综合物探方法解译表层岩溶带空间结构特征研究——以广西平果市果化镇生态试验基地坡径流场为例

表层岩溶带是岩溶学研究的重要部分,其结构的解译对表层岩溶带水循环特征及岩溶水调蓄功能的研究具有重要意义。利用综合物探方法(包括高密度电阻率法、自然电位法和地质雷达法),对平果市果化镇生态试验基地坡径流场的表层岩溶带空间结构特征进行了探测解译。通过对高密度电阻率数据和自然电位数据反演,获得坡径流场若干电阻率断面和极化源的空间分布特征,解译了3处强径流带发育的空间位置;通过地质雷达影像图划分了表层岩溶带发育深度。此外,坡径流场地西北侧有深部岩溶裂隙发育,向东南地势逐渐走低,岩溶裂隙也逐渐向面上扩大。研究结果表明,自然电位法是探测岩溶含水构造的有效方法,结合高密度电阻率法,可有效解译强径流带的空间发育位置,而地质雷达法可高分辨地探测表层岩溶带的发育厚度和浅部岩溶裂隙的发育情况;地质雷达法、高密度电阻率法和自然电位法的综合应用能有效探测表层岩溶带的结构特征,是解译表层岩溶带厚度和探测强径流带空间分布的有效手段。

高密度电阻率法和音频大地电磁法在猴场滑坡结构探测中的应用

文章采用高密度电阻率法和音频大地电磁法对贵州省威宁县猴场滑坡区进行探测,探究从浅部到深部岩溶及裂缝发育情况、岩溶滑坡体底界面形态及滑坡体结构特征。通过音频大地电磁法划分了滑坡区地层结构,发现滑坡区发育浅部和深部两层岩溶,尤其在灰岩与泥页岩界面处的深部岩溶,加之煤层开采形成的采空区,是触发滑坡的背景条件;通过高密度电阻率法探测出的裂缝及岩溶发育区域,是滑坡体进一步位移拉裂的脆弱区。分析认为,岩溶发育破坏了滑坡体原来的整体性,使岩溶山体劣化成零散块体,是导致滑坡的关键因素之一。

基于高密度电法的城市岩溶地下水通道三维电性成像

岩溶地下水通道是隐伏岩溶区常见的地质现象,开展城市隐伏岩溶通道探测对城市地下空间开发和地质灾害防治具有重要意义。岩溶通道常具有高度的空间变异性,常规二维探测难以对其进行较好的表征。基于此,文章采用三维高密度电法对城市隐伏岩溶地下通道进行了精细探测,结合地球物理数值模拟和应用实例,分析三维高密度电法对不同充填类型岩溶地下通道的成像效果。结果表明:三维高密度电法较二维探测在数据量和分辨率上均有较大提升,可更直观地表征目标体三维电性结构特征,该探测方法对岩溶地下水通道成像具有优势;通过对武汉市源泉村岩溶地下水通道三维电性成像,揭示了该低温热泉的地下水运移特征,可为城市地热勘探开发提供参考。

被动源面波法在城市居民区建筑间的应用

城镇中的人文噪声和工业生产对传统的地球物理调查方法(重、磁、电、震)有极大的干扰限制,鉴于此,文章采用抗干扰能力强、受场地条件影响小的被动源面波法在城市居民区进行地下空间勘探的应用。研究结果表明:(1)被动源面波法在城市地区地下空间勘探中是一种有效的物探方法,其施工排列灵活多变,适应性强且不受外界干扰;(2)根据扩展的空间自相关法(ESPAC)处理得到视横波速度剖面能有效地对地下土洞、岩溶破碎带及溶洞等进行响应;(3)结合多条网状测线剖面结果,绘制不同深度的视横波速度水平切片图能有效对地下空间结构进行评价。

水中自然电场法探测病态水库岩溶渗漏通道——以金鸡河水库一级水电站为例

在岩溶区修建的水库或矿山尾矿库等建筑物,常因库区岩溶地质条件复杂而出现库水或污水渗漏等问题,岩溶渗漏通道勘察中常用的物探方法多布置在库区的大坝、坝肩等库岸陆地一带,未能对库内的库底岩溶塌陷等岩溶渗漏通道直接进行探测与评价,致使探测与治理效果往往不佳。本文以桂北金鸡河水库一级水电站放水涵管旁岩溶渗漏通道探测为例,研究水上自然电场法探测水库岩溶渗漏通道的原理、现场工作方法及探测效果。研究区出露地层主要由泥盆系榴江组(D_3l)石灰岩夹白云岩、白云质灰岩,泥盆系东岗岭阶(D_2d)白云岩、石灰岩、泥质灰岩组成,隐伏岩溶中等发育。区内一级水电站放水管入水口放水可引起强烈水上自然电位负心区域场,经采用圆周平均法划分水上自然电位区域场与剩余局部异常计算,分离出6个被强烈区域场淹盖了的次级似等轴状或似椭圆状负心水上自然电位剩余局部异常。经潜水员潜水入库内查看,这6个负心剩余局部异常区在库底均有岩溶塌陷或岩溶开口或库底渗漏天窗一一对应,其中,16线46-48号测点附近出现的似等轴状负心剩余局部异常对应的库底岩溶塌陷规模最大,塌陷坑直径约1.8 m,塌陷坑深约2.5 m,其余异常区对应的库底渗漏天窗或岩溶开口规模次之。经库内外水的简易连通实验及工程地质钻探,物探异常查证效果好。水上自然电场法可用于岩溶病态库区水上应急、快速圈定浅层岩溶渗漏通道范围等岩溶地质问题调查。

主-被动源地震面波勘探方法在岩溶区浅覆盖层探测中的应用

采用主-被动源地震面波勘探方法,对桂林市兴安县典型浅覆盖层实验区三维地质结构进行探测研究。结合主-被动源面波数据提取的频散曲线,拓宽了频带,提升了低频信号的分辨率。实验结果显示,测区内地下介质横波速度值范围为161.5~519.5 m/s,根据速度值的差异将实验区地下介质大致分为4个层位,第一层速度范围为161.5~281 m/s,第二层速度范围为281~360.5 m/s,第三层速度范围为360.5~400.2 m/s,第四层速度范围为400.2~519.5 m/s。结合钻孔资料,对应的第一层岩性为粘土层,第二层为粉砂质粘土,第三层为细砂-砂砾岩,第四层为灰岩,且局部土洞、溶洞等构造发育。研究结果表明,瑞雷面波勘探方法能够较准确地刻划浅覆盖层地下介质土层厚度、结构分布及土层与基岩面接触带起伏形态。

综合电法在岩溶山区地下水勘探中的应用——以湖南怀化长塘村为例

岩溶山区水文地质条件复杂,地下水的分布规律对不同的物探方法可能存在不同的响应特征。综合采用高密度电阻率法和音频大地电磁法,在湖南怀化长塘村进行找水勘探,综合勘探结果很好地指示出异常特征和比较具体的异常位置。推断结果与钻井结果基本一致,最大涌水量大于146.88 m^3/d/。此次成果表明:对称四极反演结果能有效对地下横向电阻率的变化进行响应,且纵向上能够利用电阻率测深曲线(单支曲线)进行分层;音频大地电磁法探测深度大,能有效对地下断层构造进行响应。

音频大地电磁法在怀化方石坪村红层找水中的应用研究

文章采用音频大地电磁法,在怀化方石坪村红层进行找水应用研究。结果表明:(1)音频大地电磁法在该红层区是一种有效的物探方法,虽然该红层区电阻率值低,电性差异小,但音频大地电磁法是综合利用岩土层(体)的电性特征和磁性特征来分辨异常,电性差异对其影响相对较小;(2)数据处理的结果能很好地指示出异常特征和比较具体的异常位置,推断结果与钻井验证结果基本一致,最大涌水量为82.94 m^3·d^(-1);(3)钻孔处视电阻率测深曲线ρ_s能有效地对地下电性结构进行评价,其K曲线将ρ_s曲线中的微弱变化进行放大,突出异常,标示该红层区地下异常比较具体的深度和分层位置,分层结果与钻孔结果基本一致。

地面核磁共振测深方法在武汉市岩溶地面塌陷探测中的应用研究

岩溶地面塌陷是隐伏岩溶区常见的地质灾害类型之一,是制约武汉市城市规划和建设的重大地质环境问题。地下水对岩溶地面塌陷的形成和发展发挥着至关重要的作用,地面核磁共振测深方法是目前唯一直接探测地下水的地球物理方法,对地下水探测具有独特优势。本文介绍了地面核磁共振测深方法在探测岩溶塌陷区地下含水层方面的潜力,并在武汉市岩溶塌陷区内外开展了探测实验,结果表明:地面核磁共振测深反演的含水量参数可辅助划定含水层顶底板埋深,确定含水层厚度,并量化含水层富水性特征;弛豫时间参数指示了含水层孔隙度大小,可为岩溶发育程度、岩溶裂隙充填情况等提供参考。结合钻孔资料,验证了地面核磁共振测深方法在岩溶塌陷区地下含水层探测中的可行性。

“K”反射系数法在低电阻率地质背景下的应用研究

高密度电阻率法因其成本低、效率高等优点而被广泛应用,而对于低电阻率地质背景的区域,如白垩系粉砂岩分布区,其效果并不理想甚至无法分辨有效异常。基于此,笔者通过两个不同地质背景的实例,将高密度电阻率法的结果与通过“K”反射系数法处理后的结果进行了对比应用研究,研究结果表明:(1)相比视电阻率剖面图,“K”反射系数法得到的“K”剖面图能够有效的放大深部地质弱信号,突出局部异常,且异常位置与钻孔结果对应良好;(2)相比钻孔处的单支视电阻率测深曲线,“K”反射系数法得到的单支“K”曲线对地下的解释更加精细,分辨率更高。

深岩溶区浅部结构CSAMT探测解译方法探索——以桂林兴安县谢必湾村—上界富坪村段为例

利用CSAMT(可控源音频大地电磁法)对桂林市兴安西部地区的岩溶地质结构进行了探测研究。为了获得更多的岩溶地质信息,通过设定不同深度的反演参数,对比分析了网格剖分大小对反演结果分辨率的影响,以此获得较高分辨率的数据反演方法。利用小网格剖分反演获得的浅部地质结构,比利用大网格反演获得的浅部地质结构的分辨率高,通过小网格可相对有效地探测浅部岩溶发育特征。研究结果表明:网格剖分的大小会影响对浅部岩溶地质结构反演的分辨率;随深度的增加,岩溶发育强度越来越弱;广西兴安地区可能存在受北东向断裂控制的地热。研究对CSAMT数据隐含信息的高效挖掘有一定参考价值,对如何提高电磁法反演分辨率的研究具有一定指导意义。

综合物探方法在淮河滨河浅滩岩溶塌陷调查中的应用研究

淮南市八公山区原肥皂厂近些年出现大规模的岩溶塌陷地质灾害,为了查明该调查区地下溶洞、裂隙管道等不良地质体的发育位置,笔者采用高密度电测深法、音频大地电磁法和地震折射法对塌陷区进行野外实验研究,研究结果显示:受滨河浅滩第四系淤泥低阻覆盖层的影响,高密度电测深法和音频大地电磁法测量的视电阻率值偏小,普遍小于200Ω·m,对低阻异常体识别度很低,很难通过视电阻值大小来准确判定基岩与低阻异常体之间的相对空间位置,相比之下,地震折射法受低阻覆盖层的影响较小,覆盖层与基岩之间纵波速度相差很大,实验得出,河床淤泥层纵波速度小于1000 m/s,第四系含砂黏土层纵波速度在1000～2200 m/s之间,基岩纵波速度大于3000 m/s,基岩与覆盖层之间的溶蚀层位纵波速度介于2200～3000 m/s之间.研究结果表明,在滨河浅滩第四系淤泥层等低阻覆盖层的影响下,高密度电测深法和音频大地电磁法测量的视电阻率值偏小,仅仅依靠视电阻率值来判定基岩与低阻异常体之间的相对空间位置不够严谨,在此基础上采用地震折射法,利用基岩、低阻覆盖层与溶蚀层之间的纵波速度差异,能够更加准确的划分并圈定覆盖层、溶蚀层和基岩面的空间位置.

自然电位数据阻尼最小二乘逐步解析反演研究——以桂林市寨底地下河为例

本文对利用自然电位法探测岩溶地下河做了探索性研究.选择桂林市寨底地下河发育良好的区域,通过阵列式连续时间观测方式获得了随时间连续变化的自然电位数据.提出自然电位数据阻尼最小二乘多参数逐步解析反演方法,并对获得的数据进行反演,以此提取数据中极化源的信息,包括极化源位置、极化角度和极化强度等.在所有时间道的数据反演结果中,将观测范围内极化源的空间位置等参数绘制成相应图件,与观测区地下河资料进行对比研究.研究结果表明:该反演方法能够有效提取自然电位数据中隐含的极化源信息;极化源位置可作为判断含水构造空间位置的依据,极化角度和极化强度可用来区别含水构造类型;多参数综合解释可有效定位地下河的平面位置.