深圳市区四极测深勘探方法研究

2015-12-17郝俊胜韦思兵张建峰

西部探矿工程 2015年1期

关键词：四极曲线图基岩

郝俊胜，韦思兵，张建峰

（广东省核工业地质调查院，广东韶关512028）

深圳市区四极测深勘探方法研究

郝俊胜*，韦思兵，张建峰

（广东省核工业地质调查院，广东韶关512028）

在深圳市区进行四极测深勘探的时候，由于受地下管线、基岩起伏、淤泥层等因素的影响，难以达到好的勘探效果，我们对此进行了深入的研究，通过实验的四极电测深视电阻率曲线图，研究垂直地面的地层中的地质变化情况及影响因素，从而得出解决这一问题的勘探方法。

四极测深；视电阻率曲线图；影响因素

1 场地条件

该勘查场地位于深圳地铁11号线福永站施工现场的周围的绿化带上，由区域地质资料及钻探资料得知，该勘查区域上面1～3m为填土，下面淤泥层厚度为0～3m，基岩为花岗岩。

2 四极测深现场实验

我们首先在现场采用对称四极测深装置（见图1），即供电电极AB和测量电极均对称于测点布设，每改变一次供电极距，可按下式计算出该极距对应的视电阻率⑴：

I——A、B间的供电电流；

ΔUMN——M、N极间测量电位差。

图1 对称四级排列示意图

实验过程中通过改变不同的供电电压反复实验，以确保实验结果的可靠性，实验结果见表1。

表1 对称四极测深野外记录表

根据表1，做出本次实验的AB/2-ρ曲线图（见图2）。

图2 对称四级AB/2-ρ曲线图

由本次实验结果可见，视电阻率最大值为23Ω·m，当AB/2＞20m时，电阻率曲线基本处于水平，视电阻率为一定值大概为10Ω·m左右，测量值较小。

我们又做了一下对比实验，该实验是在深圳地铁11号线福永站施工现场，该地地表已经开挖，可以见到地表基岩出露，本次勘探过程中，AB/2的中点设置在地表基岩出露处,实验过程中仍然通过改变不同的供电电压反复实验，以确保实验结果的可靠性。

实验结果见表2。

根据表2，做出本次实验的AB/2-ρ曲线图（见图3）。

表2 对称四极测深野外记录表

图3 对称四级AB/2-ρ曲线图

由实验结果可知，在地表基岩出露处，电阻率最大值为739.3Ω·m，比真实值偏低，然后随着AB/2距离的增大，电阻率逐渐降低，在AB/2＞20m，曲线基本上是平的，电阻率为一个定值，大概为400Ω·m左右。

造成这一现象的影响因素如下：

（2）可能受淤泥层的影响，而泥质导电性不是依靠在溶液中自由运动的离子来传送电流，而是在外电场作用下，泥质颗粒表面吸附的离子沿表面移动(通常是阳离子移动)来传送电流的。因此，泥质的导电过程即是离子依次交换它们位置的过程。泥质含量越高，说明泥质颗粒数量多，表面吸附的离子数也多，在外电场的作用下，就会有大量的离子移动而形成较强的电流，岩石的电阻率随之降低。因此，泥质对岩石电阻率的影响主要取决于泥质含量，另外也取决于泥质的类型及其分布状况[3]。

（3）可能受积水影响，由于该勘查区域为填海区，水中含有氯化钠、氯化镁等离子，导电能力较强，所以所测视电阻率ρ比真实值减小。另外如果基岩起伏很大的情况下，电流场将发生畸变，视电阻率值也会偏离真实值。

为了解决这一勘探难题，我们在同一个绿化带上用施仑贝谢尔测深，做了个对比实验。

3 对比实验

我们在同一勘查场地做施仑贝谢尔测深的时候，通过改变供电电压的方式，反复实验，确保测量结果的可靠性。

本次实验的结果见表3。

表3 对称四极测深对比实验野外记录表

根据表3以AB/2为横坐标，以ρ为纵坐标，绘制四极测深曲线见图4。

图4 四极AB/2-ρ对比实验曲线图

由图4可以看出，总体上电阻率沿横坐标呈逐渐增大的趋势，由于淤泥层厚度不大，对电流场的影响有限，电流场还是能够穿过淤泥层到基岩，由于有淤泥层的存在，电阻率沿垂直地表方向是先减小后增大，具体分析如下：

四极测深的有效深度大概为AB/6[4]，假设地表电阻为ρ1，深度为h1，淤泥层深度电阻率为ρ2，深度为h2，由于在h2/h1=1/5时，只有ρ2/ρ1＜1/5时，h2才能被探测到[5]，由四极测深野外记录表可以看出，表层的电阻率基本上在70Ω·m左右，但在横坐标AB/2为6m、9m，所对应的MN/2分别为0.5m及3m，电阻率分别为19.47Ω·m和20.49Ω·m，这两个点的电阻率明显变小且数据基本相同，可见在该处应该是淤泥层所对应的电阻率，此时ρ2/ ρ1=1/3.5＞1/5,故难以分辨，对探测结果的影响非常小，以下地层电阻率随风化程度的减弱而逐渐增加，在横坐标AB/2为100m的电阻率为4495.6Ω·m，沿横轴电阻率基本上也趋于平稳，可见在该处地层以下都是微风化，由此可见，用施仑贝谢尔四极测深可以测出微风化层。