物探技术在城市地质调查中的应用

物探技术在城市地质调查中的应用

黄锦捷，李世平（广西壮族自治区地质调查院，

广西南宁530023）

【摘

要】近年来全国各地先后开展城市地质调查工作，物探技术凭借自身优势在其中发挥了重要作用。本文结合实例重点介绍了高密度电阻率、浅层地震、地质雷达三种物探方法技术在城市地质调查中的应用。【关键词】城市地质调查；物探；高密度电阻率法；浅层地震；地质雷达【中图分类号】P331

【文献标识码】A

【文章编号】2095-2066（2018）06-0056-02

引言

近年来随着城市化进程的加快,低碳、绿色、可持续发展已是未

来城市发展的主题,而目前城市的可持续发展面临着地质灾害频发、地表空间资源不足等严峻问题,解决这些问题的基础是开展城市地质调查工作,物探技术作为获取地下地质信息的重要方法手段在其中发挥重要的作用。

物探技术是利用目标体与周围介质的物理性质(电阻率、磁化率、波速等)差异,通过分析观测到的地球物理场,达到获得目标体的规模、性质等的勘察目的方法。在城市中开展物探工作,因探测目标和工作环境的不同,与传统应用物探方法找矿相比,城市地质调查所采用的物探方法具有干扰因素多、施工场地和时间有限,探测精度要求高等特点。物探技术具有工作效率高、经济性强、信息丰富可靠等等众多的优点,随着城市基础建设的快速发展,城市地质调查工作当中越来越多地使用物探技术,实践证明,取得了良好的应用效果。下面,将重点介绍高密度电阻率法、浅层地震法和地质雷达法这三种物探方法的特点及在城市地质调查的应用。

1高密度电阻率法

高密度电阻率法是以岩(土)体之间电阻率差异为基础,通过观测和研究与这些差异有关的电场在空间上的分布特点和变化规律,来查明地下地质构造和寻找地下电性不均匀体(岩溶、风化层、滑坡体等)的一类地球物理勘查方法。高密度电法在野外信息采集过程中可组合使用多种装置形式,一次布极可以完成纵横向二维勘探过程,既能反映地下某一深度沿水平方向岩土体的电性变化,同时又能提供沿纵向岩层的电性变化情况,具备剖面和电测深两种方法的综合勘探能力,因而采集数据量大,数据观测精度高,在电性不均匀体的探测中取得良好的地质效果。

高密度电阻率法采用直流供电,与传统电法相比,具有成本低、效率高,反映信息丰富、直观,资料解释方便等特点,也因而使得电法勘探能力显著提高。相对其它物探方法,高密度电阻率法抗人为噪声干扰,对勘探现场无破坏作用,在城市人口居住区或工业区周围具有明显优势,在城市地质调查中成为以获取浅层电性特征最常用的方法之一,但地形起伏较大时易对数据采集质量产生影响。高密度电阻率法勘探深度一般在一百多米范围内,此深度也是城市地下空间进行利用以及开发的深度,属于常规深度的范围内。这个方法在地质构造划分、采空区探测,以及地下岩溶调查等工程领域发挥着重要的作用。

如图1是利用高密度电阻率法进行某地区煤矿采空区探测实例。该地区处于城郊结合部,周围为建设工地,各种干扰因素多。经多种方法实验并结合地质情况最终选择高密度电阻率法,采用施仑贝谢尔装置,点距10m 。通过对数据据进行反演处理,圈定了采空区的范围,经钻孔验证,取得较好地质效果。

2浅层地震法

浅层地震法是一种研究人工震源(如机械敲击、可控震源、爆炸等)所激发产生的地震波在地下岩层、土壤或其他介质中传播规律,以探测浅部地质构造或测定岩、土力学参数的地球物理方法。城市地质调查中的工程地震勘探具有激发能量较小,勘查范围较窄,勘查网度较密,勘探精度较高等特点,该方法在各类基础勘察、环境与灾害地质调查以及水资源调查等工程领域中发挥重要的作用,同时还广泛使用于工程效果评价、混凝土构件质量检测等建筑工程中,具有快速、准确的优点。

浅层地震法勘探对场地有较高要求,勘探附近机器施工、人畜走动、交通运输等都会产生随机干扰,这些干扰往往影响较大,甚至会掩盖有效波,在进行野外数据采集时,应避开干扰。在进行地震勘探工作前要进行实验剖面工作,目的是选择压制干扰波的观测系统和确定采集参数。图2是应用地震映像法在城市进行断裂调查的实例成果图,采集参数为炮检距11m ,采样间隔0.025ms ,检波器主频38Hz ,道间距1m 。由图2可知,在25耀48道范围内,出现明显的同相轴错断,面波振幅增大,地震波信号震荡,呈低速体特征,经钻孔验证为断裂构造。

3地质雷达

地质雷达是近十几年来新发展起来的新的物探技术,是一种利用高频脉冲电磁波探测地下地质结构与特征的的电磁波探测技术,它采用一对天线进行工作,发射天线向地下介质发射高频、宽频带脉冲电磁波,电磁波在地下介质传播过程中遇到电磁性差异分界面时发生反射和透射,通过分析反射波的旅行时间、频率和振幅等参数,推断介质内部的结构和目标物的埋藏深度及形态。

地质雷达具有分辨能力强、判译精度高,一般不受高阻屏蔽及水平层、各向异性的影响。它对探查浅部介质体,如地下空洞、管线位置、覆盖层厚度等的效果尤佳,因此广泛应用于城市地质调查。图3为应用地质雷达进行混凝土桥洞探测的实例,图中红色框出现在强反射信号,表现为多个开口向下的曲线,经开挖在埋深约1.5m 处揭露到地下桥洞。

4结语

城市地质调查工作是解决目前城市化发展面临诸多问题的关键,是城市规划建设和经济社会发展的基础。物探作为城市地质调查获取地下空间信息重要方法技术,近年来随着设备及数据处理方面的技术快速发展、技术的不断更新与突破,城市地质调查工作中更为广泛地应用了物探方法,并且取得了显著的应用效果。

在近十年来国内各城市开展城市地质工作中,除上述几种物探方法外,音频大地电磁测深(EH4)、高精度磁测、重力、放射性测量、

测

图1某地区煤矿采空区高密度电阻率法断

面图

图2某地区断裂调查震映像波形图

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井等于手技术方法手段也在城市地质调查中得到广泛的应用,并取了不错的地质效果。然而每一种物探方法都有其局限性,只有全面充分认识到其优缺点,实际工作中要根据探测目标和各种物探方法的特点,结合工作区地质条件选择最佳的物探方法,才能取得好的探测效果,为规划、勘察、建设施工提供地球物理依据。相信随着我国城市地质工作的不断开展,将推动地震勘探仪器设备、现场数据采集技术及资料处理解释技术不断改进和提高,物探方法将在其中发挥越来越重要的作用。

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收稿日期：2018-5-23作者简介：黄锦捷(1983-),男,壮族,广西南宁人,工程师,硕士研究生,主要从事地球物理勘察及地质相关工作

。

图3地下管道探测地质雷达图像

滑石矿成矿条件及地质特征分析

谭

晟（广西桂林滑石发展有限公司，

广西桂林541704）

【摘

要】恰当的岩层比例、适当的热液和构造条件是滑石成矿的三项重要条件，文中就滑石成矿条件和矿产类型特征进行分析，并结合广西龙胜县下鸡爪滑石矿床和上林马鞍山滑石矿床进行实例对比，为该地区滑石矿找矿工作成效取得了明显的进展。本文对滑石矿地质特征及滑石成矿条件进行分析，根据两者之间的相互联系进行阐述，助推滑石矿产企业为社会持续发展做贡献。【关键词】滑石矿；矿床特征；成矿【中图分类号】P619.2

【文献标识码】A

【文章编号】2095-2066（2018）06-0057-02

1矿床时空分布及成矿规律

在寒武纪时期,中国滑石矿开始逐渐形成,形成条件主要根据地

壳运动中产生碳酸盐沉积有关,因碳酸盐在受热液作用下形成滑石矿。而在广西龙胜县区域内,发现很多大型滑石矿床,这些滑石矿床形状为层状并且具有一定透镜状。在广东阳山县和江西省于都县都发现有类似滑石矿床。这类型矿床形成为古板块结构为主,并且也有少部分在古板块俯冲带地段,很多矿产开发企业都使用前者开采,在后者中作为预备补充作用。我国古板块中,一直处于较稳定状态,因为该区域沉积很厚的碳酸盐,在该条件下,通过中低温热液导致碳酸盐形成滑石,滑石矿是该区域必然出现的产物。在后期发展考察阶段,上述条件是滑石矿在形成过程的必要因素,而且发现白云石大理岩和菱镁矿两种矿物比例在1.2:1为最佳。

在形成滑石矿的第二条件是热液条件,当矿热液和二氧化硅(SiO 2)都比较多,并且MG 浓度也较高这是形成滑石矿的主要理想条件。即使单一的白云大理石也可以形成矿质比较纯的矿床,因此在这种条件下可形成较为巨大型矿床。广西龙胜下鸡爪滑石矿床成矿反应相当于等体积交换原则,其中Mg 2+矿约为60mg/L 。

形成滑石矿的第三条件是在热液供应条件下,裂缝和间隙可以提供容纳场所,在这些曲折褶皱位置是形成热液汇聚的场所,广西龙胜滑石矿床就是属于该位置,它主要是断裂和交叉聚集地,其中主要是位于北部复式倒转倾斜而接近该位置,地下巨星厚度层状岩体可以进行隔断作用。

如果以上三个形成滑石矿的条件都不能满足,那就导致滑石矿杂质偏多,整体质量较差,因此也不会形成较大矿体。

而形成滑石矿第二大主要地质结构为古板边缘地区,但需要其中一个版块与另一个版块进行俯冲,促进生成蛇绿岩,这些断裂较深位置都是蛇绿岩地带,其中蛇绿岩有着自变质作用,在特定情况下导

致滑石矿形成。

2矿床类型

2.1超镁铁质岩型

此类矿床的储量约占全国总储量的17%。而该地区主要矿床为滑石矿,这些矿床中矿石含量成分比较复杂,其中包括为:铁、镁、铝等,这些含量均比较高。

2.2碳酸盐岩型

碳酸盐岩性主要分布很多地区,它占有储存含量约为50%左右,并且分布较广,其中该滑石矿种铝、铁含量较低,并且属于复合结构,主要是滑石矿和碳酸盐构成,而该矿物质中滑石含量比例较大,约占60%左右。从外面看,内部很少有透闪石等纤维结构,其中整体白度约占90左右,这样优质的滑石矿是比较好的矿床,通过对比分析得知该矿床可以分为三种类型。

(1)该矿床为岩浆热液交代矿床,它与中酸性侵入岩有着密切联系,其中该矿床中镁矿物质与岩浆中岩形成,并在断裂区域存在。

(2)在华南岩溶地区经常会发现古岩溶加热液交代矿床,这些矿床中含有比较丰富的硅质条带,并且存在白云地层中,但是古岩溶加热液交代矿床与其他矿床相比较相对较小,并且其中含矿率比较低。

(3)在在寒武纪时期,形成变质热液交代矿床,该矿床中含有丰富的镁质碳酸盐,其中在元古宇地层含量比较大,该矿床主要特点是,质量较好,矿床呈现层状并且透明。

2.3沉积一成岩型

沉积一成岩型矿床是最近发现的一种类型结构,但是它也占据着很大比例,约为20%左右,其中在江西省比较多,其中该矿体已白云质灰岩作为顶板,将岩体与矿层进行连接,并且该物质中硅和钙含量较多。

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