某鉛鋅礦山體滑坡勘察綜合物探方法的應(yīng)用

陳 權(quán)，賀檢橋，杜春龍

（湖南省煤田地質(zhì)局物探測(cè)量隊(duì)，湖南 株洲 412003）

山體滑坡地質(zhì)災(zāi)害是指在自然或人為的因素條件下形成。山體滑坡地質(zhì)災(zāi)害是困擾工程建設(shè)的主要工程地質(zhì)問題之一，直接威脅著人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。如何有的放矢的對(duì)滑坡體進(jìn)行治理，需進(jìn)行必要對(duì)滑坡體進(jìn)行勘察，物探手段尤其重要，為山體滑坡地質(zhì)災(zāi)害的治理提供科學(xué)依據(jù)。

李彥華應(yīng)用綜合物探方法在泰井高速公路滑坡調(diào)查的應(yīng)用，主要研究了滑坡出現(xiàn)的表象，如部分礦體內(nèi)的應(yīng)力分布失衡，引發(fā)巖土層順著其中一個(gè)軟弱帶快速向下滑動(dòng)，出現(xiàn)明顯的斷裂帶面[1]。戚筱俊在古滑坡復(fù)活實(shí)例分析為滑坡體的滑動(dòng)面也稱軟弱結(jié)構(gòu)面，主要是因?yàn)榕c滑坡體及下伏邊坡基床相比，該結(jié)構(gòu)較為松散，并且通常含水量和含泥量也比較高，因此較周圍會(huì)表現(xiàn)出明顯的低電阻率的特征[2]。正是由于在地球物理特征方面，電阻率存在差異，代濤對(duì)滑坡滑動(dòng)面的區(qū)域分布情況采用了高密度電阻率法進(jìn)行分析[3]。同時(shí)將多種物探方法相結(jié)合方式，如瞬變電磁法、地震映像法配合高密度電阻率法的使用。通過研究地層視電阻率和彈性波特征，可以對(duì)災(zāi)害地質(zhì)體縱、橫向發(fā)展形態(tài)和規(guī)模進(jìn)行有效分析解釋，得到明確的滑動(dòng)面相關(guān)信息，為山體滑坡地質(zhì)災(zāi)害防治提供可靠的工程地質(zhì)依據(jù)。本文結(jié)合某鉛鋅礦山體滑坡勘察為例，分別采用高密度電阻率法、地震映像法和瞬變電磁法綜合物探勘探手段實(shí)例進(jìn)行應(yīng)用研究。

1 某鉛鋅礦山滑坡區(qū)地質(zhì)及地球物理特征

某鉛鋅礦山地表第四系為粉質(zhì)粘土，黃褐色，硬可塑，稍有光澤，主要成分為粉粘粒，含有少量鐵錳質(zhì)結(jié)核及砂巖碎石，碎石含量約為20%，粒徑約為2cm～8cm，上部含有少量植物根系。第四系的視電阻率值變化范圍較大，變化范圍為n.10～n.102Ω.m，視電阻率一般值為60Ω.m～80Ω.m。彈性波速Vp一般值為600m/s～800m/s。泥盆系錫山礦組（中至厚裝石英砂巖、夾粉砂巖）的視電阻率一般值為400Ω.m～600Ω.m，完整基巖彈性波速Vp一般值為3500m/s～4000m/s?；瑒?dòng)面含水性不同，與上下巖層相比，滑動(dòng)面及裂隙發(fā)育帶由于含水較豐富，其視電阻率值較低，一般值為80Ω.m～200Ω.m。滑動(dòng)面不含水時(shí)，與上下巖層相比一般表現(xiàn)為高阻，視電阻率ρs一般值為600Ω.m～800Ω·m。

綜上所述，滑坡體與下伏基巖（砂巖）之間存在明顯的電性、波速差異，具備開展地面物探工作的條件。

2 物探方法選擇

根據(jù)某鉛鋅礦工作區(qū)場(chǎng)地地形、地質(zhì)條件、滑坡體與下伏基巖之間物性差異特征，采用了高密度電阻率法、淺層地震映像法和瞬變電磁法等綜合方法進(jìn)行施測(cè)可取得滿意地質(zhì)效果。

2.1 高密度電阻率法

高密度電阻率法是將電測(cè)探法與電剖面法集中起來(lái)進(jìn)行應(yīng)用的一種勘探方式，在電場(chǎng)的作用下，可以判斷出電流的傳播規(guī)律，對(duì)礦山地質(zhì)結(jié)構(gòu)勘探提供了理論依據(jù)。

在某鉛鋅礦露天開采實(shí)地探測(cè)時(shí)，將多根電極快速完成布設(shè)，各個(gè)電極可當(dāng)成供電電極使用，同時(shí)亦可以當(dāng)成測(cè)量電極進(jìn)行使用。使用電測(cè)儀和多路電極轉(zhuǎn)換開關(guān)完成地質(zhì)勘測(cè)數(shù)據(jù)的快速收集，在每一個(gè)固定位置的電極進(jìn)行移動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)勘測(cè)數(shù)據(jù)的采集，隨著極距加大，探測(cè)范圍和深度相應(yīng)擴(kuò)大，從而可進(jìn)行更大范圍的探測(cè)。

高密度電阻率法采用儀器WGMD-9超級(jí)高密度電阻率法系統(tǒng),根據(jù)探測(cè)目的體深度及范圍大小，布置電極數(shù)為60～120個(gè)，電極距為2m～4m，采用溫納裝置(α裝置)采集16層。數(shù)據(jù)采集中供電電壓為360V，脈沖類型為方波，長(zhǎng)度為1s，自電補(bǔ)償±3V。

2.2 地震映像法

地震映像是基于反射波法中的最佳偏移距技術(shù)發(fā)展起來(lái)的，這種方法可以利用多種地震波作為有效波來(lái)進(jìn)行探測(cè)，也可根據(jù)探測(cè)目的要求僅采用一種特定的地震波作為有效波。

地震映像法的主要特點(diǎn)有：數(shù)據(jù)采集速度較快，但抗干擾能力弱，勘探深度有限；地震映像法在資料處理過程中不需要進(jìn)行校正處理，節(jié)省了資料處理時(shí)間，避開了動(dòng)校正對(duì)淺層反射波的拉伸、畸變影響，可以使反射波的動(dòng)力學(xué)特征全部被保留，地震記錄的分辨率不會(huì)受影響；地震映像法在資料解釋中可以利用多種地震波的信息；在探測(cè)目的較單一、只需研究橫向地質(zhì)變化的情況下，地震映像法效果較好，而探測(cè)目的層較多時(shí)，不易確定最佳偏移距；由于每個(gè)記錄道都采用了相同的偏移距，地震記錄上的時(shí)間變化主要為地下地質(zhì)體的反映，這給資料解釋帶來(lái)極大的方便，可直接對(duì)資料進(jìn)行數(shù)字解釋，如頻譜分析、相關(guān)分析等[4]。

地震映像法采集系統(tǒng)及參數(shù)為：?jiǎn)蔚?0Hz縱波檢波器接收、2m～3m道距、6m偏移距、0.2ms～0.5ms采樣率，采樣長(zhǎng)度2048或4096個(gè)采樣點(diǎn)，人工重錘激發(fā)，SE2404EI工程地震儀采集。

2.3 瞬變電磁法

瞬變電磁法的工作方法多種多樣，本次電法勘探選用地面瞬變電磁重疊回線裝置，重疊回線在一定的范圍內(nèi)線框越小，其體積效應(yīng)也越小，其橫向直、縱向分辨率也愈高[5]。

3 數(shù)據(jù)處理與成果分析解釋

3.1 高密度電法數(shù)據(jù)處理與解釋

高密度電阻率法數(shù)據(jù)處理及解釋，遵循從已知到未知，根據(jù)視電阻率等值線的疏密程度、連續(xù)性、電阻率值高低等，并結(jié)合區(qū)內(nèi)地質(zhì)調(diào)查、鉆探等已知資料，統(tǒng)計(jì)分析區(qū)內(nèi)物性特征，綜合判定滑坡體等不良地質(zhì)體。

通過對(duì)高密度電阻率法異常特征進(jìn)行整體定性，在定性分析解釋的基礎(chǔ)上利用專業(yè)數(shù)據(jù)處理軟件再進(jìn)行定量解釋，從而較好地劃定了工作區(qū)內(nèi)不良地質(zhì)體的分布情況。

3.2 地震映像法數(shù)據(jù)處理與解釋

對(duì)地震映像法數(shù)據(jù)資料處理及解釋流程：炮時(shí)校正-道數(shù)據(jù)編輯-置道頭-二維濾波-振幅平衡-切除-濾波-剖面繪制，主要是根據(jù)波組對(duì)比理論完成的，根據(jù)較為突出的反射相同軸區(qū)域標(biāo)定反射層，可提高室內(nèi)資料處理解釋工作效率，在某些固定深度位置區(qū)域進(jìn)行速度標(biāo)定，并進(jìn)行時(shí)-深轉(zhuǎn)換，根據(jù)已有地質(zhì)鉆探資料對(duì)測(cè)區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)記或修改，完成地電剖面圖的繪制。針對(duì)反射波的相位、振幅、頻率等變化情況進(jìn)行分析，以獲得探測(cè)范圍內(nèi)的物探解譯成果。

3.3 某鉛鋅礦滑動(dòng)面的綜合推斷解釋

從圖3中可見：DF1測(cè)線高密度電阻率法和S1測(cè)線瞬變電磁法剖面圖上可知，低阻異常帶或等值線稀密不均勻較為明顯，推測(cè)為滑動(dòng)面位置及埋深，其覆蓋層厚度為2m～8m，視電阻率為60Ω.m～80Ω.m。下伏完整的基巖視電阻率為400Ω.m～600Ω.m ，DZ1測(cè)線地震映像法時(shí)間剖面圖上可知，地震反射波同相軸不連續(xù)變化大，呈“v”字形反應(yīng)，60m～100m，135m～160m處、時(shí)間80ms～220ms地震波能量有較強(qiáng)的反射,推測(cè)為滑動(dòng)面位置及埋深，其它位置視電阻率等值線較平滑，地震波反射同相軸無(wú)拱形反射弧出現(xiàn),表明無(wú)滑動(dòng)面的存在。

通過高密度電阻率法、地震映像法和瞬變電磁法的綜合分析，得出了物探綜合解釋地質(zhì)斷面圖，后進(jìn)行鉆孔驗(yàn)證，效果較好。

圖1 DF1測(cè)線高密度電阻率法剖面圖

圖2 DZ1測(cè)線地震映像法時(shí)間剖面圖

圖3 S1測(cè)線瞬變電磁法剖面圖

圖4 物探綜合解釋地質(zhì)斷面圖

4 結(jié)語(yǔ)

本文以某鉛鋅礦因開采形成的山體滑坡勘察為例，采用綜合物探方法：高密度電阻率法、地震映像法和瞬變電磁法，查明并圈定了工作區(qū)滑坡體的規(guī)模、滑動(dòng)面的發(fā)育形態(tài)。通過鉆孔驗(yàn)證，表明綜合地球物理勘探具有快捷、經(jīng)濟(jì)、全面的特點(diǎn)，在滑坡等地質(zhì)災(zāi)害勘探和治理過程中具有較強(qiáng)指導(dǎo)意義。