对称四极电阻率测深法在岩溶勘探中的应用

对称四极电阻率测深法在岩溶勘探中的应用

对称四极电阻率测深法在岩溶勘探中的应用

【摘要】对称四极电阻率测深法在岩溶勘探、地下水勘查、浅层矿产勘探、基岩构造勘察、铁路公路地基勘查等领域有着广泛的应用。本文着重于岩溶勘探方面的实例研究，工区为某铁路可行性研究线位。勘探结果表明对称四极电阻率测深法在岩溶勘探项目中，对于查明溶蚀范围和区分覆盖层、基岩界限有着非常好的效果。

【关键词】对称四极电阻率测深法；岩溶勘探；视电阻率；灰岩

中图分类号： P631.3+22 文献标识码： A 文章编号：

1.引言

现阶段我国各地在铁路、公路方面的都有着较大投资力度。在大力发展国民经济的同时，质量安全不容忽视。在地质灾害多发地段，尤其是灰岩地区，路基工程质量相当重要。我国岩溶分布十分广泛，约占全国总面积的1/3，对岩溶的勘探则是重中之重。

2.工作方法技术

电阻率法[1]是以地壳中岩、矿石的电阻率差异为物质基础，观测和研究人工电场的变化和分布规律，进而进行找矿和解决构造、水文、工程地质问题以及进行环境监测等的一组电法勘查方法。

对称四极测深是电阻率法的一种，是利用四个电极A、M、N、B，形成供电回路，通过对称改变电极间距达到测量不同深度地层的视电阻率的方法。通过对测得的数据结合地质条件进行分析，做出相应的异常解释。四极测深法勘探应具备的地球物理前提条件如下[2]：

①被测对象与周围介质有着明显的物性差异；②被测对象有着一定的埋深和规模。

本次野外工作采用的仪器为重庆地质仪器厂生产的DZD-6A多功能直流电法仪。AB/2采用1.5m、3m、5m、7m、10m、15m、20m、30m、50m、70m、100m、150m逐步测量，地面测量点距为10m。在电阻率测量的过程中，数据以三次采集有两次稳定值，或五次采集有三次稳定

值为准。测量数据采用对数坐标纸点绘。遇异常点可适当加密测量，若120m极距下仍未见异常底界，则逐步加大极距直至异常底界出现为止。

3.应用实例

广西位于全国地势第二台阶中的云贵高原东南边缘，地处两广丘陵西部，南临北部湾海面。整个地势自西北向东南倾斜，山岭连绵、山体庞大、岭谷相间，四周多被山地、高原环绕，呈盆地状，有“广西盆地”之称。喀斯特广布，占广西总面积37.8%，集中连片分布于桂西南、桂西北、桂中、桂东北。其发育类型之多为世界少见。

本次对称四极电阻率测深工区为广西某铁路可行性研究项目线位

在灰岩地区，如果存在第四系粘土覆盖，完整的灰岩电测深曲线是H型的，如果没有第四系粘土覆盖，完整的灰岩电测深曲线是G型的[3]。

下图1是DK225+910～226+000里程段经反演后的视电阻率断面图。从图中可以看到明显的溶蚀现象（图中虚线范围），范围内的视电阻率多在100Ω?m以下。形成溶洞的区域视电阻率多在50Ω?m以下。其基岩起伏按照H型和G型曲线标准勾画，经后期钻探验证，与物探解释成果基本吻合，下图2将岩层柱状图放入电阻率断面图中以作比较。

从图1和图2可以看出，本工区灰岩的溶蚀现象多为溶沟，及开口式溶洞，在视电阻率断面图上显示为明显的梯度带。基岩面附近地层的视电阻率在宏观上保持一致性。

图1DK225+910～226+000视电阻率等值线图

图2DK225+850～910视电阻率等值线图

下图3将视电阻率等值线图进行彩色填充，视觉效果更加鲜明。在图中DK221+285～315范围内，视电阻率值在50Ω?m以下，并且在

野外测量中，部分测量点5次读数均未达到稳定值。在排除外界干扰因素影响之后，判定为岩溶强烈发育区，及可能存在一个范围较大的充填溶洞。然而经后期钻探验证得知，该异常是由下伏泥质岩引起，该岩性极软，且非常破碎，部分含页岩成分。该地区的充填溶洞和泥岩侵入带从探测数据上看，两者的物理性质差异是比较小的。但不论是溶洞还是泥岩侵入，其对工程质量的影响都是不可忽视的。

图3DK221+240～405视电阻率断面图

在对视电阻率数据进行深度解释时，不同深度的解释系数都是不一样的，原则上是解释系数随深度加深而减小。有钻孔的地段，则可根据钻孔柱状图进行系数调整。本次测量多数地段按照如下规则：AB/2取1.5m时，深度解释系数取0.8，AB/2取3m时，深度解释系数取0.75，……到AB/2取100m时，深度解释系数则取0.5……,少数地形较复杂的地段则需调整。

另外，在此次电法工作中，场地条件的因素不容忽视，地表干燥和湿润对测量结果有一定影响。个别地段的同一个测点，地表干燥的时候是H型曲线，在下过一天雨之后变成了G型曲线。同一层位的岩土，其视电阻率值在地表干燥时相对地表湿润时较大，对基岩起伏判断会加大误差。因此，在对数据进行解释分析的时候要综合考虑。

⒋结论与建议

①在灰岩地区的岩溶发育探测，对称四极测深法有着明显的优势，采用人工跑极可以最大化提高每一个测点的测量精度，进而保证岩溶发育异常探测的准确度。但人工四极测深测量速度慢，工作时间长，引用于工程物探其效率不高。

②在不同的地域，甚至同一工区的不同地点，电法的深度解释系数可能是不一样的，在有条件的情况下，尽可能的参照钻探资料对解释系数进行调整修正。没有钻探资料的情况下，应参照相似地层或附近地域的解释系数来提供经验值。

③岩溶发育对工程建设的危害是相当大的，因此在成果资料解释

过程中，不可遗漏任何一个异常。在对异常的划分应采取统一的标准，最大化的消除人为因素的影响。

参考文献：

[1] 张胜业，潘玉玲.应用地球物理学原理[J].2002

[2] 李建飞，龚育玲，沈方铝. 电阻率测深在电站供水水文地质勘察中的应用[J]. 中国地球物理, 2007

[3] 武斌，曾校丰.电法在探测岩溶上的应用[J].四川地质学报，2004，第24卷第4期

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