基于高密度電阻率探測技術的地質災害塌陷區(qū)域調查研究

韋明汛

（廣西壯族自治區(qū)地質調查院,廣西 南寧 530023）

1 區(qū)域地質特征

工作區(qū)位于廣西壯族自治區(qū)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(qū)。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(qū)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(qū)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(qū)屬含水豐富級，只有在白云巖礦區(qū)及中部和東部碳酸鹽巖礦與碎屑巖礦呈間夾層出現(xiàn)時，富水性為中等或貧乏[2]。根據(jù)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(jù)任務和設計的要求以及工作區(qū)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(fā)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(jù)。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(shù)據(jù)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(tài)。高密度電法野外數(shù)據(jù)采集是確定采集參數(shù)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(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集完成后，通過通訊程序將原始數(shù)據(jù)傳入計算機進行數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(xiàn)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，如果反演結果符合已知地質特征和其正演數(shù)據(jù)斷面圖與原始數(shù)據(jù)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(jù)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(tǒng)進行數(shù)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(qū)為例，對高密度電阻率探測在地質塌陷區(qū)域調查中的應用進行了分析。

地質塌陷典型區(qū)調查區(qū)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(qū)第四系覆蓋層厚度、隱伏地質發(fā)育、裂隙構造發(fā)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(fā)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(qū)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?guī)r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(qū)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(fā)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(qū)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(fā)育，F(xiàn)5和F6為北西向發(fā)育。

3.3 物探綜述

調查區(qū)內電性分層清晰，電阻率在縱向、橫向上變化有一定規(guī)律，能較真實地反映區(qū)內地值層巖性分布特征及覆蓋層內隱伏地質發(fā)育分布情況。地質雷達數(shù)據(jù)因地表溝坎影響，數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，質量一般，但也能反映出部分土洞發(fā)育情況。

通過高密度電法測量可推測區(qū)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(fā)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(qū)整個谷地的地質發(fā)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(guī)模大小，難以分辨出異常含水量大?。唤ㄗh在水文地質調查區(qū)增加充電法等物探工作，可區(qū)分高密度電阻率異常性質，從而能間接推測異常的含水性。