（福建省121地質(zhì)大隊(duì) 福建龍巖 364021）

龍巖市新羅區(qū)某自然村多處出現(xiàn)地層下陷等現(xiàn)象，村民恐慌，委托我單位查明情況。我單位根據(jù)工作區(qū)的地質(zhì)條件，其物探工作擬采用高密度電阻率法進(jìn)行勘探，探測(cè)深度要求為60m。目的為通過(guò)本次電法勘探，初步查明該村及其周邊范圍內(nèi)地層的電性分布情況，大致查明測(cè)區(qū)內(nèi)可能存在的斷裂破碎帶、溶洞及其范圍，為下一步開(kāi)展工作提供依據(jù)。

1 方法原理

高密度電法是20世紀(jì)80年代才發(fā)展起來(lái)的1種新型陣列勘探方法，實(shí)質(zhì)上屬直流電阻率法，其基本原理與直流電阻率法相同。直流電阻率法將直流電流通過(guò)電極接地供入地下，建立穩(wěn)定的人工電場(chǎng)，在地表觀測(cè)記錄某點(diǎn)垂直方向（電測(cè)深法）或沿某一測(cè)線的水平方向（電剖面法）的電阻率變化，從而了解巖土介質(zhì)的分布或地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)的方法。

高密度電法基于靜電場(chǎng)理論，是以探測(cè)目標(biāo)體的電性差異為前提進(jìn)行的。該方法是在測(cè)線上同時(shí)布置多個(gè)電極，通過(guò)電極轉(zhuǎn)換裝置，組合成指定的電極裝置，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多電極距在觀測(cè)剖面的多個(gè)測(cè)點(diǎn)上的視電阻率觀測(cè)，具有電阻率剖面法和測(cè)深法雙重作用。該方法采集數(shù)據(jù)信息量大，可進(jìn)行層析成象計(jì)算，成圖直觀，可視性強(qiáng)，采集裝置種類(lèi)多，儀器輕便，廣泛應(yīng)用于金屬與非金屬礦產(chǎn)資源勘探、城市物探、鐵道橋梁勘探等方面，亦用于尋找地下水、確定水庫(kù)壩基和防洪大堤隱患位置等水文、工程地質(zhì)勘探中。

2 裝置選擇

為解決不同的地質(zhì)問(wèn)題，常采用不同的電極排列形式和移動(dòng)方式（裝置參數(shù)）。裝置參數(shù)是1種組合式跑極剖面裝置，系統(tǒng)根據(jù)跑極方式可分為16種測(cè)量裝置。在實(shí)際工作中，必須有針對(duì)性的根據(jù)不同的地質(zhì)任務(wù)來(lái)選擇個(gè)別裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，以達(dá)到最佳的勘探效果，常用的裝置是溫納排列。

3 裝置、參數(shù)選擇試驗(yàn)

根據(jù)實(shí)際情況及任務(wù)要求，本次工作測(cè)點(diǎn)距10m，勘探深度要求達(dá)到60m。由于本次使用的高密度電纜電極距正好為10m，所以沒(méi)有針對(duì)每個(gè)高密度測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，高密度測(cè)點(diǎn)以測(cè)量工作完成的30m點(diǎn)距的測(cè)點(diǎn)為基礎(chǔ)，將高密度電纜拉直來(lái)確定其它測(cè)點(diǎn)位置。

根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，溫納排列裝置與可控源音頻大地電磁測(cè)深法反映的地層電性特征較為接近，且重復(fù)觀測(cè)的數(shù)據(jù)較為穩(wěn)定，因此決定選擇溫納排列裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。由于勘探深度要求為60m，理論上只用采集12層數(shù)據(jù)即可滿(mǎn)足深度要求，但為了獲得更豐富的地層電性數(shù)據(jù)，實(shí)際采集時(shí)測(cè)量20層的數(shù)據(jù)，最大勘探深度超過(guò)100m。

4 高密度電法成果與鉆探結(jié)果對(duì)比分析

（1）高密度電法分辨率。高密度電法的分辨率與極距有關(guān)，極距越小，分辨率越高，但勘探深度卻越小。而極距又與測(cè)量時(shí)采用的點(diǎn)距相關(guān)，點(diǎn)距越小，同一層的極距相應(yīng)地越小。因此理論上高密度電法的橫向分辨率與點(diǎn)距相當(dāng)，縱向分辨率則與反演時(shí)采取的參數(shù)相關(guān)，但一般來(lái)講淺部對(duì)應(yīng)的極距較小，縱向分辨率較高，深部對(duì)應(yīng)的極距較大，縱向分辨率較低。

本次高密度電法點(diǎn)距為10m，理論上橫向分辨率最小只能達(dá)到10m左右，從反演結(jié)果看，最淺部的縱向分辨率為1.25m，到達(dá)十幾m深時(shí)分辨率接近6m，到達(dá)30m深時(shí)分辨率在7m左右，到達(dá)100m深時(shí)分辨率在13m左右。

（2）鉆孔揭露溶洞情況。本區(qū)已竣工的鉆孔為19個(gè)，分別命名為ZK1～ZK19。19個(gè)鉆孔有7個(gè)揭露到溶洞：ZK3、ZK5、ZK8、ZK11、ZK16、ZK17 和 ZK19，揭露的溶洞情況見(jiàn)表 1。

表1 某自然村鉆探揭露溶洞情況一覽表

從鉆探揭露情況看，雖然所有溶洞均充水，但含水量多少，是整個(gè)溶洞都是水，還是只有半個(gè)溶洞有水卻無(wú)法得知。

（3）溶洞在高密度電法成果中的反映情況。以G4線高密度電法勘探綜合剖面圖為例，在剖面圖中垂直距離不到1m的鉆孔用紫色實(shí)線表示，垂直距離超過(guò)1m的鉆孔投影位置用紫色虛線表示。詳見(jiàn)圖1。

ZK17：位于G4線距離345m位置偏東，與G4線垂直距離1m左右，溶洞厚度為10.6m，深度在20m上下，理論上按高密度電法在相應(yīng)深度的縱向分辨率（6～7m）可以探測(cè)到，在G4線相應(yīng)位置有明顯的電性反映，表現(xiàn)為電阻率值在20～200Ω·m的低阻異常。

ZK19：位于G4線距離245m位置偏西，與G4線垂直距離1m左右，溶洞厚度為5.1m，深度在三十幾米，理論上按高密度電法在相應(yīng)深度的縱向分辨率（7m左右）無(wú)法探測(cè)到，在G4線相應(yīng)位置沒(méi)有明顯的電性異常反映。

5 溶洞范圍及異常的推斷

（1）溶洞及各巖土層電性特征分析。從溶洞在高密度電法成果中的反映情況看，ZK3和ZK19溶洞厚度太小，小于高密度電法在相應(yīng)深度的縱向分辨率，ZK17在高密度電法反演剖面上均表現(xiàn)為明顯的低阻異常，且位于灰?guī)r層內(nèi)，與以往勘探中灰?guī)r層充水溶洞應(yīng)有的低阻反映相一致。因此結(jié)合這3個(gè)溶洞在高密度電法成果中的反應(yīng)情況推測(cè)，本區(qū)充水溶洞應(yīng)該以低阻異常為主要表現(xiàn)。

另外從鉆探揭露的各巖土層在高密度電法反演剖面上的反映情況看，素填土基本上表現(xiàn)為低阻特征；粉質(zhì)粘土表現(xiàn)為低阻至中阻特征；粉砂巖變化范圍較大，表現(xiàn)出低阻到中高阻特征，以中阻異常反映居多；灰?guī)r變化范圍也較大，表現(xiàn)出中低阻到高阻特征，以中高阻異常反映居多。各巖土層的電性特征與其含水量和破碎程度關(guān)系較大，含水量和破碎程度越高電阻率值越低，反之越高。

（2）溶洞范圍的推斷。盡管鉆孔ZK3和ZK19揭露到的溶洞厚度較小，但如果溶洞本身的范圍要比揭露到的厚度大得多，那么受體積效應(yīng)影響，在高密度電法反演剖面中也會(huì)有一定反映，因此推測(cè)這兩處溶洞的范圍應(yīng)該不會(huì)太大。G4線上ZK17溶洞位置有明顯的香蕉狀圈閉低阻異常，且低阻異常中心位于ZK17西南方，因此推測(cè)溶洞應(yīng)該有向ZK17西南方延伸。

（3）異常位置的推斷。從前面分析得知本區(qū)溶洞應(yīng)該以低阻異常為主要表現(xiàn)，因此根據(jù)各條測(cè)線上低阻異常的反映情況圈定了異常位置。由于本次高密度電法勘探目的主要是查明該村及其周邊范圍內(nèi)60m以淺可能存在的溶洞及其范圍，因此埋藏較深或離村部較遠(yuǎn)的低阻異常沒(méi)有進(jìn)行劃分。圈出的低阻異常僅表示在相應(yīng)位置可能出現(xiàn)范圍較大的充水溶洞，小于高密度電法縱向分辨率的溶洞則無(wú)法圈定。本次完成的鉆孔并未揭露到不充水的溶洞，而充填物較少或沒(méi)有充填物的溶洞從以往勘探經(jīng)驗(yàn)看應(yīng)該表現(xiàn)為高阻異常，若高阻溶洞圍巖為粉砂巖或灰?guī)r這樣的高阻巖層，則無(wú)法有效區(qū)分。因此，本次高密度電法成果只圈定了低阻溶洞異常，并未圈定高阻溶洞異常。至于在圈定的低阻異常位置是否存在溶洞，還需進(jìn)一步鉆孔驗(yàn)證。