高密度电阻率二维反演剖面图是高密度电法勘探产出的主要图件,也是资料解释的重要依据。电阻率反演所使用数据的处理采用骄佳技术公司开发的GeogigaRTomo高密度电阻率数据处理系统。对数据进行预处理及地形改正后,设置反演参数进行反演成像,一般反演1~3次,拟合误差控制在8%以下,最后得到二维反演电阻率剖面。根据电阻率分布状况和常见岩石电阻率范围,将电阻率小于100 Ω·m视为粘土或含粘土的沉积层(第四系松散堆积层)或断层破碎带,100~300 Ω·m为冲积泥沙和砾石,大于300 Ω·m为基岩或较大干燥的漂砾等。工作场区地处较大断裂构造带上,多组断裂交会,岩石较为破碎,从反演获得的剖面上看,电阻率剖面整体较为凌乱。
4.1 龙头山场地
龙头山勘探场地(图2)共布设了2条测线:LTS-L1、LTS-L2呈十字交叉状展布,其中,LTS-L1测线沿龙泉河自西南向东北布置,主要用于控制北西向的断裂构造,由3个电测剖面组成,测线长度1 200 m; LTS-L2测线沿龙头山干沟自东南向西北布设,测线长度600 m。
图2 龙头山场地测线及钻孔位置示意图
Fig.2 Sketch map of the distribution of measuring lines and the position of drill holes in Longtoushan site
由LTS-L1反演电阻率剖面(图3)可见,该测线整体上可以分为2部分:西南部0~800 m段表现为相对高阻层,应为河流冲积泥沙、砾石及基岩,这与测线布置在龙泉河河床相对应,该段200~400 m存在一个电阻率相对低的区域,可能是受节理破碎影响(不排除存在断层破碎带的可能)造成; 800~1 200 m段剖面内电阻率普遍较低且埋深大,可能处于昭通—鲁甸断裂北西向包谷垴—小河断裂分支与北东向龙树断裂分支的交会部位(常祖峰等,2014),图3中红色三角形标注区域为推测断层破碎带位置。从LTS-L2反演电阻率剖面(图4)可见,0~150 m处测线位于龙泉河一侧的山坡上,电阻率剖面上表现为低阻层,应为坡积物的反映,其中80~100 m处的高阻层可能为基岩; 150~240 m处呈现为整体高阻。结合鲁甸地震科学考察钻探钻孔(图2、图4、5)所揭露资料,ZK1钻孔位于龙头山镇龙泉中学篮球场,紧邻测线,其柱状图表明孔深9 m以下主要为砂岩、白云质灰岩等地层,对应层波速>500 m/s,该高阻段应该为测线下方砂岩、白云质灰岩等基岩的反映。同时钻孔岩心揭露断层角砾岩,推测该处断裂发育,可能为山前龙泉河断裂的反映,
图3 LTS-L1测线反演电阻率剖面及推测断层位置
Fig.3 Section graph of inversion resistivity of line LTS-L1 and the location of the supposed fault fracture zone
图4 LTS-L2测线反演电阻率剖面及推测断层、钻孔位置图
Fig.4 Section graph of inversion resistivity of line LTS-L2 and the location of the supposed fault and drill holes
图5 LTS-L2测线两侧钻孔柱状图
Fig.5 The drilling histogram on both sides of LTS-L2 line
其位置如图4红色虚线标示; 200~600 m处电阻率低,表现为一明显沉积凹陷,深度约20~70 m,该段测线右侧与龙头山镇政府、财政所对应,是房屋损毁最为集中、破坏最为严重的区域。有研究表明该区段为一洪积扇堆积区域(李西等,2014),测线两侧的钻孔资料(ZK2~5)也揭示该处堆积有数十米厚的粘土、圆砾、砂砾层(图5)。堆积层厚、场地条件差等不利因素在地震破坏中起到放大效应,再加上该位置地处北东向与北西断裂构造交会部位,这可能是该区域房屋损毁最为严重的原因所在。
结合LTS-L1、LTS-L2测线反演电阻率剖面及解译结果,将LTS-L1测线之800 m点与LTS-L2测线之240 m点连线,并将该连线延伸。房屋震害调查也表明,该线两侧龙泉中学、龙头山小学教学楼等建筑物均发生严重破坏、毁坏,推测此线可能为昭通—鲁甸断裂经过龙头山场地的位置所在,如图2蓝色虚线所示。
对于龙头山场地,电法勘探结果及钻孔资料表明该场区地下地质构造复杂、断裂发育、地层较为破碎、连续性差。
4.2 骡马口场地
骡马口勘探场地(图6)位于龙头山勘探场地东北侧,是震后龙头山镇恢复重建的场地。该勘探场地布设了3条测线:LMK-L1、LMK-L2及LMK-L3测线。LMK-L1测线沿龙泉河北东—北北东向布设,为LTS-L1测线的延伸,由4个电测剖面组成,测线长度1 500 m; LMK-L2测线自东南向北西垂直于龙泉河布置,由2个电测剖面组成,测线长度900 m; LMK-L3测线沿北东向骡马口农田布置,由2个电测剖面组成,测线长度900 m。
反演电阻率剖面(图7)表现的较为凌乱,整
图6 骡马口场地测线及钻孔位置示意图
Fig.6 Sketch map of the distribution of measuring lines and the position of drill holes in Luomakou site
图7 LMK-L1测线反演电阻率剖面及推测断层位置
Fig.7 Section graph of resistivity inversion of line LMK-L1 and the location of supposed fault
图8 LMK-L2测线反演电阻率剖面推测断层位置
Fig.8 Section graph of resistivity inversion of line LMK-L2 and the location of supposed fault
图9 LMK-L3测线反演电阻率剖面
Fig.9 Section graph of resistivity inversion of line LMK-L3
体电阻率低,可能是测线沿北东向断裂破碎带布设的缘故,240~800 m处电阻率低,且整体较深,从测线布设方向(北东)看,该处存在北西向构造破裂通过的可能,推测断层如图7虚线标示,应为骡马口断层的反应。从LMK-L2测线反演电阻率剖面(图8)看,西侧640 m、720 m处存在北西走向、向下延伸较深、陡立的低阻带,显示西侧有断层活动迹象,并伴有同生沉积现象,推测断层分布如图8红色虚线所示。LMK-L3测线反演剖面(图9)内电阻率浅低深高,低阻层应为埋深30~70 m不等的松散堆积层的反应,未见明显的断裂构造活动痕迹。场区内ZK6(图6、图 10)钻孔资料表明场地存在有数十米厚的第四系松散堆积层的沉积,主要由粉质粘土、砾砂、含砾粉质粘土组成,其底部基岩为白云质灰岩。勘探结果表明骡马口场区地形较为开阔、地势平坦,北西走向骡马口断裂从场区穿过,通过电法勘探结合LMK-L1测线两侧地质地貌现象,推测沿该测线方向存在山前断裂展布的迹象,应为龙泉河断裂构造的反应,场地内部地层平坦、连续、沉积厚度稳定,上部主要为粘土、砾砂、含砾粉质粘土连续沉积,底部为白云质灰岩基岩。
图 10 ZK6钻孔柱状图
Fig.10 The drilling histogram of ZK6