高密度电法在广东肇庆岩溶典型区勘查中的应用

易隆科

（广东省地质调查院，广东 广州 510080）

高密度电法在广东肇庆岩溶典型区勘查中的应用

易隆科*

（广东省地质调查院，广东 广州 510080）

用高密度电法来查明复杂岩溶地区岩溶分布特征是一种很好的手段。本次勘查采用高密度电法与常规电法相结合、多种测量装置并用、深浅兼顾的办法，对广东省肇庆市岩溶典型区的岩溶地质情况进行了勘测，查明了该区域的第四系土洞发育和基岩起伏及岩溶发育情况，为该地区的岩溶发育情况和灾害评价提供了依据。本文首先对高密度电法在岩溶地质勘察中的应用条件和应用结果进行分析，然后对其应用方法进行了总结概括。

高密度电法；岩溶；视电阻率；物性特征

灰岩地区由于地下水的长期溶蚀，容易在灰岩表面及灰岩体中形成溶洞及洼陷。覆盖在溶蚀洞穴之上的松散土体，在外力的或者人为因素的作用下产生突发性地面变形破坏，其结果多形成圆锥形塌陷坑。岩溶发育区对地面建筑物及人的安全造成极大隐患。高密度电法对岩溶分布与规模、空间形态特征、发育程度等的探测具有良好的效果，对于岩溶塌陷灾情评估及隐患排除具有积极的指导意义。

1 工作背景

工作区位于广东省肇庆市新桥镇布塘村，勘探的目的是对测区内土洞及岩溶发育情况进行查明。区内基岩以灰岩为主，灰岩为可溶性碳酸岩，岩溶较为发育，上覆第四纪黏土层及河流冲积的砂砾层。据工作区已施工钻孔岩芯物性测试结果：湿粘土电阻率为0.5～50（Ω·m），含水砂砾岩50～150（Ω·m），多孔灰岩电阻率为80～1000（Ω·m），致密灰岩3000～5000（Ω·m）。区内粘土、砂砾石层、多孔灰岩、致密灰岩在电阻率上具有明显的差异，故工作区具备岩溶探测的地球物理条件，应用高密度电法能够进行有效的区分和探测。

2 工作部署

根据工作任务的要求，为达到深浅兼顾，浅部地质情况详细勘察的需要，在典型区布置了一条总长1220 m（编号：GMD01）、自北东向西南高密度电法测线，用三种不同的装置进行测量。

温纳装置（装置参数：a=5 m，n=10）与施仑贝尔装置（装置参数：a=5 m、n=18）测量目的在于勘查浅部第四系地质情况：有无土洞发育、土洞发育与基岩岩溶发育的相关性等，此外，使用两种不同装置观测，其目的在于对其测量结果的相互验证，以减少偶然误差，增加测量结果的可靠度。偶极偶极装置（装置参数：a=40 m、n=12，用大功率设备测量）测量的目的在于对测线下伏深部基岩地质情况的探测：基岩起伏情况，基岩内岩溶发育情况等，具体部署如图1所示：

图1 工作部署图Fig.1 Figure deployment

3 成果图件

（1）温纳装置高密度电法测量剖面及反演成像剖面图：

图2　a GMD01测线温纳装置实测剖面图Fig.2a GMD01 survey line Wenner sectional view of apparatus Found

图2　b GMD01测线温纳装置测量反演结果剖面图Fig.2b GMD01 Wenner survey line inversion means for measuring cross-sectional view

（2）施仑贝尔装置高密度电法测量剖面及反演成像剖面图：

图3　a GMD01测线施仑贝尔装置实测剖面图Fig.3a GMD01 survey line Shilunbeier sectional view of apparatus Found

图3　b GMD01测线施仑贝尔装置测量反演结果剖面图Fig.3b GMD01 measuring device for measuring line Shilunbeier sectional view of the inversion results

图4　a GMD01测线偶极偶极装置实测剖面图Fig.4a GMD01 dipole dipole survey line sectional view of apparatus Found

图4 b GMD01测线偶极偶极装置测量反演结果剖面图Fig.4b GMD01 dipole dipole survey line inversion means for measuring cross-sectional view

（4）综合地质解释成果图：

图5 GMD01测线地质解释成果剖面图Fig.5 GMD01 geological interpretation results of the survey line cross-sectional view

4 成果分析解释

从图2a温纳装置实测剖面的可以看出，在测线上的950～1050 m之间存在一个明显的高阻异常区（GMD01-YC-1-wn），视电阻率值在450～600（Ω·m）之间。整个剖面的下部，无明显的高阻抬升，剖面主要反映了第四系的电性特征。

从图2b反演结果断面图来看，高阻异常区（GMD01-YC-1-wn）测线上的1000～1100 m之间，埋深在4～12 m之间，电阻率值在1500～2000（Ω·m）之间。反演结果图相对于实测剖面，异常区收敛，整个图面异常轮廓清晰可辨。

从图3a施仑贝尔装置实测剖面的结果可以看出，在测线上950～1050 m之间，有一个明显的高阻异常（GMD01-YC-1-sb），异常值在450～750（Ω·m）之间，与温纳装置测量的结果异常（GMD01-YC-1-wn）的空间形态和位置基本一致，两种装置均测得高阻异常，表明高阻异常（YC-1）为可靠异常。在整个剖面的下部，无明显的高阻抬升，剖面主要反映了第四系层的电性特征。

从图3b施仑贝尔装置反演结果断面图来看，高阻异常区（YC-1-sb）测线上的1000～1100 m之间，埋深在4～15 m之间，电阻率值在1600～2000（Ω·m）之间，与温纳剖面反演结果基本一致，进一步验证该异常（YC-1）为可靠异常。

异常（GMD01-YC-1）接近地表，并且为高阻异常（1600～2000 Ω·m），分布在第四系，故推断其为半填充型土洞。

从图4a偶极偶极装置实测剖面结果来看，剖面下部视深度300 m以下，有明显的高阻抬升（300～700 Ω·m）。工区上覆第四系含水粘土砂石层的电阻率值较低，据以往经验其值在10～300 Ω·m之间，相对于下伏基岩（据钻孔揭露，基岩主要为灰岩）电阻率值在800～4000 Ω·m，两者之间存在明显的电性差异，据此初步推断高阻抬升为下伏基岩的地电反映。但由于两者差异太大，低阻层对电流具有明显的吸引作用，对下伏基岩的地电反映具有一定掩盖作用，导致高阻抬升范围较大，故视电阻率随视深度变化梯度较小，在实测剖面上没有出现特别明显的高阻层。

在图4b偶极偶极装置测量反演结果图中，可以看到明显的电阻率差异界面，根据本工区物性测试结果（粘土10～300 Ω·m、基岩800～4000 Ω·m，其中表层干燥土壤电阻率较高100～1000Ω·m），在图中划定了基岩界面（图中用实线表示）。基岩面起伏在40～90 m之间，起伏范围较大，呈波浪状起伏。由于基岩埋深较大，基岩中溶洞规模尺寸相对较小（目标体尺寸埋深比小），基岩中的溶洞在直流电法测量的地电反映较弱，反演结果中基岩层电阻率分布较均匀，对基岩中溶洞未能有效区分。

根据各装置反演结果，绘制图5 GMD01测线地质解释成果剖面图。根据物性测试结果及以往经验推断，推断YC-1为土洞引起。在距测线起点222 m处，施工有一个钻孔，据钻孔揭露：埋深 44 m以上为第四系粘土（10～300 Ω.m），埋深 44 m以下为基岩（800～4000 Ω.m），埋深及物性测试结果与反演解释结果基本一致，说明高密度电法在本工作区是一种对土洞及岩溶有效的探测手段。

5 结论与认识

（1）本次高密度电法勘查，采用了多种装置在同一测线上进行测量，相互验证、深浅兼顾、快速有效地对测线下第四系土洞发育、基岩溶洞及基岩起伏等地质情况进行了较为详细的查明。高密度电法多装置结合是一种排除假异常、减少多解性、深浅兼顾行之有效的办法。

（2）任何一种物探方法都有其应用条件和优势探测方向，高密度电法对于地质病害（土洞、溶洞）的探测，更多是基于低阻异常（反映目标体含水性或充泥性目标体）为分析依据，在科学分析的基础上，才能够对相应病害有较高的探测精度。此外，如果探测条件不具备，必然会存在相应的探测精度受限制问题，因此在岩溶区应用时，需要更深入了解应用条件和探测剖面的地电条件，以便更好指导之后的实践工作。

（3）基于电场分布变化的高密度电法属于“体积勘探”，实际的二维电法勘探是在三维空间中进行，而二维正反演是假设探测剖面是在横向无变化的情况进行，导致其对埋藏较深的一度体（如基岩溶洞），分辨能力不够，对于二度体（例如基岩面）成像效果较好，在对土洞及基岩溶洞探测时，应考虑其尺寸埋深比。

（4）低阻目标体的地电反映容易被周边地形或异常影响所掩盖的问题，特别是对于埋深较大的扁平状溶洞或土洞的探测问题。遇到上述情形时，如果异常体大小不能充分满足分辨率要求，一定要给予足够重视，应结合视电阻率界面的变化趋势及相关地质资料，充分考虑该区域可能出现地质情况。

/References

［1］李金铭.《地电场与电法勘探》［M］.北京：地质出版社，2005.

［2］沈鸿雁.《高密度电法勘探方法与技术》［M］.北京：地质出版社，2012.

［3］周扬，陈服军，陈桂林，铁瑛，陈平.《高密度电阻率法测深原理及应用实例》［M］.北京：地质出版社，2012.

［4］刘晓东，张虎生等.高密度电法在工程物探中的应用［J］.工程勘察.2001，（4）:64～66.

［5］葛如冰，黄伟义等.高密度电法在灰岩地区的应用研究［J］.物探与化探，1999，23（1）:28～32.

High Density Resistivity Method in the Application of the Guangdong Zhaoqing Typical Karst Area Exploration

Yi Longke
（Guangdong geological survey institute，Guangzhou Guangdong 510080）

High-density electrical prospecting to identify the distribution of karst complex karst region is a good tool.The high density electrical prospecting and conventional electricity Combination，and with a variety of measuring devices，shades balanced approach，karst geology Zhaoqing City，Guangdong typical karst area survey carried out to identify the Quaternary in the region development and downs of soil cave and karst bedrock，and to provide a basis for the evaluation of karst development and disaster areas.Firstly，high density electrical prospecting application conditions and application of the results in the karst geological survey will be analyzed and summarized its application methods are summarized.

high density resistivity method； karst，apparent resistivity； physical characteristics

P631.3

A

1672-5603（2016）02-040-5

*第一作者简介 易隆科，男，助理工程师，主要从事地球物理勘探与研究工作。E-mail: yilongke@126.com

2016-2-21；改回日期：2016-5-10。