利用等值線法分析斷層

利用等值線法分析斷層

該擾動(dòng)定位的目的是確定附近擾動(dòng)的空間分布，確定深度范圍，闡明地下巖石的性質(zhì)和地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境，并為評(píng)估擾動(dòng)地質(zhì)穩(wěn)定性提供基礎(chǔ)。在地質(zhì)條件比較復(fù)雜而又無(wú)法根據(jù)地表?xiàng)l件對(duì)斷層定位時(shí),地球物理方法具有不可替代的作用。目前應(yīng)用于斷層定位的地球物理方法主要包括可控音頻大地電磁法(簡(jiǎn)稱CSAMT)、高密度電法、地質(zhì)雷達(dá)、地震反射波法和放射性測(cè)量,它們各具有不同的效果和作用。本研究介紹一種基于地磁場(chǎng)異常特征的磁法勘探在斷層定位中的初步應(yīng)用,其設(shè)備攜帶和施工極為方便,且不受環(huán)境和地質(zhì)條件的限制,相比其他方法施工效率更高、更經(jīng)濟(jì),該方法在廣元某基地的地質(zhì)安全穩(wěn)定性評(píng)價(jià)中得到了進(jìn)一步驗(yàn)證,取得了較為理想的效果。1磁力儀目標(biāo)體的認(rèn)知磁法勘探(簡(jiǎn)稱磁法)是當(dāng)前主流地球物理勘探方法中的一種,在實(shí)際地質(zhì)勘探應(yīng)用中主要是通過(guò)分析和觀測(cè)巖石的磁性差異及磁場(chǎng)特征來(lái)研究地質(zhì)構(gòu)造及其分布形態(tài),在金屬礦找礦工作中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。但是從本質(zhì)上講,磁法勘探就是根據(jù)磁異常來(lái)對(duì)地下磁性目標(biāo)體進(jìn)行認(rèn)知的一種方法。自然界的巖石和礦石具有不同磁性,可以產(chǎn)生各不相同的磁場(chǎng),它使地球磁場(chǎng)在局部地區(qū)發(fā)生變化,尤其是斷層部分不同性質(zhì)基巖會(huì)存在巖性差異,出現(xiàn)地磁異常。利用磁力儀發(fā)現(xiàn)和研究這些磁異常,結(jié)合相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和解譯工作可以研究地質(zhì)構(gòu)造和尋找磁性礦體。本次工作采用了重慶奔騰數(shù)控技術(shù)研究所生產(chǎn)的WCZ-1型質(zhì)子磁力儀,其工作原理是利用氫質(zhì)子在磁場(chǎng)中的旋進(jìn)現(xiàn)象進(jìn)行測(cè)量。在傳感器中,充滿了含氫的液體,這些氫質(zhì)子在被儀器強(qiáng)制極化之前處于無(wú)規(guī)律的排列狀態(tài),當(dāng)人為對(duì)其加上一個(gè)極化信號(hào)后,質(zhì)子將做旋進(jìn)運(yùn)動(dòng)。極化信號(hào)消失后,質(zhì)子的旋進(jìn)將受到外界磁場(chǎng)的影響逐漸消失,通過(guò)對(duì)受旋進(jìn)影響的傳號(hào)器中頻率的測(cè)量,來(lái)測(cè)知外界磁場(chǎng)的大小。與其他磁力儀不同的是其在磁性較弱的環(huán)境中仍具有較高的分辨率和精度。2區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)和工作的實(shí)施2.1研究區(qū)地表地表地層及地層所探測(cè)區(qū)域?yàn)槟硰S區(qū)背面山體,坡度約26°,總面積約10km2,地形由高到低呈階梯型下降趨勢(shì),其出露地層主要為志留系下統(tǒng)龍馬溪組第四段泥質(zhì)粉砂巖,山腳裸露巖層明顯可見一條寬度約1m、走向約303°的破碎帶,且測(cè)區(qū)地表不規(guī)則分布著較多體積較大的石塊,尤其在地勢(shì)較高部分,分布較多拆除后所遺留的民房地基(部分地基可能含有金屬物)及較多可能含有金屬物質(zhì)的臺(tái)階、碎石和磚塊。2.2測(cè)量方向的確定和測(cè)量基值的設(shè)定為消除磁法勘探的日變影響,實(shí)際工作中采用了2臺(tái)磁力儀,以日變站(自動(dòng)模式)和行走模式組合探測(cè)的方式實(shí)施,日變站選擇在周邊露頭較少的區(qū)域,并利用羅盤確定探測(cè)行走方向上探頭的方位,以達(dá)到探頭能很好地切割地磁感應(yīng)線的理想效果。另外結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的磁場(chǎng)總量,設(shè)定一個(gè)測(cè)量基值,以提升磁力儀在行走模式下的測(cè)量速度。根據(jù)實(shí)際地形條件采取磁測(cè)比例尺1∶1000、點(diǎn)距為5m的等間隔測(cè)線布線方式,共6條測(cè)線,測(cè)線間距為10m,各測(cè)線長(zhǎng)670m。3關(guān)于磁場(chǎng)總量的日變誤差的修正磁法數(shù)據(jù)的初步處理主要是將利用日變站的測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)行走模式下的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正,消除磁場(chǎng)總量的日變誤差,主要是截取對(duì)應(yīng)時(shí)間點(diǎn)的磁場(chǎng)總量進(jìn)行修正。為了便于后續(xù)的解譯分析,將磁場(chǎng)總量減去基值(針對(duì)探測(cè)區(qū)域設(shè)置的基值為50000nT),降低顯示刻度,便于等值線及剖面圖的成圖。4剖面剖面分布特征結(jié)果分析由于實(shí)際地形條件較為復(fù)雜,資料解釋前對(duì)6條測(cè)線數(shù)據(jù)采用suffer分別進(jìn)行了以下成圖:向上延拓1m、2m、3m、4m的平面等值線圖和圖1所示的剖面平面圖(圖中斜矩形為模擬巖層走向)。圖1顯示:在第1、2條測(cè)線區(qū)域的剖面橫向500~600m、第5、6條測(cè)線區(qū)域剖面橫向340~380m、第3條測(cè)線與第6條測(cè)線區(qū)域(集中反應(yīng)在第5條測(cè)線上)的橫向320m處分別出現(xiàn)較為明顯的正負(fù)異常突變部分。為進(jìn)一步突出正異常部分的特征,平滑磁異常等值線,對(duì)平面等值線分別進(jìn)行向上1、2、3、4m延拓。結(jié)果表明:經(jīng)4m延拓后的磁異常等值線變得更加平滑,各異常點(diǎn)的正負(fù)異常差異更加明顯,淺部異常的干擾得到壓制;而剖面平面圖則顯示第1、2、3條測(cè)線所產(chǎn)生的正異常帶呈現(xiàn)規(guī)律的北西走向,主要位于剖面橫向580~610m處,而且在第5、6條測(cè)線也產(chǎn)生了與此平行的正異常帶,同樣第3、4、5條測(cè)線與第5、6條測(cè)線間產(chǎn)生了相互平行的負(fù)異常帶,分別位于剖面橫向250~300m區(qū)域與剖面橫向500~550m區(qū)域。巖層在出現(xiàn)斷裂時(shí)所反應(yīng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度一般會(huì)發(fā)生突變,即斷層基巖層面的磁場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)出現(xiàn)正負(fù)異常突變。根據(jù)這種原則,并結(jié)合探測(cè)區(qū)域的平面等值線及剖面平面圖進(jìn)行推斷分析顯示:位于剖面橫向400~600m的整個(gè)剖面上磁性在兩端出現(xiàn)正異常,而其中間突變區(qū)域則呈現(xiàn)負(fù)異常狀態(tài),這種正負(fù)異帶的交叉突變帶狀分布為整個(gè)剖面的斷層分析提供了很好的依據(jù)。綜合前期的水文地質(zhì)資料及其磁異常特征可以初步推斷整個(gè)剖面中以第1條測(cè)線的剖面橫向550~600m為起點(diǎn)、剖面橫向450~500m為終點(diǎn)區(qū)域產(chǎn)生了一條西南至東北走向的疑似斷層。按同樣方法進(jìn)行推斷可知,在以剖面橫向130~150m為起點(diǎn)、剖面橫向200~250m為終點(diǎn)區(qū)域存在大致東西走向的疑似斷層。5異常強(qiáng)磁異常分布從以上的應(yīng)用效果來(lái)看,磁法作為一種斷層定位技術(shù)還需要解決很多問(wèn)題,如探測(cè)區(qū)內(nèi)分布較多磁性物質(zhì)干擾,在經(jīng)過(guò)日變校正后,測(cè)區(qū)磁場(chǎng)正負(fù)異常的動(dòng)態(tài)范圍較小,整個(gè)剖面磁異常最大波動(dòng)范圍為+165~-2