点观测结果,可绘制出以AB/2为横坐标,?s为纵坐标(采用双对数坐标系)的电测深曲线。通过两个水平电性层的地电断面为例,来说明电测深法的物理实质。首先设厚度为h1、电阻率为?1的第一电性层之下为电阻率为?2的基底岩层,且?2??1,?2层相对于?1层的厚度视为无限大。当用较小的供电电极距A1B1/2??h1测量时,根据勘探体积概念,认为该装置是处于均匀介质?1中(相对电极距AB/2大小来说,下部高阻基底岩层埋藏较深,此时电流不受高阻?2层的影响。根据视电阻微分形式关系可得:
?s?jMN??MNj0=?1(?s曲线1段)
式中,jMN?j0;?MN??1。
当增大供电电极距AB/2时,电流向下穿透深度开始增加,即勘探深度加深,?2高阻层开始影响电场的分布。由于?2高阻对电流的排斥作用,使jMN增大,jMN?j0,则?s>?1。随着AB/2的继续增大,?2介质的影响愈加明显,?s也愈来愈大(?s曲线2段)。
当A1B1/2??h1,相应的勘探体积主要为第二层介质充满,而第一层介质?1在整个勘探体积中仅占很小比例,所以?2介质在影响场的分布问题上起主导作用。可以证明,此时得到的视电阻率值趋于第二层真电阻率,即?s→?2(?s曲线3段)。
?s值随AB/2变化的关系曲线称电测深曲线。?s曲线的变化规律反映了垂直深度上断面的变化,利用?s曲线可确定层厚和层电阻率值。当地电断面类型不同时,?s曲线形状也不相同。
本次工作采用断面测深技术,其与常规测深技术的最大区别在于,断面测深技术是把整条测线的数据当成一个整体进行分析,即二
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维层析成像分析。
(2)野外工作方法
本次高密度电法测量前,测量中对导线的绝缘性和完好程度进行了严格检查,施工中按要求对导线长度和完好度定期进行检查,确保供电和测量导线满足规范要求。
野外观测时,每点观测始末检查供电电流的稳定性及漏电与否,发现问题,及时处理。对观测中出现误差较大的点或极距,均在现场查明原因,对于因地形变化而造成的畸变点,在原始纪录上注明,供资料处理和分析时参考,并结合实际情况进行修正。
测量采用高精度GPS进行放点,各测点均按施工坐标进行定点。接地条件不良地段均采用浇水或敷泥的方式进行改善接地条件测量。
工作中确保相邻测点距限差<4%、实测剖面方向差<5°,方进行观测;
对有疑问的观测数据进行检查和重复观测,保正观测数据准确、可靠。
(3)干扰及消除
由于受外界的干扰也比较大,高压电线、民用电线、工业生产活动、交通活动、天气的强烈变化等一系列影响着大地天然磁场的现象都会影响到电导率成像系统的使用效果。
勘查区域交通基本无干扰,民用电线离测线不远,这些是本次勘查的主要人文干扰。在测试时段内,气候复杂多变,天气以阴雨为主,给测试工作带来了一定的难度,同时在一定程度上影响了数据的采集质量。
由于以上干扰都是客观存在,不能排除的,只能采取增加测量叠代次数的方法来减少系统误差。
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(4)测点布置
由于地形起伏对高密度测量数据的影响也非常大,所以根据协议要求,结合矿区实际地形起伏情况,本次物探工作在地形起伏较小、坡度较缓处共布置了7条剖面,剖面起伏点是采用高精度eTrex手持GPS卫星定位仪导航定点,点位误差为±5m。
第二节 工程地球物理条件
地球物理条件是指应用物探手段解决地质问题的各种充要条件。地球物理勘探的前提或依据是被探测体的物性差异,常表现为岩体的电、磁、弹性波速等物性参数。本次勘探目的主要是初步查明煤矿矿区布设的测线范围内隐伏断裂及采空区情况,如隐伏断裂、构造破碎带、充水老硐等异常。本次物探采用的物性参数为视电阻率值,通过对矿区内岩(矿)石和部分异常体的电性参数进行测试,根据以往相同地层电性资料和现场测试资料统计,测区内各岩、土体电性参数如下表5-2:
根据地层岩性及水文地质条件分折:
(1)矿区内的地层岩性较为复杂,根据电阻率的高低,将其归并为三类:石灰岩、硅质岩,电阻率高;粘土岩、煤层电阻率相对较低;含水节理裂隙、破碎带,含水岩溶裂隙发育带电阻率最低。
(2)裂隙发育带是地下水富集、运移的场所,相对完整基岩为低电阻率区。
根据上述电性差异使用以电阻率差异为物理前提的电法物探查明含水裂隙发育带的位置及大致埋深是可行的。
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表5-2 岩(矿)石电性参数
序号 1 2 3 4 5 6 介 质 第四系土层 硅质岩、灰岩 粘土岩、煤层 地下水 含水节理裂隙、破碎带 含水岩溶裂隙发育带 电阻率(ρ) 30~50Ω·m n×103~105Ω·m n×102~103Ω·m 40~60Ω·m 100~500Ω·m 100~500Ω·m 第三节 异常特征与成果分析
5.3.1资料分析解释方法
资料整理是依据实测数据经Geogiga RTomo软件计算为各测点电阻率值。再经二维电阻率成像生成拟视电阻率断面图。在资料的处理过程中,对信号值低、干扰大的晚期测道数据进行了适当修改,但深部仍有相当一部份数据质量相对较差,因此,本次只对埋深0~250 m的异常进行了划分和解释。
(1)定性解释
在电阻率成像剖面图绘制完成后,即可在剖面上圈出异常区和正常区。如上所述,研究富水区,主要是研究低阻异常。所以一但发现低阻异常出现时,就应该对其加以分析、鉴别和解释,以便将非岩溶所致的低阻异常加以排除。在此过程中,进行认真的地质调查和研究,在有钻孔资料的情况下,仔细对照钻孔资料。如果发现非常明显的高阻异常,则建议钻孔揭露验证,以便确定是大型空洞还是完整基岩。
对已确定的低阻异常,根据其形态,结合地质调查和分析,对其类别、形态和发育规律作出定性描述。
(2)定量解释
高密度电法资料最大的缺点就是定量解释的困难,尤其对于岩溶勘察来说,更是如此。
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