综合物探方法在隐伏岩溶探测中的应用

doi:10.11720/wtyht.2022.1566

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摘要

我国岩溶分布范围广泛,岩溶区地质环境脆弱,地质灾害频发,严重威胁到人民群众的生命财产安全,造成了巨大的经济损失。本文采用可控源音频大地电磁法(CSAMT)和微重力法,通过二维拟断面反演、小波多尺度提取剩余重力异常,较好地划分了岩溶区的岩土界面及强岩溶发育带,圈定了溶洞的位置、埋深、规模及空间分布情况。通过钻孔验证,CSAMT解释的岩土界面及强岩溶发育带与钻孔基本吻合,微重力圈定的塌陷溶洞规模及埋深与工勘钻孔基本吻合,表明CSAMT配合微重力法在探测隐伏岩溶塌陷时效果较为显著,可为潜在的岩溶塌陷区及类似地质灾害防治预警提供科学探查方法。

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	张健
	冯旭亮
	岳想平

关键词 ：岩溶塌陷, CSAMT, 微重力

Abstract：

Karst is widely distributed in China. However, geological disasters frequently occur in karst zones due to the fragile geological environment, which seriously threatens the safety of people’s life and property and cause huge economic losses. In this study, the controlled source audio-frequency magnetotelluric (CSAMT) method and microgravity were used to extract residual gravity anomalies through the two-dimensional inversion of pseudosections and multi-scale wavelet analysis. As a result, rock-soil interfaces of karst zones and the development zones of strong karst were well divided; the locations, burial depths, scales, and spatial distribution of karst caves were delineated. As verified by drilling, the rock-soil interfaces and strong-karst development zones determined by CSAMT interpretation were roughly consistent with those revealed by boreholes, and the sizes and burial depths of collapsed karst caves that were delineated by microgravity roughly correspond to those revealed by boreholes of engineering exploration. These results show that the CSAMT combined with the microgravity method can achieve significant effects in the detection of concealed karst collapses and serves as a scientific detection method for the early warning of the prevention and treatment of potential karst collapses and similar geological disasters.

Key words： karst collapse CSAMT microgravimetry

收稿日期: 2021-10-19 修回日期: 2021-12-16 出版日期: 2022-12-20

ZTFLH:

P631

基金资助:中国地质调查局项目(DD20190266)

通讯作者: 冯旭亮

作者简介: 张健(1987-),男,甘肃平川人,工程硕士,高级工程师,主要从事地球物理方法技术研究及勘探工作。Email:546864271@qq.com

引用本文:

张健, 冯旭亮, 岳想平. 综合物探方法在隐伏岩溶探测中的应用[J]. 物探与化探, 2022, 46(6): 1403-1410.
ZHANG Jian, FENG Xu-Liang, YUE Xiang-Ping. Application of comprehensive geophysical prospecting method in detecting concealed karst collapses. Geophysical and Geochemical Exploration, 2022, 46(6): 1403-1410.

链接本文:

https://www.wutanyuhuatan.com/CN/10.11720/wtyht.2022.1566 或 https://www.wutanyuhuatan.com/CN/Y2022/V46/I6/1403

Fig.1 区域地质
1—侏罗系遂宁组;2—侏罗系上沙溪庙组;3—侏罗系下沙溪庙组;4—侏罗系珍珠冲组、自流井组、新田沟组;5—三叠系须家河组;6—三叠系中下统;7—二叠系上统龙潭组;8—CSAMT测线PM01位置;9—河流

Table 1 研究区地层岩性

Fig.2 研究区物探剖面布置及地质略图
1—须家河组上段;2—须家河组下段;3—雷口坡组;4—嘉陵江组四段;5—嘉陵江组三段;6—嘉陵江组二段;7—嘉陵江组一段;8—飞仙关组四段;9—飞仙关组三段;10—飞仙关组二段;11—飞仙关组一段;12—天池;13—实测断层;14—CSAMT剖面线;15—微重力剖面线;16—背斜标志;17—岩溶塌陷区;18—歇马隧道

Table 2 岩石物性参数统计

Table 3 CSAMT测量及反演参数

Fig.3 CSAMT测量试验剖面2D反演电阻率断面及解释
1—盐溶角砾岩;2—长石砂岩;3—粉砂质泥岩;4—白云岩;5—灰岩;6—泥岩;7—剖面方向;8—推测断层;9—实测断层;10—推测地层界限;11—推测岩溶发育地带;12—勘察钻孔;13—地物标注

Fig.4 CSAMT测量PM01剖面2D反演电阻率断面及解释
1—盐溶角砾岩;2—长石砂岩;3—粉砂质泥岩;4—白云岩;5—灰岩;6—泥岩;7—剖面方向;8—岩层产状;9—实测断层;10—推测断层;11—推测地层界限;12—推测岩溶发育地带;13—溶洞;14—地物标注;15—水文观测钻孔;16—勘察钻孔

Fig.5 布格异常(a)、剩余重力异常(b)等值线
1—重力异常等值线;2—圈定岩溶塌陷范围; 3—布格重力异常等值线;4—小波分解提取的剩余重力异常等值线图;5—勘察钻孔;6—微重力测线及编号

Fig.6 剩余重力异常(a)及2.5D反演(b)

Table 4 二度半反演圈定塌陷异常体特征

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