基于高密度电阻率探测技术的地质灾害塌陷区域调查研究

韦明汛

（广西壮族自治区地质调查院,广西 南宁 530023）

1 区域地质特征

工作区位于广西壮族自治区中北部，柳州东部，位于桂中凹陷来宾断褶带及宜山弧形断褶带构造单元内，为华力西～印支旋回大型沉积拗陷区。出露的前第四纪地质层从新到老依次有：石炭系、泥盆系。其中以石炭系分布最广，泥盆系小面积分散出露于图幅北西角、北东角和南东侧等区域[1]。前第四纪地质层分为碎屑岩矿及碳酸盐岩矿两大类。

区域地下水主要为岩矿溶水和基岩矿裂隙水为主，松散岩矿类孔隙水分布面积小，供水意义不大。地质水文的富水性在柳江盆地大部分地区属含水丰富级，只有在白云岩矿区及中部和东部碳酸盐岩矿与碎屑岩矿呈间夹层出现时，富水性为中等或贫乏[2]。根据含水介质特征及地下水赋存条件，地下水类型可分为松散岩层类孔隙水、碎屑岩层类基岩裂隙水、碳酸盐岩类岩溶水三大类。

2 工作方法技术及质量评述

2.1 工作布置

根据任务和设计的要求以及工作区的地质条件、物性条件及拟解决的地质问题，本次物探工作采用的主要地球物理探测方法为高密度电阻率法。查明覆盖地质层厚度、隐伏的地质发育带的分布等，同时为确定水文地质、工程地质勘探孔位提供地球物理依据。测线基本垂直于地下水流向或者构造走向布设，并尽可能避免或减少地形影响和其它人文干扰因素的影响。

2.2 高密度电阻率法

（1）方法原理。高密度电法属直流电阻率法，测量结果为二维视电阻率断面。高密度电法具有点距小、数据密度大、工作效率高的特点，能较直观、准确地反映地下电性异常体的形态。高密度电法野外数据采集是确定采集参数后，通过主机控制多路电极转换器经由电极系形成供电、测量的数据自动采集系统。数据采集完成后，通过通讯程序将原始数据传入计算机进行数据转换、地形校正、二维反演后输出二维地电断面图即完成整个采集与处理全过程。

（2）数据处理。①由于高密度电法中对视电阻率的计算全部由仪器自动计算，故视电阻率的计算不会出现计算错误。②高密度原始资料在当天野外工作结束后及时录入电脑并备份保存，保存文件格式为＊.txt文本格式。③后期对称四极装置数据处理采用2DRES反演软件进行处理，经过多次叠代反演和正演，输出二维反演结果和正演数据，如果反演结果符合已知地质特征和其正演数据断面图与原始数据断面图基本吻合，正反演计算终止，输出对称四极测深反演地电模型。最后根据图件并结合水文地质资料进行推断解释工作。④最后在电脑平台上用MAPGIS地理信息系统进行数字化各种图件，形成最终成果图。

3 异常解释推断

文章以地质塌陷典型区为例，对高密度电阻率探测在地质塌陷区域调查中的应用进行了分析。

地质塌陷典型区调查区布置有7条高密度电阻率剖面，点距5m，每条测线都控制了1-2个地质塌陷点，目的是查明典型区第四系覆盖层厚度、隐伏地质发育、裂隙构造发育特征及地质塌陷特征，其中9-10号高密度剖面近南北向布设，方位角170°，长约分别为1500m和1050m；11-14号高密度剖面近东西向布设，方位角约80°，长约分别为1050m、600m、600m、900m；15号高密度剖面沿北西向布设，长约300m方位角120°。

由高密度电阻率拟断面图件（图3-1）可知：电阻率大致均匀分布，电性分层清晰，主要为低阻层→高阻层两层类型，异常位置低阻特征明显，值变化范围较大，能够反映剖面地质发育情况。

3.1 电性分层地质解释

上部低阻层解释：主要分布于地表以下0m～20m深度以内，电阻率在10Ω·m～100Ω·m，低阻层呈较平缓层状分布。调查区在0m～20m深度段对应地质层岩性为第四系粘土层及下伏石炭系大塘组（C1d）浅灰色中厚层至块状灰岩和石炭系大浦组（C2d）浅灰色厚层、块状白云岩矿顶部。

下部高阻层解释：主要分布于地质层20m深度以下，电阻率在100Ω·m～10000Ω·m，阻值随深度增加递增，整体相对上层呈高阻特征，呈层状分布略有起伏，局部存在低阻异常。综合高阻特征、地质层岩性特征及岩性物性特征，推测区内下高阻层为完整基岩引起，局部低阻异常反映了地质裂隙发育情况。

图1 15线高密度电阻率拟断面图

3.2 局部异常地质解释

高密度电阻率异常：地质塌陷调查区共圈出了21处（D1、D2、……D21）局部视电阻率低阻异常，9线7处（D1-D7），10线 4处 (D8-D11)，11线 4处 (D12-D15),12线2处（D16-D17），13线2处(D18-D19)，14线1处(D20), 15线1处(D21)。推断裂隙构造6处，其中F1-F4为北东向发育，F5和F6为北西向发育。

3.3 物探综述

调查区内电性分层清晰，电阻率在纵向、横向上变化有一定规律，能较真实地反映区内地值层岩性分布特征及覆盖层内隐伏地质发育分布情况。地质雷达数据因地表沟坎影响，数据不稳定，质量一般，但也能反映出部分土洞发育情况。

通过高密度电法测量可推测区内第四系覆盖层厚度在1m～3m之间，下基岩上部在覆盖层下20m以浅深度段地质发育强烈，低阻异常特征明显，电阻率在0Ω·m～150Ω·m，局部存在较深溶洞破碎带，深度在20m～40m左右。本调查区整个谷地的地质发育深度整体上不超过40m，地质层深部基岩完整，基岩顶界面呈波浪形起伏。

4 结语

高密度电阻率法可以探测和推断低阻异常体的埋深和规模大小，难以分辨出异常含水量大小；建议在水文地质调查区增加充电法等物探工作，可区分高密度电阻率异常性质，从而能间接推测异常的含水性。