高密度电法在川东南地区乌木勘查中的应用

庞有炜　张鸥　冯化鹏　陈挺

摘 要：乌木又称阴沉木，多出现在古代河滩等沉积层中，由地震、洪水、泥石流将地上植物生物等全部埋入古河床等低洼处，埋入淤泥中的部分树木，在缺氧、高压状态下，细菌等微生物的作用下，经长达上千万年炭化过程形成，又称“炭化木”。乌木作为一种稀缺的不可再生资源，近年来对其的勘查开发力度逐渐加大，乌木勘查方法的科学研究逐渐加强。其中，地球物理勘查作为一种科学的勘查方法在此邻域的应用效果也引起业内专家的讨论和重视。高密度电法作为一种电阻率勘探方法由于其具有分辨率高、数据量大、有效信息多等特点在本次工作中首次被提出并应用，通过偶极装置和温纳装置两种测量方式对一定勘探深度的横纵方向上的视电阻率差异的分辨来圈定乌木异常。最终在设计的剖面上发现一处相对高阻异常体，推断为乌木异常。

关键词：高密度电法；温纳装置；偶极装置；相对高阻异常

引言

重庆市乌木资源调查评价项目位于重庆市合川区。该研究区近几十年发现并挖掘了大量的乌木，经过前期踏勘了解，研究区乌木资源多位于该区域一段古河道中，地质结构相对简单，人工私自挖掘和勘查程度较高，多数为使用探杆和洛阳铲等民间方法，效率低下，勘查盲目。本次高密度电法测量作为一种科学方法的研究在此区域开展，旨在为相关领域的勘查提供地球物理方面的研究依据。

1 地质背景特征

1.1 地质环境概况

研究区为一农田，表层为耕作土，耕作土下层为含水的砂层，物质来源主要为第四系河流的冲、洪积物，基底为砂岩、泥岩。工作靶区位于四川盆地内，降雨充沛，且工作靶区附近有一小河沟，地下水发育，潜水面较浅。乌木主要集中在沉积层中，覆盖层以含水泥沙为主，地质环境相对简单。勘探深度内地质结构基本为含水泥沙和乌木组成的二元结构。

1.2 乌木及覆盖层电性特征

⑴覆盖层

由于覆盖层主要为含水泥沙，电性上表现为低视电阻率特征。

⑵乌木

乌木为不完全碳化的木质，介于木—碳之间，同时结合其个体形态及结构与泥沙的区别，在地球物理特征上表现为相对高视电阻率特征。

2 工作方法的选择

前人对使用物探方法探测地下乌木的工作较少，对乌木的物性研究也较少，可以用来进行对比分析的资料很少，但是分析后认为，地下的富含水的砂层为良导体，而埋藏于富水砂层中的阴沉木长期受水浸泡，水分已经完全渗入乌木内部，亦为良导体，但是乌木木质紧密，其内部的孔隙连通性较富水砂层的孔隙连通性差，同时木质纤维对水中带电离子的运动有一定的阻碍作用，所以分析认为乌木的电阻率应该大于周围的富水砂层，选择电阻率法有较好的工作效果，再加上此地的乌木的埋藏规模有限，埋深较浅，所以选择分辨率较高且在工程物探上经常使用的高密度电法作为本次工作的主要物探方法。

3 高密度电法工作成果

根据高密度电法高密度电法L1剖面的电阻率反演断面图来看在，在剖面的2.8m至3m深以下为一层极低电阻率，推测为地下完全被潜水渗透的富水砂层的表现，2.8m深度以上为中高电阻率层，推测为潜水面以上的湿润的砂层和土层的表现，而在剖面的水平距离35m至40m，深度约3m处，温纳和偶极装置均出现一电阻率略高于地下富水砂层的异常体。

从温纳装置测得的数据来看，异常区呈半封闭的相对高阻特征，但由于温纳装置的异常扩展效应，高阻异常范围显得较大，但分层特征明显；偶极偶极装置表明该异常体斜插入地下的富水砂层内，其顶部深约5m，底部深约9m，异常范围较温纳装置测得的异常范围小，與偶极偶极装置水平分辨率较高吻合。结合该地区乌木的形成条件和形成过程，乌木应位于年代较远的富水砂层内，因此认为该相对于富水砂层的高电阻率异常体有可能为乌木的堆积体（图1）。

综合其它几条高密度电法剖面的成果，生成了工作靶区地下的电阻率三维可视化模型，认为该异常体水平走向约20°，且在该方向水平延展长约5至6m，宽约2至3m，异常体高度约3至4m，顶板深度约5至5.5m，底板深度推测约9至10m。

4 结论

本次工作根据乌木在含水砂泥覆盖层下表现出来的相对高视电阻率地球物理特征的前提下进行的电阻率法测量，通过偶极装置的纵向分辨率高以及温纳装置的横向分辨率高的特点对勘探深度下地质结构进行分层并圈定异常体。最终圈定了一条高视电阻率异常，物探推断为乌木堆积带。通过本次工作，明确了在具有物性差异前提的区域应用地球物理勘探方法寻找乌木的可行性，初步证明了高密度电阻率法在乌木勘查中的有效性。

参考文献：

[1] 柳建新，曹创华，郭荣文，等.不同装置下的高密度电法测深试验研究[J].工程勘察，2013，41（4）：85-89.

[2] 曾宣源.高密度电法在某边坡岩土工程勘察中实测案例成果的分析[J].资源信息与工程，2017，32（3）：109-110.

[3] 董浩斌，王传雷.高密度电法的发展与应用[J].地学前缘，2003，10（1）：171-176.

[4] 晏月平.高密度电法单-偶极排列勘探深度探讨[C]// 全国地质勘察与矿山地质学术研讨会.2004.

[5] 马志飞，刘鸿福，叶章，等.高密度电法不同装置的勘探效果对比[J].物探装备，2009，10（1）：52-55.

[6] 刘加文.高密度电法多种装置形式的应用研究[J].科技创新导报，2010（10）：24-24.

[7] 吕玉增，阮百尧.高密度电法工作中的几个问题研究[J].工程地球物理学报，2005，2（4）：264-269.

[8] 王德中，周斌，赵奎，等.超高密度电法在工程地质勘查中的应用[J].有色金属科学与工程，2010，24（1）：10-12.

[9] 郝永梅.超高密度电法原理及工程应用[J].地球，2015（10）.

[10] 高建平，王正茂，高雪峰.高密度电法在划分地层中的应用效果[J].科学时代，2014（8）：00285-00285.

[11] 麻燕华.高密度电法在工程物探中的实践运用分析[J].中国科技纵横，2016（8）.

作者简介：

庞有炜（1987-），男，山西大同，工程师，研究方向：电法勘查处理及解释。

（作者单位：四川省地质矿产勘查开发局物探队）