高密度電法在采礦塌陷區地質探測中的應用研究

李建平

（廣東省有色金屬地質局九四0隊，廣東 清遠 511520）

1 塌陷區地質概況

2018年11月龍塘鎮屋仔村的一棟房屋前的空地發生地面塌陷，塌陷坑直徑約為2.5m，深為2m，有進一步擴大的趨勢[1，2]。

為了消除人民群眾的恐慌，龍塘鎮政府委托我隊對塌陷坑及屋仔村周邊礦山開采企業進行地球物理探測，大致了解該礦區的地質發育情況及第四系覆蓋層厚度，為地質災害防治提供地球物理依據[3]。

2 勘查區地質及地球物理特征

勘查區出露的地層從老到新的順序為：泥盆系的石英砂巖、石炭系的灰巖、侏羅系的灰白色砂礫巖。本區礦物質的形成與該區域的石炭系的灰巖有密切關系[4]。

根據現場實地踏勘及對照相關的地質鉆探及地質勘查資料得知，測區地表廣泛分布第四系腐植質土，含粉砂、細砂質粘土、礫石，含水性，導電性相對較好，是一層相對低電阻率電性層；而其下部是完整灰巖，由于致密干燥而導電性差，電阻率相對較高[5]。當礦體中巖溶發育時，由于測區內地下水位淺，溶洞位于地下水位之下，通常被水、軟塑狀粉質粘土等低阻體充填，表現為電阻率低阻異常，與圍巖電阻率存在明顯的差異，為開展電法勘探工作提供了地球物理前提條件。

3 高密度電法

高密度電阻率法是以礦層中圍巖和目的物的導電性差異為物質基礎，通過觀測和研究人工建立的井下穩恒電流場的分布規律，以達到解決工程地質及其它地質問題的一種勘探方法。

高密度電阻率法就是最近年發展起來的較為成熟的電法勘探方法，它以密度大、電極排列多、探測分辨率精度高、工作效率快、獲取信息量大為特點，通過其獲得豐富的電性特征推斷出地下地質信息。本次共布設7條高密度剖面，點距2.5m，其中1號剖面和7號剖面為垂直塌陷點的十字剖面

4 資料解釋推斷

通過本次高密度電法工作，發現本區溶、土洞一般發育，地質較發育地帶集中在已知地面塌陷點附近，利用地電斷面視電阻率等值線呈低阻封閉圈或“U”形下凹的異常特征，推斷集中采礦區發育區帶。現在以1號剖面為例進行異常的解釋推斷

視電阻率等值線基本呈層狀分布，往深部電阻率值一般呈遞增趨勢。

近地表地層的視電阻率為10Ω·m～100Ω·m，厚度為10m～18m，為圈定的基巖面以上的淤泥質土層及粘土層的電性特征。

145m處視電阻率等值線呈低阻圈閉異常，位于礦層面以上，結合相關地質資料和異常特征分析，推斷該低阻異常由軟土層引起，編號RT1；在145m、170m處視電阻率發生突變，以陡狀的低電阻率值，呈“開口向上”的鋸齒狀的“V”字型，位于礦層以下，且一個位于軟弱土層正下方，視電阻率值10Ω·m～100Ω·m，這是灰巖中巖溶發育的異常特征，因此推斷為地質發育區，編號分別為RD1、RD2。

圖1 高密度電法電阻率剖面圖

5 結論

本次高密度電阻率測深剖面工作利用所測電阻率成果在剖面上推斷了勘查區的地質層面、礦層的縱深分布，通過本次物探工作，獲得了較好的地質成果，取得了預期的工程地質效果：通過本次高密度電法工作，了解了本礦區地質發育情況，除了已知采礦塌陷點外，還在1號、2號、4號、5號和7號剖面線上發現視電阻率等值線呈低阻封閉圈或“U”形下凹的異常特征，推斷出5個軟弱土層和6個巖溶發育區。

根據異常特征，共布設3個鉆孔，其中2個鉆孔驗證巖溶，1個鉆孔驗證完整巖，經鉆探施工，3個鉆孔都達到了各自的驗證目的，所以高密度電法在地質探測方面效果是顯著的。