高密度电法在黔东地区勘查地下水的应用

2022-05-30安永兴张德实

科学技术创新 2022年17期

安永兴张德实

（贵州省地质矿产勘查开发局一0 三地质大队，贵州铜仁 554300）

1 概述

高密度电阻率法是一种阵列式的直流勘探方法，以岩、矿石之间电性差异为基础，一次布极就可以完成纵向、横向二维勘探过程，能反映地下某一深度沿水平方向岩土体的电性变化，亦可提供地层沿纵向的电性变化情况[1]。数据采集密度大、效率高，极距选择灵活，在岩溶、采空区、渗漏检测、滑坡勘查等领域均有较成熟的运用[2-6]。

2 研究区地质特征

研究区内出露寒武系上统娄山关组第二、三段地层，岩性为浅灰色薄层至块状微-细晶白云岩，夹中层细晶白云岩、砂屑细晶白云岩，岩层倾向多北西，倾角10 ～20°。区域北东向区域断裂构造发育，受区域构造影响，北东向、近东西向及北西向节理、裂隙比较发育。研究区内主要发育有三条北东向断层，编号F1、F2 和F3，系同期断裂，其中F1、F2 断层可见30 ～50m 的构造破碎带及构造陡立带，局部见构造角砾岩，并被白云质和白云石脉所胶结，F3 断层见3～5m 破碎带，3 条断层均为张性正断层性质，区内泉点大多在F1、F2 断层破碎带上，断续零星出露，表明这两条断层均具有较强的含水性和导水性。

3 地球物理特征

采用小四极法[7]对研究区内各种介质进行了多次测量，得到的电性参数统计于表1。根据测定的电性参数可知，寒武系娄山关组白云岩电阻率为397～1721Ω.m，平均值804Ω.m；研究区的浮土层电阻率为31～298Ω.m，平均值154Ω.m；地表水的电阻率为31～47Ω.m，平均值40Ω.m，由此可见完整的白云岩体电阻率与破碎含水的白云石存在较为明显电阻率差异，可以实施物探测量。

表1 研究区岩石等介质电性参数测定结果统计

4 工作方法及数据处理

4.1 方法原理

高密度电法用供电电极（A、B）向地下供直流（或超低频）电流(I)，同时在测量电极（M、N）间观测电势差（ΔUmn），并计算出视电阻率（ρs），K 为装置系数[8]。采集数据进行异常值剔除以后选择最小二乘法反演，得到反演电阻率值后采用克里格差值拟合法成图。

4.2 数据采集

本次测量使用的是重庆地质仪器厂生产的DUK-2A高密度电法测量系统，结合场地条件布设实测高密度剖面线5 条，道间距5 米，最大道数120 道，最小道数118道（图1）。工作人员铺好线路、连接好仪器和电源后即可开机进行各电道接地电阻测量，确保每个电极接地良好后即进行数据采集，数据采集完毕后仪器将自动保存，接着进行下一条剖面的测量工作。剖面观测点是使用高精度手持GPS 卫星定位仪（UniStrong G310 系列）导航及皮尺定点，点位误差为±1.5 米。采用红色喷漆做标记。

图1 地质及工作布置简图

4.3 数据处理

数据反演处理使用瑞典高密度处理软件RES2DINV，该程序用于反演系统电极采集的数据点。在二维电阻率模型应用在反演程序中，该程序由较多矩形条块组成。条块的排列与视电阻率剖面上的数据点连接起来。条块的分布和大小由程序自动生成，基本遵从数据点的分布规律。底层条块的深度与目的深度数据点基本相等，此时电极距最大。通常数据的采集遵循固定的电极排列顺序，相邻电极间距一般为固定值[9-10]。

5 剖面综合解释与钻孔验证

5.1 剖面解释

GL1 剖面实测数据反演视电阻率断面图显示：剖面38-51 号点从浅表往深部呈明显倒三角低阻异常，电阻率低于300Ω·m，位置及产状与区内F1 断层吻合，推测为F1 断层及其破碎区，编号Ⅱ；剖面74-88 号点从浅表往深部呈明显片状低阻异常，电阻率低于300Ωom，位置及产状与区内F2 断层吻合，推测为F2 断层及其破碎区，编号Ⅲ。（图2）GL3 剖面实测数据反演视电阻率断面图显示：剖面10-20 号点从浅表往深部呈明显倒三角低阻异常，电阻率低于300Ω·m，位置及产状与区内F1 断层吻合，推测为F1 断层及其破碎区，编号Ⅱ；剖面60-73号点从浅表往深部呈明显片状低阻异常，电阻率低于500Ω·m，位置及产状与区内F2 断层吻合，推测为F2 断层及其破碎区，编号Ⅲ。（图3）GL5 剖面实测数据反演视电阻率断面图显示：剖面33-56 号点从浅表往深部呈明显倒三角低阻异常，电阻率低于300Ω·m，在空间位置上与L1 线异常位置具有相关性，位置及产状与区内F1 断层吻合，推测为F1 断层及其破碎区，同编号为Ⅱ；剖面76-80 号点从浅表往深部呈明显脉状低阻异常，电阻率低于500Ω·m，在空间位置上与L1 线异常位置具有相关性，位置及产状与区内F2 断层吻合，推测为F2 断层及其破碎区，同编号为Ⅲ（图4）。