从化市鳌头镇~棋杆镇一带灰岩分布广泛。早期在月光埔村露天开采石材，开采面积达数万平方米，深度超过百米，导致附近地质灾害严重，溶洞、土洞发育，不少地面发生凹陷，导致房子墙体开裂、倾斜，严重威胁着人民群众的生命和财产安全。本次利用浅层地震勘探和微重力测量查明该地区隐伏岩溶发育的情况，为地质灾害防治提供服务。
1地质—地球物理特征
工作区位于从化鳌头镇和棋杆镇，地势平坦，区内盖层主要第四系，部分为回填土覆盖，土质疏松。根据现场踏勘结合测区内地质资料，月光埔测区主要为覆盖土层，覆盖土层下部为石磴子组，主要岩性为灰、深灰色灰岩，石磴子组下部与白云质灰岩互层，夹生物灰岩，上部夹页岩。底部及顶部常含泥质，并夹砂岩、页岩薄层，局部夹炭质页岩，底以泥灰岩整合于大赛坝组之上，由白云质灰岩与灰岩构成基本层序，局部地段灰岩中含生物碎屑、泥质或炭质。在覆盖土层中，可能发育有土洞，一般无固态充填物，即使有固态充填物，充填物一般为流塑状软土，故土洞内外介质存在一定的波阻抗差异，这种波阻抗差异的存在，为采用浅层地震探测土洞提供了物性前提条件。灰岩中的溶洞充填物包括非固态充填物和固态充填物，非固态充填物即为水。固态充填物，一般包括流塑状软土、粘土等。溶洞内外介质之间存在明显的波阻抗差异。这种波阻抗差异的存在，为采用浅层地震探测溶洞提供了物性前提条件。岩溶的灰岩密度高而稳定，一般都能达2.7×103kg/m3，因而无论其中是否充填了沉积物都会有相当大的负剩余密度;岩溶是地下水溶蚀作用的结果，形成较大的岩溶要有充沛顺畅的流水，因而埋藏不会太深。重力异常出现在岩溶正上方，呈叠加在重力背景上的局部重力低，为采用微重力测量探测岩溶提供了物性前提条件。
2微重力测量和浅层地震原理、野外工作技术方法和仪器设备
2.1浅层地震勘探和微重力测量原理
浅层地震是利用介质的波阻抗差异来探测地下地质构造的地球物理勘探方法[1]，沿测线不同位置用地震检波器接收激发的弹性波，将这种携带了地层信息的震动进行加工处理和解释，可以推断地下介质结构、岩性，从而达到勘查的目的。微重力测量，一是指重力测量精度达到微伽级，二是指在微小重力差的测点之间进行的重力测量或测量规模微小[2]。微重力测量是以地下介质的密度值差异作为物性基础，通过研究局部密度不均匀体引起的重力加速度变化的数值、范围及规律来解决地质问题。微重力测量不受电磁场等人文干扰的影响及工作场地大小等因素的限制。对埋深浅、探测目标微小的具有较好的分辨能力，此外，微重力测量野外工作方法简单、成本低、效率高、干扰小，能够弥补其他物探方法的不足。
2.2浅层地震勘探和微重力测量工作方法
2.2.1浅层地震工作方法(1)工作布置：在岩溶发育地区布置了8条测线，总长度为3km，点距2m。(2)地形测量：采用GPS三台进行测量，测量采用北京54坐标系和85国家高程基准。(3)浅层地震勘探数据采集。经过试验确定浅层地震勘探采用横波反射方法，六次覆盖观测系统，采集参数为：偏移距4m，道间距2m，采样间隔0.25ms，记录长度1024ms。使用人工激发震源。2.2.2微重力测量工作方法(1)工作布置：布设在浅层地震剖面推断岩溶测段，点距1m。(2)地形测量：采用GPS三台进行测量，测量采用北京54坐标系和85国家高程基准。(3)微重力测量：采用两台CG-5高精度重力仪，测量前对仪器进行了调校和检查。为有效控制重力仪零点位移，采用相对重力测量，设置重力基点，每个工作日均对基点进行基-辅-基观测，数据采集基点3次，辅点2次，误差小于0.005mGal。重力观测采用单次逐点观测法起止于基点，测点数据采集2次，2次读数误差不大于0.005mGal，每个单元闭合时间不大于3个小时。
3数据处理
3.1浅层地震数据处理
数据处理是浅层地震勘探中的一项重要内容。为确保资料处理的高质量，本次资料处理严格采用一系列的高保真、高分辨率的处理方法，精选处理参数，力求得到最优的地震资料。处理过程中，进行细致的预处理工作，删除不正常的道记录、炮记录，校正反极性的记录道。具体资料处理流程如下：本次浅层地震资料数据处理流程为：解编→预处理→叠前滤波→初至切除→道间平衡→抽CDP道集→速度分析→动校叠加→叠后滤波→叠后偏移→修饰处理→剖面打印→初步解释→时间剖面图输出[3]。
3.2微重力测量数据处理
(1)正常重力值：正常重力值采用国际大地测量协会1980年公式计算(2)地形改正值：测区比较平坦，0~200m利用实测的地形数据使用RGIS2014软件对地形改正值进行计算。(3)布格改正值：布格改正值按如下公式计算：其中(4)测量重力值：混合零点位移利用闭合单元零点位移随时间线性变化规律进行改正。(5)采用gB=Δg+δgB+ΔgT-g0计算布格重力异常值，式中，gB为布格重力异常值;Δg为测点绝对重力值;δgB为布格改正值;ΔgT为地形改正值;g0为正常重力值。
4剖面解释推断
4.11线解释推断图1为1线浅层地震反射时间剖面解释推断，反射波组同相轴错断、缺失等现象，T1波组于1860~1870处错断，1830~1860段缺失，T2波组1840~1860段错断，T3波组1820~1840段错断，推断为一断裂，为一正断层，断层距约20m。该断裂西北-东南走向，倾向西南，经计算，视倾角为57°;1810~1860测段基岩面之下出现反射凌乱、弧形波组等现象，推测该处为岩溶发育区。图2为1线微重力测量2.5D反演解释推断，从实测重力异常曲线1780~1870段出现负异常，推断该段地下是岩溶发育区;大号测段背景值比小号段背景值有0.2×10-5m/s2的抬升，形成台阶状异常，推测在1860处存在一断层。浅层地震和微重力测量在1线1800~1870段推测结果一致。在该测线1824处布设验证孔，孔深61.6m，钻孔揭露4.1~36.5m为强~全风化碎裂化泥岩、粉砂岩、细砂岩等互层，36.5m以下为中风化碎裂化灰岩，多层溶洞发育，至61.6m仍是溶洞，溶洞洞高最大可达3m。浅层地震和微重力测量解释推断断裂构造、岩溶情况与钻孔资料吻合。4.28线解释推断图3为8线浅层地震反射时间剖面解释图，1080~1110测段基岩面之下出现反射凌乱、弧形波组等现象，推测该处为岩溶发育区，其规模较大，为多层岩溶，多个岩溶组成，中心埋深约37m。8线微重力测量实测重力异常曲线，950~1150段重力异常变化平缓，1150~1190段重力异常变化急剧，形成台阶状异常，梯度大，推测该重力异常变化由小断裂引起。使用趋势分析法求取8线局部重力异常，使用局部重力异常进行2.5D反演，反演结果见图4，在1080~1170段出现一个明显的局部重力负异常，推断该重力负异常由岩溶和断裂综合作用引起的，推测岩溶中心埋深约40m;在1010~1040段、1050~1070段存在弱小的重力负异常，推测由浅部的土洞、岩溶引起。在该测线1096处布设验证孔，孔深56.4m，表层土层为填土、粉质粘土，于18.2m深度见微风化灰岩，19.55~20.25m、20.7~22.0m、22.3~24.7m、26.4~26.6m、27.8~29.8m、33.8~34.2m、35.2~43.3m、44.0~45.1m、45.6~47.2m、47.6~49.9m、50.1~52.3m、52.4~53.5m段均为溶洞，溶洞最大洞高可达8.1m。浅层地震和微重力法解释推断与钻孔资料基本吻合。4.34线解释推断图5是4线浅层地震反射时间剖面解释推断，在1920~1960段反射波组能量变化大、反射同相轴突变，推测该处为岩溶。图6是4线微重力测量实测重力异常曲线图，该曲线变化平缓，浅层地震推断岩溶(1920~1960段)处，重力异常曲线没有出现负异常。在该测线1940处布设验证孔，孔深50m，0~6.7m为第四系土层，6.7~50m为较完整的灰岩，没有岩溶存在。微重力法推断解释与钻孔资料吻合。
5结论
本次浅层地震和微重力测量在环境地质调查中探测岩溶、断裂效果显著。在探测大的岩溶和断裂，浅层地震和微重力测量的探测结果具有较好的一致性，而且微重力测量对浅而小的土洞引起的弱小异常比较敏感，能够将其识别出来。微重力测量和浅层地震结合使用，可以排除浅层地震解释中的“假异常”，使解释推断成果更加可靠。
参考文献
[1]张胜业，潘玉玲.应用地球物理学原理[M].中国地质大学出版社，2004.
[2]刘元龙.微重力学[J].地球科学进展，1993，8(1)：1.
[3]刘天佑.应用地球物理数据采集与处理[M].中国地质大学出版社，2004.
《浅层地震在岩溶勘查的应用》来源：《广东化工》，作者：卢进延
