物探探测断层

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1、第l7卷第3期高原地震V01．17№．32005年9月EARTHQUAKERESEARCHINPLATEAUSep．2005浅层直流电法探测隐伏断层可行性分析王爱国，一，马巍，王大雁(1．中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室，甘肃兰州730000；2．甘肃省地震局，甘肃兰州730000)摘要：通过讨论断层不同表现形式的电性特征，对高密度电法与联合剖面法在隐伏断层探测中的应用可行性进行研究，并通过实例探讨了测试中应注意的问题、测试与解译方法。研究表明高密度电法及联合剖面法可以应用在隐伏断层探测中，但有一定的限制，主要源于断层的地质表现形式。关键词：浅层直流电法；隐伏

2、断层；高密度；联合剖面中图分类号：P315．2文献标识码：A文章编号：1005—586X(2005)03—0001—070引言隐伏断层探测是一项难度很大的工作，特别是城市活断层工作开展以来，关于隐伏断层探测的各种手段和方法的探讨与应用更是热烈展开n]。浅层电法作为一种无损、易行、低价、直观的探测手段，更是在其中发挥着重要作用。电法探测隐伏断层方法由来已久，最早是用联合剖面法J，认为断层为相对低阻体，在联合剖面曲线上表现为正交点，但正交点的产生原因多样，除非有足够的先验证据，否则很难根据联合剖面正交点就判定为断层。而后随高密度电阻率法应用于隐伏断层探测[4-6]，有了地下结构电阻率分布

3、的直观表示，但断层往往很难如预想的那样有明显的显示，特别是在反演过程中，得到的电阻率剖面往往有较大的差异，对于断层更是模棱两可，因此其解译往往需要经验。本文将从断层的电性特征着手，结合工作实际，分析电阻率法探测隐伏断层的可行性，并通过实例探讨在测试中应注意的问题及测试方法。1浅层直流电法工作原理与方法浅层直流电法中常用的有联合剖面法与高密度电法，这2种方法都是通过分析测得的地层电阻率变化来判断地下结构变化。地层电阻率的测定，是通过2个供电电极AB中间接上直流电源，向地下供电形成人工电场，同时测量地表所产生的电位差，然后计算出电阻率。收稿13期：20∞一08一l5基金项目：中国科学院知

4、识创新工程重大项目资助，No．KZCXI—SW一04；国家自然科学基金重大项目(90102006)。作者简介：王爱国(1972一)，男，湖北洪湖人，副研究员。主要从事地震地质、工程地震、寒区工程方向的研究。Email：waguo@ns．1zb．ac．∞2高原地震第17卷1．1直流电阻率法的基本原理【7]在一定的范围内，大地的表层可以看作是“半无限均匀介质”，地表供电电极将在地表一定深度范围内按特定规律分布电场、电流和电压。直流电阻率法就是通过一定供电电极向地下供电，测量地表电流与电压来计算地下电阻率值。在电法探测中，经常使用四极装置测量地层电阻率。设A、M、N、B4个电极按序排列在一

5、条直线上，A、B是一对供电电极，M、N是一对测量电极，且两电极对都对称于中心0点(测点)。设测量电极MN间的电位差为z~UMN，地中电流为，，则介质的电阻率为：10=TAUMN·T—=K·Tz~UMN—7__。1———1——r’—厂一AM一丽一+丽式中，K=——TL为装置系数。电极排列方式不同，装置系数公式不同。一AM一丽一+丽由此可见，如果用仪器测出通过A、B电极供入地下的电流强度，，测出电场中地面上任意2点M、N之间的电位差AU，并根据A、B、M、N之间的相互距离算出K值，就可以算出地下岩层的视电阻率。1．2联合剖面法工作方法联合剖面是由AMN∞NMB2组三级装置组成。A、M、N

6、、B相对位置固定，沿某一测线测量电阻率P值。公共的无穷远极用c表示，测量过程中c极不动(图1)，只是A、M、N、B4个电极沿测线同时向一个方向移动。在每一个测点0上，AC极供电，MN极测量电位差，得到一个视电阻率，以10表示。这样，每一个测点就得到2个值，即10与10。测量中，沿测线前进方向的供电电极为B极，另一个为A极。在方格纸上，以横坐标代表测点距离，以纵坐标代表值。将与10点在同一图上，把各点的10与』D分别连接起来，即为10曲线与10曲线。曲线与曲线的交叉点有正交点和反交点，地下不同的电阻率异常体在联合剖面曲线上表现为不同曲线形态和正交点与反交点的组合。根据不同极距方式下的联

7、合剖面曲线可以判定地下异常体的性态和特征。1．3高密度电法基本工作原理高密度电阻率探测方法是近几年来开发研制出的一种新型的直流电法探测系统。就其基本原理而言，与传统的电阻率法完全相同。图2为高密度电阻率系统的结构示意图，它包括数据的收录和资料的处理2个部分。现场测量时，只需将全部电极设置在一定间隔的测点上，然后用多芯电缆将其连接到程控式电极转换开关。通过高密度电法测量系统中的软件，根据控制系统中选择的探测装置类型，对电极进行相应的排列组合，按照测点位置的排