高密度電阻率法在地質調查中的應用

趙智賢，紀珊珊

（廣東省有色地質勘查院，廣東 廣州 510040）

本文對英德地區的第四系覆蓋層厚度及地層發育程度擬作出調查結論，中心區域因施工原因已有大量的鉆探結果提供依據，而在中心區域外圍，大部分為未進行施工區域，一般未做地質勘查工作，為出露的灰巖山體及相應的沖積谷地，因而缺乏相應的地層資料；針對山間谷地，選擇有代表性的區段，采用高效、經濟的高密度電阻率法結合少量的鉆探方式進行探測，可以了解英德地區外圍的巖面深度及地質發育情況。

1 高密度電阻率法的原理

高密度電阻率法是傳統電阻率法的一種改進形式，它是以地層導電性差異為基礎，通過研究在人工施加的直流電場作用下、地下傳導電流的分布規律而揭示地層結構和其他隱伏的地質現象[1]。高密度電阻率勘探系統（圖1）是一個微機數據采集系統，它除了供電系統、測量系統、數據分析處理系統之外，還含有一個電極轉換器。電極轉換器在微機的控制下，按設定的電極組合形式向預定的電極對供電，并同時測定供電電極的供電電流和觀測電極的電位[2]。

圖1 高密度電阻率勘探系統示意圖

2 工作區物性概況

地質調查成果表明，英德市主城區及外圍灰巖地層區域，區域地層發育深度一般在5m～30m，深度在50m也偶見。全區地形相對平坦，地表以第四系地層覆蓋為主，潛水位很淺（1m左右），地表水豐富。

據實地踏勘，對照相關的地質鉆探及勘查資料，本區不良地質現象主要有：土洞、溶洞或斷裂破碎帶。這些不良地質體的電阻率相對于正常土體均呈低電阻率狀態。具體分析如下。

（1）測區地表廣泛分布為耕表土層，導電良好，是一層相對低電阻率電性層。

（2）依據現有勘查資料情況得出，本區的地下水位埋深較淺，所以測區中的軟化殘積土、土洞和溶洞及斷裂破碎帶均飽含地下水，屬于低電阻率的地質體。

3 高密度電阻率法工作布置及數據處理

由于高密度電阻率勘探系統能自動、快速切換和組合電極，由此它的觀測點密度能遠高于傳統電阻率法，能獲得更豐富的地下信息。

（1）本次工作使用重慶奔騰數控技術研究所生產的WGMD-4高密度電阻率測量系統。

（2）高密度電阻率的電極組合形式甚多，適用于不同的工作目的和工作條件。鑒于本次工作目的通過獲取深度較大、完整的電阻率剖面，從而掌握深部地質發育信息，故選用等間隔三極測深法（圖2），其中無窮極距OB不小于600m。

圖2 三極測深電極示意圖

（3）數據解譯方法：數據處理軟件為BTBC2004數據接收轉換系統，SURFER三維處理系統，RES2DINV反演系統，AUTOCAD繪圖系統。

采集數據——整理——結合地質資料分析、解譯，同時反演深度關系——推斷地質情況。

4 電阻率擬斷面意義

每個測深點縱深方向的視電阻率值，等距地形成一個縱坐標表示深度、橫坐標表示點位、縱平面以視電阻率等值線充填的剖面——視電阻率擬斷面圖，通過視電阻率等值線的變化，結合地質條件，推斷土層的特性變化。視電阻率擬斷面圖是電法及電磁法解釋探測目標地質體的基本元素。電法或電磁法利用“視電阻率擬斷面圖及推斷剖面圖”在縱深方向對每條測線的地層面線及溶蝕帶或斷裂等進行反演推斷[3]。

本次工作全區視電阻率值在1至9822Ω·m間，平均值為500Ω·m，一般出現值為100至900Ω·m。在本次研究區域不良地質體發育于地層表面以上可能為軟弱的土層、土洞，發育于巖面及以下為溶洞、溶隙等。因此，判斷不良地質體的性質，在視電阻率擬斷面圖上將地層定位是首要的工作，本次工作重點是巖溶，視軟弱土層、土洞等為第四系土層。

地層確定：利用視電阻率等值線，依據地面調查結果，結合已有鉆孔揭露的勘探地質層深度，發現：深度約2m～30m，大部分深度在6m～25m，擬斷面圖中電阻率值在60Ω·m～250Ω·m間，大部分接近200Ω·m等值線，因此將250Ω·m～400Ω·m等值線作為一個統計值；由于各個地段的地表（至淺層）接地情況不同，不可能用一個統一的電阻率值作為劃分標準，可取相對值進行大致的劃分[4]。

本區斷裂構造較為發育，灰巖具較強的脆性特征，斷裂附近的地層一般來說具“張性”特點，特別是位于小盆地之中，地下水極其豐富，區域地質發育應以“開口向上”的“V”字型形式為主（即溶隙、溶槽為主）。

5 結論

（1）本次中心城區外圍的高密度電阻率測深工作利用所測電阻率成果在剖面上推斷了場地的地層縱深分布情況，在各個方位及走向上具有一定的代表性。分析認為，外圍地段的第四系覆蓋層下的灰巖地層均屬于地質發育良好區域，其主要地質形態在剖面上表現為“V”字型的溶隙、溶溝或溶槽；地層深度自3m～30m不等；地質構造的發育不局限一個方向；經多個驗證鉆孔的揭露，此次推斷的地質構造發育良好區域得到證實。

（2）對于英德地區外圍，各個方位的地層深度不均勻，其完整性也有較大的差異，因此地質構造發育程度也各不相同。