高密度電法在地?zé)峥碧街械膽?yīng)用分析

■滕民強(qiáng)

（黑龍江省地球物理勘察院黑龍江哈爾濱150036）

高密度電法在地?zé)峥碧街械膽?yīng)用分析

■滕民強(qiáng)

（黑龍江省地球物理勘察院黑龍江哈爾濱150036）

高密度電法在現(xiàn)代水文地質(zhì)勘探工程中有著非常廣泛的應(yīng)用，該方法具有探測(cè)深度大、精度高、數(shù)據(jù)采集效率高、點(diǎn)距小等多方面的優(yōu)勢(shì)。論文首先對(duì)高密度電法及其工作原理進(jìn)行了介紹，然后結(jié)合實(shí)例工程對(duì)高密度電法在地?zé)峥碧街械膽?yīng)用進(jìn)行了分析，從勘探結(jié)果來看，具有很好的地質(zhì)勘探效果，能夠?yàn)榈責(zé)峥碧焦ぷ魈峁┛煽康牡厍蛭锢硪罁?jù)。

高密度電法地?zé)峥碧綉?yīng)用

1　高密度電法及其工作原理

高密度電法是基于介質(zhì)電性差異，對(duì)人為施加電場條件下，地下傳到電流的變化分布規(guī)律進(jìn)行研究的一種方法［1］。從本質(zhì)上來看，高密度電法集中了電剖面法和電測(cè)深法。高密度電法是一種陣列式的勘探方法，數(shù)據(jù)采用分布式的方式進(jìn)行采集，進(jìn)行野外測(cè)量時(shí)，只需要將所有電極設(shè)置在一定的間隔測(cè)點(diǎn)上，測(cè)點(diǎn)的密度遠(yuǎn)超常規(guī)電法，通常為1～10m之間。然后通過多芯電纜將其與程控式多路電極轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行連接。電極轉(zhuǎn)換開關(guān)是一種通過單片機(jī)控制的電極自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置，它能夠結(jié)合實(shí)際需求對(duì)電極裝置的型式、極距以及測(cè)點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)換。測(cè)量信號(hào)通過電極轉(zhuǎn)換開關(guān)箱電法儀主機(jī)傳送，并按照一定的順序?qū)y(cè)量結(jié)果依次存入到存儲(chǔ)器中。將測(cè)量結(jié)果導(dǎo)入到電腦之后，通過專業(yè)軟件對(duì)測(cè)量結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，能夠生成相應(yīng)的地電斷面分布圖示。

電剖面法采取固定的極距進(jìn)行電極的排列，沿剖面線逐點(diǎn)進(jìn)行供電和測(cè)量，然后對(duì)視電阻率的變化規(guī)律進(jìn)行觀察，采用下面的裝置對(duì)視電阻率的值進(jìn)行測(cè)量：

圖1中的A、B兩點(diǎn)處插入供電電極，在A、B兩點(diǎn)間的M、N位置插入電極測(cè)量點(diǎn)間的電位差△UM N，通過視電阻率公式進(jìn)行計(jì)算：

公式中的△UM N表示M、N之間的電勢(shì)差；I表示電路中的電流強(qiáng)度；K表示裝置的系數(shù)，可以根據(jù)AM、AN、BM、BN之間的距離關(guān)系計(jì)算出來：

從圖2所示的地?zé)崽綔y(cè)示意圖來看，圖中的ρ1＞ρ2，ρ2表示地?zé)岽鎯?chǔ)層；ρ1表示地?zé)岽鎯?chǔ)層周圍的圍巖，由于受到溫度、礦化程度等因素的影響，地?zé)崽岬碾娮杪时戎車鷩鷰r的電阻率低。通過高密度電法勘探裝置，可以獲取水平距離和視電阻率之間的關(guān)系。

2　實(shí)例分析

2.1勘探區(qū)域概況

勘探區(qū)域內(nèi)部的構(gòu)造較為發(fā)育，地層主要為二疊系，該地區(qū)的主要巖性包括板巖、石英巖、片綠巖、云母石英片巖等，部分地層還有燕山期的花崗巖，巖性為和云母花崗巖等。另外，該區(qū)域的大部分地區(qū)被第四系覆蓋，沿河谷和地勢(shì)低洼地帶分部，主要由沖積、以及堆積等作用形成。本次勘探工作主要是為了查找含水的斷裂構(gòu)造，高密度電法主要是基于電阻率的勘探方法，含水的斷裂構(gòu)造電阻值相對(duì)較低。在正式進(jìn)行勘探之前，首先需要對(duì)該區(qū)域的電性參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)的的測(cè)量，具體典型參數(shù)如表1所示。

從表1中的數(shù)據(jù)能夠看出，含水?dāng)嗔褬?gòu)造的電阻率值非常低，與表層碎石土和基巖的電阻率之間存在較大的差異，因此，能夠滿足高密度電法的勘探條件。

2.2資料的處理和解釋

高密度電法的數(shù)據(jù)處理需要采用專門的res2dinv軟件進(jìn)行處理，首先將野外采集的視電阻率原始數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換和預(yù)處理，并進(jìn)行地形矯正，通過三種不同的方法進(jìn)行正演，然后對(duì)三種方法的效果進(jìn)行對(duì)比分析，選擇效果最佳的方法。利用圓滑約束最小二乘法反演迭代算法生成反演圖像，最后能夠獲取視電阻率成像色譜圖。結(jié)合獲取的二維地電斷面圖，對(duì)地質(zhì)情況進(jìn)行合理的解釋。在數(shù)據(jù)處理的過程中，需要注意的是，針對(duì)出現(xiàn)嚴(yán)重畸變的采樣數(shù)據(jù)，應(yīng)該通過內(nèi)插值的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)過濾，然后建立地形模型對(duì)地形數(shù)據(jù)進(jìn)行校正［2］。

在高密度電法的成果圖中，斷層一般會(huì)與圍巖的電阻率呈現(xiàn)出明顯的差異。由于地下的地質(zhì)條件具有較高的復(fù)雜性，斷層相對(duì)高電阻或者低電阻都有一定的可能，但是在縱向上的斷層的電阻率通常會(huì)產(chǎn)生一定的延伸。

2.3測(cè)線剖面

如圖3所示，圖3中存在A、B兩處異常，該兩處異常區(qū)域的電阻率表現(xiàn)出明顯的橫向變化，并且存在一定的縱向延伸，結(jié)合之前的地質(zhì)資料，斷層的傾向和 A、B的傾向相同，因此判斷A、B兩處為含水?dāng)鄬?。A和B之間存在較大范圍的低電阻區(qū)域，該區(qū)域與已知的溫泉出露點(diǎn)之間的距離非常近，因此，推斷該低電阻區(qū)域是由地下地?zé)嵘嫌砍涮顜r石空隙形成的，所以地?zé)嵘嫌康耐ǖ来嬖谟跀鄬覣和斷層B之間的區(qū)域，該位置為地?zé)峥碧降闹攸c(diǎn)異常區(qū)域。320m以及450m處下方的低電阻區(qū)域推測(cè)是由地表水下滲形成的。

3　結(jié)語

通過論文對(duì)高密度電法在地?zé)峥碧街械膽?yīng)用進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，地質(zhì)斷層與其周圍圍巖之間的視電阻率存在明顯的差異，我們可以通過該特點(diǎn)對(duì)地質(zhì)斷層進(jìn)行良好的探測(cè)，并了解地質(zhì)斷層結(jié)構(gòu)的分部特征，對(duì)于地?zé)峥碧焦ぷ骶哂兄匾囊饬x。同時(shí)，在應(yīng)用高密度電法進(jìn)行勘探的過程中，采用了更多的電極進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，相對(duì)于普通電法勘探來說，數(shù)據(jù)可靠性更高。另外，針對(duì)高密度電法的勘探結(jié)果，需要通過鉆探或者其它方法進(jìn)行驗(yàn)證，從而確保結(jié)論的可靠性，以便為后續(xù)勘探工作提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

［1］程邈，傅焰林，李振宇.高密度電法在查明潛伏斷裂中的應(yīng)用 ［J］.工程地球物理學(xué)報(bào)，2011（04）：417-420.

P621［文獻(xiàn)碼］ B

1000-405X（2016）-8-354-1