1.引言

在国外，三维高密度电法在地下水资源勘查领域的研究和应用开展较早。一些学者利用该方法对不同地质条件下的地下水资源进行勘查，取得了丰富成果。例如，在某岩溶地区，通过三维高密度电法成功确定了岩溶管道的位置和分布，为地下水开发提供了关键依据。在实际应用中，部分国家利用该技术构建地下水资源模型，实现对地下水资源动态变化的监测和预测。

2.地质构造与地下水资源关系

常见的地质构造类型丰富多样，褶皱便是其中之一。褶皱是岩层在构造应力作用下发生弯曲变形而形成的，可分为背斜和向斜。背斜构造中，岩层向上拱起，顶部岩石受张力作用，裂隙较为发育，有利于地下水的储存和运移。在某些山区，背斜顶部的裂隙成为地下水的汇聚场所，形成了小型的地下水库。而向斜构造岩层向下凹陷，槽部岩石受挤压，较为致密，常成为隔水层，使得地下水在向斜槽部富集，形成良好的储水构造。

断层是另一种重要的地质构造类型。当岩石受力超过其强度极限时，就会发生破裂并产生相对位移，从而形成断层。断层对地下水的影响十分显著，不同类型的断层作用各不相同。正断层中，上盘相对下降，下盘相对上升，这种运动方式可能使地下水沿着断层带向下盘流动，增加下盘地区的地下水补给量。在我国西北某地区，正断层的存在使得山区的地下水通过断层带补给到山前平原地区，为当地的农业灌溉和居民生活用水提供了重要的水源。逆断层则与之相反，上盘相对上升，下盘相对下降，可能导致地下水沿着断层带上升至地表，形成泉水或温泉。

裂隙也是常见的地质构造现象，可分为构造裂隙和非构造裂隙。构造裂隙是由构造运动产生的，具有一定的方向性和规律性，往往相互连通，形成地下水的运移通道。在广西的岩溶地区，构造裂隙与岩溶作用相互影响，使得地下水在裂隙中流动，不断溶蚀岩石，形成了复杂的地下溶洞和暗河系统。非构造裂隙则包括风化裂隙、卸荷裂隙等，虽然分布相对不规则，但也能为地下水提供一定的储存空间和运移路径。在山区的风化壳中，风化裂隙发育，降水后部分雨水会通过这些裂隙渗入地下，补充地下水。

图一：高密度电法在查找基岩裂缝水中的应用

3. 三维高密度电法原理与技术

三维高密度电法是一种基于岩土介质导电性差异的地球物理勘探技术，广泛应用于地下水资源勘查、地质灾害评估、矿产资源探测以及工程地质调查等领域。其基本原理是利用不同岩土介质在导电性能上的差异，通过人工向地下供入稳定直流电流，在地下建立人工电流场，并根据地表电极测量到的电位差和已知的供电电流，计算出视电阻率，进而反演得到地下电阻率的真实分布情况。由于不同地质体的成分、结构、孔隙度、含水量及离子浓度等物理特性不同，其导电能力也存在显著差异。例如，含水层因富含自由离子和水分，导电性较强，通常表现为低电阻率；而致密干燥的岩石如花岗岩或石灰岩，因缺乏导电介质，往往呈现高电阻率特征。

在实际应用中，三维高密度电法采用多电极阵列系统进行数据采集，极大地提高了探测效率和空间分辨率。以某地下水资源勘查项目为例，研究人员在目标区域布设了一条长495米的测线（共100个电极，间距5米），所有电极通过多芯电缆与智能电极转换器连接，实现了自动化的电极切换和数据采集。这种布设方式不仅能够覆盖较大范围，还能从多个角度和深度获取地下电性信息，构建出三维电阻率分布模型。系统在工作时，依据预设的测量装置类型（如温纳、施伦贝谢、偶极-偶极等），自动组合供电与测量电极对，完成大量观测数据的快速采集。

通过对采集数据的处理与反演计算，可生成高精度的三维电阻率图像。这些图像能够清晰地揭示地下地质体的空间展布特征。在某山区勘查实例中，反演结果显示地下10至20米深度范围内存在一个显著的低电阻率异常区，形态连续、范围明确。结合区域地质背景分析，初步推断该区域为富含地下水的松散沉积层或裂隙发育带。

4.应用案例分析

某山区位于板块碰撞挤压地带，地质构造复杂，历经多期构造运动，褶皱、断层发育，地层出露较为齐全，从古老的变质岩到较新的沉积岩均有分布。该山区多年平均降水量约为800毫米，但降水时空分布不均，地表水资源季节性短缺问题突出，寻找稳定可靠的地下水资源成为当务之急，勘查目标是确定地下含水层的位置、厚度和富水性，为当地水资源开发利用提供科学依据。

在该山区开展三维高密度电法测量时，根据地形和地质条件，沿主要沟谷和可能的地下水径流方向布置了多条测线，采用偶极-偶极装置，电极间距设置为10米，共布置了200个电极。经过数据采集，获得了大量的视电阻率数据。对采集到的数据进行预处理，去除噪声和异常值后，利用专业软件进行反演计算，得到地下电阻率分布图像。

从电阻率分布图像可以清晰看出，在地下30-80米深度范围内，存在两个明显的低电阻率区域。结合地质背景分析，这两个低电阻率区域被推断为可能的含水层。为了验证推断结果，在低电阻率区域附近进行了钻探。钻探结果显示，在地下35-50米深度处，遇到了一层富含水的砂岩含水层，厚度约为15米，水质良好，单井出水量可达50立方米/天；在地下60-75米深度处，发现了另一层岩溶含水层，溶洞发育，含水量丰富，单井出水量达到100立方米/天。

结论

基于地质构造分析的三维高密度电法在地下水资源勘查中取得了显著成果。通过对地质构造与地下水资源关系的深入分析，明确了不同地质构造类型对地下水的控制作用，为地下水资源勘查提供了重要的理论依据。详细阐述了三维高密度电法的原理、仪器设备、数据采集和处理方法，为该方法的应用奠定了坚实的技术基础，为地下水资源开发利用提供了可靠的技术支持。

参考文献

[1]钱小刚,赵丽娜,徐早.内蒙古镶黄旗宝格都乌拉—巴音塔拉盆地地下水资源勘查开发简述[J].西部探矿工程,2025,37(6):122-125.

[2]廖兴良,谢先明,王渊.练江平原南缘地下水资源勘查实践[J].地下水,2025,47(2):148-150.