法及音頻大地電磁法等物探方法，探測不同深度的不良地質(zhì)體發(fā)育情況。3）地下巖溶及暗河往往充水，反映在物探工作成果中即為視電阻率比相對(duì)完整的圍巖低，若暗河或巖溶橫穿探測剖面，則形成封閉低阻異常區(qū)。4）若地下巖溶在探測時(shí)間段內(nèi)未充水，其視電阻率比圍巖高，在解釋成果中不便識(shí)別，則應(yīng)結(jié)合已知地質(zhì)資料及調(diào)查成果進(jìn)行綜合分析。5）地下暗河河道是導(dǎo)水通道，其地下軌跡及路徑往往將各個(gè)巖溶連接起來，因此可通過對(duì)巖溶的發(fā)育的識(shí)別，大致將暗河河道進(jìn)行連接并推斷解釋。

2.1 高密度電法

高密度電法勘探原理是以巖礦石介質(zhì)的電性差異為基礎(chǔ)，研究在人工施加電場的作用下，地下傳導(dǎo)電流的分布規(guī)律。由于其勘探過程屬于二維勘探，因此可以通過二維成像軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行成像處理，進(jìn)而直觀的顯示地電斷面中視電阻率分布情況，通過反演成果分析，可達(dá)到探測淺部地層不良地質(zhì)體的任務(wù)（圖 1）。

2.2 瞬變電磁法（簡稱 TEM）是利用不接地回線向地下發(fā)送一次脈沖磁場，在一次脈沖磁場的間歇期間，利用另一回線或探頭接收由地下地質(zhì)體受激勵(lì)引起的渦流產(chǎn)生的隨時(shí)間變化的感應(yīng)二次場（按指數(shù)規(guī)律衰減），二次場的大小與地下地質(zhì)體的電性有關(guān)：低阻地質(zhì)體感應(yīng)二次場衰減速度較慢，二次場電壓較大；高阻地質(zhì)體感應(yīng)二次場衰減速度較快，二次場電壓較小。根據(jù)二次場衰減曲線的特征，就可以判斷地下地質(zhì)體的電性、性質(zhì)、規(guī)模和產(chǎn)狀等，從而可以解決地層中深部如斷層、地下暗河、溶洞等地質(zhì)體的探測問題（圖 2）。

2.3 （可控源）音頻大地電磁法及廣域電磁法（可控源）音頻大地電磁法及廣域電磁法（CSAMT、AMT、WFEM）。它是利用（人工）天然的大地電磁場作為場源，來測定地下巖石的電性參數(shù)，并通過研究地電斷面的變化來達(dá)到解決地質(zhì)問題的一種地球物理勘探方法。音頻大地電磁法（AMT）所利用的場源主要是由遠(yuǎn)處的雷電活動(dòng)所引起的頻率約為幾至幾千赫茲的音頻大地電磁場；可控源音頻大地電磁法及廣域電磁法（CSAMT、WFEM）主要是利用人工的電磁場作為場源，在工業(yè)電流等干擾較強(qiáng)的區(qū)域開展工作，它們的勘探深度相對(duì)較深，一般用于探測一千米及以淺的地質(zhì)構(gòu)造、巖溶及暗河等地質(zhì)體（圖 3、圖 4）。

3應(yīng)用效果

3.1水文地質(zhì)調(diào)查

水文地質(zhì)調(diào)查與正常生產(chǎn)施工同時(shí)進(jìn)行。探測區(qū)已有地質(zhì)資料，初步認(rèn)識(shí)如下：整體地形東西兩側(cè)高、中部低，北西高、南東低，為一明顯的槽谷地形，通過實(shí)地調(diào)查走訪得知，雖然探測區(qū)常年雨水充沛，但并無地表徑流，因此地表匯水必然通過地下管道排泄，暗河發(fā)育的可能性極大。根據(jù)已有地質(zhì)資料，該槽谷為一向斜構(gòu)造，向斜核部即位于槽谷底部位置，地表向下發(fā)育地層均為碳酸鹽巖地層。

3.2 物探成果綜合解釋

3.2.1 瞬變電磁法

以中淺部地層為主要探測目的，選取 50m、75m、100m、125m、150m 深度對(duì)瞬變電磁探測區(qū)域進(jìn)行了水平切片，并合成三維切片圖，可以看出，鉆孔位置在其地表以下至 150m 深度，巖體相對(duì)完整，鉆孔周圍巖體相對(duì)周圍較為完整，巖層含水性弱-中等。地面調(diào)查發(fā)現(xiàn) 2 處較大規(guī)模溶蝕塌陷負(fù)地形及若干小規(guī)模塌陷，2 處負(fù)地形主要位于工區(qū)南西方向，負(fù)地形 1 直徑約為 200m，負(fù)地形 2 直徑約 100m，其連線為北東-南西走向，與本區(qū)整體地勢較為吻合，其余一系列小型塌陷均位于該走向上，推測地下暗河主河道從兩處已知負(fù)地形下方流過的可能性較大。

3.2.2 音頻大地電磁法

音頻大地電磁法工程布置以縱向及垂向地層布置測線對(duì)擬設(shè)鉆孔地表以下地層進(jìn)行探測，垂向布設(shè)為主測線，主要探測構(gòu)造、地層的空間展布特征，垂向布設(shè)測線為聯(lián)絡(luò)測線，主要探測沿地形方向水流的展布特征。以標(biāo)高 400m 為中心發(fā)育一處封閉低阻異常區(qū) H2，而此段地層發(fā)育巖性主要為長興組灰?guī)r，因此該異常為巖溶發(fā)育的可能性較大。

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