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综合物探方法解译表层岩溶带空间结构特征研究

刘永亮 刘振宇 章程 吴秋菊 邬健强 张伟 甘伏平 韩凯

刘永亮,刘振宇,章 程,等. 综合物探方法解译表层岩溶带空间结构特征研究−以广西平果市果化镇生态试验基地坡径流场为例[J]. 中国岩溶,2024,43(1):209-218 doi: 10.11932/karst20240109
引用本文: 刘永亮,刘振宇,章 程,等. 综合物探方法解译表层岩溶带空间结构特征研究−以广西平果市果化镇生态试验基地坡径流场为例[J]. 中国岩溶,2024,43(1):209-218 doi: 10.11932/karst20240109
LIU Yongliang, LIU Zhenyu, ZHANG Cheng, WU Qiuju, WU Jianqiang, ZHANG Wei, GAN Fuping, HAN Kai. Study on spatial structure characteristics of epikarst zone interpreted by integrated geophysical method: Taking the slope runoff field of Guohua town ecological experiment base in Pingguo City, Guangxi as an example[J]. CARSOLOGICA SINICA, 2024, 43(1): 209-218. doi: 10.11932/karst20240109
Citation: LIU Yongliang, LIU Zhenyu, ZHANG Cheng, WU Qiuju, WU Jianqiang, ZHANG Wei, GAN Fuping, HAN Kai. Study on spatial structure characteristics of epikarst zone interpreted by integrated geophysical method: Taking the slope runoff field of Guohua town ecological experiment base in Pingguo City, Guangxi as an example[J]. CARSOLOGICA SINICA, 2024, 43(1): 209-218. doi: 10.11932/karst20240109

综合物探方法解译表层岩溶带空间结构特征研究——以广西平果市果化镇生态试验基地坡径流场为例

doi: 10.11932/karst20240109
基金项目: 广西重点研发计划项目(桂科AB21075002);广西重点研发项目(桂科AB23026062);广西壮族自治区地质环境监测站项目(桂自然资函【2021】415);中国地质科学院岩溶地质研究所基本科研业务费项目(2021007,2022002)
详细信息
    作者简介:

    刘永亮(1986-),男,博士,助理研究员,从事岩溶地质勘探方法研究。E-mail:liuyongliang198718@163.com

    通讯作者:

    刘振宇(1985-),男,学士,高级工程师,从事水工环地质、地质灾害防治相关研究。E-mail:38378062@qq.com

  • 中图分类号: P631

Study on spatial structure characteristics of epikarst zone interpreted by integrated geophysical method: Taking the slope runoff field of Guohua town ecological experiment base in Pingguo City, Guangxi as an example

  • 摘要: 表层岩溶带是岩溶学研究的重要部分,其结构的解译对表层岩溶带水循环特征及岩溶水调蓄功能的研究具有重要意义。利用综合物探方法(包括高密度电阻率法、自然电位法和地质雷达法),对平果市果化镇生态试验基地坡径流场的表层岩溶带空间结构特征进行了探测解译。通过对高密度电阻率数据和自然电位数据反演,获得坡径流场若干电阻率断面和极化源的空间分布特征,解译了3处强径流带发育的空间位置;通过地质雷达影像图划分了表层岩溶带发育深度。此外,坡径流场地西北侧有深部岩溶裂隙发育,向东南地势逐渐走低,岩溶裂隙也逐渐向面上扩大。研究结果表明,自然电位法是探测岩溶含水构造的有效方法,结合高密度电阻率法,可有效解译强径流带的空间发育位置,而地质雷达法可高分辨地探测表层岩溶带的发育厚度和浅部岩溶裂隙的发育情况;地质雷达法、高密度电阻率法和自然电位法的综合应用能有效探测表层岩溶带的结构特征,是解译表层岩溶带厚度和探测强径流带空间分布的有效手段。

     

  • 图  1  圆柱体极化模型

    Figure  1.  Cylinder polarization model

    图  2  高密度电阻率法探测原理示意图

    Figure  2.  Schematic diagram of detection principle of high-density resistivity method

    图  3  地质雷达法探测原理示意图

    Figure  3.  Schematic diagram of detection principle of ground penetrating radar method

    图  4  生态实验场水文地质及测线布置图

    Figure  4.  Hydrogeology and layout of survey lines in the ecological experiment base

    图  5  B2线和B5线强径流带综合物探反演解译图

    Figure  5.  Interpretation of integrated geophysical inversion of Line B2 and Line B5 in the strong runoff zone

    图  6  B2线地质雷达数据剖面图

    Figure  6.  Profile of GPR data of Line B2

    图  10  B6线地质雷达数据剖面图

    Figure  10.  Profile of GPR data of Line B6

    图  7  B3线地质雷达数据剖面图

    Figure  7.  Profile of GPR data of Line B3

    图  8  B4线地质雷达数据剖面图

    Figure  8.  Profile of GPR data of Line B4

    图  9  B5线地质雷达数据剖面图

    Figure  9.  Profile of GPR data of Line B5

    图  11  坡径流带表层岩溶带结构地质解译图

    Figure  11.  Geological interpretation of epikarst zone structure in the slope runoff zone

    表  1  研究区岩土介质介电常数、波速及电阻率

    Table  1.   Dielectric constant, wave velocity and resistivity of rock and soil medium in the study area

    介质相对介电常数波速/cm·ns−1电阻率/Ω·m
    空气130.0
    813.30.1~100
    黏性干土4~109.5~15.010~100
    黏性湿土10~305.4~9.51~10
    干灰岩711.3100~10 000
    湿灰岩810.610~100
    干混凝土4~404.7~15.0500~1 300
    湿混凝土10~206.7~9.550~200
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    表  2  电阻率反演结果及极化源反演结果推断异常体统计表

    Table  2.   Statistics of anomalous bodies inferred from inversion results of resistivity and polarization source

    B2线B5线
    异常编号位置/m发育深度/m异常形态异常编号位置/m发育深度/m异常形态
    高密度A80~905~10管道型高密度H80~90未见底倾斜板状
    B99~103未见底竖直板状I100~125未见底倾斜板状
    J140~145未见底倾斜板状
    自然电位C61~635~8管道型自然电位K68~705~10竖直板状
    D82~865~8倾斜板状L77~963~10倾向板状
    E91~973~5倾斜板状M102~1104~5水平板状
    F111~1167~9管道型N97~1077~11水平−倾斜板状
    G149~1506~10管道型O121~1258~10水平板状
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    表  3  坡径流场内解译强径流带空间位置统计表

    Table  3.   Statistics of the spatial position of strong runoff belt interpreted in slope runoff field

    径流带1径流带2径流带3
    B2线B5线B2线B5线B2线B5线
    代表性异常A、DH、LBI、M、NFI、O
    发育位置/m8582100105114123
    发育深度/m5~83~105~107~117~98~10
    可靠性
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    表  4  表层岩溶带发育深度及变化特征汇总表

    Table  4.   Summary of development depth and variation characteristics of epikarst zone

    B2线B3线B4线B5线B6线
    电磁波往返走时/
    ns
    20~9010~9020~12010~5010~90
    换算发育深度/m1.0~4.50.5~4.51.0~6.00.5~2.50.5~4.5
    剖面表层岩溶带发育特征大部分发育深度1.5~2.5 m,个别地方发育较深如55 m、88 m、142 m等,宽度较小呈现左侧深(可达4 m左右),中部最浅(1 m左右),右侧略深(2 m左右)左侧发育较深,发育深度可达5~6 m,中部和右侧相对较浅,在1~3 m之间变化相对较为平缓,左浅右深,左侧深部发育3条岩溶裂隙,两条竖直发育,一条水平
    发育
    起伏变化较大,在80~100 m区间发育较深,可达4.5 m,其他区域在2 m左右;左侧中、深部各发育一条岩溶裂隙,倾斜
    发育
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-02-27
  • 录用日期:  2023-06-15
  • 修回日期:  2023-06-08
  • 网络出版日期:  2024-03-21
  • 刊出日期:  2024-02-01

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