EH-4大地电磁法探测地下暗河.pdf

第22卷第3期
些徵地质
Vol 22 No.3
2012年9月
Geology of Anhul
ptember 2012
文章编号:105-6157(2012)3-192-4
EH-4大地电磁法探测地下暗河
王占孝,张国鸿
安徽省地球物理地球化学墈査技术院,安微合肥230022
摘要:通过一个实际工程勘查实例,介绍EH-4大地电磁法探测地下暗河的应用效果。给出电阻率二维反演断面
与地质劫探剖面的对应情况,并指出EH-4大地电磁法反演工作中存在的主要问題。
关键词:EH-4大地电磁法;地下暗河;应用效果
中国分类号:P694
文献标识码:A
0引言
区为上世纪70年代勘探完毕的矿山,矿山早期水文
地质勘探资料认为,S矿段水文地质条件复杂,存在
地下暗河一般是指发育在碳酸岩地区或赋水地层地下岩溶暗河的分布,但具体位置、走向、埋深及其
中的地下流动水体。大多情况下,它是由相互沟通的与下伏的矿体关系等情况不清。为了矿山的安全生
充水溶洞或断裂带引起。因此,地球物理工作者可将产,需查明S矿段范围内地下暗河的空间分布,为S
其作为地下水为目标来进行探测。我国是世界上激电矿段矿体的开采设计提供依据。
法找水用户最多、效果最好的国家リ。所以长期い栄:2工区自然地理及地质背景
实际探测工作中大多使用(直流)激电法进行勘探。
然而,(直流)激电设备笨重、工作效率低,在2.1自然地理条件
野外地形条件恶劣情况下不宜使用。同时它的探测深工作区海拔高程最大430m,最小300m,相对高差
度直接与供电极距相关,因而随着勘探深度的増加,约130m。区内虽无灌木、丛林,但荒草茂密、从
供电极距也要随之增大,致使探测的体积效应增大,生,局部地段地形陡崖险恶,并有竹林分布(图1)。
分辨率降低。大地电磁法属于频率测深的范畴,它的
探测深度和分辨率与电磁场频率直接相关,频率高
探测深度浅、分辨率高;频率低,探测深度深、分辨
率低;但由于均在远区(波区)测量,不存在体积效
应问题。
近十年来,升级的EH-4大地电磁仪,高频部分
采用了可控源,克服了高频信号弱的问题,同时仪器
设备轻便,一般地质条件下探测深度可达1km,特别
适用在电磁干扰小的山区地形条件下工作。
1探测工作的目的与任务
图1工作区地形地貌图
探测区为湖南省江华县铜山岭有色金属矿区。矿
Fig. I Landforms of the work area
收稿日期:2012-02-15
作者简介:王占孝(1957-),男,工程师,长期从事地球物理墈探工作。
第22卷第3期
王占孝,等:EH-4大地电磁法探测地下暗河
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2.2地质背景
断层,它在电阻率断面图中,对含水破碎带会出现与
探测区内第四系浮土之下基岩地层为一套泥盆系-断层产状一致的条带状低阻异常或封闭型异常区
石炭系的中厚层状灰岩、白云质灰岩。其下为燕山期根据已知的地质勘探资料,地下岩溶暗河通道存
侵人体,岩性以花岗闪长岩、花岗斑岩。在花岗闪长在两种类型。一类是相互连通的岩溶;另一类是岩溶
岩的外接触带,硅化普遍发育、矽卡岩化也是普遍与断裂构造的复合型。
的,铜矿体位于花岗闪长岩与灰岩的内外接触带上。
无论是哪种类型的地下水通道,在实际的地电结
矿区具有南北向构造骨架,表现为南北向的复式构层中,均应产生等轴状低阻闭合异常。对于浅层开
褶皱及一系列的冲断面或压性断裂。断层十分发育,口型的溶洞,在地电断面图中,会呈现出漏斗状的低
有北北东向、北东向、北西向、东西向及南北向等多阻异常。
组分布,且相互切割。其中南北向的F断层规模最
大,东西向的F2断层为张性断层,并切割F。见图2。4工程实例
cd ts
探测工作采取以EH-4大地电磁测深法为主,直
流激电法为辅的技术方案进行。
4.1探测工作部署
矿区以往水文勘探资料认为,S矿段内的地下暗
河推测是由南北向转变为东西向的“T”形,另外F1和
D2 a(Mb)
cid!(s-sh)
nd'(s-sh'id' (ut
F12是主要的导水和充水断层,并且与地下暗河的形成
D 3(Wh
起到了至关重要的作用。据此,布置E1、E2、E3和
Cidl(wb)
oンnueE4四条东西向剖面控制F1断层,用sO、Sl、S2、S4
四条南北向剖面控制F2断层。剖面位置见图3。
图
Q第四系
D20系やsS砂岩一页岩互层
EH-4大地电磁法测点距20m,测量电极距MN=
0d石炭系下统石子段工着灰石条带及结核20m,构成首尾相连的EMAP测量方式,此方式有两
例D3泥盆系上统锡矿山组Mb】大理岩石英斑岩
大优点:一是避免了剖面上观测的“盲区”,二是可
D3泥盆系上统余田断SS化灰岩实测/推测断层以削弱部分静态效应的影响。为了提高异常的可信度
图2工区地质平面略图
Fig. 2 Geological plane sketch of the work area
和校正频一深转换计算的误差,在S2、S4剖面上以
点距40m进行了对称四级装置的直流激电测深。
3地电异常特征分析
由以上工作区内分布的地层及其岩性分析可知,
第四系地层的电阻率(P)、石炭系地层的电阻率
(pe)、泥盆系地层的电阻率(pa)和花岗闪长岩的电
阻率(pa)之间,应具有如下逻辑关系:
Pr>p>pc=Poo
Ri 100/ES
根据工作区内岩层分布结构,正常情形下,地电
100/E2
断面具有两大类型:
(1)Q→D→C→层序:KH型;
02S4
2)Q→C→D→y层序:AK型。
当泥盆系(D)或石炭系(C)灰岩中存在岩溶或破
碎带时,应出现若干低阻层。这时电阻率测深曲线类图
型变得复杂,出现了大于四层的多层曲线。有可能的例
水文地质推测暗河位置物探剖面位置及编号注:地层要素内容同图2
地电断面类型为AKH、AAK、AKQH、AAAK等特征。
图3探測剖面位置图
由于区内近东西向的断层为张性,所以它是导水
Fig3 Location of exploration section