摘要：随着经济的高速发展环境也进一步的被污染，土壤与地下水的污染日益严重，寻找新的干净的水源是人们目前环境工程的热点问题。高密度电法是用于探勘地质构造最为普片的物理方法。采集数据并绘制视电阻率等值线图和做反演分析解释，有利于更好的勘探地质构造断裂带。
关键词：高密度电法；断裂带；视电阻率
1 引言
近年来来我国经济迅速的发展，发展的同时也对环境有一定的污染，环境污染由原来的地表水、大气、固体废物的污染转移到了土壤与地下水的污染领域[1]。对污染场地土壤与地下水的调查、评价、修复与寻找新的干净水源成为环境工程的热点问题[2]。用于寻找新的水源有很多种方法，其中电法是其中最为普片的一种物理方法。电法勘探的地球物理学基础是地壳中多数岩矿石之间存在的电学性质的差异，它是通过观测和研究由电性差异引起的人工或天然电磁场的空间和时间的分布规律及其变化特点，从而达到查明地下地质构造或者矿产分布的一组勘探方法的总称。
2 高密度电法的工作原理、仪器及方法技术
2.1 工作原理
高密度电阻率法的地球物理前提是地下介质间的电阻率差异作为物性基础的电探方法。工作原理和常规电阻率法一样，它也是通过A、B极向地下供电流I，然后在M、N极测量电位差V，从而可求得该点(M、N中点)的视电阻率值 ，同时具有多种电极排列方式[3]。在实际观测时，首先是一次性布好一个电极排列（60根电极），然后按特定的装置方式(如Wenner, Dipole-Dipole, Differential等)通过特定的电极转换装置依次测量该剖面上不同位置、不同深度处的视电阻率值，从而可得到一条完整的二维视电阻率剖面。将所得的二维视电阻率剖面传至计算机进行分析和处理，便能获得地下介质的电阻率分布情况，从而可区分岩土体、构造带的分布特征。
2.2 仪器设备与方法技术
高密度电法数据采集系统主要由主机、多路电极转换器、电极系三部分组成。仪器使用重庆奔腾数控技术研究所研制的WGMD-6多功能直流电测仪，配有WDJZ-3型微机控制多路电极转换器和多道电缆，能一次性控制60根电极，按所设定的程序进行自动转换。所有测线采用了α2、四极测深两种装置进行重复测量。野外技术人员在数据采集时实施监测数据，如发现数据畸变，及时重复观测并作好记录描述，按技术要求填好野外班报。方法组长及质量监督员不定时抽查数据，并一起分析、解决野外存在的问题。当天野外工作完成后，资料及时存档，方法组长及质检员对数据进行初步评价，并布置第二天的工作。
3 实例应用
3.1 地质地球物理特征
（一）、场地地质概况
一、地层
水源地一带区域上出露地层主要有第四系 (Q)、白垩系上统南雄群（K2nn）及下古生界（Pz1）地层，在矿区内主要出露第四系 (Q)地层 。各地层特征自老至新分述如下：
1、下古生界（Pz1）分布在图区的南部，厚度大于2000m。
2、白垩系上统南雄群（K2nn）在图区东部及东北部，厚度为100～2410 m。
3、第四系 (Q)，根据成因类型不同，第四系地层可大致分为坡残积层（Qdel），厚度为3～15m；全新统冲洪积层（Q4apl）厚度一般2～8m两个亚层。
二、岩浆岩
在区内中部及北西大部区域大面积出露岩浆岩，为燕山早期第三阶段（γ52(3)）侵入体，岩性主要为斑状黑云母花岗岩及黑云母二长花岗岩，两者分界线不太清晰，局部分布有石英岩脉及伟晶、细晶岩脉，其中地表出露岩脉以石英岩脉为主。
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三、断裂构造
区域上水源地处于印支运动以来的深大断裂——河源深断裂带的北东段。区内断裂构造发育，且经历多期次活动改造。综合地质调查、勘查孔揭露等资料，区内断裂构造主要有北东向断裂（F1）、北西向断裂（F2）及近南北向断裂（F3），其分布及特征分述如下：
１、北东向断裂（F1）：该断裂带为柳城圩正断层的北东段，图区内走向40°~50°，倾向南东，倾角为85°。
２、北西向断裂（F2）：该断裂图区内走向315°~335°，倾向北东，倾角为65°～76°，呈舒缓波状“S”型展布，压扭性为主。
3、近南北向断裂（F3）：该断裂图区内走向近南北，倾向东，倾角为86°。
（二）、场地地球物理特征
测区内下伏的岩层与上覆的第四系土层之间以及不同岩性的岩体之间均存在着较明显的电性差异，构造存在部位的基岩相对破碎，其含水率比完整岩层大，因此构造带与完整基岩也存在较明显的视电阻率差异。这些视电阻率差异的存在，为高密度电阻率法工作提供了较好的地球物理前提。
3.2 测线布置
本次高密度电法探测总共布置了4条测线，每条测线均与推断断层成垂直相交，测点间距为10米，每条测线长度均为590米。
3.3 资料解释和成果分析
(一)、资料解释
野外观测数据处理采用高密度电阻率法二维处理软件完成，先进行突变点剔除工作，再作数据圆滑处理，最后用Surferr软件绘制出高密度电阻率法实际测量的视电阻率等值线剖面图，本文主要以L1线为例进行分析解释，然后将数据转换为瑞典Geotomo公司的RES2DINV软件规格格式进行反演，5次迭代后，最后进行物探推断地质剖面分析解释。用结合钻孔情况进行分析，断裂带异常的解释原则如下：
完整的花岗岩通常呈现为高电阻率特征，一般在n×102~104Ωm之间。若岩石由于构造的作用，使岩石破碎、充水、或岩溶发育，则呈现为低电阻率特征，电阻率值一般为n×10Ωm。在高密度电阻率法的视电阻率等值线剖面图上，呈现条带状的低阻异常，由于断裂有一定的长度和走向，在不同的剖面上，可追索低阻异常的走向；利用相邻剖面上的低视电阻率区域的连续性，确定断裂的存在和追索断裂。
(二)、成果分析
L1测线370~447m处出现低电阻率异常，该低阻异常呈条带状，倾向小号方向，倾角约66°。该异常在地表的出露部位为428~447m，从出露位置、倾向、倾角等因素综合考虑，该低阻异常带应为F2断裂的断裂破碎带。
4 结论与建议
本场地工程物探勘查工作实测数据重复性好，现场数据采集和室内资料处理、成果解释均执行有关规范的规定。本次物探测试成果对F1、F2、F3三条断裂都有较好的反应，进一步确定了以上三条断裂的准确走向、倾向及倾角。
高密度电法对勘探地质构造是一种重要的物探方法，其中有许多问题还值得进一步探讨和研究，如电极的布置和接地问题，土壤覆盖层的导电问题，土壤含水量问题，电池箱的供电问题等。进一步研究这些问题是对高密度电法用于勘探地质构造具有十分重要的理论意义和使用价值[4]。
参考文献
[1]白兰.物探方法在污染场地中的应用研究[D].兰州:兰州大学,2008.
[2]张守本.物探在地下水调查中的应用实例[J].世界核地质科学,2003(3):174～179.
[3]李金铭,张春贺,肖顺.水污染的导电性和激电性与污染浓度变化关系的几个实验果[J].地球物理学报,1999,42(3):428～434.
[4] 徐子东,师学明,傅庆凯,罗泽娇.武汉某回填土堆场高密度电法污染调查研究[J],地球物理学报,2011,10(5):542～546.
论文作者:李孟龙
论文发表刊物:《基层建设》2017年3期
论文发表时间:2017/5/9
标签：电阻率论文; 高密度论文; 电极论文; 物探论文; 剖面论文; 地质论文; 倾角论文; 《基层建设》2017年3期论文;