山丹台地电阻率多年的年均值与2016 年观测年均值对比:利用山丹地电阻率2010—2015年地电阻率整点值计算的年均值ρˉNS=33.80 Ω·m,ρˉEW==25.89 Ω·m,2016 年山丹地电阻率实际的观测年均值为ρNS=33.82 Ω·m,ρEW=25.99 Ω·m;NS和EW 测道地电阻率对多年均值和2016年年均值的误差分别为0.6%、0.39%。结果表明,山丹地电阻率观测值比较可靠,与多年的观测值基本一致。
2.3.4.2 山丹台地电阻率结构的层析分析和降雨之间关系
台站所观测的地电阻率变化是地下各种岩石介质电阻率变化的综合反映,地电阻率影响系数理论认为,地电阻率相对变化可以表示为每种介质电阻率相对变化的加权和(钱家栋等,1985)。地电阻率年变规律完全受测区地下介质电性结构和观测装置控制,在观测装置固定时,测区各区域的影响系数则取决于地下电性结构。采用解析表达式和二极装置滤波器算法计算对称四极装置的视电阻率和相应的影响系数(傅良魁,1983)。
山丹台在2011 年使用德国DMT 公司生产的RESECSⅡ直流电法仪器,在研南北向敷设1.2 km 的测线,采用Wenner α 装置,利用Garmin 公司Vista 型GPS 进行定位,基准图是WGS84,进行测量获得的视电阻率经过预处理计算,得到了山丹台电阻率层析成像探测剖面的二维等效(真)电阻率数据,得到图1-2-11电阻率等值线分布。
图1-2-11 山丹台初始电性结构模型(朱涛,2011)
利用图1-2-11 初始模型正演视电阻率随供电极距的变化曲线(图1-2-12)与图1-2-3 展示了山丹台测区电测深曲线形态基本一致,大致可视为A 型。第一层厚度约9 m,真电阻率9.13 Ω·m,主要是戈壁沙土;第二层厚度45.6 m,真电阻率为18.27 Ω·m,主要黏土质砂砾岩构成;第三层为∞,真电阻率为31.97 Ω·m,主要性岩性是第三系砂岩、砂砾岩。
图1-2-12 山丹台初始电性结构模型正演的视电阻率值随供电极距的变化曲线(朱涛,2011)
图1-2-13 山丹地电阻率与山丹地区日降雨量关系图(www.xing528.com)
将测区地层电性结构简化为水平层状均匀介质模型,表层介质对地电阻率相对变化的影响系数为正时,地电阻率年变形态表现为“夏低冬高”;而当影响系数为负时则表现为“夏高冬低”(解滔等,2016)。山丹台地电阻率测区地下水位埋深由于位于第二层,而表层(第一层)较薄,降水对第一层真地电阻率的影响很大,每年山丹地区的降雨集中在7~9 月,降雨最小的季节在1~2月;南北向视电阻率高值主要在5~7月,低值在1~2月;东西向视电阻率高值主要在1~2 月,低值在7~8 月;南北和东西向视地电阻率呈镜像变化,说明南北和东西地层电性的差异。
2.3.4.3 山丹地电阻率与气温关系分析
从图1-2-14看出,山丹台南北向地电阻率变化形态和地表(0 m)地温形态十分吻合,而地电阻率高值比地下(3.2 m)地温高值之间提前了3 个月,低值滞后了2~3 个月;如图1-2-15所示,东西向地电阻率变化形态和地下(3.2 m)地温形态反向,而与地表(0 m)气温高值与低值之间滞后了半年;0 m 地温高值在7~8 月,低值在1~2 月;东西向视电阻率高值主要在1~2 月,低值在7~8 月;南北和东西向地电阻率呈镜像变化,说明南北和东西地层电性的差异,且受地温影响的关系。
图1-2-14 山丹NS向地电阻率与0 m、3.2 m地温对比图
图1-2-15 山丹EW向地电阻率与0 m、3.2 m地温对比图
2016 年气温、降雨、地温与历年的变化基本接近,无极端天气。从图1-2-16 地温和降雨图中看出,地表地温与天气气温及降雨呈正相关,每年6~7 月气温最高,降雨最多,同样地表地温也是最高;而3.2 m 地温最高值在8~9月,这和夏季气温升高后地面温度向地下传导相一致。从以上分析中得到,山丹南北向地电阻率受第一层的真电阻影响比较直接,气温、降雨的变化反应比较敏感;而对于东西向的视电阻率受第一层的真电阻影响相对间接,气温、降雨的变化反应比较滞后,这主要是由于南北东西地层覆盖的厚度、脉走向的差异造成。但是2016年东西向视电阻率打破年变化与上述要素无关。
图1-2-16 山丹地电阻率山丹地区日降雨量与地温关系图
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