高密度電阻率法

高密度電阻率法是集電測(cè)深和電剖面法于一體的一種多裝置、多極距的組合方法，它具有一次布極即可進(jìn)行多種裝置數(shù)據(jù)采集以及通過求取比值參數(shù)而能突出異常信息的地球物理方法，具有信息量大、觀測(cè)精度高、速度快以及探測(cè)深度靈活等特點(diǎn)。具體來說，高密度電阻率法是一種陣列式電法勘探方法，野外測(cè)量時(shí)只需將全部電極(幾十至上百根)置于測(cè)點(diǎn)上，然后利用程控電極轉(zhuǎn)換開關(guān)和微機(jī)工程電測(cè)儀便可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的快速和自動(dòng)采集。

電法勘探的物理基礎(chǔ)是地下不同介質(zhì)之間存在電性（電阻率）差異。在人工電場(chǎng)激勵(lì)下，不同電性的介質(zhì)會(huì)產(chǎn)生不同的電場(chǎng)響應(yīng)。從地表可以測(cè)量到這些響應(yīng)（電位差），通過計(jì)算出地下介質(zhì)的視電阻率分布，推測(cè)地下的地質(zhì)情況。卡斯特地區(qū)的空洞或空隙，根據(jù)其內(nèi)部充填物的性質(zhì)，可表現(xiàn)出與圍巖明顯的電性差異。

圖2&3是電阻率模型正演：建立巖溶地區(qū)的電阻率模型（圖2），經(jīng)正演模擬并反演后，得到地下視電阻率斷面圖（圖3）。結(jié)果表明原模型中的地質(zhì)情況可由反演結(jié)果很好地反映出來。

實(shí)踐中已充分證明高密度電法對(duì)探查溶洞的有效性

某高速公路穿越灰?guī)r發(fā)育區(qū)，已知一溶洞的存在（圖4），在其上方開展高密度電法調(diào)查，從擬斷面圖結(jié)果（圖5）中可以清楚地觀察到該溶洞的高阻異常響應(yīng)。

此外，相比其他常規(guī)電法，高密度電法GX、直觀?；趲r溶空洞的外形、尺度，以及由于大孔隙度差異造成的與圍巖的強(qiáng)烈電性差異，高密度電法特別適合被應(yīng)用于卡斯特地區(qū)的地質(zhì)情況探查。

圖6為某地在探測(cè)后根據(jù)成果進(jìn)行了實(shí)地開挖，現(xiàn)場(chǎng)采用偶極-偶極排列，28電極，間隔2米。可在擬斷面圖上清楚的看到空洞的存在，位置與現(xiàn)場(chǎng)開挖可以很好對(duì)比。因?yàn)榭斩磧?nèi)僅被空氣充填，故在電阻率斷面圖上表現(xiàn)為高阻異常（紅色）。

若溶洞中充填有低阻介質(zhì)（例如水、濕黏土等），則在高密度電法擬斷面圖中呈現(xiàn)低阻異常。圖為河南某溶洞發(fā)育地區(qū)的高密度電法探測(cè)結(jié)果，藍(lán)色的低阻異常指示溶洞的存在，如圖7所示。

類似地，若高孔滲性區(qū)域被流體充填，可采用高密度電法調(diào)查。在變質(zhì)巖發(fā)育區(qū)開展地下水調(diào)查。測(cè)線長250米，探測(cè)成果如圖8所示，在圖像ZY探測(cè)到低阻區(qū)，被解釋為可能含水的裂隙千枚巖。

高密度電法用于空洞探查的應(yīng)用方法并不局限于常規(guī)的測(cè)量：例如，在同一工區(qū)同一位置，分布于干、濕兩種環(huán)境下實(shí)施高密度電法，而后將兩次的視電阻率值相減并成圖。因?yàn)榭斩粗械臐穸茸兓c圍巖存在較大差異，這種方法可以得到如下圖所示的結(jié)果。

圖9為某工區(qū)高密度電法測(cè)量場(chǎng)地的布設(shè)示意圖，共6條測(cè)線，依次為P1-P6，巖溶可能走向區(qū)域測(cè)點(diǎn)適當(dāng)加密，每條測(cè)線分別在干、濕兩種自然環(huán)境下測(cè)量，并將測(cè)量成果的網(wǎng)格化數(shù)據(jù)矩陣相減，得到如圖10所示成果圖。由于空洞無論干濕環(huán)境（不考慮水淹溶洞的情況，干濕只是影響圍巖含水飽和度）其電阻率基本不變，因此大片空白區(qū)域即可判斷為巖溶范圍。

為更加突出巖溶地區(qū)的地球物理特征，可以結(jié)合多種地球物理方法。例如，將高密度電法和地質(zhì)雷達(dá)聯(lián)合應(yīng)用。結(jié)合地質(zhì)雷達(dá)的分層結(jié)果（圖11）和高密度電法的視電阻率分布（圖12），利用更全面的信息推測(cè)地下的情況。

結(jié)合二者結(jié)果（圖13），可直觀的觀察到地下雷達(dá)信號(hào)異常區(qū)與視電阻率異常區(qū)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。其中，雷達(dá)圖中的強(qiáng)反射區(qū)域?qū)?yīng)視電阻率斷面圖中的低阻區(qū)域，指示這些區(qū)域可能有更高的孔滲性。

日本應(yīng)用地質(zhì)株式會(huì)社（OYO）是世界知名的老牌地球物理儀器制造商，擁有60年歷史，旗下有多型號(hào)業(yè)內(nèi)知名的地球物理儀器。上世紀(jì)80年代，OYO公司實(shí)現(xiàn)了高密度電法儀的程控技術(shù)，大大推進(jìn)了設(shè)備行業(yè)和工程技術(shù)的發(fā)展。2018年推出了新一代Profiler 8i高密度電法儀。

McOHM Profiler 8i是一款8通道數(shù)字化高密度電法探測(cè)儀器。在McOHM Profiler 4i的基礎(chǔ)上進(jìn)行了全方位改進(jìn)，儀器性能大幅提升。McOHM Profiler 8i是日本OYO公司首臺(tái)加入IoT物聯(lián)網(wǎng)兼容模塊的高密度電法探測(cè)儀器，可配合云系統(tǒng)使用云分析服務(wù)，是未來電法探測(cè)自動(dòng)化、智能化、GX化、信息化的先驅(qū)，引領(lǐng)新的高密度電法發(fā)展方向。

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