高密度电阻率法在地质调查中的应用

赵智贤，纪珊珊

（广东省有色地质勘查院，广东 广州 510040）

本文对英德地区的第四系覆盖层厚度及地层发育程度拟作出调查结论，中心区域因施工原因已有大量的钻探结果提供依据，而在中心区域外围，大部分为未进行施工区域，一般未做地质勘查工作，为出露的灰岩山体及相应的冲积谷地，因而缺乏相应的地层资料；针对山间谷地，选择有代表性的区段，采用高效、经济的高密度电阻率法结合少量的钻探方式进行探测，可以了解英德地区外围的岩面深度及地质发育情况。

1 高密度电阻率法的原理

高密度电阻率法是传统电阻率法的一种改进形式，它是以地层导电性差异为基础，通过研究在人工施加的直流电场作用下、地下传导电流的分布规律而揭示地层结构和其他隐伏的地质现象[1]。高密度电阻率勘探系统（图1）是一个微机数据采集系统，它除了供电系统、测量系统、数据分析处理系统之外，还含有一个电极转换器。电极转换器在微机的控制下，按设定的电极组合形式向预定的电极对供电，并同时测定供电电极的供电电流和观测电极的电位[2]。

图1 高密度电阻率勘探系统示意图

2 工作区物性概况

地质调查成果表明，英德市主城区及外围灰岩地层区域，区域地层发育深度一般在5m～30m，深度在50m也偶见。全区地形相对平坦，地表以第四系地层覆盖为主，潜水位很浅（1m左右），地表水丰富。

据实地踏勘，对照相关的地质钻探及勘查资料，本区不良地质现象主要有：土洞、溶洞或断裂破碎带。这些不良地质体的电阻率相对于正常土体均呈低电阻率状态。具体分析如下。

（1）测区地表广泛分布为耕表土层，导电良好，是一层相对低电阻率电性层。

（2）依据现有勘查资料情况得出，本区的地下水位埋深较浅，所以测区中的软化残积土、土洞和溶洞及断裂破碎带均饱含地下水，属于低电阻率的地质体。

3 高密度电阻率法工作布置及数据处理

由于高密度电阻率勘探系统能自动、快速切换和组合电极，由此它的观测点密度能远高于传统电阻率法，能获得更丰富的地下信息。

（1）本次工作使用重庆奔腾数控技术研究所生产的WGMD-4高密度电阻率测量系统。

（2）高密度电阻率的电极组合形式甚多，适用于不同的工作目的和工作条件。鉴于本次工作目的通过获取深度较大、完整的电阻率剖面，从而掌握深部地质发育信息，故选用等间隔三极测深法（图2），其中无穷极距OB不小于600m。

图2 三极测深电极示意图

（3）数据解译方法：数据处理软件为BTBC2004数据接收转换系统，SURFER三维处理系统，RES2DINV反演系统，AUTOCAD绘图系统。

采集数据——整理——结合地质资料分析、解译，同时反演深度关系——推断地质情况。

4 电阻率拟断面意义

每个测深点纵深方向的视电阻率值，等距地形成一个纵坐标表示深度、横坐标表示点位、纵平面以视电阻率等值线充填的剖面——视电阻率拟断面图，通过视电阻率等值线的变化，结合地质条件，推断土层的特性变化。视电阻率拟断面图是电法及电磁法解释探测目标地质体的基本元素。电法或电磁法利用“视电阻率拟断面图及推断剖面图”在纵深方向对每条测线的地层面线及溶蚀带或断裂等进行反演推断[3]。

本次工作全区视电阻率值在1至9822Ω·m间，平均值为500Ω·m，一般出现值为100至900Ω·m。在本次研究区域不良地质体发育于地层表面以上可能为软弱的土层、土洞，发育于岩面及以下为溶洞、溶隙等。因此，判断不良地质体的性质，在视电阻率拟断面图上将地层定位是首要的工作，本次工作重点是岩溶，视软弱土层、土洞等为第四系土层。

地层确定：利用视电阻率等值线，依据地面调查结果，结合已有钻孔揭露的勘探地质层深度，发现：深度约2m～30m，大部分深度在6m～25m，拟断面图中电阻率值在60Ω·m～250Ω·m间，大部分接近200Ω·m等值线，因此将250Ω·m～400Ω·m等值线作为一个统计值；由于各个地段的地表（至浅层）接地情况不同，不可能用一个统一的电阻率值作为划分标准，可取相对值进行大致的划分[4]。

本区断裂构造较为发育，灰岩具较强的脆性特征，断裂附近的地层一般来说具“张性”特点，特别是位于小盆地之中，地下水极其丰富，区域地质发育应以“开口向上”的“V”字型形式为主（即溶隙、溶槽为主）。

5 结论

（1）本次中心城区外围的高密度电阻率测深工作利用所测电阻率成果在剖面上推断了场地的地层纵深分布情况，在各个方位及走向上具有一定的代表性。分析认为，外围地段的第四系覆盖层下的灰岩地层均属于地质发育良好区域，其主要地质形态在剖面上表现为“V”字型的溶隙、溶沟或溶槽；地层深度自3m～30m不等；地质构造的发育不局限一个方向；经多个验证钻孔的揭露，此次推断的地质构造发育良好区域得到证实。

（2）对于英德地区外围，各个方位的地层深度不均匀，其完整性也有较大的差异，因此地质构造发育程度也各不相同。