综合物探在地下环境评估中的应用 在地下环境评估的应用
(一)岩溶、洞穴地质调查中的物探方法
对岩溶的地球物理调查一般分为两个阶段。第一阶段是评价形成岩溶的基本条件和因素，对岩石及有关的构造进行填图，包括研究岩溶发育层位的埋深和状况、与岩溶发育有关的破碎带、断裂带的位置、覆盖物各个层位的组分和厚度及地下水运移状况等，采用的物探方法主要是电阻率法和地震折射法。第二阶段是直接探测岩溶洞穴的位置、产状及充填物的性质等，采用的方法有电阻率法、地质雷达、地震法、微重力法、射气法、井中雷达和井中无线电波法等。这些方法同样可用来探测其他的洞穴，如矿山老硐等。
由于岩溶发育区的地质条件差异甚大，故物探方法的使用也是因地制宜。从近年国内外岩溶地质调查的方法应用情况来看，各种物探方法在一定程度上均可用于岩溶的调查和研究。美国和其他国家在岩溶发育区曾采用多种物探方法进行过试验研究。现对一些方法及其特点作简单概述。
1.地震法
用于岩溶调查的地面地震方法包括地震折射法和高分辨率反射法。美国研究人员在方法试验研究的基础上提出了折射波形和折射扇形排列两种方法。它们本质上属于标准折射法在排列方式上的两个变种。折射波形法是使震源和检波器之间的距离保持恒定，一般为待勘查目标的4倍。测量时通过信号的振幅和走时的变化来圈定异常。折射扇形排列法与折射波形法的区别是它使用多个检波器排列成半圆形，备检波器至震源的距离均相等。这两种方法野外作业简便、快速，解释简单，成本较低。在美国佛罗里达州三个岩溶发育区的调查结果表明，它们对探测浅部的干溶洞效果颇佳，但探测深度不大。
高分辨率反射法在岩溶调查中也具有良好的效果。它可用于查明岩溶区的基岩地质条件和覆盖层地质条件，圈定出潜在岩溶塌陷危险区或地段。野外作业时一般采用多道接收、多次覆盖，并通过增强主频率和提高信噪比来提高分辨率和探测能力。在条件适宜时应采用横波反射法，这是因为横波反射法比纵波反射法有较高的分辨能力(一般情况要高1倍以上)。
钻孔地震成像(包括钻孔－地面、钻孔－钻孔等测量方式)也可有效地探测岩溶。该方法通过测量地震波，以成像的方式，可较准确地圈定出较深部和钻孔之间的溶洞，并可确定出溶洞内及其周围物质的物性参数和水文地质特征等。
2.电法
探测岩溶最常用的电法有电阻率法、电磁法、自然电场法和地质雷达法等。电阻率法作为传统的电法在岩溶探测中被广泛使用。它具有较好的垂向分辨率，适合于浅部和深部溶洞的探测，为提高探测能力，往往采用多种电极排列方式，如温纳和单极－偶极排列等。使用电阻率法时，应该特别注意溶洞的充填情况，如空溶洞电阻率高，而充水溶洞电阻率低。
自然电场法探测渗漏地带，确定地下水的流速和流向以及地下水和地表水的关系。该方法在查明岩溶发育区的地下水系分布规律方面效果良好。
地质雷达作为一种较新的探测技术，近年来在岩溶地质调查中取得了很好的效果。美国和欧洲的一些国家已将其作为岩溶探测中一种必备的常规手段。该方法适用于低导电覆盖区，可非常准确地确定出地下溶洞的埋深、大小，并且具有很高的分辨率，可直接探测出极小的岩溶特征(其尺寸甚至小到零点几米，当然这还取决于其埋深)。该方法的局限性是受地表良导层的影响甚大，良导层的存在会大大减小其探测深度。因此，地质雷达适用于探测浅部的岩溶，探测深度一般为6～9m，在非常干燥的砂土覆盖区可达30m。
3.重力法
重力测量广泛用于岩溶、洞穴等探测，尤其是微重力测量。西方国家的一些研究人员将微重力测量作为岩溶发育区普查和详查中的主要方法之一。实际野外测量时测网的布设取决于所研究的洞穴特征，目的是使被探测对象能够明显地分辨出来。用重力法探测溶洞，无论溶洞是空的还是被物质所充填，其密度一般比围岩的密度要低，故在重力剖面上溶洞的位置与负重力异常相对应。重力测量的缺点在于干扰因素较多，如地形的起伏、近地表物质的不均匀等。因此，重力测量最好是用于地形平坦区。
4.射气测量法
经验表明，岩溶发育地段对应于线性带状射气场。这种场反映了断裂裂隙带和地动力带的存在，而这些构造活动带导致了岩溶的发育。在这样的地段范围内划分出低值带和局部最小值则是最有利于岩溶发育的部位，有可能对应于溶洞。
莫斯科地质勘探学院曾在莫斯科、卡卢加和其他地区利用射气测量进行了大比例尺岩溶区划，取得了良好的效果。射气测量的浓度低值异常与岩溶发育特征对应。尽管其机理尚不完全清楚，但实际观测结果所反映出二者的相关性，可用来有效地查明岩溶特征的分布。
(二)物探方法在岩溶、洞穴调查中的应用
1.评价与监测由岩溶引起的地面沉陷
岩溶区溶洞的发育是造成地面沉陷的直接原因。为了有效地评价可能发生的地面沉陷，需要查明溶洞的发育规律和分布特征。
在美国北卡罗来纳州威尔明顿西南17km处有一条铁路干线通过。沿该铁路干线，时常出现地面沉陷甚至崩塌现象。这一地区地质剖面自上而下分为砂层、粉砂粘土岩、薄砂岩和灰岩(图5－16)。引起地面沉陷和崩塌的直接原因是由于地下发育有直径甚小(小于1m)的岩溶管。岩溶管最初发源于灰岩中的小溶洞，然后逐渐扩展到上覆的粉砂质粘土层、砂层，直到地表。尽管这种岩溶管在地下的直径很小，但一旦引起地面塌陷，其范围可达到6～15m(直径)。为研究和摸清该地区岩溶管的发育特征，研究人员最初沿铁路干线打了100多口浅孔，但结果很不理想。
图5－16 美国北卡罗来纳州某铁路干线的地质断面示意图
为此，研究人员选择了地质雷达进行试验。初步的雷达测量结果表明，虽然其探测深度达不到基岩的深度(因为基岩之上为良导的粘土层)，但粉砂质粘土层顶部的形态特征可作为指示地表沉陷的一个标志，而雷达可有效地探测到这一标志。通过钻孔对地质雷达异常进行了验证，结果在异常处打到了岩溶管。
继地质雷达试验工作取得成功之后，又开展了以地质雷达为主，结合地震折射和微重力的综合物探测量。通过对不同测量结果的分析和对比，可较好地查明覆盖层和基岩中是否存在已有的或潜在的岩溶特征。例如，若重力显示出低异常且雷达剖面亦有异常反映，那么在基岩中存在着溶洞，且上覆的盖层中也发育有岩溶管特征;若重力剖面有低异常而雷达剖面无异常反映，则表明基岩中有溶洞但尚未发育岩溶管。根据折射测量结果可确定出基岩的深度，并可判断出有利于发生塌陷的强风化和溶蚀的基岩地段。此外，通过深入分析地质雷达剖面上的异常细节 可以对岩溶的发育特征以及可能发生的地面沉陷所处的发育阶段进行正确的评估。
为了对该地段可能发生的地面沉陷进行监测，在本次测量之后六个月又利用雷达进行测量，目的是识别异常的变化情况，以此来判断岩溶的发育。第二次测量与第一次测量所反映的异常几乎没有变化，表明两次测量期间岩溶状况无明显变化。以后每隔六个月作一次雷达测量，以对这一地区可能发生的地面沉陷作长期监测。
2.探测矿区的地下硐室和矿山巷道
在许多老的矿山基地，由于开采而遗留下地下硐室、洞穴或老窑。它们会导致地面沉陷，从而给矿区的生产安全、地面上的公共设施和人民生命财产造成严重的威胁。因此，在开采区，地下硐室的探测已成为一项重要任务。物探方法在这一领域可发挥重要作用。
国内外的资料显示，地震方法，特别是高分辨率地震反射法、电阻率法和一些放射性方法等可用于矿山开采中的地下废巷道、硐室等洞穴的探测，并且取得了较好的实际效果。
美国科罗拉多大学利用地震方法对探测和定量描述废弃的煤矿巷道进行了理论研究和实际探测。理论研究表明，三种物理效应使地震方法完全适用于洞穴的探测:①洞穴的直接反射或散射;②由洞穴共振诱发的二次反射或散射;③应力诱发的速度效应。其中第三种效应是相对新的研究成果，它已得到实际观测结果的验证。这一效应的实质内容是:空洞的存在会大大影响到其周围的原始应力分布而诱发速度的变化。由于洞穴周围的侧向挤压增强，使得洞穴上方传播速度增大。这样，用地震测量便可探测出地下洞穴。研究人员在美国中西部三个煤矿区作了野外测量。地下巷道的直径为1～3m，位于10～30m深度的煤层中，既有空的也有充水的，用该方法取得了较好的探测效果。
美国堪萨斯州地质调查所等单位利用浅层高分辨率地震反射法探测煤层内的洞穴。在堪萨斯东南的浅部采煤区(煤层深度7～10m，厚度0.6～1.0m)曾进行房柱式开采，煤层采空后形成地下洞穴，易产生地面沉陷，他们用地震反射法确定洞穴位置。在12次覆盖的共深点剖面上，可以明显地看到，洞穴与煤层相比，波的振幅较低、频率较高、相干性差、信噪比低，二者易于区分。地震测量结果得到钻探的证实。此外，在另一个实行水采的盐矿(盐层深120m，厚60m)中，直接探测到了地下50m深处盐岩溶形成的洞穴等。
原煤炭工业部煤炭科学研究院从20世纪80年代开始，用二维自动地电阻率在北京市门头沟区系统探测地下废巷道、洞穴等。由于小煤窑开采时代久远，地下老窑分布范围大，一般距地表10～100m，最深达160m，形成复杂的窑口、窑道和采空区。针对复杂的地质情况，物探人员在施工中合理地布置测量装置，采用单极－偶极测量装置，用统计平均剔除法校正地表不均匀的影响，并用拟断面图进行资料处理解释，根据处理解释结果定出了研究区内(1.8km2)的老窑分布。为了验证解释结果，专门设计了验证孔，结果两个验证孔分别在约60m和45m的深度见到老窑采空区，表明该方法的探测效果良好。
3.确定水库区、湖区、河床堤坝的渗漏点和泄漏带
在岩溶发育地区兴建的水库、湖区以及坝区内，由于岩溶特征的发育往往会导致严重的渗漏或泄漏。为此，必须采用有效的方法寻找渗漏点，以便采取相应的补救措施。
一般而言，自然电场法、电阻率法可用来确定渗漏点或圈定泄漏带，并且效果颇为明显。在水库、湖区渗漏点上往往出现明显的自电负异常，据此可快速地找到渗漏点。编者曾在江西某水库使用自电法在库区查明了若干个渗漏点。电阻率法的使用应根据实际情况采用不同的排列装置。如在美国佛罗里达州中西部兴建了一些用于旅游业、农业的人工湖。由于地处岩溶区，人工湖出现严重的泄漏现象，为此使用了电阻率测量。根据湖区的地质、水文和地形等条件分别采用了不同的排列方式，其中包括温纳电剖面和测深排列、对称四极排列和单极－偶极排列。测量结果显示出与线性裂隙(它们是引起湖区泄渗的原因)有关的异常，由此成功地探测到泄渗地带，这为后来采用的补救方案和措施提供了必要的信息。
(三)无机污染的地下水监测
被无机盐污染的水，由于离子浓度增高，使其电阻率降低。一般来说，地下电阻率与介质孔隙的连通性、孔隙中是否有液体以及液体的电阻率有关。如果孔隙的大小和连通性基本不变，而液体的电阻率只和污染有关，用电法就可以确定污染的范围和程度，通过电测深和时间域电磁法可以确定污染的垂直分布，而通过电剖面法和频率域电磁法可以确定污染的横向范围，用电(磁)测量比只用钻探成本低、效率高。此外，电(磁)测井也是一种辅助手段。
应用地面电测监测污染的基本条件是:污染水与非污染水电阻率有明显差别，埋藏不太深，污染水体有一定的厚度，地表物质电性比较均匀。工作时可先用电测深或时域电磁法确定污染水体顶底板深度，然后按一定系统进行固定极距的电剖面或固定装置和频率的频率域电磁测量。电测一般都要与少量监测井互相配合。不同岩性的电阻率变化会形成对污染监测的干扰，因此，在解释时要注意利用地质、钻探和其他地球物理资料。
对工矿废水污染的监测是受到广泛关注的问题。利用地球物理方法对工矿废水进行污染监测有许多成功的实例。
美国威斯康星州索克维尔烟尘堆积场原来是一个砂砾开采场，从1970年以后威斯康星电力公司用它来堆积发电厂的烟尘。该地地表为不分层的冰碛物，厚度由20～100ft(6.1～30.5m)，基岩为白云岩。从1974～1980年在堆有烟尘和尚未堆积的地段共打了33口监测井，为了对地下水的污染情况进行全面的了解，开展了电测深。在有监测井的地方都布有测深点，以便把地电剖面同地质剖面相关起来，测线大致垂直地下水的流向，测线距离60ft(18.3m)，供电电极距由1ft(0.3m)逐次加大到200ft(61m)。电测深与采集水样同时进行，即每月1次，这样能准确知道潜水面深度、水温和电导率，以便确定电阻率变化与水质的关系。电阻率也会因不同季节 土壤含水量和温度的变化而变化，这会掩盖水质的变化。为了解决这一问题，对砂、砾和粘土样品与温度和含水量的关系进行了室内测定，以便在对电测深资料进行解释前消除这些因素的影响。图5－17为一条测线的地电断面图(图5－17a)及根据它得出的水质断面图(图5－17b)。由此可以看出用电测深资料可定时地监测污染的范围随时间的变化，它所提供的水质断面图比只靠少量监测井要详细得多。
工厂的废水排入地下，不仅污染水源，有些地区还加速地下岩溶的发育过程。例如，在俄国的奥卡河沿岸有一个大的化工厂生产硫酸，酸性废水渗入地下，溶蚀了石膏质的岩石，在这些岩石中形成了岩溶洞穴，老洞穴不断加大，新洞穴不断出现，连接成地下通道，沿这些通道，溶解的物质流入奥卡河，造成河水污染。地面电测和河水电阻率测量可以圈定岩溶水的通道位置并且评价岩溶作用随时间的发展。从图5－18中t1和t2两次观测的视电阻率曲线可以看出电阻率低的加宽，是溶洞加宽的结果。河水电阻率测量表明，被溶解物质的流入量明显增加(电阻率低，面积扩大)。上述测量确定了废水污染的范围和程度，以便采取必要的措施。
图5－17 测线的地电断面图和水质断面图
图5－18 用电法监测工厂废水对岩溶的加速作用图
在葡萄牙西北的埃斯塔雷亚化工联合企业，废水通过渠道排入6km外的潟湖，其他废料则贮存在附近的人工池内。该地近代风成沙覆盖着潟湖淤泥，下面为薄层第四系沉积，再往下为白垩纪沉积直接覆盖在前寒武系片岩上。共有两个含水层，上层在风成沙内，与渠道内的废水直接接触，下层在第四系沉积的底部。上层水在化工企业附近有严重污染，下层水在西面有咸水侵入，在化工企业附近也受到污染，这在钻孔的水样中有所显示。所做物探工作用于确定污染水的分布和地质控制因素。电磁填图先采用10m线圈距测水平磁场，其探测深度对应于上含水层，然后用20m线圈距测垂直磁场，探测深度对应于下含水层，结果表明上层水污染区电阻率低达20Ω·m，发育于企业的西南侧。下层水污染区的电阻率低至10Ω·m。此次电磁测量结果与20世纪70年代所作电测深加以对比，确定了污染随时间的发展。电阻率－深度断面与钻孔控制资料大体吻合，在化工企业附近及西南侧电阻率低于5Ω·m的地方，水样pH=4，Fe:625×10－9g/mL，Cu:834×10－9g/mL，Pb:111×10－9g/mL，Zn:2848×10－9g/mL，Mn:710×10－9g/mL等，而在电阻率超过200Ω·m的非污染区，上述金属浓度要低几至几十倍。地震折射结果表明，第四系沉积物的波速1.6～1.8km/s，白垩系沉积物2.2～2.3km/s，前寒武系片岩2.8～3.4km/s，利用折射法可圈出片岩面的局部构造，后者控制下含水层污染的横向范围。
矿山和油田废水也是地下水和地表水的重要污染源，例如美国全国有成千上万口已废弃但密封不好的油气井，当由于二次回采而使产油层产生过压时，这些井会使注入的油田卤水沿钻孔向上运移而进入浅部用作饮水的含水层。在俄克拉荷马州林肯县产油的普鲁砂层附近曾利用可控源音频大地电磁法(CSAMT)来圈定卤水的污染。20世纪30年代就开始从普鲁砂层采油，从50年代开始注入卤水来提高回采率。瓦穆萨组是该区饮水的主要水源层，淡水层的底部深度变化于40～135m之间，固体溶解物总量(TDS)低于500mg/L。1979年所打的试验井表明，在油田上含水层的卤水含量异常高。在该区选出的一些部位按一定网格开展了CSAMT测量，图5－19给出一口废井附近典型的视电阻率拟剖面图，它表明深部的良导物质朝地表运移，其他一些测线上也测到另外一些污染体。根据物探结果所打的两口试验井的Br/Cl比值表明，瓦穆萨组的污染源确实是普鲁砂层的卤水。
图5－19 废注水井附近的视电阻率数据剖面图
直升机电磁测量也成功地用于调查矿山废水的污染范围。德国威悉河含有大量的卤水通过不来梅市，卤水是由上游的几个钾盐矿山排放的，它使河水电阻率降低到小于6Ω·m。航空电磁测量追索到电阻率低于6Ω·m的污染区，异常的范围远远超出河床本身，说明卤水已侧向侵入沿河的浅部含水层，而该含水层是城市供水含水层。为了验证航电的结果，又对浅部含水层进行了钻探取样和分析。花两年时间打了很多钻孔，而航电测量只花两天时间，令人吃惊的是，两种方法所得到的结果完全一样。
小结
环境与工程物探在解决环境与工程地质问题中具有广泛的用途，表5－1为环境与工程物探常用方法及解释地质问题能力一览表。
表5－1 环境与工程物探常用方法及解释地质问题能力一览表
续表
注:★表示直接方法及有效。☆表示间接方法及可以适用。
综合物探在地下环境评估的应用~
（一）岩溶、洞穴地质调查中的物探方法
对岩溶的地球物理调查一般分为两个阶段。第一阶段是评价形成岩溶的基本条件和因素，对岩石及有关的构造进行填图，包括研究岩溶发育层位的埋深和状况，与岩溶发育有关的破碎带、断裂带的位置，覆盖物各个层位的组分和厚度及地下水运移状况等；采用的物探方法主要是电阻率法和地震折射法。第二阶段是直接探测岩溶洞穴的位置、产状及充填物的性质等；采用的方法有电阻率法、地质雷达、地震法、微重力法、射气法、井中雷达和井中无线电波法等。这些方法同样可用来探测其他的洞穴，如矿山老硐等。
由于岩溶发育区的地质条件差异很大，故物探方法的使用也是因地制宜。从近年国内外岩溶地质调查的方法应用情况来，各种物探方法在一定程度上均可用于岩溶的调查和研究。美国和其他国家在岩溶发育区曾采用多种物探方法进行过试验研究。现对一些方法及其特点做一简述。
1.地震法
用于岩溶调查的地面地震方法包括地震折射法和高分辨率反射法。美国研究人员在方法试验研究的基础上提出了折射波形（Refracted Wave Form）和折射扇形排列（Refracted Fan Shooting）两种方法。它们本质上属于标准折射法在排列方式上的两种变种。折射波形法是使震源和检波器之间的距离保持恒定，一般为待勘查目标的四倍。测量时通过信号的振幅和走时的变化来圈定异常。折射扇形排列法与折射波形法的区别是它使用多个检波器排列成半圆形，备检波器至震源的距离均相等。这两种方法野外作业简便、快速，解释简单，成本较低。在美国佛罗里达州三个岩溶发育区的调查结果表明，它们对探测浅部的干溶洞效果颇佳，但探测深度不大。
高分辨率反射法在岩溶调查中也具有良好的效果。它可用于查明岩溶区的基岩地质条件和覆盖层地质条件，圈定出潜在岩溶塌陷危险区或地段。野外作业时一般采用多道接收、多次覆盖，并通过增强主频率和提高信噪比来提高分辨率和探测能力。在条件适宜时应采用横波（SH）反射法，这是因为横波反射法比纵波反射有较高的分辨能力（一般情况要高一倍以上）。
钻孔地震成像（包括钻孔-地面和钻孔-钻孔等测量方式）也可有效地探测岩溶。该方法通过测量地震波，以成像的方式，可较准确地圈定出较深部和钻孔之间的溶洞，并可确定出溶洞内及其周围物质的物性参数和水文地质特征等。
2.电法
探测岩溶最常用的电法有电阻率法、电磁法、自然电场法和地质雷达法等。电阻率法作为传统的电法在岩溶探测中被广泛使用。它具有较好的垂向分辨率，适合于浅部和深部溶洞的探测。为提高探测能力，往往采用多种电极排列方式，如Wenner（温纳）和Bris-tow（单极-偶极）排列等。使用电阻率法时，应该特别注意溶洞的充填情况，如空溶洞电阻率高，而充水溶洞电阻率低。
自然电场法探测渗漏地带、确定地下水的流速和流向以及地下水和地表水的关系。该方法在查明岩溶发育区的地下水系分布规律方面效果良好。
地质雷达作为一种较新的探测技术，近年来在岩溶地质调查中取得了很好的效果。美国和欧洲的一些国家已将其作为岩溶探测中一种必备的常规手段。该方法适用于低导电覆盖区，可非常准确地确定出地下溶洞的埋深、大小，并且具有很高的分辨率，可直接探测出极小的岩溶特征（其尺寸甚至小到零点几米，当然这还取决于其埋深）。该方法的局限性是受地表良导层的影响很大，良导层的存在会大大减小其探测深度。因此，地质雷达适用于探测浅部的岩溶，探测深度一般为6～9m，在非常干燥的砂土覆盖区可达30m。
3.重力法
重力测量广泛用于岩溶相洞穴等探测，尤其是微重力测量。西方国家的一些研究人员将微重力测量作为岩溶发育区普查和详查中的主要方法之一。实际野外测量时测网的布设取决于所研究的洞穴特征，目的是使被探测对象能够明显地分辨出来。用重力法探测溶洞，无论溶洞是空的还是被物质所充填，其密度一般比围岩的密度要低，故在重力剖面上溶洞的位置与负重力异常相对应。重力测量的缺点在于干扰因素较多，如地形的起伏、近地表物质的不均匀等。因此，重力测量最好是用于地形平坦区。
4.射气测量法
经验表明，岩溶发育地段对应于线性带状射气场。这种场反映了断裂裂隙带和地动力带的存在，而这些构造活动带导致了岩溶的发育。在这样的地段范围内划分出低值带和局部最小值则是最有利于岩溶发育的部位，有可能对应于溶洞。
莫斯科地质勘探学院曾在莫斯科、卡卢加和其他地区利用射气测量进行了大比例尺岩溶区划，取得了良好的效果。射气测量的浓度低值异常与岩溶发育特征对应。尽管其机理尚不是完全清楚，但实际观测结果所反映出二者的相关性，可用来有效地查明岩溶特征的分布。
（二）物探方法在岩溶、洞穴调查中的应用
1.评价与监测由岩溶引起的地面沉陷
岩溶区溶洞的发育是造成地面沉陷的直接原因。为了有效地评价可能发生的地面沉陷，需要查明溶洞的发育规律和分布特征。
在美国北卡罗来纳州威尔明顿西南17km处有一条铁路干线通过。沿该铁路干线时常出现地面沉陷直至崩塌现象。这一地区地质剖面自上而下分为砂层、粉砂黏土岩、薄砂岩和灰岩（图5-16）。引起地面沉陷和崩塌的直接原因是地下发育有直径甚小（小于1m）的岩溶管。岩溶管最初发源于灰岩中的小溶洞，然后逐渐扩展到上覆的粉砂质黏土层、砂层，直到地表（图5-16）。尽管这种岩溶管在地下的直径很小，但一旦引起地面塌陷，其范围可达到6～15m（直径）。为研究和摸清该地区岩溶管的发育特征，研究人员最初沿铁路干线打了100多口浅孔，但结果很不理想。
图5-16 美国北卡罗莱纳州某铁路干线的地质断面示意图
为此，研究人员选择了地质雷达进行试验。初步的雷达测量结果表明，虽然其探测深度达不到基岩的深度（因为基岩之上为良导的黏土层），但粉砂质黏土层顶部的形态特征可作为指示地表沉陷的一个标志，而雷达可有效地探测到这一标志。通过钻孔对地质雷达异常进行了验证，结果在异常处打到了岩溶管。
继地质雷达试验工作取得成功之后，又开展了以地质雷达为主，结合地震折射和微重力的综合物探测量。通过对不同测量结果的分析和对比，可较好地查明覆盖层和基岩中是否存在着已有的或潜在的岩溶特征。例如，若重力显示出低异常且雷达剖面亦有异常反映，那么在基岩中存在着溶洞，且上覆的盖层中也发育有岩溶管特征；若重力剖面有低异常而雷达剖面无异常反映，则表明基岩中有溶洞但尚未发育岩溶管。根据折射测量结果可确定出基岩的深度，并可判断出有利于发生塌陷的强风化和溶蚀的基岩地段。此外，通过深入分析地质雷达剖面上的异常细节可以对岩溶的发育特征以及可能发生的地面沉陷所处的发育阶段进行正确的评估。
为了对该地段可能发生的地面沉陷进行监测，在本次测量之后六个月又利用雷达进行测量，目的是识别异常的变化情况，以此来判断岩溶的发育。第二次测量与第一次测量所反映的异常几乎没有变化，表明两次测量期间岩溶状况无明显变化。以后每隔六个月做一次雷达测量，以对这一地区可能发生的地面沉陷做长期监测。
2.探测矿区的地下硐室和矿山巷道
在许多老的矿山基地，由于开采而遗留下地下硐室、洞穴或老窑。它们会导致地面沉陷，从而给矿区的生产安全、地面上的公共设施和人民生命财产造成严重的威胁。因此，在开采区，地下硐室的探测已成为一项重要任务。物探方法在这一领域可发挥重要作用。
国内外的资料显示，地震方法，特别是高分辨率地震反射法、电阻率法和一些放射性方法等可用于矿山开采中的地下废巷道、硐室等洞穴的探测，并且取得了较好的实际效果。
美国科罗拉多大学利用地震方法对探测和定量描述废弃的煤矿巷道进行了理论研究和实际探测。理论研究表明，三种物理效应使地震方法完全适用于洞穴的探测：①洞穴的直接反射或散射；②由洞穴共振诱发的二次反射或散射；③应力诱发的速度效应。其中第三种效应是相对新的研究成果，它已得到实际观测结果的验证。这一效应的实质内容是：空洞的存在会大大影响到其周围的原始应力分布而诱发速度的变化。由于洞穴周围的侧向挤压增强，使得洞穴上方传播速度增大。这样，用地震测量便可探测出地下洞穴。研究人员在美国中西部三个煤矿区做了野外测量。地下巷道的直径为1～3m，位于10～30m深度的煤层中，既有空的也有充水的。用该方法取得了较好的探测效果。
美国堪萨斯州地质调查所等单位利用浅层高分辨率地震反射法探测煤层内的洞穴。在堪萨斯东南的浅部采煤区（煤层深度7～10m，厚度0.6～1.0m）曾进行房柱式开采，煤层采空后形成地下洞穴，易产生地面沉陷。他们用地震反射法确定洞穴位置。在12次覆盖的共深点剖面上，可以明显地看到，洞穴与煤层相比，波的振幅较低、频率较高、相干性差、信噪比低，二者易于区分。地震测量结果得到钻探的证实。此外，在另一个实行水采的盐矿（盐层深120m，厚60m）上，直接探测到了地下50m深处岩盐溶形成的洞穴等。
煤炭部科学研究院从20世纪80年代开始，在北京门头沟地区用二维自动地电阻率系统探测地下废巷道、洞穴等。由于小煤窑开采时代久远，地下老窑分布范围大，一般距地表10～100m，最深达160m，形成复杂的窑口、窑道和采空区。针对复杂的地质情况，在施工中合理地布置测量装置，采用单极-偶极测量装置。用统计平均剔除法校正地表不均匀的影响并用拟断面图进行资料处理解释。根据处理解释结果定出了研究区内（1.8km2）的老窑分布。为验证解释结果，专门设计了验证孔，结果两个验证孔分别在约60m和45m的深度见到老窑采空区，表明该方法的探测效果良好。
3.确定水库区、湖区、河床堤坝的渗漏点和泄漏带
在岩溶发育地区兴建的水库、湖区以及坝区内，由于岩溶特征的发育往往会导致严重的渗漏或泄漏。为此，必须采用有效的方法寻找渗漏点，以便采取相应的补救措施。
一般而言，自然电场法、电阻率法可用来确定渗漏点或圈定泄漏带，并且效果颇为明显。在水库、湖区渗漏地点上往往出现明显的自电负异常，据此可快速地找到渗漏点。编者曾在江西某水库使用自电法在库区查明了若干个渗漏点。电阻率法的使用应根据实际情况采用不同的排列装置。如在美国佛罗里达州中西部兴建了一些用于旅游、农业的人工湖，由于地处岩溶区，人工湖出现严重的泄漏现象，为此使用了电阻率测量。根据湖区的地质、水文和地形等条件分别采用了不同的排列方式，其中包括温纳（Wenner）电剖面和测深排列、对称四极（Schlumberger）排列和单极-偶极（Bristow）排列。测量结果显示出与线性裂隙（它们是引起湖区泄渗的原因）有关的异常，由此成功地探测到泄渗地带，这为后来采用的补救方案和措施提供了必要的信息。
（三）无机污染的地下水监测
被无机盐污染的水，由于离子浓度增高，使其电阻率降低。一般来说，地下电阻率与介质孔隙的连通性、孔隙中是否有液体以及液体的电阻率有关。如果孔隙的大小和连通性基本不变，而液体的电阻率只和污染有关，用电法就可以确定污染的范围和程度，通过电测深和时间域电磁法可以确定污染的垂直分布，而通过电剖面法和频率域电磁法可以确定污染的横向范围，用电（磁）测量比只用钻探成本低、效率高。此外，电（磁）测井也是一种辅助手段。
应用地面电测监测污染的基本条件是：污染水与非污染水电阻率有明显差别，埋藏不太深，污染水体有一定的厚度，地表物质电性比较均匀。工作时可先用电测深或时域电磁法确定污染水体顶底板深度，然后按一定系统进行固定极距的电剖面或固定装置和频率的频域电磁测量。电测一般都要与少量监测井互相配合。不同岩性的电阻率变化会形成对污染监测的干扰，因此在解释时要注意利用地质、钻探和其他地球物理资料。
对工矿废水污染的监测是受到广泛关注的问题。利用地球物理方法对工矿废水进行污染监测有许多成功的实例。
图5-17 测线的地电断面图和水质断面图
（a）一条测线上根据13个测深点数据建立的地电断面；（b）根据地电断面作出的水质断面图电阻率单位为Ω·m，垂直比例尺比水平比例尺大12倍
美国威斯康星州索克维尔烟尘堆积场原来是一个砂砾开采场，从1970年以后威斯康星电力公司用它来堆积发电厂的烟尘。该地地表为不分层的冰碛物，厚度由20～100ft（6.1～30.5m），基岩为白云岩。从1974～1980年在堆有烟尘和尚未堆积的地段共打了33口监测井，为了对地下水的污染情况进行全面的了解，开展了电测深。在有监测井的地方都布有测深点，以便把地电剖面同地质剖面相关起来，测线大致垂直地下水的流向，测线距离60ft（18.3m），供电电极距由1ft（0.3m）逐次加大到200ft（61m）。电测深与采集水样同时进行，即每月一次，这样能准确知道潜水面深度、水温和电导率，以便确定电阻率变化与水质的关系。电阻率也会因不同季节土壤含水量和温度的变化而变化，这会掩盖水质的变化。为解决这一问题，对砂、砾和黏土样品与温度和含水量的关系进行了室内测定，以便在对电测深资料进行解释前消除这些因素的影响。图5-17为一条测线的地电断面图（a）及根据它得出的水质断面图（b）。由此可以看出用电测深资料可定时地监测污染的范围随时间的变化，它所提供的水质断面图比只靠少量监测井要详细得多。
工厂的废水排入地下，不仅污染水源，有些地区还加速地下岩溶的发育过程。例如，在俄国的奥卡河沿岸有一个大的化工厂生产硫酸，酸性废水渗入地下，溶蚀了石膏质的岩石，在这些岩石中形成了岩溶洞穴，老洞穴不断加大、新洞穴不断出现，连接成地下通道，沿这些通道，溶解的物质流入奥卡河，造成河水污染。地面电测和河水电阻率测量可以圈定岩溶水的通道位置并且评价岩溶作用随时间的发展。从图5-18中t1和t2两次观测的视电阻率曲线可以看出电阻率低的加宽，是溶洞加宽的结果。河水电阻率测量表明，被溶解物质的流入量明显增加（电阻率低，面积扩大）。上述测量确定了废水污染的范围和程度，以便采取必要的措施。
图5-18 用电法监测工厂废水对岩溶的加速作用图
（a）1—t1时的电阻率低范围；2—t2时的电阻率低范围
（b）t1、t2表示不同时间所测的视电阻率曲线
在葡萄牙西北的埃斯塔雷亚化工联合企业，废水通过渠道排入6km外的潟湖，其他废料则贮存在附近的人工池内。该地近代风成沙覆盖着潟湖淤泥，下面为薄层第四系沉积，再往下为白垩纪沉积直接覆盖在前寒武系片岩上。共有两个含水层，上层在风成砂内，与渠道内的废水直接接触，下层在第四系沉积的底部。上层水在化工企业附近有严重污染，下层水在西面有咸水侵入，在化工企业附近也受到污染，这在钻孔的水样中有所显示。所做物探工作用于确定污染水的分布和地质控制因素。电磁填图先采用10m线圈距测水平磁场，其探测深度对应于上含水层，然后用20m线圈距测垂直磁场，探测深度对应于下含水层，结果表明上层水污染区电阻率低达20Ω·m，发育于企业的西南侧。下层水污染区的电阻率低至10Ω·m。此次电磁测量结果与20世纪70年代所作电测深加以对比，确定了污染随时间的发展。电阻率-深度断面与钻孔控制资料大体吻合，在化工企业附近及西南侧电阻率低于5Ω·m的地方，水样pH=4，Fe含量625×10-9、Cu含量834×10-9、Pb含量111×10-9、Zn含量2848×10-9、Mn含量710×10-9等，而在电阻率超过200Ω·m的非污染区，上述金属浓度要低很多。地震折射结果表明，第四系沉积的波速1.6～1.8km/s，白垩系沉积2.2～2.3km/s，前寒武纪片岩2.8～3.4km/s，利用折射法可圈出片岩面的局部构造，后者控制下含水层污染的横向范围。
矿山和油田废水也是地下水和地表水的重要污染源，例如美国全国有成千上万口已废弃的但封闭的不好的油气井，当由于二次回采而使产油层产生过压时，这些井会使注入的油田卤水沿钻孔向上运移而进入浅部用作饮水的含水层。在俄克拉荷马州林肯县产油的普鲁砂层附近曾利用可控源声频大地电磁法（CSAMT）来圈定卤水的污染。20世纪30年代就开始从普鲁砂层采油，从50年代开始注入卤水来提高回采率。瓦穆萨组是该区饮水的主要水源层，淡水层的底部深度变化于40～135m之间，固溶物总量低于500mg/L。1979年所打的试验井表明在油田上含水层的卤水含量异常高。在该区选出的一些部位按一定网格开展了CSAMT测量，图5-19给出一口废井附近典型的视电阻率拟剖面图，它表明深部的良导物质朝地表运移，其他一些测线上也测到另外一些污染体。根据物探结果所打的两口试验井的Br/Cl比值表明，瓦穆萨组的污染源确实是普鲁砂层的卤水。
图5-19 废注水井附近的视电阻率数据剖面图
直升机电磁测量也成功地用于调查矿山废水的污染范围。德国威悉河含有大量的卤水通过不来梅市，卤水是由上游的几个钾盐矿山排放的，它使河水电阻率降低到低于6Ω·m。航空电磁测量追索列电阻率低于6Ω·m的污染区，异常的范围远远超出河床本身，说明卤水已侧向浸入沿河的浅部含水层，而该含水层是为城市供水的。为了验证航电的结果，又对浅部含水层进行了钻探取样和分析。打了很多钻孔，花了两年时间，而航电测量只花了两天时间，令人吃惊的是，两种方法所得到的结果完全一样。
归纳总结
环境与工程物探在解决环境与工程地质问题中具有广泛的用途，表5-1为环境与工程物探常用方法及解释地质问题能力一览表，在解决环境与工程地质问题时进行分析选择。
表5-1 环境与工程物探常用方法及解释环境与工程地质问题能力一览表
注：★表示直接方法及有效。☆表示间接方法及可以适用。
（一）岩溶、洞穴地质调查的方法
对岩溶调查一般分为两个阶段。第一阶段是评价形成岩溶的基本条件和因素,对岩石及有关的构造进行填图,包括研究岩溶发育层位的埋深和状况,与岩溶发育有关的破碎带、断裂带的位置,覆盖物各个层位的组分和厚度及地下水运移状况等,采用的方法主要是电阻率法。第二阶段是直接探测岩溶洞穴的位置、产状及充填物的性质等,采用的方法有电阻率法、瞬变电磁法、地质雷达和井中无线电波法等。这些方法同样可用来探测其他的洞穴,如矿山老硐等。
由于岩溶发育区的地质条件差异很大,故电法的使用也是因地制宜。从近年国内外岩溶地质调查的方法应用情况来看,各种方法在一定程度上均可用于岩溶的调查和研究。美国和其他国家在岩溶发育区曾采用多种物探方法进行过试验研究。现对一些方法及其特点做一简述。
探测岩溶最常用的电法有电阻率法、电磁法、自然电场法和地质雷达法等。电阻率法作为传统的电法在岩溶探测中被广泛使用。它具有较好的垂向分辨率,适合于浅部和深部溶洞的探测,为提高探测能力,往往采用多种电极排列方式,如Wenner（温纳）和Bristow（单极-偶极）排列等。使用电阻率法时,应该特别注意溶洞的充填情况,如空溶洞为电阻率高,而充水溶洞为电阻率低。
自然电场法探测渗漏地带,确定地下水的流向以及地下水和地表水的关系。该方法在查明岩溶发育区的地下水系分布规律方面效果良好。
地质雷达作为一种较新的探测技术,近年来在岩溶地质调查中取得了很好的效果。美国和欧洲的一些国家已将其作为岩溶探测中一种必备的常规手段。该方法适用于低导电覆盖区,可非常准确地确定出地下溶洞的埋深、大小,并且具有很高的分辨率,可直接探测出极小的岩溶特征（其尺寸甚至小到零点几米,当然这还取决于其埋深）。该方法的局限性是受地表良导层的影响很大,良导层的存在会大大减小其探测深度。因此,地质雷达适用于探测浅部的岩溶,探测深度一般为6～9m,在非常干燥的砂土覆盖区可达30m。
（二）电法在岩溶、洞穴调查中的应用
1.评价与监测由岩溶引起的地面沉陷
岩溶区溶洞的发育是造成地面沉陷的直接原因。为了有效地评价可能发生的地面沉陷,需要查明溶洞的发育规律和分布特征。
在美国北卡罗来纳州威尔明顿西南17km处有一条铁路干线通过。沿该铁路干线时常出现地面沉陷直至崩塌现象。这一地区地质剖面自上而下分为砂层、粉砂黏土岩、薄砂岩和灰岩（图5-21）。引起地面沉陷和崩塌的直接原因是地下发育有直径甚小（小于1m）的岩溶管。岩溶管最初发源于灰岩中的小溶洞,然后逐渐扩展到上覆的粉砂质黏土层、砂层,直到地表（图5-21）。尽管这种岩溶管在地下的直径很小,但一旦引起地面塌陷,其范围可达到6～15m（直径）。为研究和摸清该地区岩溶管的发育特征,研究人员最初沿铁路干线打了一百多口浅孔,但结果很不理想。
图5-21 美国北卡罗来纳州某铁路干线的地质断面示意图
为此,研究人员选择了地质雷达进行试验。初步的雷达测量结果表明,虽然其探测深度达不到基岩的深度（因为基岩之上为良导的黏土层）,但粉砂质黏土层顶部的形态特征可作为指示地表沉陷的一个标志,而雷达可有效地探测到这一标志。通过钻孔对地质雷达异常进行了验证,结果在异常处打到了岩溶管。
继地质雷达试验工作取得成功之后,又开展了以地质雷达为主,结合地震折射和微重力的综合物探测量。通过对不同测量结果的分析和对比,可较好地查明覆盖层和基岩中是否存在着已有的或潜在的岩溶特征。例如,若重力显示出低异常且雷达剖面亦有异常反映,那么在基岩中存在着溶洞,且上覆的盖层中也发育有岩溶管特征；若重力剖面有低异常而雷达剖面无异常反映,则表明基岩中有溶洞但尚未发育岩溶管。根据折射测量结果可确定出基岩的深度,并可判断出有利于发生塌陷的强风化和溶蚀的基岩地段。此外,通过深入分析地质雷达剖面上的异常细节可以对岩溶的发育特征以及可能发生的地面沉陷所处的发育阶段进行正确的评估。
为了对该地段可能发生的地面沉陷进行监测,在本次测量之后六个月又利用雷达进行测量,目的是识别异常的变化情况,以此来判断岩溶的发育。第二次测量与第一次测量所反映的异常几乎没有变化,表明两次测量期间岩溶状况无明显变化。以后每隔六个月做一次雷达测量,以对这一地区可能发生的地面沉陷做长期监测。
2.探测矿区的地下硐室和矿山巷道
在许多老的矿山基地,由于开采而遗留下地下硐室、洞穴或老窑。它们会导致地面沉陷,从而给矿区的生产安全,地面上的公共设施和人民生命财产造成严重的威胁。因此,在开采区,地下硐室的探测已成为一项重要任务。物探方法在这一领域可发挥重要作用。
煤炭部科学研究院从20世纪80年代开始用二维自动电阻率系统探测地下废巷道、洞穴等。在门头沟区,由于小煤窑开采时代久远,地下老窑分布范围大,一般距地表10～100m,最深达160m,形成复杂的窑口、窑道和采空区。针对复杂的地质情况,在施工中合理地布置测量装置,采用单极-偶极测量装置。用统计平均剔除法校正地表不均匀的影响并用拟断面图进行资料处理解释,根据处理解释结果定出了研究区内（1.8km2）的老窑分布。为验证解释结果,专门设计了验证孔,结果两个验证孔分别在约60m和45m的深度见到老窑采空区,表明该方法的探测效果良好。
3.确定水库区、湖区、河床堤坝的渗漏点和泄漏带
在岩溶发育地区兴建的水库、湖区以及坝区内,由于岩溶特征的发育往往会导致严重的渗漏或泄漏。为此,必须采用有效的方法寻找渗漏点,以便采取相应的补救措施。
一般而言,自然电场法、电阻率法可用来确定渗漏点或圈定泄漏带,并且效果颇为明显。在水库、湖区渗漏地点上往往出现明显的自电负异常,据此可快速地找到渗漏点。笔者曾在江西某水库使用自电法在库区查明了若干个渗漏点。电阻率法的使用应根据实际情况采用不同的排列装置。如在美国佛罗里达州中西部兴建了一些用于旅游、农业的人工湖。由于地处岩溶区,人工湖出现严重的泄漏现象,为此使用了电阻率测量。根据湖区的地质、水文和地形等条件分别采用了不同的排列方式,其中包括 Wenner电剖面和测深排列、Schlumberger排列和Bristow排列。测量结果显示出与线性裂隙（它们是引起湖区泄渗的原因）有关的异常,由此成功地探测到泄渗地带,这为后来采用的补救方案和措施提供了必要的信息。
（三）无机污染的地下水监测
被无机盐污染的水,由于离子浓度增高,使其电阻率降低。一般来说,地下电阻率与介质孔隙的连通性、孔隙中是否有液体以及液体的电阻率有关。如果孔隙的大小和连通性基本不变,而液体的电阻率只和污染有关,用电法就可以确定污染的范围和程度,通过电测深和时间域电磁法可以确定污染的垂向分布,而通过电剖面法和频率域电磁法可以确定污染的横向范围,用电（磁）测量比只用钻探成本低、效率高。此外,电（磁）测井也是一种辅助手段。
应用地面电测监测污染的基本条件是：污染水与非污染水电阻率有明显差别,埋藏不太深,污染水体有一定的厚度,地表物质电性比较均匀。工作时可先用电测深或时间域电磁法确定污染水体顶底板深度,然后按一定系统进行固定极距的电剖面或固定装置和频率的频率域电磁测量。电测一般都要与少量监测井互相配合。不同岩性的电阻率变化会形成对污染监测的干扰,因此在解释时要注意利用地质、钻探和其他地球物理资料。
工厂的废水排入地下,不仅污染水源,有些地区还加速地下岩溶的发育过程。例如,在俄国的奥卡河沿岸有一个大的化工厂生产硫酸,酸性废水渗入地下,溶蚀了石膏质的岩石,在这些岩石中形成了岩溶洞穴,老洞穴不断加大、新洞穴不断出现,连接成地下通道,沿这些通道,溶解的物质流入奥卡河,造成河水污染。地面电测和河水电阻率测量可以圈定岩溶水的通道位置并且评价岩溶作用随时间的发展。从图5-22中t1和t2两次观测的视电阻率曲线可以看出,低电阻率范围的加宽,是溶洞加宽的结果。河水电阻率测量表明,被溶解物质的流入量明显增加（电阻率低,面积扩大）。上述测量确定了废水污染的范围和程度,以便采取必要的措施。
图5-22 用电法监测工厂废水对岩溶的加速作用图
上部：1—t1时的电阻率低范围；2—t2时的电阻率低范围。图下部；t1、t2表示不同时间所测的视电阻率曲线
在葡萄牙西北的埃斯塔雷亚化工联合企业,废水通过渠道排入6km外的潟湖,其他废料则贮存在附近的人工池内。该地近代风成沙覆盖着潟湖淤泥,下面为薄层第四系沉积,再往下为白垩纪沉积直接覆盖在前寒武系片岩上。共有两个含水层,上层在风成沙内,与渠道内的废水直接接触,下层在第四系沉积的底部。上层水在化工企业附近有严重污染,下层水在西面有咸水侵入,在化工企业附近也受到污染,这在钻孔的水样中有所显示。所做物探工作用于确定污染水的分布和地质控制因素。电磁填图先采用10m线圈距测水平磁场,其探测深度对应于上含水层,然后用20m线圈距测垂直磁场,探测深度对应于下含水层,结果表明上层水污染区电阻率低达20Ω·m,发育于企业的西南侧。下层水污染区的电阻率低至10Ω·m。此次电磁测量结果与20世纪70年代所做电测深加以对比,确定了污染随时间的发展。电阻率-深度断面与钻孔控制资料大体吻合,在化工企业附近及西南侧电阻率低于5Ω·m的地方,水样pH＝4,Fe含量625×10－9,Cu含量834×10－9,Pb含量111×10－9,Zn含量2848×10－9,Mn含量710×10－9等,而在电阻率超过200Ω·m的非污染区,上述金属浓度要低很多。地震折射结果表明,第四系沉积的波速1.6～1.8km/s,白垩系沉积2.2～2.3km/s,前寒武纪片岩2.8～3.4km/s,利用折射法可圈出片岩面的局部构造,后者控制下含水层污染的横向范围。
图5-23 废注水井附近的视电阻率拟断面图
矿山和油田废水也是地下水和地表水的重要污染源,例如美国全国有成千上万口已废弃的但封得不好的油气井,当由于二次回采而使产油层产生过压时,这些井会使注入的油田卤水沿钻孔向上运移而进入浅部用作饮水的含水层。在俄克拉荷马州林肯县产油的普鲁砂层附近曾利用可控源声频大地电磁法（CSAMT）来圈定卤水的污染。20世纪30年代就开始从普鲁砂层采油,从20世纪50年代开始注入卤水来提高回采率。瓦穆萨组是该区饮水的主要水源层,淡水层的底部深度变化介于40～135m之间,固溶物总量低于500mg/L。1979年所打的试验井表明在油田上含水层的卤水含量异常高。在该区选出的一些部位按一定网格开展了CSAMT测量,图5-23给出一口废井附近典型的视电阻率拟断面图,它表明深部的良导物质朝地表运移,其他一些测线上也测到另外一些污染体。根据物探结果所打的两口试验井的Br/Cl比值表明,瓦穆萨组的污染源确实是普鲁砂层的卤水。
直升机电磁测量也成功地用于调查矿山废水的污染范围。德国威悉河含有大量的卤水通过不来梅市,卤水是由上游的几个钾盐矿山排放的,它使河水电阻率降低到低于6Ω·m。航空电磁测量追索列电阻率低于6Ω·m的污染区,异常的范围远远超出河床本身,说明卤水已侧向浸入沿河的浅部含水层,而该含水层是为城市供水的。为了验证航电的结果,又对浅部含水层进行了钻探取样和分析。打了很多钻孔,花了两年时间,而航电测量只花了两天时间,令人吃惊的是,两种方法所得到的结果完全一样。
本项目重点
电法勘探在资源勘查和解决环境与工程地质问题中具有广泛的用途。在解决某一地质问题时,能够在电法勘探的诸多方法中选择有效的方法和合理的工作参数,野外工作中正确获取原始观测数据,解释推断中得到正确结论,最终取得好的电法工作效果。这是我们学习电法勘探的目标。通过电法勘探的综合应用,提高我们的综合技能。
思考题
1.物探成果报告一般可分为哪几种成果报告?
2.成果报告在什么情况下不予以核定、批准?
3.探测地下溶洞可用什么物探方法? 说明选择依据。
4.查明地下断层破碎带可用什么物探方法? 说明选择依据。
5.到目前为止,地球物探勘查利用了岩石、矿石的哪些物理性质?
浅谈不同水文地质区岩溶勘察方法与技术?
答：当条件允许时,应尽可能地采用多种物探方法综合对比判译,其中电法及地质雷达是采用比较多的方法。电法是最常用的物探方法之一,在岩溶地区一般以电测深法和电剖面法为主。它们可以用来测定岩溶化地层的不透水基底的深度,第四系覆盖土层下岩面的起伏情况,均匀碳酸盐地层中岩溶发育的深度,地下暗河和溶洞的规模、分布深度...
钻探、物探、地勘有什么区别呀,各是干什么的呀
答：二、三者的工作内容和应用环境：钻探主要用于开采地底或海底的自然资源，如矿产、油气、地下水等，以及采取地层的剖面实况以了解地质结构。物探方法广泛应用于矿产勘探、油气寻找、地下水资源调查等领域，特别是在难以直接观察的深部地质结构的探测上具有优势。地勘则根据不同的需求，可能涉及岩石、地层构造、...
物探应用范围继续扩大,效果不断提高
答：1977年中科院沿西藏亚东至纳木错进行了广角反射地震工作,国家地震部门在华北地区进行了系统的深部物探剖面工作。我国深部地球物理调查向世界水平大步跨进[11,12]。 7.物探在区域地质研究中的应用得到重视 物探资料包含着地下地质体和构造的多方面信息,尤其是大范围的区域性物探资料,是研究区域地质构造、了解地层分布的...
地球物理方法介绍
答：实践证明,大胆地、合理地使用地球物理勘探方法,可以多、快、好、省地解决有关地质工程、环境工程、工程质量中的许多问题。 综合地球物理方法,就是指地球物理勘探方法,简称为“物探”,传统的表述是用物理方法来勘探地壳上层岩石的构造与寻找有用矿产的一门学科。它是根据地下岩层在物理性质上的差异,借助一定的装置和...
估算水文地质参数
答：含水层含水量预测综合物探技术 式中:Qwn为含水量;φ为孔隙度;V为岩石总体积。 通过上述水文地球物理测井求取水文地质参数方法介绍,对以后地下水勘查工作具有有益的帮助,同时也可以看出,水文地球物理测井的发展方向是对测井资料的深分析、深处理及对新方法、新技术引进及应用分析,使水文地球物理测井能获取让地球物理...
井中物探
答：也有一些物探方法,如激发极化法、声波透视法等,我国许多物探工作者习惯上把它们的井-地工作方式和其地-井、井-井工作方式一概视为井中物探方法。另一方面,我们列为井中物探方法的垂直地震剖面法又常被地震工作者视为地面地震方法的组成部分。 (一)应用发展 井中物探在我国首先用于金属矿产勘查。1958年地质部门在...
预备知识一 物探方法分类和特点
答：环境与工程物探是用于工程地质、水文地质及环境地质有关问题的一套地球物理勘查方法。 物探方法较早用于水文地质勘探,主要任务是寻找地下水。随着人们环境保护意识的加强和环境保护工作的快速发展,环境地球物理的研究和应用正处于一个蓬勃兴起的阶段,地球物理方法在环境保护、环境监测和治理中发挥着重要作用,其应用将越来越...
水文地质勘查所使用的主要方法手段
答：进行水文地质调查所使用的基本方法手段或工种主要有10种:即水文地质测绘、水文地质钻探、水文地质物探、水文地质野外试验、地下水动态长期观测、室内分析测定与实验、同位素技术在水文地质调查中的应用、全球定位系统(GPS)的应用、遥感(RS)技术的应用、地理信息系统(GIS)的应用等。任何一项水文地质调查,基本上都是采用这些...
矿产勘查与评价
答：根据工作的具体目标、内容和方法,矿产普查可分为在一定地区内开展的针对多矿种多类型矿床地质找矿工作的综合性矿产普查、在一定地区内开展的针对个别矿种或矿床类型地质找矿工作的专门性矿产普查、对区域地质调查中发现的矿点或群众报矿矿点进行工业远景评价工作的矿点检查、以找矿为目的的物探和化探工作及其异常查证、以...
浅谈综合电法勘探在寻找水源地中的应用
答：利用综合电法可以减少推断的失误率。即在异常地段上，采用不同的并且是有效的多种物探方法对同一异常进行验证，以增加有用异常的可靠程度，提高成井率。下面分别以里能红运水源地和鲁化西石楼水源地电法勘探为例，分析其应用效果。1 嘉祥红运水源地 在野外我们首先采用等比对称四极电测深法进行扫面工作，...
