閆東東，劉福興，張 樂，徐興雨，徐 濤

（1.中國(guó)石化油田勘探開發(fā)事業(yè)部, 北京 100600；2.中國(guó)石油化工股份有限公司勝利油田分公司技術(shù)檢測(cè)中心, 山東東營(yíng) 257000；3.勝利油田檢測(cè)評(píng)價(jià)研究有限公司, 山東 東營(yíng) 257000）

高密度電法起源于20 世紀(jì)70 年代末期的陣列電法探測(cè)思想，是在常規(guī)電阻率法理論基礎(chǔ)上的重大技術(shù)改進(jìn)，兼具電剖面和電測(cè)深的特點(diǎn)，具有數(shù)據(jù)量大、信息豐富、觀測(cè)精度高，且成本低、效率高的特點(diǎn)[1]。在淺層斷層探測(cè)中，根據(jù)斷層兩側(cè)地質(zhì)體電性差異或斷層破碎帶電性異常來識(shí)別斷層[2-5]。在高密度電法探測(cè)中，裝置類型（電極排列方式）由最初的幾種擴(kuò)展到了目前的十幾種[1，6]。由于各種裝置對(duì)異常體所表現(xiàn)的視電阻率特征各不相同，在探測(cè)中根據(jù)斷層類型選擇適當(dāng)?shù)难b置至關(guān)重要，這直接關(guān)系到探測(cè)結(jié)果的解釋及可靠程度評(píng)價(jià)[7-8]。本文通過對(duì)7 類14 種斷層理論模型進(jìn)行數(shù)值模擬，對(duì)不同類型裝置的探測(cè)效果進(jìn)行對(duì)比分析研究，為野外淺層斷層探測(cè)提供參考依據(jù)。

1 高密度電法原理及裝置類型

1.1 高密度電法原理

高密度電法的基本原理與常規(guī)的直流電法勘探一樣，是以探測(cè)地下目標(biāo)體與圍巖之間的電性差異為基礎(chǔ)的一種地球物理勘探方法，通過人工向地下加載直流電流，在地表觀測(cè)電場(chǎng)分布，根據(jù)地層中電流傳導(dǎo)規(guī)律，解析地質(zhì)體的電性特征，達(dá)到解決地質(zhì)問題的目的。高密度電法與常規(guī)電法勘探所不同的是在觀測(cè)中采用了高密度布點(diǎn)，野外測(cè)量時(shí)，將全部的電極布置在剖面上（圖1），利用儀器和軟件自動(dòng)控制供電電極和接收電極的變化控制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速和自動(dòng)采集[2,9]。

圖1 高密度電法觀測(cè)示意圖Fig.1 High-density electrical method schematic diagram

1.2 裝置類型

高密度電法測(cè)量最初的裝置類型主要有三種：α、β 和γ 裝置[10]?，F(xiàn)在實(shí)際工作中常用的裝置除上述3 種裝置外，還有偶極-偶極、溫施測(cè)深、三極（單極-偶極）、施倫貝爾、兩極等裝置。圖2 為常用裝置的排列示意圖。本次數(shù)值模擬選用了α、β、γ、偶極-偶極、溫施測(cè)深、三極等6 種裝置。

圖2 高密度電法常用裝置排列示意圖Fig.2 Arrangement diagram of common devices for high-density electrical method

2 數(shù)值模擬方法

2.1 正演方法

電阻率正演模擬的常用方法有有限差分法、有限單元法和保角變換法[10]。本次正演模擬采用有限差分法,又稱網(wǎng)格法，首先將求解區(qū)域離散成多個(gè)小正方形或長(zhǎng)方形的網(wǎng)格，以網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)上的參數(shù)值來表征電場(chǎng)的空間分布；然后用網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)上電位函數(shù)的差商來近似代替該點(diǎn)的偏導(dǎo)數(shù)（或微商），由此得到關(guān)于網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)電位值的高階線性方程組；最后解方程組算出網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)上的場(chǎng)參數(shù)值。本次正演軟件采用了瑞典M.H.Loke 博士開發(fā)的RES2DMOD二維正演程序，該程序的正演效果較好，被國(guó)內(nèi)外大多數(shù)機(jī)構(gòu)使用[11]。

在地電模型網(wǎng)格劃分時(shí)，綜合考慮計(jì)算效率和精度因素，在水平方向上保持各電極節(jié)點(diǎn)數(shù)一致、網(wǎng)格均勻；在深度方向上，上部和中部采用了均勻小間距網(wǎng)格，保證模型反演的精度，深部采用了隨深度逐漸增大的網(wǎng)格間距。

2.2 反演模擬

高密度電法中，僅根據(jù)高密度電法剖面圖的視電阻率等值線分布來進(jìn)行解釋是不夠的，為了獲得更準(zhǔn)確、直觀的地下介質(zhì)電性分布圖案，需進(jìn)行電阻率反演。電阻率反演方法主要有最小二乘反演法、奧克姆反演法、一維模擬退火反演法等[10,12-13]。本次反演采用了最小二乘法。最小二乘法的簡(jiǎn)單計(jì)算過程為：首先假設(shè)反演的視電阻率模型是由許多電阻率值為常數(shù)的矩形塊組成，通過迭代非線性最優(yōu)化方法確定每一小塊的電阻率值，在這過程中利用平滑限定條件下的最小二乘法，所求出的電阻率值與實(shí)際測(cè)量的視電阻率值將非常接近。本次反演軟件采用了瑞典M.H.Loke 博士開發(fā)的RES2DINV 二維反演程序，該程序采用建立在擬牛頓最優(yōu)化技術(shù)基礎(chǔ)之上的最小二乘法，具有簡(jiǎn)單、快速、有效的特點(diǎn)。本次反演過程中，通過反復(fù)迭代，約束均方誤差，控制反演精度，得到反演電阻率斷面圖。

3 斷層模型建立

考慮斷層類型、斷層電性特征等因素，建立了7 類14 種斷層模型，模型示意圖見圖3。

圖3 斷層模型示意圖Fig.3 Fault model schematic diagram

1）直立斷層模型。斷層出露或接近地表，斷層面直立，斷層兩盤電性差異明顯，斷層各盤內(nèi)縱向上均質(zhì)性良好。

2）傾斜斷層模型。斷層出露或接近地表，斷層面傾斜，斷層兩盤電性差異明顯，斷層各盤內(nèi)縱向上均質(zhì)性良好。數(shù)值模擬時(shí)，該類模型細(xì)分為上盤高阻和上盤低阻2 種情況分別模擬。

3）隱伏直立斷層模型。斷層隱伏在覆蓋層下，斷層面直立，斷層兩盤電性差異明顯，斷層各盤內(nèi)縱向上均質(zhì)性良好（不包括覆蓋層）。

4）隱伏傾斜斷層模型。斷層隱伏在覆蓋層下，斷層面傾斜，斷層兩盤電性差異明顯，斷層各盤內(nèi)縱向上均質(zhì)性良好（不包括覆蓋層）。數(shù)值模擬時(shí)，該類模型細(xì)分為上盤高阻和上盤低阻2 種情況分別模擬。

5）隱伏層狀地層斷層模型。斷層隱伏在覆蓋層下，斷層面傾斜，斷層兩盤內(nèi)地層均為層狀地層，縱向上電性差異明顯。數(shù)值模擬時(shí)，該類型又細(xì)分了“低-中-高”型正斷層、“低-中-高”型逆斷層和“中-低-高”型正斷層、“中-低-高”型逆斷層4 種情況分別模擬。

6）直立斷層破碎帶模型。斷層出露或接近地表，斷層直立，并具有一定寬度的破碎帶，破碎帶與斷層兩盤地層電性差異明顯，兩盤地層電性無差異或稍有差異，各盤內(nèi)地層縱向上均質(zhì)性良好。數(shù)值模擬時(shí)，該類型又按2 種情況考慮：一種是破碎帶整體為低阻異常帶的斷層模型；另一種是受地下水位影響的斷層模型，地下水位以上部分為高阻、地下水位以下部分為低阻，且破碎帶水位以上部分電阻率高于兩側(cè)地層、水位以下部分電阻率低于兩側(cè)地層。

7）傾斜斷層破碎帶模型。斷層出露或接近地表，斷層傾斜，并具有一定寬度的破碎帶，破碎帶與斷層兩盤地層電性差異明顯，兩盤地層電性無差異或稍有差異，各盤內(nèi)地層縱向上均質(zhì)性良好。數(shù)值模擬時(shí)，同樣考慮了2 種情況：一種是破碎帶整體為低阻異常帶的斷層模型；另一種是受地下水位影響的斷層模型。

4 斷層模型模擬效果分析

斷層模型長(zhǎng)度均設(shè)為100 m，電極數(shù)設(shè)為101，電極距設(shè)為1 m，經(jīng)正演計(jì)算視電阻率后，再進(jìn)行電阻率二維反演，得出反演電阻率斷面。圖3 所示模型 中 的 電 阻 率 取 值 為ρ1=50 Ω·m、ρ2=10 Ω·m、ρ3=200 Ω·m、ρ4=300 Ω·m、ρ5=500 Ω·m。

4.1 直立斷層模型

直立斷層電阻率模型中，斷層面位于50 m 處，斷層左盤電阻率為300 Ω·m、右盤電阻率為50 Ω·m。圖4 為直立斷層模型在不同裝置下的電阻率二維反演斷面圖，反演結(jié)果與正演的擬合誤差范圍為0.30%～1.27%。根據(jù)反演結(jié)果可以看出，偶極-偶極裝置、三極裝置、溫施測(cè)深裝置和α 裝置斷面中，高-低阻界面與直立斷層面吻合較好，斷面形態(tài)反映準(zhǔn)確；偶極-偶極裝置、三極裝置的垂直斷面分辨率最高，其次為溫施測(cè)深裝置和α 裝置。β 裝置、γ 裝置斷面中，高-低阻界面與斷層面吻合較差，隨深度增加高-低阻界面與斷層面偏離逐漸增大。

圖4 直立斷層模型在不同裝置下的電阻率二維反演斷面Fig.4 Two-dimensional inversion resistivity section of vertical fault model under different devices

4.2 傾斜斷層模型

傾斜斷層（1）電阻率模型中，斷層上斷點(diǎn)位于30.5 m 處，斷層面傾角45°，斷層上盤假設(shè)為低阻沉積物，電阻率設(shè)為50 Ω·m，斷層下盤假設(shè)為基巖，電阻率設(shè)為300 Ω·m。圖5 為傾斜斷層（1）模型在不同裝置下的電阻率二維反演斷面圖，反演結(jié)果與正演的擬合誤差范圍為0.38%～1.06%。根據(jù)反演結(jié)果可以看出，溫施測(cè)深裝置、三極裝置斷面中，高-低阻界面與傾斜斷層面吻合較好，斷面形態(tài)反映準(zhǔn)確；溫施測(cè)深裝置斷層面分辨率優(yōu)于三極裝置。偶極-偶極裝置、β 裝置斷面淺部高-低阻界面與斷層面吻合較好，深部出現(xiàn)偏離。α 裝置、γ 裝置斷面高-低阻界面呈現(xiàn)“波狀”，大致反映出斷層面的位置，斷層面分辨率相對(duì)較低。

圖5 傾斜斷層（1）模型在不同裝置下的電阻率二維反演斷面Fig.5 Two-dimensional inversion resistivity section of inclined fault(1) model under different devices

傾斜斷層（2）電阻率模型中，斷層上斷點(diǎn)位于30.5 m 處，斷層面傾角45°，斷層上盤假設(shè)為基巖，電阻率設(shè)為300 Ω·m，斷層下盤假設(shè)為低阻沉積物，電阻率設(shè)為50 Ω·m，該斷層模型可表示為高阻基巖逆沖到地表沉積物之上的逆斷層。圖6 為傾斜斷層（2）模型在不同裝置下的電阻率二維反演斷面圖，反演結(jié)果與正演的擬合誤差范圍為0.45%～4.80%。根據(jù)反演結(jié)果可以看出，溫施測(cè)深裝置、γ 裝置斷面中，高-低阻界面與傾斜斷層面吻合較好，斷面形態(tài)反映準(zhǔn)確。α 裝置、β 裝置、三極裝置斷面高-低阻界面呈現(xiàn)“波狀”，大致反映出了斷層面的位置。偶極-偶極裝置斷面高-低阻界面為不規(guī)則狀，與正演的擬合誤差最大，不能反映斷層面。

圖6 傾斜斷層（2）模型在不同裝置下的電阻率二維反演斷面Fig.6 Two-dimensional inversion resistivity section of inclined fault (2) model under different devices

4.3 隱伏直立斷層模型

隱伏直立斷層電阻率模型中，斷層上斷點(diǎn)位于50 m 處，斷層面直立，斷層左盤假設(shè)為基巖，電阻率設(shè)為300 Ω·m，斷層右盤及上覆地層假設(shè)為低阻沉積物，電阻率設(shè)為50 Ω·m。圖7 為隱伏直立斷層模型在不同裝置下的電阻率二維反演斷面圖，反演結(jié)果與正演的擬合誤差范圍為0.28%～0.82%。根據(jù)反演結(jié)果可以看出，三極裝置、偶極-偶極裝置、溫施測(cè)深裝置和α 裝置斷面中，高-低阻界面與隱伏直立斷層面吻合較好，斷面形態(tài)反映準(zhǔn)確；三極裝置、偶極-偶極裝置的分辨率最高，其次為溫施測(cè)深裝置和α 裝置。β 裝置、γ 裝置斷面中，高-低阻界面與隱伏直立斷層面吻合較差，且隨深度的增加高-低阻界面與斷層面偏離逐漸加大。

圖7 隱伏直立斷層模型在不同裝置下的電阻率二維反演斷面Fig.7 Two-dimensional inversion resistivity section of buried vertical fault model under different devices

4.4 隱伏傾斜斷層模型

隱伏傾斜斷層（1）電阻率模型中，斷層上斷點(diǎn)位于50 m 處，斷層面傾角45°，斷層下盤假設(shè)為基巖，電阻率設(shè)為300 Ω·m，斷層上盤及上覆地層假設(shè)為低阻沉積物，

電阻率設(shè)為50 Ω·m。圖8 為隱伏傾斜斷層（1）模型在不同裝置下的電阻率二維反演斷面圖，反演結(jié)果與正演的擬合誤差范圍為0.27%～1.06%。根據(jù)反演結(jié)果可以看出，溫施測(cè)深裝置斷面中高-低阻界面與斷層面吻合最好；其次為三極裝置、偶極裝置和β 裝置。α 裝置、γ 裝置斷面中，高-低阻界面與隱伏直立斷層面吻合較差。隱伏傾斜斷層（2）電阻率模型中，斷層上斷點(diǎn)位于50 m 處，斷層面傾角45°，斷層下盤假設(shè)為基巖，電阻率設(shè)為300 Ω·m，斷層上盤及上覆地層假設(shè)為低阻沉積物，電阻率設(shè)為50 Ω·m。圖9 為隱伏傾斜斷層（2）模型在不同裝置下的電阻率二維反演斷面圖，反演結(jié)果與正演的擬合誤差范圍為0.41%～1.46%。根據(jù)反演結(jié)果可以看出，三極裝置、溫施測(cè)深裝置、β 裝置斷面中高-低阻界面與傾斜斷層面吻合較好。α 裝置、γ 裝置斷面中上部高-低阻界面與傾斜斷層面吻合較好，底部吻合較差。偶極-偶極裝置斷面中高-低阻界面與水平地層界面、斷層面吻合均較差。

圖8 隱伏傾斜斷層（1）模型在不同裝置下的電阻率二維反演斷面Fig.8 Two-dimensional inversion resistivity section of buried inclined fault (1) model under different devices

圖9 隱伏傾斜斷層（2）模型在不同裝置下的電阻率二維反演斷面Fig.9 Two-dimensional inversion resistivity section of buried inclined fault (2) model under different devices

4.5 隱伏層狀地層斷層模型

隱伏層狀地層斷層（1）電阻率模型中，斷層上斷點(diǎn)位于33 m 處，斷層面傾角45°，斷層性質(zhì)為正斷層，斷層上覆地層及兩側(cè)地層為水平層狀，自上而下電阻率依次設(shè)為50 Ω·m、200 Ω·m、300 Ω·m、500 Ω·m（“低-中-高”型正斷層）。圖10 為隱伏層狀地層斷層（1）模型在不同裝置下的電阻率二維反演斷面圖，反演結(jié)果與正演的擬合誤差范圍為0.14%～0.84%。在不同裝置的反演斷面中，斷層位置處視電阻率等值線均呈現(xiàn)出基本一致的特征：呈現(xiàn)“緩變撓曲”現(xiàn)象，撓曲處等值線平緩過渡。

圖10 隱伏層狀地層斷層（1）模型在不同裝置下的電阻率二維反演斷面Fig.10 Two-dimensional inversion resistivity section of buried layered strati-graphic fault (1) model under different devices

隱伏層狀地層斷層（2）電阻率模型中，斷層上斷點(diǎn)位于33 m 處，斷層面傾角45°，斷層性質(zhì)為逆斷層，斷層上覆地層及兩側(cè)地層為水平層狀，自上而下電阻率依次設(shè)為50 Ω·m、200 Ω·m、300 Ω·m、500 Ω·m（“低-中-高”型逆斷層）。圖11 為隱伏層狀地層斷層（2）模型在不同裝置下的電阻率二維反演斷面圖，反演結(jié)果與正演的擬合誤差范圍為0.46%～0.92%。在不同裝置的反演斷面中，斷層位置處視電阻率等值線均呈現(xiàn)出基本一致的特征：呈現(xiàn)類似“撓曲”的陡坎，斷層面靠近等值線撓曲陡坎的頂部，陡坎底部等值線沿?cái)鄬用娣较蛳掳肌?/p>

圖11 隱伏層狀地層斷層（2）模型在不同裝置下的電阻率二維反演斷面Fig.11 Two-dimensional inversion resistivity section of buried layered strati-graphic fault (2) model under different devices

隱伏層狀地層斷層（3）電阻率模型中，斷層上斷點(diǎn)位于33 m 處，斷層面傾角45°，斷層性質(zhì)為正斷層，斷層上覆地層及兩側(cè)地層為水平層狀，自上而下電阻率依次設(shè)為200 Ω·m、50 Ω·m、300 Ω·m、500 Ω·m（“中-低-高”型正斷層）。圖12 為隱伏層狀地層斷層（3）模型在不同裝置下的電阻率二維反演斷面圖，反演結(jié)果與正演的擬合誤差范圍為0.43%～0.64%。在不同裝置的斷面中，斷層位置處視電阻率等值線均呈現(xiàn)出了基本一致的特征：與中間低電阻率層位相對(duì)應(yīng)的視電阻率低異常帶在斷層面處不連續(xù)，并沿?cái)鄬用鏀嚅_。

圖12 隱伏層狀地層斷層（3）模型在不同裝置下的電阻率二維反演斷面Fig.12 Two-dimensional inversion resistivity section of buried layered strati-graphic fault (3) model under different devices

隱伏層狀地層斷層（4）電阻率模型中，斷層上斷點(diǎn)位于33 m 處，斷層面傾角45°，斷層性質(zhì)為逆斷層，斷層上覆地層及兩側(cè)地層為水平層狀，自上而下電阻率依次設(shè)為200 Ω·m、50 Ω·m、300 Ω·m、500 Ω·m（“中-低-高”型逆斷層）。圖13 為隱伏層狀地層斷層（4）模型在不同裝置下的電阻率二維反演斷面圖，反演結(jié)果與正演的擬合誤差范圍為0.41%～0.69%。在不同裝置的斷面中，斷層位置處視電阻率等值線均呈現(xiàn)出了基本一致的特征：斷層位置處電阻率等值線形狀呈現(xiàn)“撓曲”，與隱伏層狀地層斷層（2）模型基本一致；斷層面靠近撓曲的頂部，斷層兩側(cè)層狀地層相對(duì)應(yīng)的視電阻率異常帶連續(xù)。

圖13 隱伏層狀地層斷層（4）模型在不同裝置下的電阻率二維反演斷面Fig.13 Two-dimensional inversion resistivity section of buried layered strati-graphic fault (4) model under different devices

4.6 直立斷層破碎帶模型

直立斷層破碎帶（1）電阻率模型中，斷層破碎帶位于48～51 m 處，寬度為3 m，破碎帶直立，破碎帶電阻率按低阻考慮，設(shè)為50 Ω·m，兩側(cè)地層分布設(shè)為300 Ω·m、200 Ω·m。圖14 為直立斷層破碎帶（1）模型在不同裝置下的電阻率二維反演斷面圖，反演結(jié)果與正演的擬合誤差范圍為0.46%～1.32%。根據(jù)反演結(jié)果可以看出，偶極-偶極裝置、溫施測(cè)深裝置斷面中，低阻異常帶與斷層破碎帶吻合較好。α 裝置、β 裝置、γ 裝置、三極裝置斷面的淺部，低阻異常帶與斷層破碎帶吻合較好，深部低阻異常帶逐漸放散（β 裝置、γ 裝置）或受兩側(cè)地層影響發(fā)生明顯偏移（α 裝置、三極裝置）。

圖14 直立斷層破碎帶（1）模型在不同裝置下的電阻率二維反演斷面Fig.14 Two-dimensional inversion resistivity section of vertical fault fracture zone (1) model under different devices

直立斷層破碎帶（2）電阻率模型中，斷層破碎帶位于48.5～51.5 m 處，寬度為3 m，破碎帶直立，電阻率設(shè)置考慮了水位的影響，將水位以上破碎帶設(shè)為300 Ω·m、兩側(cè)地層設(shè)為200 Ω·m，水位以下破碎帶設(shè)為50 Ω·m、兩側(cè)地層設(shè)為100 Ω·m。圖15 為直立斷層破碎帶（2）模型在不同裝置下的電阻率二維反演斷面圖，反演結(jié)果與正演的擬合誤差范圍為0.27%～0.45%。根據(jù)反演結(jié)果可以看出，各裝置斷面中，均在斷層破碎帶位置，水位以上出現(xiàn)高阻異常、水位以下出現(xiàn)低阻異常。從異常形態(tài)和范圍上看，偶極-偶極裝置、三極裝置、溫施測(cè)深裝置的分辨率優(yōu)于α 裝置、β 裝置、γ 裝置。

圖15 直立斷層破碎帶（2）模型在不同裝置下的電阻率二維反演斷面Fig.15 Two-dimensional inversion resistivity section of vertical fault fracture zone (2) model under different devices

4.7 傾斜斷層破碎帶模型

傾斜斷層破碎帶（1）電阻率模型中，斷層破碎帶位于48～51 m 處，寬度為3 m，破碎帶傾角45°，破碎帶電阻率按低阻考慮，設(shè)為50 Ω·m，兩側(cè)地層分布設(shè)為300 Ω·m、200 Ω·m。圖16 為傾斜斷層破碎帶（1）模型在不同裝置下的電阻率二維反演斷面圖，反演結(jié)果與正演的擬合誤差范圍為0.33%～0.90%。根據(jù)反演結(jié)果可以看出，偶極-偶極裝置、溫施測(cè)深裝置斷面中，低阻異常帶與斷層破碎帶吻合較好，α 裝置、β 裝置、γ 裝置、三極裝置斷面的淺部，低阻異常帶與斷層破碎帶吻合較好，深部低阻異常減弱且明顯偏離斷層破碎帶位置。傾斜斷層破碎帶（2）電阻率模型中，斷層破碎帶位于48.5～51.5 m 處，寬度為3 m，破碎帶傾角45°，電阻率設(shè)置考慮了水位的影響，將水位以上破碎帶設(shè)為300 Ω·m，兩側(cè)地層設(shè)為200 Ω·m，水位以下破碎帶設(shè)為50 Ω·m、兩側(cè)地層設(shè)為100 Ω·m。圖17 為傾斜斷層破碎帶（2）模型在不同裝置下的電阻率二維反演斷面圖，反演結(jié)果與正演的擬合誤差范圍為0.25%～0.37%。根據(jù)反演結(jié)果可以看出，各裝置斷面中，均在斷層破碎帶位置，水位以上出現(xiàn)高阻異常、水位以下出現(xiàn)低阻異常。從異常形態(tài)上看，高阻異常的長(zhǎng)軸方向與破碎帶方向均一致；三極裝置、溫施測(cè)深裝置、偶極-偶極裝置、β 裝置的低阻異常長(zhǎng)軸方向與破碎帶方向基本一致，α 裝置、γ 裝置的低阻異常長(zhǎng)軸方向基本水平。

圖16 傾斜斷層破碎帶（1）模型在不同裝置下的電阻率二維反演斷面Fig.16 Two-dimensional inversion resistivity section of inclined fault fracture zone (1) model under different devices

4.8 不同裝置的斷層探測(cè)效果分析

通過對(duì)理論斷層模型的正、反演結(jié)果分析，可以看出不同裝置對(duì)斷層或斷層破碎帶的探測(cè)效果存在差異[14-16]。

將斷層模型與裝置探測(cè)效果優(yōu)劣情況匯總于表1 中。可以看出，α 裝置、β 裝置、γ 裝置的斷層或斷層破碎帶探測(cè)效果總體較差。溫施測(cè)深裝置在各類斷層或斷層破碎帶探測(cè)中的效果均較好。三極裝置在具有復(fù)雜地電特征的斷層破碎帶（受水位影響時(shí)）、隱伏直立斷層、隱伏傾斜斷層探測(cè)中的效果較好。偶極-偶極裝置在斷層破碎帶和直立斷層探測(cè)中的效果較好，在傾斜斷層（上盤高阻）和隱伏傾斜斷層（上覆、上盤高阻）探測(cè)中的效果較差。

表1 斷層模型與裝置探測(cè)效果關(guān)系表Table 1 Relationship table between fault model and device detection effect

另外，從各斷層模型的反演斷面圖中還可以看出，高密度電法可以對(duì)斷層的傾向做出定性的判斷，但由于受破碎帶寬度或破碎帶電阻率與兩盤巖性的差異以及電阻率反演技術(shù)等因素的影響[17-18]，在電阻率斷面圖中并不能準(zhǔn)確刻畫斷層面和定量確定斷層傾角。

5 結(jié)論

1）高密度電法的不同裝置對(duì)斷層或斷層破碎帶的探測(cè)均有一定的異常響應(yīng)，但探測(cè)效果差異較大。

2）溫施測(cè)深裝置在各類斷層或斷層破碎帶探測(cè)中的效果均較好，其次為三極裝置。偶極-偶極裝置在斷層破碎帶和直立斷層探測(cè)中的效果優(yōu)于溫施測(cè)深裝置。

3）對(duì)于層狀地層內(nèi)的斷層探測(cè)，各裝置均表現(xiàn)出了基本一致的探測(cè)結(jié)果和斷層異常表現(xiàn)形式。

4）在實(shí)際斷層探測(cè)中，應(yīng)根據(jù)工作效率、施工難度、觀測(cè)環(huán)境干擾程度、斷層的規(guī)模及與圍巖的差異等，選擇合適裝置。一般情況下，優(yōu)先選用溫施測(cè)深裝置；如果條件允許，可再選擇1 種或1 種以上的其他裝置進(jìn)行勘探，通過對(duì)比分析，提高斷層解釋的可靠度。

5）高密度電法對(duì)斷層的傾角難以定量判定，斷層傾角的定量化判定方法需要進(jìn)一步的研究。