高密度电法在探测隐伏断裂带中的应用

池跃龙，张 亭，王星捷

（1.成都理工大学工程技术学院，四川乐山 614000；

2.成都理工大学地球探测与信息技术教育部重点实验室，四川成都 610059）

高密度电法在探测隐伏断裂带中的应用

池跃龙1.2，张 亭1.2，王星捷1.2

（1.成都理工大学工程技术学院，四川乐山 614000；

2.成都理工大学地球探测与信息技术教育部重点实验室，四川成都 610059）

本文介绍了高密度电法的原理及工作方法，并应用高密度电法对龙门山断裂区的隐伏断裂带进行了勘测。实验结果表明了高密度电法，是探测隐伏断裂带的行之有效的方法。

高密度电阻率法；隐伏断裂带；大地电测深

0 引言

断裂带是一种常见的地质构造之一。了解断裂带的分布情况对我们了解区域地质构造有着重要的意义。高密度电阻率法是在常规电法勘探的基础上发展起来的新型物探方法,可广泛应用于地质调查及工程勘察中[1]。高密度电法比常用的电阻率法有更多的优点，一次可以完成纵、横二维勘探过程，观测精度高，采集数据可靠，获得地质信息丰富[2]。本次高密度电法的主要任务是获得可靠的地电数据，进而查明测区断裂带分布情况，通过实验证明高密度电法在探测隐伏断裂方面的有效性。

1 高密度电法原理及方法

高密度电阻率法的工作原理与常规电阻率法相同，都是以岩土介质的导电性差异为基础，通过观测人工建立的地下稳定电流场的分布规律来进一步推测地下的地质情况[3]。与常规电阻率法不同的是，高密度电法在现场测量时,只需要将全部电极设置在一定间隔的测点上,一般为1m～10m 。然后用多芯电缆将其连接到程控式多路电极转换开关上，电极转换开关是一种由单片机控制的电极自动换接装置，它可以根据需要自动进行电极装置形式，极距及测点的转换。测量信号用电极转换开关关入微机工程电测仪，并将测量结果依次存入随机存储器。将数据回放送入微机，便可以按给定程序对原始资料进行处理[4]。

2 断裂带电法探测的物理前提

在断裂带内，断层面及破碎的岩块造成的空隙，使得断裂带与上、下盘围岩通常存在电性差异,在电法勘探中表现为高阻异常或低阻异常。一般来说，如果断裂带区域内有地表水或地下水，地表水会顺着破碎的岩块空隙下渗，地下水也容易在断裂带内大量富集，这就会导致断裂带内的视电阻率下降，明显低于围岩，出现低阻异常；如果断裂带区域内不含水，断裂和破碎的岩块会大大降低岩石的导电性，使得其视电阻率明显高于上、下围岩，出现高阻异常。断裂带的这种电性特征为高密度电法勘探提供了良好的物理前提。

3 高密度电法在断裂带探测中的应用

3.1 测区地质概况

探测区位于我国西南部龙门山断裂前缘，总体地势为西高东低，起点和终点高差约30m；测区上覆第四系为粉质黏土、松散堆积物，下伏基岩为三叠系含泥页岩、夹泥灰岩、灰岩，有炭质层；测区构造发育，地层较为破碎，在地震之后有明显的上下错动，是电法进行断层探测的极佳区域。

3.2 野外探测及测线布置

根据本次探测目的和实际地质概况，本着装置简单易操作、受周围环境影响小的原则,另据现场情况和试验结果, 野外测量采用温纳装置：其中的A,B为供电电极,M,N为测量电极,四个电极依次滚动进行测量，测量断面为倒梯形（如图1所示）。

图1 温纳装置示意图

此外，由于断裂破碎带走向大致为NE方向，测线布置一般按垂直其方向。本次实验共布置两条测线，测线长度为250～300m之间。对异常点及突变点，均进行重复观测，以确保测量数据可靠。

3.3 高密度电法探测成果解释分析和验证

在对野外测量数据使用专业软件进行处理后得到了两条剖面的反演成果图（图2为剖面1的反演成果图，图3为剖面2的反演成果图）。

图2 剖面1的反演成果图

图3 剖面2的反演成果图

以上两图的90～120m之间出现明显低阻，而两侧为相对高阻。剖面1和剖面2出现低阻的位置都与已知地质资料中地表发生断层位移的位置对应良好，可推断此处断裂含水量较大，导致了断层破碎带内高密度电法反演剖面出现了低阻异常。而正因为这两条剖面都是沿着断裂分布的垂直方向布线而成，两条剖面中出现低阻的位置又对应良好，恰好能够验证上述推断。

由图中可以看出，浅部地层的电阻率明显低于深部，而深部地层的电性连续性较好，这是因为地表是由粉质黏土和松散堆积物等不连续的物质组成，部分区段含水性不均匀；而深部连续的高阻层为基岩，主要由灰岩和泥灰岩组成。断裂带两侧的电阻率值也不相同，左侧电阻明显低于右侧，这说明左侧围岩的含水性较右侧的好。而由地质资料可知，左侧为断层上盘，右侧为下盘，由于本地区地层受到不均匀挤压应力，断层北西盘向上逆冲，导致其破碎程度大于下盘，含水较多，电阻较低，所以此次电法探测结果与已知地质资料对应良好。

4 结语

本文通过具体的工程实例，应用高密度电法探测地下断层，取得了良好的效果，并与已有的地质、钻孔资料相吻合。

进行高密度电法勘探之前一定要对测区的地形、地质条件充分的掌握，以便选择合理的测量装置进行探测。

然而任何物探方法在实际应用中都会存在局限性。因此,在进行高密度电法探测时也应注意各探测方法的合理配合,如在本次探测时,还配合了浅层地震法进行了异常区的验证工作。

参考文献

[1]杜华光.高密度电法在工程地质勘察中的应用[J].路基工程,2008，139(4)：110～112.

[2]张献民.应用高密度电法探测煤田陷落柱[J].物探与化探,1994(5)：363～370.

[3]肖宏跃主编.地电学教程[M].地质出版社,2008.9.

[4]刘海飞.高密度电阻率法数据处理方法研究[J].中南大学,2004.

[5]马德锡,于爱军.高密度电法在金矿勘查中的应用[J].地质与勘探,2008,44(3)：65～69.

[6]秦 正.高密度电阻率法在工程勘察中的应用[J].物探装备,2005,15(3)： 205～209.

[7]王兴泰.高密度电法在煤矿采空区探测中的应用[J].能源技术,2006,12(5)：011～013.

The Application of the High-density Electrical Method in Detecting the Underground Faults

CHI Yuelong1.2, ZHANG Ting1.2, WANG Xingjie1.2
( 1. School of Engineering Technology， Chengdu University of Technology， Leshan 614000；Key Lab Earth Exploration & Information Techniques of Ministry of Education, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059)

This paper introduces the working principle and method of the high-density electrical method, and applies the method to survey the underground faults of Longmenshan fault area. The survey results show that high-density electrical method is benef cial to detect the underground faults.

High-density electrical method; underground faults; Geodetic electrical detection

P631.1

A

1007-1903（2014）03-0044-03