交叉梯度聯(lián)合反演等多物探方法在城市地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用

易隆科

摘 要：為減少在城市及城市近郊開展物探工作受到的各種噪聲和干擾的影響、提高多種數(shù)據(jù)的利用率、減少多解性，在新會區(qū)城市地質(zhì)調(diào)查項目中，以部署多物探方法聯(lián)合測線的方式，利用定性定量綜合解釋、多參數(shù)交叉梯度聯(lián)合反演和地質(zhì)-物探綜合解釋等方法組合，共發(fā)現(xiàn)了6處斷裂異常，并一一對其進行了精確的成像、地質(zhì)解釋及部分鉆孔驗證，有效地改善了這一系列問題。研究結(jié)果表明：不同物探方法的成像能力之間具有互補的關(guān)系，多種物探方法有機組合綜合開展工作，能夠大大提高物探方法在城市地質(zhì)工作中的應(yīng)用效果;只要具備了空間結(jié)構(gòu)相似性的應(yīng)用前提，多參數(shù)交叉梯度聯(lián)合反演方法就可以得到有效的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：交叉梯度聯(lián)合反演;綜合物探解釋;城市地質(zhì)調(diào)查

Research on application of multi-geophysical methods such as cross gradient joint inversion in urban geological survey

YI Longke

（Guangdong Institute of Geological Survey， Guangzhou 510000， Guangdong， China）

Abstract： To reduce the influence of various noises and interference in urban and suburban geophysical work， improve the utilization rate of a variety of data， and reduce the ambiguity in multiple interpretations and solutions， joint line deployment of many geophysical exploration methods are applied in Xinhui city geological survey project. By using qualitative and quantitative integrated interpretation， multiparameter crossover gradient joint inversion and integrated geological and geophysical interpretation methods， a total of 6 fault anomalies are found， for which accurate imaging， geological interpretation and partial borehole verification are carried out one by one. This has effectively solved the problems mentioned above.Conclusion there is a complementary relationship between the imaging capability of different geophysical methods， and the organic combination of multiple geophysical methods can greatly improve the application effect of geophysical methods in urban geological work. As long as the spatial structure is similar， the multi-parameter cross gradient joint inversion method can be applied effectively.

Keywords： cross gradient joint inversion; comprehensive geophysical interpretation; urban geological survey

聯(lián)合反演是近些年來綜合物探的研究熱點和重要方向，所謂聯(lián)合反演是指在地球物理反演中聯(lián)合應(yīng)用多種物探觀測數(shù)據(jù)，通過地質(zhì)體的巖石物性和幾何參數(shù)之間的相互關(guān)系共同反演同一地下地質(zhì)-地球物理模型（楊輝等，2002）。Vozoff等（1977）最先提出地球物理聯(lián)合反演方法，利用不同物性之間的相互關(guān)系反演出地下同一地球物理模型，這種方法基于不同物性之間具有明顯的顯示關(guān)系，認為聯(lián)合反演通過綜合應(yīng)用多種地球物理數(shù)據(jù)于同一反演過程中，能夠減少反演結(jié)果的多解性，所得的結(jié)果模型能夠同時擬合所有的物探數(shù)據(jù)。Alekseev等（1991）定量描述了聯(lián)合反演的解的一般特性，從理論上給出了聯(lián)合反演比單一物探數(shù)據(jù)反演更優(yōu)越的結(jié)論。楊文采（1997）認為聯(lián)合反演適應(yīng)于綜合物探解釋的需要，是目前唯一可信的綜合物探解釋技術(shù)?？傊?，開展多種方法數(shù)據(jù)聯(lián)合反演解釋能使各種方法充分發(fā)揮優(yōu)勢，是克服多種物探方法單一反演解釋結(jié)果不一致、多種數(shù)據(jù)利用率低、反演多解性嚴重等問題的最有效的方法之一（何展翔等，2005;汪洋等，2020;李紅星，2005;張镕哲，2020）。

交叉梯度聯(lián)合反演是目前研究和應(yīng)用最廣泛的聯(lián)合反演方法之一，其不需要依賴不同物性參數(shù)間的巖石物性關(guān)系，而是假定同一地下區(qū)域不同物性參數(shù)的空間結(jié)構(gòu)分布完全或者部分相同，因此其避開了基于巖石物性關(guān)系的聯(lián)合反演對于不同物性之間耦合關(guān)系的可靠性依賴的缺點，適用于多種物探方法的聯(lián)合反演（周俊杰，2015）。前人在交叉梯度聯(lián)合反演理論方面研究較多，但存在實際應(yīng)用案例研究相對較少，對于實際應(yīng)用的前提條件、流程及效果的系統(tǒng)性歸納與總結(jié)的案例更少，在城市地質(zhì)工作中可供借鑒的實用案例更是匱乏等問題。當前，城市地質(zhì)工作進行得如火如荼，城市地質(zhì)工作對淺層的地質(zhì)情況的探查有高精度、高分辨率、高可靠性等要求，然而在城市中進行各種物探作業(yè)工作往往要受各種噪聲干擾及單方法解釋的局限性的影響，難以取得令人滿意的反演解釋成果。其根源在于：一方面，噪聲的來源以及不同方法受噪聲影響不同;另一方面，不同方法解決地質(zhì)問題的能力不同。筆者經(jīng)過長期的一線實踐工作發(fā)現(xiàn)：對于同一區(qū)域，一種方法不能清晰成像，而另一種方法有可能清晰成像，不同方法成像能力之間存在互補關(guān)系。因此基于此類情況，在城市地質(zhì)工作中，與增加同類型數(shù)據(jù)的數(shù)量相比，增加其他物探方法，并應(yīng)用于聯(lián)合反演，可以改善反演成像解釋的成果。聯(lián)合反演綜合利用了多種物探方法的優(yōu)點，彌補了各種方法自身的不足，可減少城市噪聲干擾的影響，并且還可以減少多解性，提高反演解釋結(jié)果的可靠性，在城市地質(zhì)工作中是一個十分有效的工作手段。該方法雖然具有很多優(yōu)點，但其并不能將所有的物探方法都進行綜合定量反演解釋，多方法綜合定性解釋卻能融合所有物探方法特點（包括聯(lián)合反演的結(jié)果）。故本文從交叉梯度函數(shù)聯(lián)合反演的理論出發(fā)，基于新會區(qū)城市地質(zhì)工作中的實際情況，將聯(lián)合反演作為一個嘗試，應(yīng)用于實際的物探工作中，同時聯(lián)合反演作為物探綜合解釋工作中的一個環(huán)節(jié)，并不局限于只論述聯(lián)合反演，還將所有相關(guān)的物探解釋應(yīng)用工作（例如將土壤氡氣測量與橫波反射綜合解釋成果作為前置信息進行了鉆孔驗證、如何從反射記錄中分離提取面波信號等）的整個流程進行詳細論述，并分別對其進行了分析評價。該研究成果對于今后在類似地質(zhì)背景的城市地質(zhì)工作中如何應(yīng)用綜合物探解釋及聯(lián)合反演具有十分重要的參考價值。

1? 交叉梯度函數(shù)

2003年Gallardo和Meju首次提出了交叉梯度函數(shù)，并將這種方法應(yīng)用于實際研究和生產(chǎn)工作中，由于其得到的效果較好，可靠性高，后續(xù)被廣泛應(yīng)用于多種數(shù)據(jù)之間的聯(lián)合反演。交叉梯度函數(shù)是利用不同物性模型梯度的叉乘來實現(xiàn)對目標函數(shù)的相互約束，交叉梯度函數(shù)的數(shù)學(xué)表達式（楊文采，1997;姚姚，2002）如下：

（X，Z）=?m_1 （x，z）×?m_2 （x，z）?? （1）

式中：m1、m2分別代表參與反演計算的兩種不同的物性參數(shù);?是梯度運算符，定義式是關(guān)于物性參數(shù)分布的非線性方程，因在求取梯度值的計算過程中一般用網(wǎng)格間距作為分母，故其在定義域內(nèi)不存在不連續(xù)點和奇異點。將（1）式轉(zhuǎn)換成微分形式：

（t（x，z）=（（?m_1 （x，z））/?z）（（?m_2 （x，z））/?x）-@（（?m_1 （x，z））/?x）（（?m_2 （x，z））/?z） ）??? （2）

使用網(wǎng)格的中心差分格式（圖1）對（2）式離散化，得到交叉梯度函數(shù)的離散形式：

t（i，j）=（m_1 （i+1，j）-m_1 （i-1，j））/（Δz_i+（Δz_（i+1）+Δz_（i-1））/2）?（m_2 （i，j+1）-m_1 （i，j-1））/（Δx_i+（Δx_（i+1）+Δx_（i-1））/2）-

（m_1 （i，j+1）-m_1 （i，j-1））/（Δx_i+（Δx_（i+1）+Δx_（i-1））/2）?（m_2 （i+1，j）-m_1 （i-1，j））/（Δz_i+（Δz_（i+1）+Δz_（i-1））/2）?? （3）

對應(yīng)于物探反演，交叉梯度函數(shù)具有如下性質(zhì)（楊文采，1997;姚姚，2002）：1）當參與聯(lián)合反演的兩種物性參數(shù)變化方向一致時（平行），或者其中一個物性參數(shù)不變時，兩者之間的交叉梯度函數(shù)值就等于零。2）當參與聯(lián)合反演的兩種物性參數(shù)的變化方向不一致時，兩個物性參數(shù)的交叉梯度函數(shù)不等于零。這些性質(zhì)是交叉梯度函數(shù)應(yīng)用于物探聯(lián)合反演的基礎(chǔ)，利用交叉梯度函數(shù)從結(jié)構(gòu)（物性參數(shù)的變化方向）上去連接兩種不同的物性參數(shù)，通過求取包含交叉梯度函數(shù)的目標函數(shù)的最小值，而獲得結(jié)構(gòu)一致性的反演解。

2? 聯(lián)合反演在新會區(qū)城市地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用

2.1? 研究區(qū)地質(zhì)-物探概況

新會-市橋斷裂在新會區(qū)北部牛灣—七堡—會城一帶有發(fā)育，區(qū)內(nèi)長度約30 km，總體走向NEE 55°～70°，傾向NW為主，傾角為50°～78°。新會區(qū)內(nèi)該斷裂大部分隱伏于第四系之下，在牛灣北側(cè)潭江南岸見連續(xù)斷裂露頭，在新會梁家村附近也見該斷裂出露，新會-市橋斷裂對潭江水道走向和流域內(nèi)的第四系沉積作用具有明顯的控制作用（圖2）。

在新會區(qū)牛灣鎮(zhèn)一帶，地表均為第四系自然沉積覆蓋，覆蓋層厚度20～30 m，第四系沉積覆蓋由上往下依次為，素填土、淤泥、細砂、基巖（石英砂巖）。根據(jù)新會區(qū)已開展的鉆孔巖心測試結(jié)果，新會區(qū)各巖層之間具備明顯的物性差異，具備物探將其區(qū)分物性基礎(chǔ)，各巖層物性見表1。

2.2? 測線部署

在新會區(qū)牛灣鎮(zhèn)部署一條北西走向的綜合物探測線（土壤氡氣測量、淺層橫波反射地震勘探、高密度電法測量綜合測線），見圖2。

土壤氡氣測量作為斷層氣測量的一種方法，一般在地質(zhì)、重磁聯(lián)合解釋的基礎(chǔ)上進行針對性的部署，對分布在隱伏區(qū)的斷裂進行定性測量（能判斷斷裂的大致位置及性質(zhì)），也為下一步的淺層地震精確勘探工作部署做準備，是一種經(jīng)濟、快速的物探方法，部署間距5 m，加壓和測量時間均為2 min。淺層橫波地震勘探是一種較為精確的物探方法，能對斷裂的埋深、位置、產(chǎn)狀、規(guī)模大小、形態(tài)等進行精確的定量勘查，一般在土壤氡氣測量異常的基礎(chǔ)上及地質(zhì)資料的推斷延伸方向上部署，部署道間距2 m，6次覆蓋，24道接收。高密度電法作為一種精確、高效且經(jīng)濟的淺層勘查方法，在大部分的地質(zhì)勘查工作中均會優(yōu)先使用，對具有導(dǎo)電性差異的目標體，有精確定位能力，且受場地的干擾相對較小，對第四系內(nèi)部的淤泥與細砂的分辨能力較弱，故在本次物探實踐中，高密度電法作為土壤氡氣測量及淺層地震勘探方法的一種佐證和補充，部署在與地震勘探測線重合的位置，部署參數(shù)：施倫貝爾裝置，道距5 m，120道接收。

2.3? 土壤氡氣測量、淺層橫波地震勘探綜合解釋

土壤氡氣測量成果通過作累積頻率曲線來確定各條測線土壤氡濃度背景值。累積百分頻率為50%的點，相對應(yīng)剖面線路的土壤氡濃度為背景值。根據(jù)所確定的路線剖面土壤氡濃度的背景值，以大于等于路線剖面土壤氡濃度背景值的2倍至小于3倍為增高值，路線剖面土壤氡濃度背景值的3倍及以上為異常值，土壤氡氣測量異常以單峰值異常或者寬帶峰值異常為主。淺層橫波地震勘探在一般情況下，通過時間剖面上波的對比來確定反射層的構(gòu)造形態(tài)、接觸關(guān)系以及斷層分布等情況，因測線下伏基巖為沉積巖，本次工作主要以同相軸的錯斷、扭曲作為斷裂異常劃分的依據(jù)。

Rn6土壤氡氣測線位于牛灣鎮(zhèn)以西，潭江以南，測線長度1.75 km，分布RN6-1、RN6-2、RN6-3、RN6-4、RN6-5等5處土壤氡濃度異常帶，如圖2所示。測線異常下限值為17.85 kBq·m-3，RN6-1異常和RN6-2異常為多峰低緩異常，異常帶均值分別為21.91 kBq·m-3和29.24 kBq·m-3，RN6-3異常和RN6-4異常為多峰異常，異常較陡，RN6-5為寬緩異常，異常帶均值為29.81kBq·m-3。測線位于第四系覆蓋區(qū)，施工現(xiàn)場無外來土源干擾，推測異常帶為隱伏張性斷層或裂隙的反映。

DZ04測線與RN6東南段重合，該測線的100號、150號、230號、300號、320號、480號樁處的TQ0（基巖界面）界面反射波同相軸出現(xiàn)了明顯的波組錯斷及界面劇烈彎折等現(xiàn)象（圖3），呈階梯狀，該測線段下伏基巖為砂巖（沉積巖），經(jīng)320號樁處的ZK74鉆孔（圖4）驗證，斷裂構(gòu)造巖主要為碎裂細粒石英砂巖，發(fā)育高角度節(jié)理，見擦痕，指示斷裂活動以高角度正斷層為主，據(jù)此推斷TQ0界面上一系列的異常均為新會-市橋斷裂所致。

在圖3中，土壤氡氣濃度異常Rn6-2與FDZ04-1、FDZ04-2;Rn6-3與FDZ04-3、FDZ04-4、FDZ04-5淺層地震勘探異常的水平位置基本吻合，初步劃定該2處異常為土壤氡氣濃度、地震反射綜合異常。又因在該區(qū)域的石英砂巖本身的放射性較弱，土壤氡氣異?？赡軄碓从谏畈炕鸪蓭r背景，故結(jié)合土壤氡氣測量成果初步判斷新會-市橋斷裂在該處為階梯狀張性深大正斷層。

2.4? 在土壤氡氣測量-淺層橫波勘探綜合解釋的基礎(chǔ)上進行多參數(shù)聯(lián)合反演解釋

以往綜合物探的一般做法都是把各種物探方法獲得的資料擺在一起，互相對照、參考，或者把幾個不同的物性參數(shù)疊合在一起進行綜合解釋及評價，由地質(zhì)人員依據(jù)個人經(jīng)驗知識對這些綜合資料進行地質(zhì)推斷和解釋。顯然，這種綜合的結(jié)果與人的經(jīng)驗相關(guān)，且因人而異，本次物探在土壤氡氣測量-淺層橫波勘探綜合解釋的基礎(chǔ)上進行多數(shù)據(jù)、多參數(shù)聯(lián)合反演解釋。

2.4.1? 初始幾何約束模型的建立

本次物探以淺層地震解釋剖面為背景，以鉆孔物性參數(shù)為基礎(chǔ)依據(jù)，確定各塊體之間的物性參數(shù)背景，建立起初始幾何約束模型，在圖5和圖6中根據(jù)斷塊可能的碎裂程度給定參數(shù)值。

2.4.2? 瑞雷面波反演數(shù)據(jù)的提取

大部分的陸地地震反射記錄中都同時存在面波、反射、折射等信號，而面波信號幾乎存在于任何一個反射記錄上，且占接收信號能量比例50%～80%，在以往的反射地震勘探的工作中，面波作為一種干擾信號，首先會被濾除或者壓制，造成了極大的浪費。本次物探工作利用面波和體波的差異（面波速度慢體波速度快、面波為掃角狀體波為雙曲線），用τ-p變換和F-K變換的辦法將反射記錄中的體波壓制和分離，然后再提取頻散曲線（楊文采，1997;姚姚，2002），過程見圖7（原始記錄、濾除體波記錄、頻散曲線）。

2.4.3? 電阻率、面波波速聯(lián)合反演解釋

采用高橫向分辨力的施倫貝爾裝置采集的高密度電法數(shù)據(jù)在模型的約束下聯(lián)合反演結(jié)果（圖8a）相比單參數(shù)反演結(jié)果（圖8b），出現(xiàn)了多條明顯的豎向分布的低阻異常帶（斷裂帶），還有一條近水平分布的地阻異常帶（第四系與基巖的分界面）與地震勘探結(jié)果的水平位置及埋深基本吻合，每條豎向分布的低阻異常帶均具有一定的寬度，但寬窄不一。Fgmd-1異常，上部為低阻（約80 Ω·m），下部為相對低阻（300～1000 Ω·m），下斜向，上寬下窄，上部寬度約10 m，斷裂帶在該處上部風化程度或裂隙發(fā)育程度較高，下部相對較密實。Fgmd-2異常，斜向低阻異常帶（約1000 Ω·m），為一處電阻率相對均勻的低阻異常帶，寬約7 m，斷裂張裂隙發(fā)育程度相對較低或密實度高。Fgmd-3異常，豎向低阻異常帶（1500～3000 Ω·m），上下均勻的寬緩異常，寬約30 m，該處斷裂整體電阻率相對較高，說明節(jié)理裂隙發(fā)育相對較弱，斷裂面影響范圍相對小。Fgmd-4異常，豎向低阻異常帶（100～500 Ω·m），電阻率由上往下逐漸增強，中心低阻異常帶寬約7 m，兩側(cè)相對低阻帶寬約50 m，異常幅值分布特征與Fgmd-1相似，推斷該異常上部受風化剝蝕較嚴重;中心低阻異常帶相對較窄，兩側(cè)相對低阻異常帶寬，推斷兩側(cè)異常為受斷裂影響的節(jié)理裂隙帶所致。Fgmd-5異常，豎向低阻異常帶（1000～3000 Ω·m），上窄下寬，上部寬約20 m，下部寬約40 m，該異常帶，電阻率相對較高，但其仍然呈帶狀分布，說明該異常是受斷裂影響所致，但節(jié)理裂隙發(fā)育相對較弱，巖體較密實。Fgmd-6異常，豎向低阻異常帶（1500～3000 Ω·m），上窄下寬，上部寬約10 m，下部寬約20 m，該異常帶，電阻率相對較高，但其仍然呈帶狀分布，說明該異常是受斷裂影響所致，但節(jié)理裂隙發(fā)育相對較弱，巖體較密實;異常相對較窄，說明兩側(cè)圍巖其受斷裂影響較小。

采用模型約束下瑞雷面波頻散數(shù)據(jù)聯(lián)合反演結(jié)果（圖9a）相比單參數(shù)反演結(jié)果（圖9b），瑞雷面波聯(lián)合反演結(jié)果表明：先驗?zāi)Ｐ椭械臄嗔呀缑鎸?yīng)出現(xiàn)了6處明顯的豎向的低速異常帶，形態(tài)大小與淺層地震剖面基本吻合。6處斷裂界面寬度、延伸情況、異常幅值大小等情況均清晰可見，其中Fs-4斷裂異常左右兩側(cè)存在基巖界面高程落差起伏度在6 m左右與淺層地震剖面高度吻合。Fs-1低速異常帶，異常幅值400～700 m·s-1，下斜向，速度相對較均勻的異常帶，在異常頂部有低速凹陷區(qū)，異常帶寬約10 m，斷裂帶在該處上部風化程度或裂隙發(fā)育程度較高，下部相對較密實。Fs-2低速異常帶，異常幅值400～800m·s-1，下斜向，速度相對較均勻的異常帶，在異常頂部有低速凹陷區(qū)，異常帶寬約10 m，異常兩側(cè)相對低速帶較寬，寬約40 m，斷裂節(jié)理裂隙發(fā)育程度相對較低但寬度較大。Fs-3低速異常帶，異常幅值400～800m·s-1，下斜向，速度相對較均勻的異常帶，異常帶寬約7 m，該處異常帶上下寬度及幅值基本均一，頂部存在基巖界面臺階，錯斷臺階未完全被風化剝蝕，說明該斷裂活動期次相對較新，斷裂兩側(cè)影響帶較窄，說明節(jié)理裂隙發(fā)育相對較弱。Fs-4低速異常帶，異常幅值80～150m·s-1，豎向低速異常帶，寬約20 m，高低值過渡截然，該處異常帶上下寬度及幅值基本均一，頂部存在基巖界面臺階，臺階斷距約6 m，錯斷臺階未完全被風化剝蝕，說明該斷裂活動期次相對較新，斷裂兩側(cè)影響帶較窄，說明兩側(cè)節(jié)理裂隙發(fā)育相對較弱。該異常帶的幅值相對兩側(cè)圍巖低很多，與基巖上覆第四系速度值相近，說明該斷裂異常帶，受斷裂影響，巖石破碎程度高。Fs-5低速異常帶，異常幅值800～1500 m·s-1，豎向窄異常帶，寬約5 m，幅值上下均勻，該異常帶相對較窄，速度值較高，但其形態(tài)為上下貫通式，推斷該處異常為主干斷裂的次級斷裂。Fs-6低速異常帶，異常幅值1200～2000 m·s-1，上寬下窄，上部寬約7 m，下部逐漸縮窄，該異常帶上寬下窄，且速度值相對較高，說明斷裂在該處活動強度較弱，節(jié)理裂隙發(fā)育弱。

2.4.4? 各物探方法在城市中受到的干擾分析

在城市中開展物探工作，土壤氡氣測量會受到地下水位變化、降雨、地面板結(jié)度、外來土壤覆蓋等干擾;淺層地震勘探與瑞雷面波勘探會受地面激發(fā)與接收條件、車輛及建筑場地施工震動影響、地下電纜強電流等干擾;高密度電法會受到地面接地條件、城市流散電流等干擾，各種物探方法在干擾程度較輕時會使測量結(jié)果解釋出現(xiàn)偏差，嚴重時會導(dǎo)致數(shù)據(jù)無法利用。

聯(lián)合反演結(jié)果（圖8a、圖9a）與包含有干擾信息的單獨反演結(jié)果（圖8b、圖9b）相比，其對基巖內(nèi)部的斷裂展布形態(tài)、寬度及性質(zhì)等反映情況均強于后者，前者的反演結(jié)果中包含了淺層地震勘探反映的精確的基巖界面及斷裂在巖面展布的初步信息，在兩組數(shù)據(jù)的相互約束下聯(lián)合反演，又挖掘出來更多的基巖內(nèi)部信息（斷裂在基巖內(nèi)部的展布詳細信息），這些都是單獨反演所不能得出的信息。

2.4.5? 地質(zhì)-物探綜合解釋

綜合地質(zhì)解釋剖面（圖10）是在綜合了土壤氡氣測量、淺層地震勘探、高密度電法、面波勘探、鉆探等各方法解釋結(jié)果的基礎(chǔ)上綜合考量后繪制，斷裂的性質(zhì)是在地表地質(zhì)調(diào)查（斷層上下盤的運動方向、斷裂寬度、傾角傾向等）及反演剖面解釋的基礎(chǔ)上判定，其中斷裂寬度、斷面形態(tài)特征均進行了精確描繪。

基巖界面的劃定：本次物探工作中，反射地震、高密度電法與瑞雷波聯(lián)合反演均反映出了基巖的界面埋深和起伏情況。高密度電法反演剖面劃定基巖界面是以高低電阻率截然過渡的梯度帶為劃分依據(jù)，瑞雷波反演剖面是以速度截然過渡的梯度帶為劃分依據(jù)，兩者反映的基巖界面埋深及起伏相當?shù)杂袇^(qū)別，但高密度電法反演的電性界面受含水率和孔隙度的影響較大，兩者差異最大的地方表現(xiàn)在F4斷裂的斷距上。反射地震剖面劃定基巖界面是基于鉆孔揭露及基巖波阻抗反射界面，鉆孔揭露的基巖中微風化界面與TQ0界面的埋深基本吻合，整體埋深和起伏形態(tài)與瑞雷波反演解釋結(jié)果基本一致，故本次基巖界面的劃定以反射地震剖面上的TQ0界面為準，并參考瑞雷波反演解釋結(jié)果來劃定，對應(yīng)地質(zhì)剖面上基巖的中微風化界面。

斷裂的性質(zhì)：本次物探針對新會-市橋斷裂在牛灣鎮(zhèn)的展布情況而開展，根據(jù)附近地表地質(zhì)調(diào)查的資料及以往解釋案例（豐赟等，2018;高級等，2016;李桐林等，2016;楊輝等，2002）初步判定，該斷裂在牛灣鎮(zhèn)附近以正斷層的形式展布，并有多個斷裂結(jié)構(gòu)面;根據(jù)ZK74揭露，F(xiàn)4斷點發(fā)育有高角度節(jié)理，見擦痕，擦痕方向指示斷裂活動以高角度正斷層為主。土壤氡氣測量結(jié)果表明，F(xiàn)1、F2斷裂的位置與Rn6-2異常吻合，F(xiàn)3、F4、F5斷裂的位置與Rn6-3異常吻合，F(xiàn)6斷裂的地面投影位置未見明顯氡氣異常，但Rn6-3異常的幅值為49.54 kBq·m-3明顯高于Rn6-2（圖2），又因在該區(qū)域的表層基巖為石英砂巖，其本身的放射性較弱，土壤氡氣異?？赡軄碓从谏畈炕鸪蓭r背景，故綜合上述幾點：新會-市橋斷裂在該處為張性深大正斷層（該斷裂切穿了沉積蓋層），其6處斷裂結(jié)構(gòu)面F3、F4、F5斷裂破碎程度及孔隙度最高，F(xiàn)1、F2次之，F(xiàn)6最弱。

斷裂結(jié)構(gòu)面寬度及形態(tài)的劃定：因淺層橫波反射地震勘探無法對基巖內(nèi)部的斷裂信息進行有效反映，故本次斷裂在基巖內(nèi)部的解釋主要以高密度電法與瑞雷波勘探聯(lián)合反演結(jié)果為主。各斷裂在兩種反演結(jié)果上均表現(xiàn)為低值帶且傾角傾向基本一致，F(xiàn)1斷裂傾向北東，傾角約55°、平均寬度約5 m，由上往下逐漸縮小;F2斷裂傾向北東，傾角約60°，平均寬度約4.5 m，由上往下逐漸縮小;F3斷裂傾向北東，傾角約55°，平均寬度約4 m，由上往下逐漸縮小;F4斷裂傾向北東，傾角約80°，平均寬度約5 m，上下等大;F5斷裂傾向北東，傾角約75°，平均寬度約4 m，上部較寬約20 m下部約為4 m;F6斷裂傾向北東，傾角約60°，埋深30 m至70 m之間平均寬度約4 m，埋深70 m往下為單一界面，與土壤氡氣揭露其破碎程度及孔隙度較低基本吻合，其中F4斷裂面的電阻率和速度值最低，且上下等大貫通，上下盤斷距最大，對應(yīng)土壤氡氣異常最大的峰值，判定該斷面為新會-市橋斷裂的主斷面。

3? 結(jié)論

1）交叉梯度聯(lián)合反演等多方法綜合解釋在城市地質(zhì)中的成功應(yīng)用，相比傳統(tǒng)的定性綜合解釋方法，聯(lián)合反演的加入可以提升物探工作在城市地質(zhì)工作中的應(yīng)用效果，利用不同物探方法之間的互補關(guān)系，挖掘出了更多的地質(zhì)信息，大大減少城市背景干擾。

2）多方法綜合解釋結(jié)果表明：新會-市橋斷裂在牛灣鎮(zhèn)附近以正斷層的形式展布，物探方法清晰地反映了6個斷裂結(jié)構(gòu)面，其中F4斷裂面的電阻率和速度值最低，且上下等大貫通，上下盤斷距最大，對應(yīng)土壤氡氣異常最大的峰值，該斷面為新會-市橋斷裂的主斷面。

3）物探工作要在區(qū)域物探和地質(zhì)背景的基礎(chǔ)上針對性部署，首先用土壤氡氣測量確定斷裂性質(zhì)，其次用橫波反射地震勘探確定其基本埋深、形態(tài)及位置等信息，根據(jù)實際情況可以增加其他物探方法，再用多參數(shù)聯(lián)合反演的辦法，充分精確挖掘新會-市橋斷裂在該區(qū)域的詳細屬性信息，最后采用各物探方法及地質(zhì)、鉆探信息綜合解釋。

參考文獻

豐赟，沙椿，2018. 面波聯(lián)合勘探在深厚覆蓋層地區(qū)應(yīng)用實例分析[J]. 物探與化探，42（2）：392-397.

高級，張海江，2016. 基于交叉梯度交替結(jié)構(gòu)約束的二維地震走時與全通道直流電阻率聯(lián)合反演[J]. 地球物理學(xué)報，59（11）：4310-4322.

何展翔，王永濤，劉云祥，孫衛(wèi)斌，2005. 綜合物探技術(shù)新進展及應(yīng)用[J]. 石油地球物理勘探，40（1）：108-112.

李紅星，2005. 多波聯(lián)合應(yīng)用及同時成像研究[D]. 長春：吉林大學(xué).

李桐林，張镕哲，樸英哲，金鋼燮，金長鮮，催邴敏，2016. 部分區(qū)域約束下的交叉梯度多重地球物理數(shù)據(jù)聯(lián)合反演[J]. 地球物理學(xué)報，59（8）：2979-2988.

汪洋，汪在君，朱彥平，2020. 重力-地震聯(lián)合反演解釋技術(shù)在拉布達林盆地油氣資源評價中的應(yīng)用[J]. 地質(zhì)與資源，29（2）：135-141.

楊文采，1997. 地球物理反演的理論與方法[M]. 北京：地質(zhì)出版社.

楊輝，王家林，昊健生，于鵬，王小牧，2002.大地電磁與地震資料仿真退火約束聯(lián)合反演[J].地球物理學(xué)報，45（5）：723-734.

姚姚，2002. 地球物理反演基本理論與應(yīng)用方法[M]. 武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社.

周俊杰，2015. 基于結(jié)構(gòu)耦合與物性耦合的重磁聯(lián)合反演方法研究[D]. 中國地質(zhì)大學(xué)（北京）.

張镕哲，2020. 多物性參數(shù)的聯(lián)合反演研究及應(yīng)用[D]. 長春：吉林大學(xué).

ALEKSEEV A S，林安華，1991. 聯(lián)合反演問題解的定量描述及其一般特性（綜合地球物理）[C]//美國勘探地球物理學(xué)家學(xué)會第61屆年會論文集：608-609.

GALLARDO L A， MEJU M A， 2003. Characterization of heterogeneous near-surface materials by joint 2D inversion of DC resistivity and seismic data[J]. Geophysical Research Letters，30 （13）：1658-1661.

VOZOFF K， JUPP D L B，1977. Effective search for a buried layer： An approach to experimental design in geophsics[J]. Exploration Geophsics， 8（1）：6-15.