物探方法在多要素城市地質(zhì)調(diào)查中的運(yùn)用

陳 彧

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局326 地質(zhì)隊(duì)，安徽 安慶 246003）

勘查區(qū)跨北淮陽構(gòu)造帶、揚(yáng)子地塊、大別地塊三個(gè)大地構(gòu)造單元，位于桐柏-大別造山帶東段，以北西向的掛鎮(zhèn)-陶沖斷裂（桐城-太湖斷裂北東段）為界，北西部出露前寒武紀(jì)變質(zhì)巖、花崗巖類巖石，南東側(cè)出露侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)、古近紀(jì)等前第四紀(jì)地層。

1 勘查區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)介

勘查區(qū)被郯廬斷裂帶分為兩個(gè)區(qū)域，北西側(cè)為秦嶺-大別地塊，南東側(cè)為揚(yáng)子地塊。其中，秦嶺-大別地層區(qū)又被北西向的曉天-磨子潭斷裂帶分為兩個(gè)單元，即北淮陽構(gòu)造帶和大別地塊。其主要發(fā)育三期褶皺和北東向及北西向兩組斷裂。勘查區(qū)巖漿巖發(fā)育，其廣泛分布于勘查區(qū)西北部，主要包括兩類：一類為前寒武紀(jì)變質(zhì)侵入巖組合，另一類為中生代侵入體。變質(zhì)巖類型復(fù)雜，成因各不相同，主要包括三類：變質(zhì)侵入巖組合、變質(zhì)（超）鐵鎂質(zhì)巖組合和變質(zhì)表殼巖組合。

勘查區(qū)西北部位于大別山區(qū)，以山地丘陵為主，東南部以平原為主，勘查區(qū)地下水可分為河谷平原松散層地下水和山地丘陵基巖地下水兩種類型。河谷平原中，地下水賦存較為有利，地下水與河水關(guān)系密切，補(bǔ)給條件較好，富水性中等。山地丘陵區(qū)地下水的形成與分布取決于巖石裂隙發(fā)育程度及裂隙的張開性、充填物等因素，不同的構(gòu)造作用下，地下水的賦存、排泄條件亦不同。

2 勘查區(qū)地球物理特征

2.1 巖石密度特征

從表1 可以看出，巖石密度特征為：燕山期中酸性侵入巖（花崗巖、二長(zhǎng)花崗巖、正長(zhǎng)巖）和前中生代變質(zhì)巖（石英巖、片巖、角閃片麻巖等）密度最?。?.51 ～2.62 g/cm），含暗色礦物較高的中基性侵入巖（閃長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)巖、輝石巖）和前震旦系變質(zhì)巖（斜長(zhǎng)角閃巖、大理巖、變粒巖）密度最大（2.69 ～ 3.06 g/cm），花崗閃長(zhǎng)巖和前震旦系變質(zhì)巖（片麻巖、混合花崗巖、混合巖）密度中等（2.62 ～2.69 g/cm）。

表1 勘查區(qū)巖石密度參數(shù)

2.2 巖石電性特征

區(qū)域主要巖石地層電性存在較大差異，如表2 所示。巖石電性特征為：含石英成分較高的侵入巖（花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖和正長(zhǎng)巖等）以及變質(zhì)巖（石英巖、混合巖、大理巖和長(zhǎng)英巖等）具有高阻低極化特性（視電阻率大于3 000 Ω·m，極化率小于4%），變質(zhì)巖的極化率一般高于侵入巖，含暗色礦物較高的角閃巖、斜長(zhǎng)角閃巖、片巖、片麻狀花崗巖和輝石巖等具有較高的極化率（5%～8%），輝桿巖和金屬硫化物礦具有低阻高極化特性。

表2 勘查區(qū)巖石電性參數(shù)

3 物探成果解譯

本次調(diào)查選用的物探方法為高密度電法、電測(cè)深法及淺層地震法等，由于篇幅有限，現(xiàn)挑3 個(gè)有代表性的剖面進(jìn)行解譯。

3.1 A-A 剖面0 ～2 330 m 段解譯

該段位于桐城市區(qū)，居民點(diǎn)較多，測(cè)線走向?yàn)?5°，該段線長(zhǎng)為233 m，疊加時(shí)間剖面上，在15 ～150 號(hào)點(diǎn)、190 ～530 號(hào)點(diǎn)之間，10 ～15 ms 時(shí)間區(qū)間有一組信號(hào)較強(qiáng)、連續(xù)性較好的波組，該波組作為標(biāo)準(zhǔn)波組T，說明該反射界面上下地層波阻抗差十分顯著，該波組絕大部分地段為兩個(gè)強(qiáng)相位，說明反射界面基本上是一個(gè)巖性突變面，根據(jù)已知鉆孔DSX16、DZK32 資料，推斷該波組是卵石層和紅層粗砂巖的分界面。但是，標(biāo)準(zhǔn)波組T以下的紅層波組無反射波現(xiàn)象，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料分析，該紅層厚度較大，層內(nèi)不存在明顯的波阻抗界面。

由高密度電法成果可以看出，該段地層電性存在明顯差異，在垂向上可以分為兩層。結(jié)合鉆孔和淺層地震法成果分析，剖面0 ～1 120 m 以上為卵石層，視電阻率大于502 Ω·m，10 m 以下為紅層粗砂巖，視電阻率為25 ～50 Ω·m，該層較為連續(xù)完整。剖面1 440 m 處，視電阻率在水平方向有明顯變化，說明該處為巖性界面，結(jié)合鉆孔資料分析，該層為紅層泥質(zhì)粉砂巖，視電阻率小于25 Ω·m。剖面1 920 m 處，視電阻率在水平方向有明顯錯(cuò)動(dòng)，推測(cè)其由斷層所致。

3.2 B-B 剖面異常特征及地質(zhì)解釋

電測(cè)深工作主要用于控制鉆孔間的地層變化，分出第四紀(jì)地層分層，推測(cè)河漫灘及其階地砂礫巖厚度，識(shí)別軟土分布位置和厚度。物探地質(zhì)解釋的一般思路是從已知到未知，根據(jù)這一思路，對(duì)本次電測(cè)深測(cè)線進(jìn)行逐條解譯。通過對(duì)比測(cè)區(qū)鉆孔資料，揭露地層埋深及厚度與電測(cè)深反演地層深度。

B-B 剖面位于老梅鎮(zhèn)，測(cè)線長(zhǎng)度為7 580 m，測(cè)點(diǎn)距離為20 m，B-B 線視電阻率在水平方向基本呈層狀分布。在垂向上，視電阻率呈現(xiàn)由低到高的變化趨勢(shì)，由上到下可分為三層，局部為兩層。最表層為中高阻層，視電阻率為30 ～45Ω·m，深度為0 ～6 m； 中間層為高阻層，視電阻率為45 ～85 Ω·m，深度為6～12 m，最下層為低阻層，視電阻率小于30 Ω·m，深度大于12 m。鉆孔SZK06 資料顯示，0 ～4 m 主要為填土、粉質(zhì)黏土，4 ～10 m 主要為細(xì)砂、礫砂、卵石層，10 m 以下為紅層泥質(zhì)粉砂巖；鉆孔DSX06資料顯示，0 ～3 m 主要為填土、粉質(zhì)黏土，3 ～9 m 為細(xì)砂、礫砂、卵石層，9 m 以下為紅層泥質(zhì)粉砂巖；鉆孔SZK08 資料顯示，0 ～4 m 主要為粉質(zhì)黏土，3 ～ 10 m 為細(xì)砂、礫砂、卵石層，10 m 以下為紅層泥質(zhì)粉砂巖。視電阻率變化趨勢(shì)一致，反映了基巖面沿測(cè)線方向由深變淺的趨勢(shì)，也說明了電測(cè)深在該區(qū)對(duì)基巖起伏的反映效果明顯。結(jié)合地質(zhì)資料，推斷表層主要為雜填土、粉質(zhì)黏土，中間層為細(xì)砂、礫砂及卵石層，最下層為紅層泥質(zhì)粉砂巖。

剖面460 m（埋深3 ～4 m）處有一處近似圓形的低阻體，該處有供水管道通過，該低阻異常體由供水管道引起。在剖面300 m、520 m、3 140 m 和 3 560 m 處，視電阻率曲線在水平方向有明顯的錯(cuò)動(dòng)，推斷這四處為斷層。

3.3 C-C 剖面異常特征及地質(zhì)解釋

C-C 剖面位于孔城鎮(zhèn)，測(cè)線長(zhǎng)度為1 700 m，測(cè)線方向?yàn)?21°，測(cè)點(diǎn)距離為50 m。C-C 剖面視電阻率在水平方向基本呈層狀分布，在垂向上，視電阻率呈現(xiàn)由低到高的變化趨勢(shì)，由上到下可分為三層。最表層為中高阻層，視電阻率為30 ～35 Ω·m，深度為0 ～7 m：中間層為低阻層，視電阻率小于30 Ω·m，深度為7 ～16 m；最下層為高阻層，視電阻率大于35 Ω·m，深度大于16 m。結(jié)合鉆孔DS11、DS17、SW10 資料解譯，可以推測(cè)剖面表層主要為黏土、粉質(zhì)黏土等第四系層，中間層主要為泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖，最下層為礫砂、砂礫巖層。視電阻率變化趨勢(shì)一致，反映了基巖面沿測(cè)線方向由淺變深的趨勢(shì)，也說明了電測(cè)深在該區(qū)對(duì)基巖起伏的反映效果明顯。

剖面500 m（埋深5 m）處有一處近似圓形的低阻體，該處有供水管道通過，該低阻異常體由供水管道所引起。在剖面490 m 處，視電阻率曲線在水平方向有明顯的錯(cuò)動(dòng)，推斷該處為斷層，該斷層傾向西南，傾角為25°。剖面1 550 ～1 650 m（埋深30 ～40 m） 處存在一處橢圓狀的低阻體，最小視電阻率為19 Ω·m，該位置靠近孔城河，推測(cè)該層為含水層。

4 結(jié)論

本文通過A-A 剖面的高密度電法和淺層地震法勘查，了解剖面位置地下介質(zhì)的地震波場(chǎng)特征和電性特征，結(jié)合地質(zhì)及鉆孔資料，根據(jù)反射波組劃分紅層界面，了解桐城市規(guī)劃區(qū)100 m 以淺的地下空間結(jié)構(gòu)狀況；通過B-B 剖面的電測(cè)深法勘査，了解老梅鎮(zhèn)的地下電性結(jié)構(gòu)，結(jié)合地質(zhì)、鉆孔資料，劃分地層結(jié)構(gòu)，進(jìn)行第四紀(jì)地層分層，推測(cè)河漫灘及其階地砂礫巖厚度，識(shí)別軟土分布位置和厚度，確定基巖面埋深和起伏形態(tài)；通過C-C 剖面的電測(cè)深法勘查，了解孔城鎮(zhèn)地下電性結(jié)構(gòu)，結(jié)合地質(zhì)、鉆孔資料，劃分地層結(jié)構(gòu)，探明斷裂構(gòu)造的發(fā)育特征，了解砂礫石層導(dǎo)水性和含水性。但是，測(cè)區(qū)土體松軟，可能會(huì)過濾高頻信號(hào)，影響淺震震源激發(fā)和信號(hào)接收。同時(shí)，測(cè)區(qū)內(nèi)房屋及公路較多，導(dǎo)致測(cè)線出現(xiàn)平移或分段，給物探解譯帶來一定困難。因此，要結(jié)合勘查區(qū)的土質(zhì)條件和地物分布，合理規(guī)避不利因素的影響，科學(xué)運(yùn)用物探方法，提高地質(zhì)調(diào)查質(zhì)量。