王宇航

(安徽省水利水電勘測設(shè)計研究總院有限公司，合肥 230022)

0 引 言

高密度電法是常見的一種地球物理方法，該方法利用了不同巖、土導(dǎo)電性的差異和斷面破碎帶兩側(cè)巖性不同和物性差異,通過人工施加穩(wěn)定電流場，研究電流在探測的巖土層中的分布規(guī)律，達(dá)到識別、探明地下斷層、巖土層等分布情況的目的。高密度電法具有觀測精度高，得到的數(shù)據(jù)量大等優(yōu)點，在結(jié)合地質(zhì)鉆孔資料的基礎(chǔ)上，可以快速且準(zhǔn)確地識別出斷層的分布情況為繼續(xù)開展工程地質(zhì)勘查指明方向。因此高密度電法廣泛應(yīng)用于斷層破碎帶的調(diào)查中，為繼續(xù)開展工程地質(zhì)勘查指明方向。文章就是以大別山某水庫工程實例為例，簡述了高密度電法在水庫選址斷層破碎帶勘探中的應(yīng)用[1-2]。

1 工程概況

大別山區(qū)某水庫選址地質(zhì)勘探中，上壩址河床右側(cè)鉆孔ZK7揭露出斷層破碎帶，但垂直與河道兩側(cè)鉆孔均為揭露到斷層破碎帶，疑似為陡傾角斷層破碎帶，需進(jìn)一步通過工程物探手段查明斷層走向及大小，為繼續(xù)開展工程地質(zhì)勘查提供方向。

水庫壩址選址區(qū)域，河道兩側(cè)為中低山，兩岸山坡陡峻，一般山坡坡度在30°-50°，山坡表面覆蓋較淺，植被茂盛[3]。

2 高密度電法工作原理及工作布置

2.1 工作原理

高密度電法具有數(shù)據(jù)采集量大、裝置類型多、分辨率高等特點，是斷層破碎帶探測中最常用的方法。它是一種陣列探測方法，測點密度高，只需一次性將全部電極布置在一定間隔的測點上，自動轉(zhuǎn)換電極裝置形式、極距及測點等，即可實現(xiàn)野外數(shù)據(jù)的高效快速和自動采集。高密度電法采用成像色譜圖表示視電阻率等級剖面圖，直觀形象地刻畫地電斷面的結(jié)構(gòu)與分布形態(tài)。

高密度電阻率法屬于直流電阻率探測法的一種特殊形式，其基本原理是通過給AB極供電，測量MN電位差，計算視電阻率ρs的變化來判定斷層破碎帶走向及大小。

(1)

式中：△U為M,N間電位差，I為供電回路電流，K為裝置系數(shù)。根據(jù)觀測方式的不同可分為偶極裝置、溫納裝置、施龍貝格裝置、三極裝置等。

2.2 工作布置

本次共布置6條高密度電法測線，其中順河流方向2條左側(cè)沿路邊1條，右側(cè)沿河灘地兩條，垂直與河道方向3條，高密度電法測線布置平面圖，見圖1。

圖1 高密度電法測線布置平面圖

其中測線1和測線2布置在河右岸沙灘地上，電極距為3m，共布設(shè)60個電極；測線3、4、5垂直與河道布置，其中測線3和測線4正交河道，電極距為1.5m，分別布設(shè)42個電極；測線5斜向垂直與河道，電極距為1.5m，共布設(shè)50個電極；測線6沿著左岸公路內(nèi)側(cè)布置，電極距為2m，共布設(shè)60個電極；均采用溫納裝置形式，隔離系數(shù)均取12[4]。

3 成果分析

采用GPS測量系統(tǒng)，對測線上所有電極測量其坐標(biāo)信息，加入到高密度電法采集的原始數(shù)據(jù)中，通過瑞典Res2dinv軟件對原始數(shù)據(jù)先剔除奇異點，再進(jìn)行二維數(shù)據(jù)反演，最后展開地形信息。通過視電阻率剖面圖數(shù)據(jù)可以看出：

1)測線1：在橫坐標(biāo)15-26m，高程約148-160m，范圍內(nèi)存在低阻異常區(qū)域，疑似破碎充水導(dǎo)致。36-66m，高程152-157m，范圍內(nèi)存在相對低阻異常區(qū)域，疑似有少量破碎充水。測線一視電阻率剖面圖，見圖2。

圖2 測線1視電阻率剖面圖

2)測線2：在高程150-158m存在低阻帶，疑似破碎充水導(dǎo)致，其中橫坐標(biāo)21-51m，電阻率值較低，疑似破碎嚴(yán)重。測線二視電阻率剖面圖，見圖3。

圖3 測線2視電阻率剖面圖

3)測線3：在橫坐標(biāo)24-30m處，高程約155-163m，存在低阻異常區(qū)域，疑似破碎充水；在橫坐標(biāo)37.5-45m，高程157m附近存在低阻異常區(qū)域，疑似破碎充水，此處與測線2交匯，均存在低阻異常。測線三視電阻率剖面圖，見圖4。

圖4 測線3視電阻率剖面圖

4)測線四：在橫坐標(biāo)21-25.5m處，高程約156-165m，存在低阻異常區(qū)域，疑似破碎充水；在橫坐標(biāo)39-46.5m，高程157m附近存在低阻異常區(qū)域，疑似破碎充水，此處與測線1交匯，均存在低阻異常。測線四視電阻率剖面圖，見圖5。

圖5 測線4視電阻率剖面圖

5)測線五：在橫坐標(biāo)31.5-51m處，高程約151-160m，存在低阻異常區(qū)域，疑似破碎充水；且此處與測線2交匯，均存在低阻異常。測線五視電阻率剖面圖，見圖6。

圖6 測線5視電阻率剖面圖

從垂直與河道三條斷面圖可以看出，均在河谷與河灘地之間的斜坡段出現(xiàn)低阻異常區(qū)域，疑似斷層位置，且在斷面圖橫坐標(biāo)大號端與測線1和測線2低阻異常區(qū)域吻合，需進(jìn)一步驗證。

6)測線六，在橫坐標(biāo)64-72m附件，存在高阻異常，疑似火成巖侵入。測線六視電阻率剖面圖，見圖7。

圖7 測線6視電阻率剖面圖

綜合以上批判，可以推斷出此處可能存在一個順?biāo)鞣较?，左傾斜斷層破碎帶，傾角約75°，建議在斷層破碎帶位置左右各布置鉆孔，進(jìn)一步確定斷層的走向及大小。后經(jīng)過鉆孔揭露，此處存在順?biāo)鞣较驍鄬樱a(chǎn)狀N65-75°E，NW∠75-80°，帶寬6.0-7.0m，帶內(nèi)為擠壓破碎巖石，片理化，硅化，巖石強風(fēng)化，有石英脈充填，夾斷層泥，斷層帶兩側(cè)巖石蝕變，影響帶較寬[5]。

4 結(jié) 語

高密度電法在地質(zhì)勘探中使用較為廣泛，通過高密度電法等物探手段，為鉆探提供方向和信息，可以有效減少鉆探的工作量，更加準(zhǔn)確的查明地質(zhì)構(gòu)造。同時在開展物探工作前，應(yīng)充分收集相關(guān)資料，了解地質(zhì)構(gòu)造背景，熟悉工區(qū)實際地形地質(zhì)條件，確認(rèn)具備的工程物探前提，正確選擇測線方向，長度以及使用適當(dāng)?shù)碾姌O距和參數(shù)。本次高密度電法工作，根據(jù)工區(qū)實際地質(zhì)環(huán)境，共設(shè)置6條測線，呈十字交叉，物探探測效果良好，為進(jìn)一步勘察提供了依據(jù)。