第35卷 专辑2005年7月
吉林大学学报(地球科学版)
Journal of J ilin U niversity (Earth Science Editi on ) V o l 135 Sup 1
July 2005
电测深法在漠河地区探测永久冻土层的应用
唐君辉, 刘国兴, 韩江涛, 张志厚
(吉林大学地球探测科学与技术学院, 吉林长春
130026)
摘要:用电测深方法研究永久冻土带的空间分布规律, 供依据。通过在漠河地区南北剖面(20km ) 和东西剖面(13km ) 实测电测深曲线多数为H K 、～几K 或Q 型, 对应的地电结构大致为:, (几百千8・m ) , 但厚度较小, 一般不超过2m ; ) , 电阻率一般小于1008・m , 厚度不超过2～5m ; 3008・m , 该层厚度变化较大, 从20几m 到100多m ; 2008・m 。
关键词:漠河; ; P 文献标识码:A
The ica tion and Effect of Usi ng Electr ica l Sound i ng M ethod
to Explore Ever Frozen Layer i n M ohe Reg ion
TAN G Jun 2hu i , L I U Guo 2x ing , HAN J iang 2tao , ZHAN G Zh i 2hou
(Colleg e of GeoE xp lora tion S cience and T echnology , J ilin U n iversity , Chang chun 130026, Ch ina )
Abstract :U sing the electrical sounding m ethod to study the sp ace distribu ti on regu larity of the ever frozen layer , it offers the base fo r the fu rther research of the no rtheast natu ral gas hydrate p ro spective i 2
nvestigati on . B y the exp lo rati on and study of electrical sounding m ethod in sou th -no rth secti on (20km ) and east -w est secti on (13km ) of M ohe regi on , the typ e of the actual m easu rem en t electrical sounding cu rve is m o st H K 、K and Q , and the co rresponding earth cu rren t structu re is app rox i m ate fo llow ing case :T he first layer is a dry ground su rface and incom pact m acadam layer , the resistivity is very h igh (from several hundred 8・m to several thou sand 8・m ) bu t the th ickness is s m aller , generally no t over 2m eters ; T he second layer is no freezing w ater -bearing m acadam accum u lative layer (p art m easu ring po in ts have no th is layer ) , the resistivity is general s m aller than 1008・m and the th i 2
～3m eters ; T he th ird layer is the inferred ever frozen layer , the resistivity is general ckness is no t over 1
larger than 3008・m , the th ickness changes largely , from m o re than 20m to m o re than 100m ; Inf 2erring below the ever frozen layer is a low resistance layer , the resistivity is s m aller than 2008・m .
Key words :M ohe ; resistivity sunding ; ever frozen ; layer gas hydrate
位之下还可能圈闭聚集着储量巨大的天然气[1]。天
0 引言
然气水合物作为未来洁净能源具有潜在的、巨大的
越来越多的证据表明, 天然气水合物在地壳浅前景, 很多国家都投入巨额资金进行天然气水合物
[1]
部的蕴藏量是巨大的, 它主要分布在永久冻土带及的勘探开发研究。加拿大曾在北极圈附近的大陆架、深海平原沉积物中, 而且在天然气水合物层M ackenzie 三角洲地区, 利用时域电磁法(TD E M )
在长达30km 的剖面内, 探测永久冻土的深度变化
基金项目:中国地质调查局计划项目([1**********]1)
作者简介:唐君辉(19812) , 男, 上海人, 硕士研究生, 从事应用地球物理研究。
专 辑 唐君辉, 等:电测深法在漠河地区探测永久冻土层的应用 105
取得了良好的地质效果[2]。中国地质调查局已就“我国陆域永久冻土带天然气水合物远景调查”立项展开实验性研究。电法探测永久冻土分布的应用研究即是该项研究的课题之一, 目的在于选用有效的电测方法, 在选区进行探测永久冻土带空间分布特征的实验研究, 为“中国东北永久冻土带天然气水合物远景调查”项目提供进一步研究的依据。2004年8～9月期间, 在漠河地区选择了南北和东西两条剖面, 选用瞬变电磁法和电阻率测深法进行了探测研究。实际完成观测剖面3217km ; T E M 测点339个; 电阻率测深点85个。
安岭北部和中部的针叶林区、小兴安岭的针阔混交林区、松嫩平原森林草原区北部及蒙古高原干草原、荒漠草原区北部。气候上属我国最寒冷的寒温带和中温带北部[3]。
受纬度地带性制约, 自北而南, 随年平均气温升高, 永久冻土所占面积的百分比由80%减至5%以下, ; 年, -1℃～0℃, 多年冻土的厚度由[4], 大片、大片—岛状分布
1 工作区概况
的多年冻土集中在大兴安岭, 冻土层的温度由西向
111东升高; 东北多年冻土区的自然地理南界, 西部的可
(图1) , 地理坐标:东到46°30′48′N , 而东部只到47°N 。经122°00′～122°25′, 北纬53°20′～53°28′。行政区划属于黑龙江省漠河县漠河乡管辖
。
在大兴安岭多年冻土区的山间洼地和河谷阶地有苔藓生长和泥炭层的沼泽化地段, 冻土温度最低(-3℃～-4℃) , 由于地下水较发育, 冻土厚度也较大(100m 或以上) 。这种现象与土的岩性和含水量具体有关[3]。
地质构造对冻土分布厚度也有较大的影响, 在工作区南面的霍拉盆地内分布有NW 、N E 、SN 三组断裂将四周山地及盆地基底与盆地地层分为东、西两大部分, 西部表现为沉降, 东部表现为相对抬升, 由此形成盆地东、西沉积地层的差异。经勘探证实, 盆地内冻土自盆地中心向边缘冻土层厚度逐渐变薄(由100～120m 变为40～50m ) , 且盆地东半部冻土厚度小于西半部冻土厚度[4]。113 区域地质及电性结构特征
工作区位于兴安岭—内蒙地槽褶皱区额尔古纳
图1 工区及设计测线位置
F ig 11 Skecth map of prof ile location
地块额木尔山中间隆起带东部。区内分布的地层主
设计剖面地理坐标为:东经122°07′21″～122°要为中侏罗统额木尔河组(J 2e ) , 主要岩性为一套
(南北) ; 东经122°灰、20′51″, 北纬53°20′00″～53°27′16″灰黑、黑色长石岩屑砂岩, 石英长石砂岩; 在工区
(东南端金沟林场附近分布有中侏罗统二十二站组(J 204′07″～122°16′18″, 北纬53°22′42″～53°22′42″
西) 。工作区内地形起伏较大, 最大海拔为78315m , er ) 地层, 其主要岩性为浅黄、浅灰色岩屑长石砂岩、最低为400多m , 一般为600多m 。区内全部为森林覆盖。气候属于我国最寒冷的寒温带气候, 年平均气温-419℃, 极端最低气温达-4915℃, 结冻期长达7个月左右。有利于连续冻土层的发育。112 以往对东北永久冻土分布的认识
石英长石砂岩夹砾岩、煤层和煤线。
在该地区物探工作是空白, 更没有利用电测方法研究永久冻土层的先例, 所以有关这方面的电性资料和其它物性资料也基本是空白。但是, 根据前人关于东北永久冻土的研究、统计结果[3, 4], 在大兴安
东北多年冻土区域位于欧亚大陆多年冻土区的岭北部地区存在大片、连续永久冻土层。另外, 据岩南缘地, 面积约39万km 2, 介于46°30′与53°30′N 之石电阻率随温度变化而变化的实验结果(图2) 可知, 间, 海拔几百m 至1000m 上下。自然景观包括大兴在常温条件下, 温度变化对岩石电阻率的影响不大。
吉林大学学报(地球科学版) 第35卷106
但是, 在0℃以下的负温区内, 含水岩石的电阻率随温度的降低而明显增高。当温度降到-16℃时, 含水砂岩的电阻率高达1068・m 以上, 较冰点以上的电阻率值大3个级次[5]。粗粒岩石比细粒岩石变化的更加明显。冰冻岩石电阻率显著增高是由于岩石中空隙水结冰后失去了导电性水溶液的缘故
。
明, 在工作区内永冻层肯定是存在的, 但是要寻找一个已知点来验证所用方法的有效性却无法找到。即使有钻孔资料, 也没有有关冻层的记录。经过在驻地的走访、调查, 获得了一些关于冻层的信息。金沟林场打深水井时, 在地下2～3m 的深度发现有冻层, 但没有作具体记载。当地群众在挖菜窖时, 也在约2m 深度以下, 遇到冻层。土层。, 试验最小AB 215m H K 型) , , 厚度为1m , 电阻率近于5008・m ; 第二层为一低阻层, 厚度仅为015m , 电阻率约为408・m ; 第三层为一中高阻层, 厚度为46m , 电阻率为6508・m ; 第四层电阻率略低于第三层约为4008・m 。试验实测曲线及反演结果如图3所示。由当地林场打水井和挖菜窖可知冻层的上界在2～3m , 从“中国冻土”中了解到, 东北永久冻土的最大深度不超过150m [3, 4]。这说明东北永久冻土的分布范围在3～150m 深度以内。根据这些信息, 由试验数据通过反演得到的地电结构可得出初步的推断解释:(1) 测深曲线的第一、第二层对应冻层以
上的碎石堆积层; 第三层其厚度和深度范围都在实
(～150m ) 以内, 故推断该层为永
综上所述, 永久冻土层与其下覆非冻岩层会存际冻层存在深度3
在较大的电性差异, 具备了电阻率测深的应用前提。久冻土层; 测深曲线的第四层为相对低阻显示, 这可
有两种解释:其一是第三、第四层是同一种岩性, 区用电测深法探查这一高、低阻分界线应是可行的。
别在于第三层是冻层而第四层是非冻层, 因此冻层
2 方法有效性试验及试验结果分析显示高电阻率, 非冻层显示低电阻率; 其二则是第
第四就是两种岩性的岩石, 其本身就存在电性差由前人对东北永久冻土分布规律的统计研究表三、
图2 岩石电阻率与温度的关系
F ig 12 Relation sh ip between rock resistiv ity and te m -perature
图3 金沟林场电测深试验及反
演结果
F ig 13 The electr ical soundi ng
exper i m en t and i nver -sion result i n J i ngou tree far m
专 辑 唐君辉, 等:电测深法在漠河地区探测永久冻土层的应用 107
别, 第四层的电性本身就比第三层低。这两种情况哪312 电阻率测深二维反演一种与实际地电结构相符, 目前还不能确定, 还需要图5是南北剖面视电阻率测深二维反演拟断面一些细致的物性研究或直接的钻探验证。笔者认为图。图的纵坐标为反演深度, 由二维反演断面图可以应是第一种情况。看出, 整条剖面从表层至100
m 深处电阻率沿垂向
上有上部为高阻, 下部为低阻的特征。这说明在反演
3 探测结果及反演
深度(200m ) 内有一高阻层和低阻层分界线, 如果第三层是冻层的话, 南北剖面和东西剖面的电阻率测深曲线大致可。。分为K 型、不明显的H K 型(图4) 所示。采用H K 型、
4广义逆矩阵反演方法对实测电测深曲线进行了反311 电测深实测曲线及拟合
演, 图4中的折线为拟合曲线, 41(1) 在森林覆盖区无论是瞬变电磁法还是电阻好, 绝大部分曲线拟合误差都在
图4 不同类型的电测深曲线
F ig 14 D ifferen t types of electr ical soundi ng curves
图5 漠河南北剖面二维反演结果
F ig 15 2D i nversion result of M ohe south -north section
吉林大学学报(地球科学版) 第35卷108
图6 漠河南北测线定量解释成果
F ig 16 Quan tit ative explanation ach ieve m en t of ohe 率测深法, 布置发射回线或A 、B 跑极都是一件非常困难的事, 因此, 则, 即根据各测点的实际情况, 视条件较好、。B 方向, :
(1) 观测剖面永冻层是存在的, 从反演的结果来看, 沿观测面永冻层有一定的连续性, 但厚度沿剖面有较大变化, 其厚度最小的地方只有20几m , 厚度较大的地方, 如在南北剖面的局部达到140m 左右,
层位的反演厚度会有一定影响。这也可能是沿剖面一般为40～60m (图4) 。
(2) 电测结果所揭示的不同地段(较薄和较厚) 方向推断为冻层的相应层位变化较大的一个原因。
(2) 因为本次工作是探索性的, 以剖面工作为的冻土厚度与霍拉盆地不同地段钻孔所揭示的实际主, 故没有形成面积性的测地工作。在作电测深时, 厚度有一定相关性。
(3) 电阻率测深法在该地区的实测结果表明, 在只是在每个测点选择地形较平坦地方向作为跑极方
向, 已把地形影响降至最小, 故对于单点测深曲线没所用电极距的勘探深度(小于200m ) 内, 确定高阻有进行地形改正。但在整条剖面的二维反演中考虑了地形影响问题。
412 对探测结果的认识与结论
根据金沟林场附近的方法有效性试验结果和当地永久冻土层的实际存在, 并参考“中国冻土”中关于东北永久冻土层分布的特点, 将电测深K 、Q 型曲线的第二层和H K 型曲线的第三层解释为永久冻土层, 并将该层单独绘制成定量解释成果图(图6) 。由图6看出推断永久冻土层的厚度变化较大, 从南北剖面起点至剖面2km 处, 推测冻土层厚度为30～50
～4km 处, 推测冻土层厚度较厚约为70m ; 从剖面2
～90m ; 从剖面4～7km 处, 推测冻土层较薄的区域, 为30～40m ; 从7～915km 推测冻土层厚度为60～140m , 厚度最大的地方出现在715km 处; 从剖面10～1116km 处是该剖面推测冻土层厚度最薄的地
层和低阻层的厚度及其界线是有明显效果的。考虑
到该地区永久冻土层的下界最深不超过150m , 故在小于200m 深度的高阻到低阻的变化界线应该就是冻层与非冻层的界线。实测结果证明电测深法已有效地控制了小于200m 深度内电性层的深度, 因此该方法可作为在该地区研究、探测永久冻土带分布的有效方法手段之一。
参考文献:
[1] 张俊霞, 任建业. 天然气水合物研究中的几个重要问
题[J ]. 地质科技情报, 2001, 22(2) :62270.
[2] Y Zhu , Z R ao , and B W u . O rganic and gas geoche 2
m istry of gas hydrate -M allik 5L -M ackenzie D elta , Canada .
bearing sedi m ents from Geo logical Survey of
38p roducti on research w ell [J ].
带, 厚度仅为20～30m ; 从剖面1116～1315km 处,
推测冻土层厚度为50～100m 之间, 也是本剖面冻土层较厚的区域之一; 从剖面1315～1518km 处, 推测冻土层厚度又变薄, 厚度仅为20多m 。从图中还
Canada Bulletin . 68(2) :3112319.
[3] 周幼武, 郭东信, 邱国庆. 中国冻土[M ]. 北京:地质出
版社, 2000, 40262.
[4] 周幼武, 郭东信, 邱国庆. 中国冻土[M ]. 北京:地质出
版社, 2001. 1712205; 3772382.
可看到, 冻土层较厚的地方均为两侧高中间低的部[5] 刘国兴. 电法勘探原理与方法[M ].北京:地质出版
社, 2005. 627. 位。地形突起部位, 冻土层的厚度均较小。
综合电阻率测深反演结果并考虑当地实际纬
第35卷 专辑2005年7月
吉林大学学报(地球科学版)
Journal of J ilin U niversity (Earth Science Editi on ) V o l 135 Sup 1
July 2005
电测深法在漠河地区探测永久冻土层的应用
唐君辉, 刘国兴, 韩江涛, 张志厚
(吉林大学地球探测科学与技术学院, 吉林长春
130026)
摘要:用电测深方法研究永久冻土带的空间分布规律, 供依据。通过在漠河地区南北剖面(20km ) 和东西剖面(13km ) 实测电测深曲线多数为H K 、～几K 或Q 型, 对应的地电结构大致为:, (几百千8・m ) , 但厚度较小, 一般不超过2m ; ) , 电阻率一般小于1008・m , 厚度不超过2～5m ; 3008・m , 该层厚度变化较大, 从20几m 到100多m ; 2008・m 。
关键词:漠河; ; P 文献标识码:A
The ica tion and Effect of Usi ng Electr ica l Sound i ng M ethod
to Explore Ever Frozen Layer i n M ohe Reg ion
TAN G Jun 2hu i , L I U Guo 2x ing , HAN J iang 2tao , ZHAN G Zh i 2hou
(Colleg e of GeoE xp lora tion S cience and T echnology , J ilin U n iversity , Chang chun 130026, Ch ina )
Abstract :U sing the electrical sounding m ethod to study the sp ace distribu ti on regu larity of the ever frozen layer , it offers the base fo r the fu rther research of the no rtheast natu ral gas hydrate p ro spective i 2
nvestigati on . B y the exp lo rati on and study of electrical sounding m ethod in sou th -no rth secti on (20km ) and east -w est secti on (13km ) of M ohe regi on , the typ e of the actual m easu rem en t electrical sounding cu rve is m o st H K 、K and Q , and the co rresponding earth cu rren t structu re is app rox i m ate fo llow ing case :T he first layer is a dry ground su rface and incom pact m acadam layer , the resistivity is very h igh (from several hundred 8・m to several thou sand 8・m ) bu t the th ickness is s m aller , generally no t over 2m eters ; T he second layer is no freezing w ater -bearing m acadam accum u lative layer (p art m easu ring po in ts have no th is layer ) , the resistivity is general s m aller than 1008・m and the th i 2
～3m eters ; T he th ird layer is the inferred ever frozen layer , the resistivity is general ckness is no t over 1
larger than 3008・m , the th ickness changes largely , from m o re than 20m to m o re than 100m ; Inf 2erring below the ever frozen layer is a low resistance layer , the resistivity is s m aller than 2008・m .
Key words :M ohe ; resistivity sunding ; ever frozen ; layer gas hydrate
位之下还可能圈闭聚集着储量巨大的天然气[1]。天
0 引言
然气水合物作为未来洁净能源具有潜在的、巨大的
越来越多的证据表明, 天然气水合物在地壳浅前景, 很多国家都投入巨额资金进行天然气水合物
[1]
部的蕴藏量是巨大的, 它主要分布在永久冻土带及的勘探开发研究。加拿大曾在北极圈附近的大陆架、深海平原沉积物中, 而且在天然气水合物层M ackenzie 三角洲地区, 利用时域电磁法(TD E M )
在长达30km 的剖面内, 探测永久冻土的深度变化
基金项目:中国地质调查局计划项目([1**********]1)
作者简介:唐君辉(19812) , 男, 上海人, 硕士研究生, 从事应用地球物理研究。
专 辑 唐君辉, 等:电测深法在漠河地区探测永久冻土层的应用 105
取得了良好的地质效果[2]。中国地质调查局已就“我国陆域永久冻土带天然气水合物远景调查”立项展开实验性研究。电法探测永久冻土分布的应用研究即是该项研究的课题之一, 目的在于选用有效的电测方法, 在选区进行探测永久冻土带空间分布特征的实验研究, 为“中国东北永久冻土带天然气水合物远景调查”项目提供进一步研究的依据。2004年8～9月期间, 在漠河地区选择了南北和东西两条剖面, 选用瞬变电磁法和电阻率测深法进行了探测研究。实际完成观测剖面3217km ; T E M 测点339个; 电阻率测深点85个。
安岭北部和中部的针叶林区、小兴安岭的针阔混交林区、松嫩平原森林草原区北部及蒙古高原干草原、荒漠草原区北部。气候上属我国最寒冷的寒温带和中温带北部[3]。
受纬度地带性制约, 自北而南, 随年平均气温升高, 永久冻土所占面积的百分比由80%减至5%以下, ; 年, -1℃～0℃, 多年冻土的厚度由[4], 大片、大片—岛状分布
1 工作区概况
的多年冻土集中在大兴安岭, 冻土层的温度由西向
111东升高; 东北多年冻土区的自然地理南界, 西部的可
(图1) , 地理坐标:东到46°30′48′N , 而东部只到47°N 。经122°00′～122°25′, 北纬53°20′～53°28′。行政区划属于黑龙江省漠河县漠河乡管辖
。
在大兴安岭多年冻土区的山间洼地和河谷阶地有苔藓生长和泥炭层的沼泽化地段, 冻土温度最低(-3℃～-4℃) , 由于地下水较发育, 冻土厚度也较大(100m 或以上) 。这种现象与土的岩性和含水量具体有关[3]。
地质构造对冻土分布厚度也有较大的影响, 在工作区南面的霍拉盆地内分布有NW 、N E 、SN 三组断裂将四周山地及盆地基底与盆地地层分为东、西两大部分, 西部表现为沉降, 东部表现为相对抬升, 由此形成盆地东、西沉积地层的差异。经勘探证实, 盆地内冻土自盆地中心向边缘冻土层厚度逐渐变薄(由100～120m 变为40～50m ) , 且盆地东半部冻土厚度小于西半部冻土厚度[4]。113 区域地质及电性结构特征
工作区位于兴安岭—内蒙地槽褶皱区额尔古纳
图1 工区及设计测线位置
F ig 11 Skecth map of prof ile location
地块额木尔山中间隆起带东部。区内分布的地层主
设计剖面地理坐标为:东经122°07′21″～122°要为中侏罗统额木尔河组(J 2e ) , 主要岩性为一套
(南北) ; 东经122°灰、20′51″, 北纬53°20′00″～53°27′16″灰黑、黑色长石岩屑砂岩, 石英长石砂岩; 在工区
(东南端金沟林场附近分布有中侏罗统二十二站组(J 204′07″～122°16′18″, 北纬53°22′42″～53°22′42″
西) 。工作区内地形起伏较大, 最大海拔为78315m , er ) 地层, 其主要岩性为浅黄、浅灰色岩屑长石砂岩、最低为400多m , 一般为600多m 。区内全部为森林覆盖。气候属于我国最寒冷的寒温带气候, 年平均气温-419℃, 极端最低气温达-4915℃, 结冻期长达7个月左右。有利于连续冻土层的发育。112 以往对东北永久冻土分布的认识
石英长石砂岩夹砾岩、煤层和煤线。
在该地区物探工作是空白, 更没有利用电测方法研究永久冻土层的先例, 所以有关这方面的电性资料和其它物性资料也基本是空白。但是, 根据前人关于东北永久冻土的研究、统计结果[3, 4], 在大兴安
东北多年冻土区域位于欧亚大陆多年冻土区的岭北部地区存在大片、连续永久冻土层。另外, 据岩南缘地, 面积约39万km 2, 介于46°30′与53°30′N 之石电阻率随温度变化而变化的实验结果(图2) 可知, 间, 海拔几百m 至1000m 上下。自然景观包括大兴在常温条件下, 温度变化对岩石电阻率的影响不大。
吉林大学学报(地球科学版) 第35卷106
但是, 在0℃以下的负温区内, 含水岩石的电阻率随温度的降低而明显增高。当温度降到-16℃时, 含水砂岩的电阻率高达1068・m 以上, 较冰点以上的电阻率值大3个级次[5]。粗粒岩石比细粒岩石变化的更加明显。冰冻岩石电阻率显著增高是由于岩石中空隙水结冰后失去了导电性水溶液的缘故
。
明, 在工作区内永冻层肯定是存在的, 但是要寻找一个已知点来验证所用方法的有效性却无法找到。即使有钻孔资料, 也没有有关冻层的记录。经过在驻地的走访、调查, 获得了一些关于冻层的信息。金沟林场打深水井时, 在地下2～3m 的深度发现有冻层, 但没有作具体记载。当地群众在挖菜窖时, 也在约2m 深度以下, 遇到冻层。土层。, 试验最小AB 215m H K 型) , , 厚度为1m , 电阻率近于5008・m ; 第二层为一低阻层, 厚度仅为015m , 电阻率约为408・m ; 第三层为一中高阻层, 厚度为46m , 电阻率为6508・m ; 第四层电阻率略低于第三层约为4008・m 。试验实测曲线及反演结果如图3所示。由当地林场打水井和挖菜窖可知冻层的上界在2～3m , 从“中国冻土”中了解到, 东北永久冻土的最大深度不超过150m [3, 4]。这说明东北永久冻土的分布范围在3～150m 深度以内。根据这些信息, 由试验数据通过反演得到的地电结构可得出初步的推断解释:(1) 测深曲线的第一、第二层对应冻层以
上的碎石堆积层; 第三层其厚度和深度范围都在实
(～150m ) 以内, 故推断该层为永
综上所述, 永久冻土层与其下覆非冻岩层会存际冻层存在深度3
在较大的电性差异, 具备了电阻率测深的应用前提。久冻土层; 测深曲线的第四层为相对低阻显示, 这可
有两种解释:其一是第三、第四层是同一种岩性, 区用电测深法探查这一高、低阻分界线应是可行的。
别在于第三层是冻层而第四层是非冻层, 因此冻层
2 方法有效性试验及试验结果分析显示高电阻率, 非冻层显示低电阻率; 其二则是第
第四就是两种岩性的岩石, 其本身就存在电性差由前人对东北永久冻土分布规律的统计研究表三、
图2 岩石电阻率与温度的关系
F ig 12 Relation sh ip between rock resistiv ity and te m -perature
图3 金沟林场电测深试验及反
演结果
F ig 13 The electr ical soundi ng
exper i m en t and i nver -sion result i n J i ngou tree far m
专 辑 唐君辉, 等:电测深法在漠河地区探测永久冻土层的应用 107
别, 第四层的电性本身就比第三层低。这两种情况哪312 电阻率测深二维反演一种与实际地电结构相符, 目前还不能确定, 还需要图5是南北剖面视电阻率测深二维反演拟断面一些细致的物性研究或直接的钻探验证。笔者认为图。图的纵坐标为反演深度, 由二维反演断面图可以应是第一种情况。看出, 整条剖面从表层至100
m 深处电阻率沿垂向
上有上部为高阻, 下部为低阻的特征。这说明在反演
3 探测结果及反演
深度(200m ) 内有一高阻层和低阻层分界线, 如果第三层是冻层的话, 南北剖面和东西剖面的电阻率测深曲线大致可。。分为K 型、不明显的H K 型(图4) 所示。采用H K 型、
4广义逆矩阵反演方法对实测电测深曲线进行了反311 电测深实测曲线及拟合
演, 图4中的折线为拟合曲线, 41(1) 在森林覆盖区无论是瞬变电磁法还是电阻好, 绝大部分曲线拟合误差都在
图4 不同类型的电测深曲线
F ig 14 D ifferen t types of electr ical soundi ng curves
图5 漠河南北剖面二维反演结果
F ig 15 2D i nversion result of M ohe south -north section
吉林大学学报(地球科学版) 第35卷108
图6 漠河南北测线定量解释成果
F ig 16 Quan tit ative explanation ach ieve m en t of ohe 率测深法, 布置发射回线或A 、B 跑极都是一件非常困难的事, 因此, 则, 即根据各测点的实际情况, 视条件较好、。B 方向, :
(1) 观测剖面永冻层是存在的, 从反演的结果来看, 沿观测面永冻层有一定的连续性, 但厚度沿剖面有较大变化, 其厚度最小的地方只有20几m , 厚度较大的地方, 如在南北剖面的局部达到140m 左右,
层位的反演厚度会有一定影响。这也可能是沿剖面一般为40～60m (图4) 。
(2) 电测结果所揭示的不同地段(较薄和较厚) 方向推断为冻层的相应层位变化较大的一个原因。
(2) 因为本次工作是探索性的, 以剖面工作为的冻土厚度与霍拉盆地不同地段钻孔所揭示的实际主, 故没有形成面积性的测地工作。在作电测深时, 厚度有一定相关性。
(3) 电阻率测深法在该地区的实测结果表明, 在只是在每个测点选择地形较平坦地方向作为跑极方
向, 已把地形影响降至最小, 故对于单点测深曲线没所用电极距的勘探深度(小于200m ) 内, 确定高阻有进行地形改正。但在整条剖面的二维反演中考虑了地形影响问题。
412 对探测结果的认识与结论
根据金沟林场附近的方法有效性试验结果和当地永久冻土层的实际存在, 并参考“中国冻土”中关于东北永久冻土层分布的特点, 将电测深K 、Q 型曲线的第二层和H K 型曲线的第三层解释为永久冻土层, 并将该层单独绘制成定量解释成果图(图6) 。由图6看出推断永久冻土层的厚度变化较大, 从南北剖面起点至剖面2km 处, 推测冻土层厚度为30～50
～4km 处, 推测冻土层厚度较厚约为70m ; 从剖面2
～90m ; 从剖面4～7km 处, 推测冻土层较薄的区域, 为30～40m ; 从7～915km 推测冻土层厚度为60～140m , 厚度最大的地方出现在715km 处; 从剖面10～1116km 处是该剖面推测冻土层厚度最薄的地
层和低阻层的厚度及其界线是有明显效果的。考虑
到该地区永久冻土层的下界最深不超过150m , 故在小于200m 深度的高阻到低阻的变化界线应该就是冻层与非冻层的界线。实测结果证明电测深法已有效地控制了小于200m 深度内电性层的深度, 因此该方法可作为在该地区研究、探测永久冻土带分布的有效方法手段之一。
参考文献:
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带, 厚度仅为20～30m ; 从剖面1116～1315km 处,
推测冻土层厚度为50～100m 之间, 也是本剖面冻土层较厚的区域之一; 从剖面1315～1518km 处, 推测冻土层厚度又变薄, 厚度仅为20多m 。从图中还
Canada Bulletin . 68(2) :3112319.
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可看到, 冻土层较厚的地方均为两侧高中间低的部[5] 刘国兴. 电法勘探原理与方法[M ].北京:地质出版
社, 2005. 627. 位。地形突起部位, 冻土层的厚度均较小。
综合电阻率测深反演结果并考虑当地实际纬