对称四极电阻率测深法在岩溶勘探中的应用

时间:2022-06-09 02:07:00

对称四极电阻率测深法在岩溶勘探中的应用

【摘要】对称四极电阻率测深法在岩溶勘探、地下水勘查、浅层矿产勘探、基岩构造勘察、铁路公路地基勘查等领域有着广泛的应用。本文着重于岩溶勘探方面的实例研究,工区为某铁路可行性研究线位。勘探结果表明对称四极电阻率测深法在岩溶勘探项目中,对于查明溶蚀范围和区分覆盖层、基岩界限有着非常好的效果。

【关键词】对称四极电阻率测深法;岩溶勘探;视电阻率;灰岩

中图分类号: P631.3+22 文献标识码: A 文章编号:

1.引言

现阶段我国各地在铁路、公路方面的都有着较大投资力度。在大力发展国民经济的同时,质量安全不容忽视。在地质灾害多发地段,尤其是灰岩地区,路基工程质量相当重要。我国岩溶分布十分广泛,约占全国总面积的1/3,对岩溶的勘探则是重中之重。

2.工作方法技术

电阻率法[1]是以地壳中岩、矿石的电阻率差异为物质基础,观测和研究人工电场的变化和分布规律,进而进行找矿和解决构造、水文、工程地质问题以及进行环境监测等的一组电法勘查方法。

对称四极测深是电阻率法的一种,是利用四个电极A、M、N、B,形成供电回路,通过对称改变电极间距达到测量不同深度地层的视电阻率的方法。通过对测得的数据结合地质条件进行分析,做出相应的异常解释。四极测深法勘探应具备的地球物理前提条件如下[2]:

①被测对象与周围介质有着明显的物性差异;②被测对象有着一定的埋深和规模。

本次野外工作采用的仪器为重庆地质仪器厂生产的DZD-6A多功能直流电法仪。AB/2采用1.5m、3m、5m、7m、10m、15m、20m、30m、50m、70m、100m、150m逐步测量,地面测量点距为10m。在电阻率测量的过程中,数据以三次采集有两次稳定值,或五次采集有三次稳定值为准。测量数据采用对数坐标纸点绘。遇异常点可适当加密测量,若120m极距下仍未见异常底界,则逐步加大极距直至异常底界出现为止。

3.应用实例

广西位于全国地势第二台阶中的云贵高原东南边缘,地处两广丘陵西部,南临北部湾海面。整个地势自西北向东南倾斜,山岭连绵、山体庞大、岭谷相间,四周多被山地、高原环绕,呈盆地状,有“广西盆地”之称。喀斯特广布,占广西总面积37.8%,集中连片分布于桂西南、桂西北、桂中、桂东北。其发育类型之多为世界少见。

本次对称四极电阻率测深工区为广西某铁路可行性研究项目线位

在灰岩地区,如果存在第四系粘土覆盖,完整的灰岩电测深曲线是H型的,如果没有第四系粘土覆盖,完整的灰岩电测深曲线是G型的[3]。

下图1是DK225+910~226+000里程段经反演后的视电阻率断面图。从图中可以看到明显的溶蚀现象(图中虚线范围),范围内的视电阻率多在100Ω・m以下。形成溶洞的区域视电阻率多在50Ω・m以下。其基岩起伏按照H型和G型曲线标准勾画,经后期钻探验证,与物探解释成果基本吻合,下图2将岩层柱状图放入电阻率断面图中以作比较。

从图1和图2可以看出,本工区灰岩的溶蚀现象多为溶沟,及开口式溶洞,在视电阻率断面图上显示为明显的梯度带。基岩面附近地层的视电阻率在宏观上保持一致性。

图1DK225+910~226+000视电阻率等值线图

图2DK225+850~910视电阻率等值线图

下图3将视电阻率等值线图进行彩色填充,视觉效果更加鲜明。在图中DK221+285~315范围内,视电阻率值在50Ω・m以下,并且在野外测量中,部分测量点5次读数均未达到稳定值。在排除外界干扰因素影响之后,判定为岩溶强烈发育区,及可能存在一个范围较大的充填溶洞。然而经后期钻探验证得知,该异常是由下伏泥质岩引起,该岩性极软,且非常破碎,部分含页岩成分。该地区的充填溶洞和泥岩侵入带从探测数据上看,两者的物理性质差异是比较小的。但不论是溶洞还是泥岩侵入,其对工程质量的影响都是不可忽视的。

图3DK221+240~405视电阻率断面图

在对视电阻率数据进行深度解释时,不同深度的解释系数都是不一样的,原则上是解释系数随深度加深而减小。有钻孔的地段,则可根据钻孔柱状图进行系数调整。本次测量多数地段按照如下规则:AB/2取1.5m时,深度解释系数取0.8,AB/2取3m时,深度解释系数取0.75,……到AB/2取100m时,深度解释系数则取0.5……,少数地形较复杂的地段则需调整。

另外,在此次电法工作中,场地条件的因素不容忽视,地表干燥和湿润对测量结果有一定影响。个别地段的同一个测点,地表干燥的时候是H型曲线,在下过一天雨之后变成了G型曲线。同一层位的岩土,其视电阻率值在地表干燥时相对地表湿润时较大,对基岩起伏判断会加大误差。因此,在对数据进行解释分析的时候要综合考虑。

⒋结论与建议

①在灰岩地区的岩溶发育探测,对称四极测深法有着明显的优势,采用人工跑极可以最大化提高每一个测点的测量精度,进而保证岩溶发育异常探测的准确度。但人工四极测深测量速度慢,工作时间长,引用于工程物探其效率不高。

②在不同的地域,甚至同一工区的不同地点,电法的深度解释系数可能是不一样的,在有条件的情况下,尽可能的参照钻探资料对解释系数进行调整修正。没有钻探资料的情况下,应参照相似地层或附近地域的解释系数来提供经验值。

③岩溶发育对工程建设的危害是相当大的,因此在成果资料解释过程中,不可遗漏任何一个异常。在对异常的划分应采取统一的标准,最大化的消除人为因素的影响。

参考文献:

[1] 张胜业,潘玉玲.应用地球物理学原理[J].2002

[2] 李建飞,龚育玲,沈方铝. 电阻率测深在电站供水水文地质勘察中的应用[J]. 中国地球物理, 2007

[3] 武斌,曾校丰.电法在探测岩溶上的应用[J].四川地质学报,2004,第24卷第4期

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