基于地球物理数据的覆盖型岩溶发育规律分析方法

摘要

本发明公开了一种基于地球物理数据的覆盖型岩溶发育规律分析方法，包括以下步骤：确定研究地区岩溶发育的主要控制因素，并采集同时包含受所述主要控制因素影响区域和不受所述主要控制因素影响区域的地球物理数据；对所述地球物理数据进行反演，根据反演结果推断解译出研究地区的地下岩溶形态；根据所获得的地下岩溶形态，统计地球物理剖面上解译出的每一组可溶岩地层的岩溶占比及垂向上每个深度平面的岩溶占比，并根据统计结果对研究地区的覆盖性岩溶发育规律进行量化分析。本发明采用分类统计的方法对岩溶区地球物理解译成果进行分析，从而获得可准确表征岩溶发育特征的量化指标，为区域性岩溶发育规律研究提供更具普遍性和代表性的基础资料。

权利要求

1.一种基于地球物理数据的覆盖型岩溶发育规律分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

确定研究地区岩溶发育的主要控制因素，并采集同时包含受所述主要控制因素影响区域和不受所述主要控制因素影响区域的地球物理数据；所述控制因素包括：可溶岩地层岩性、主要断裂带、褶皱构造、古河道、覆盖层结构、地下水集中径流带；

对所述地球物理数据进行反演，根据反演结果推断解译出研究地区的地下岩溶形态；

根据所获得的地下岩溶形态，统计地球物理剖面上解译出的每一组可溶岩地层的岩溶占比αri＝Wkri/Wtri及垂向上每个深度平面的岩溶占比αhj＝Wkhj/Wthj，并根据统计结果对研究地区的覆盖性岩溶发育规律进行量化分析；其中，αri为第i组可溶岩地层的岩溶占比，i＝1，

2，…，m；Wkri为第i组可溶岩地层中地下岩溶形态的累积宽度，Wtri为第i组可溶岩地层的总宽度，m为可溶岩地层的总数，αhj为垂向上第j个深度平面的岩溶占比，j＝1，2，…，n；Wkhj为垂向上第j个深度平面地下岩溶形态的累积宽度；Wthj为垂向上第j个深度平面的地层总宽度；n为垂向上深度平面的总数。

2.如权利要求1所述基于地球物理数据的覆盖型岩溶发育规律分析方法，其特征在于，所述地球物理数据为通过多种不同地球物理方法所采集的综合地球物理数据，所述反演为多种地球物理数据的联合反演。

3.如权利要求2所述基于地球物理数据的覆盖型岩溶发育规律分析方法，其特征在于，根据联合反演的结果，并结合先验地质信息约束反演的反演结果，推断解译出研究地区的地下岩溶形态。

4.如权利要求1所述基于地球物理数据的覆盖型岩溶发育规律分析方法，其特征在于，所述量化分析包括：对各个主要控制因素，分别将受所述主要控制因素影响区域和不受所述主要控制因素影响区域的所述统计结果进行对比，分析得到各个主要控制因素对岩溶发育的影响规律。

5.如权利要求1所述基于地球物理数据的覆盖型岩溶发育规律分析方法，其特征在于，所述同时包含受所述主要控制因素影响区域和不受所述主要控制因素影响区域的地球物理数据，通过在受所述主要控制因素影响区域和不受所述主要控制因素影响区域分别部署地球物理测线得到。

说明书

基于地球物理数据的覆盖型岩溶发育规律分析方法

技术领域

[0001] 本发明属于地质灾害调查技术领域，尤其涉及一种基于地球物理数据的覆盖型岩溶发育规律分析方法。

背景技术

[0002] 以岩溶地面塌陷为代表的岩溶地质灾害由于在时间上具有突发性，在空间上具有隐蔽性，危害性极大，严重影响岩溶区的人类生产和生活。因此，采取有效的技术手段查明岩溶发育的特征及分布规律是岩溶地质灾害防治的基础和前提。

[0003] 传统的岩溶调查方法主要包括地面调查和钻探工作，由于覆盖型岩溶区绝大部分被第四系松散层覆盖，天然或人为揭露的基岩裸露区十分有限，面积性地面调查难以开展。而钻探工作仅是“一孔之见”，其揭露的地下岩溶形态具有一定的偶然性，不能反映岩溶发育的一般性规律，并且钻探费用昂贵，工作量部署严重受限。因此传统的岩溶调查工作获得的覆盖层下岩溶发育信息十分有限。

[0004] 在覆盖型岩溶区，要达到详细查明岩溶发育纵、横向分布规律的目的，必须借助于地球物理方法。地球物理方法在覆盖型岩溶塌陷调查中可用于查明隐伏岩溶区边界、覆盖层结构、基岩面起伏、溶洞、土洞、断裂构造等。目前，地球物理方法在岩溶塌陷调查中得到了一定的应用效果。甘伏平等[甘伏平，喻立平，卢呈杰，等.2011.不同岩溶储水结构分析与地球物理勘察[J].地质与勘探，47(4)：663‑672.]应用直流电测深法、电剖面法、充电法、音频大地电磁法对可溶岩与非可溶岩接触带、地下岩溶管道、岩溶裂隙密集带等进行研究，有效地查明了岩溶区不同类型的储水构造。刘伟等[刘伟，甘伏平，张伟，等.2015.红层区岩溶塌陷调查地球物理勘探技术应用研究[J].地球物理学进展，30(6)：2923‑2930,doi:10.6038/pg20150661.]将高精度重力法、高密度电阻率法、地震反射波法和主动源面波法应用于浅覆盖红层碎屑可溶岩塌陷调查，并通过与动力触探、钻探资料对比，分析不同物探方法对溶洞和土洞的探测效果。李巧灵等[李巧灵，雷晓东，杨勇，等.2019.北京西郊玉泉山地区岩溶水强径流路径地球物理分析[J].中国地质，46(2)：346‑358,doi:10.12029/gc20190211.]利用重力测量和可控源音频大地电磁法研究了北京西郊玉泉山地区基岩起伏形态和构造展布，形成了该地区岩溶水强径流路径的新认识。杨天春等[杨天春，王丹齐，张叶鹏，等.2021.生产矿山岩溶灾害勘查中的综合物探应用研究[J].地球物理学进展，36(3)：1145‑1153,doi:10.6038/pg2021EE0275.]将高密度电阻率法、瞬变电磁法和天然电场选频法应用于生产矿山岩溶灾害勘查，分析研究不同地球物理方法在强噪声环境、地形起伏较大及强烈切割条件下的探测效果。陆泽峰[陆泽峰.2021.高山峡谷地区桥址区岩溶发育特征地球物理勘察[J].物探与化探，45(1)：252‑256,doi:10.11720/wtyht.2021.1211.]采用浅层地震、音频大地电磁、对称四极测深在高山峡谷地区某悬索桥址区开展岩溶发育特征研究，通过对比分析，得到表观、宏观和微观岩溶发育特征。王其合[王其合.2021.综合物探技术在城市轨道交通勘察中的应用[J].物探化探计算技术，43(3)：360‑366,doi:
10.3969/j.issn.1001‑1749.2021.03.13.]将高密度电阻率法和瞬变电磁法应用于城市轨道交通勘察，结合钻探成果，查明破碎带和岩溶发育范围。

[0005] 综上可知，地球物理方法已较多地应用于覆盖型岩溶区调查，但是物探成果的应用多以指导钻探工作，进而完成某一特定的地质任务为主，而对面积性地球物理资料进行统计学分析、归纳和总结来获得区域性岩溶发育规律的成果却鲜见报道，究其原因，主要是缺乏可准确表征岩溶发育程度的科学的、可量化的指标，更未基于科学的量化指标对岩溶发育规律进行深入挖掘分析。如果仅针对工程应用，而不进行统计分析，以深入挖掘地球物理数据所蕴含的岩溶发育信息，则极大地约束了地球物理工作在区域性岩溶发育规律研究中的应用价值。

发明内容

[0006] 本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种基于地球物理数据的覆盖型岩溶发育规律分析方法，采用分类统计的方法，对岩溶区地球物理解译成果进行统计分析，从而获得可准确表征岩溶发育特征的量化指标，为区域性岩溶发育规律研究提供更具普遍性和代表性的基础资料。

[0007] 本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

[0008] 一种基于地球物理数据的覆盖型岩溶发育规律分析方法，包括以下步骤：

[0009] 确定研究地区岩溶发育的主要控制因素，并采集同时包含受所述主要控制因素影响区域和不受所述主要控制因素影响区域的地球物理数据；

[0010] 对所述地球物理数据进行反演，根据反演结果推断解译出研究地区的地下岩溶形态；

[0011] 根据所获得的地下岩溶形态，统计地球物理剖面上解译出的每一组可溶岩地层的岩溶占比αri＝Wkri/Wtri及垂向上每个深度平面的岩溶占比αhj＝Wkhj/Wthj，并根据统计结果对研究地区的覆盖性岩溶发育规律进行量化分析；其中，αri为第i组可溶岩地层的岩溶占比，i＝1，2，…，m；Wkri为第i组可溶岩地层中地下岩溶形态的累积宽度，Wtri为第i组可溶岩地层的总宽度，m为可溶岩地层的总数，αhj为垂向上第j个深度平面的岩溶占比，j＝1，2，…，n；Wkhj为垂向上第j个深度平面地下岩溶形态的累积宽度；Wthj为垂向上第j个深度平面的地层总宽度；n为垂向上深度平面的总数。

[0012] 优选地，所述控制因素包括：可溶岩地层岩性、主要断裂带、褶皱构造、古河道、覆盖层结构、地下水集中径流带。

[0013] 优选地，所述地球物理数据为通过多种不同地球物理方法所采集的综合地球物理数据，所述反演为多种地球物理数据的联合反演。

[0014] 进一步优选地，根据联合反演的结果，并结合先验地质信息约束反演的反演结果，推断解译出研究地区的地下岩溶形态。

[0015] 优选地，所述量化分析包括：对各个主要控制因素，分别将受所述主要控制因素影响区域和不受所述主要控制因素影响区域的所述统计结果进行对比，分析得到各个主要控制因素对岩溶发育的影响规律。

[0016] 优选地，基于研究地区的地质、水文、钻探资料确定研究地区岩溶发育的主要控制因素。

[0017] 优选地，所述同时包含受所述主要控制因素影响区域和不受所述主要控制因素影响区域的地球物理数据，通过在受所述主要控制因素影响区域和不受所述主要控制因素影响区域分别部署地球物理测线得到。

[0018] 相比现有技术，本发明技术方案具有以下有益效果：

[0019] 本发明通过对岩溶区地球物理解译成果进行统计研究，首次提出了可对岩溶发育特征进行准确表征的量化指标，并基于该量化指标对岩溶发育规律进行分类统计分析，对岩溶发育规律的研究提供了更具普遍性和代表性的基础资料。

附图说明

[0020] 图1是本发明一种基于地球物理数据的覆盖型岩溶发育规律统计分析方法，实施流程图；

[0021] 图2是本发明效果验证例中研究区岩溶地质及工作部署图；

[0022] 图3是本发明效果验证例中高密度电阻率法与横波反射法综合物探剖面图；其中的(a)～(d)依次为高密度电阻率法反演电阻率剖面、横波反射法时间剖面、综合解释地质剖面、ZK1孔钻孔柱状图；

[0023] 图4是本发明效果验证例中高密度电阻率法与瞬变电磁法综合物探剖面图；其中的(a)～(c)依次为高密度电阻率法反演电阻率剖面、瞬变电磁法反演电阻率剖面、综合解释地质剖面；

[0024] 图5是本发明效果验证例中根据地球物理推断解译结果及钻探揭露、绘制的研究区岩溶发育情况综合平面图；

[0025] 图6是本发明效果验证例中基于地球物理数据统计分析，得到的研究区主要可溶岩地层岩溶发育情况对比图；

[0026] 图7是本发明效果验证例中基于地球物理数据统计分析，得到的研究区纵向上不同深度岩溶发育情况对比图；

[0027] 图8是本发明效果验证例中针对研究区内岩溶发育主要控制因素‑废黄河断裂带，开展基于地球物理数据统计分析，得到的废黄河断裂带对岩溶发育影响对比图。

具体实施方式

[0028] 针对现有技术不足，本发明的解决思路是采用分类统计的方法，对岩溶区地球物理解译成果进行统计分析，从而获得可准确表征岩溶发育特征的量化指标，为区域性岩溶发育规律研究提供更具普遍性和代表性的基础资料。

[0029] 具体而言，本发明基于地球物理数据的覆盖型岩溶发育规律分析方法，包括以下步骤：

[0030] 确定研究地区岩溶发育的主要控制因素，并采集同时包含受所述主要控制因素影响区域和不受所述主要控制因素影响区域的地球物理数据；

[0031] 对所述地球物理数据进行反演，根据反演结果推断解译出研究地区的地下岩溶形态；

[0032] 根据所获得的地下岩溶形态，统计地球物理剖面上解译出的每一组可溶岩地层的岩溶占比αri＝Wkri/Wtri及垂向上每个深度平面的岩溶占比αhj＝Wkhj/Wthj，并根据统计结果对研究地区的覆盖性岩溶发育规律进行量化分析；其中，αri为第i组可溶岩地层的岩溶占比，i＝1，2，…，m；Wkri为第i组可溶岩地层中地下岩溶形态的累积宽度，Wtri为第i组可溶岩地层的总宽度，m为可溶岩地层的总数，αhj为垂向上第j个深度平面的岩溶占比，j＝1，2，…，n；Wkhj为垂向上第j个深度平面地下岩溶形态的累积宽度；Wthj为垂向上第j个深度平面的地层总宽度；n为垂向上深度平面的总数。

[0033] 为了便于公众理解，下面通过具体实施例和效果验证例，并结合附图来对本发明的技术方案进行详细说明：

[0034] 本发明方法一个优选实施例的基本流程如图1所示，具体包括以下步骤：

[0035] (1)分析确定岩溶发育的主要控制因素：

[0036] 收集研究区地质、水文、钻探资料，分析研究区覆盖型岩溶发育的主要控制因素，其中主要控制因素可从可溶岩地层岩性、主要断裂带、褶皱构造、古河道、覆盖层结构、地下水集中径流带等控制因素中选取。

[0037] (2)针对主要控制因素合理部署地球物理测线：

[0038] 针对区内岩溶发育的主要控制因素，合理布置地球物理测线，重点是考虑控制因素的对比，采集同时包含受所述主要控制因素影响区域和不受所述主要控制因素影响区域的地球物理数据，具体可通过在受所述主要控制因素影响区域和不受所述主要控制因素影响区域分别部署地球物理测线得到；如测线布置要考虑不同可溶岩地层的对比、断裂带附近与远离断裂带的对比、褶皱轴部附近与远离褶皱轴部的对比、古河道内与古河道外的对比、不同覆盖层结构对比、地下水集中径流带附近与远离径流带的对比等。

[0039] (3)优选最佳的地球物理方法及组合：

[0040] 综合岩溶目标体特征、岩(土)层物理性质、覆盖层厚度、地形地物和干扰因素等，优选最佳的地球物理方法。例如，针对覆盖层结构和厚度探测，宜选用地质雷达法、地震折射法、地震反射法、高密度电法等；针对溶洞、裂隙探测宜采用高密度电法、地震反射法、井中物探等；针对古河道探测，宜选用高密度电法、地震反射法、瞬变电磁法等。针对浅覆盖型岩溶探测(第四系土层厚度5～30m)，宜选用地质雷达法、地震折射法、瑞利面波法、高密度电法、高密度电测深法、地震反射法；对于厚覆盖型岩溶探测(第四系土层厚度>30m)，宜选用高密度电法、高密度电测深法、地震反射法、瞬变电磁法、音频大地电磁法等。条件允许的情况下，优先考虑在同一测线部署2种及以上地球物理方法，开展综合地球物理探测，以降低单一物探方法的多解性。

[0041] (4)优选采集参数完成地球物理数据高质量采集：

[0042] 采用高性能仪器设备，优选合理的采集参数，完成综合地球物理数据采集，获得高质量原始数据。现场采集中采取有力措施提高数据信噪比，例如，高密度电法和瞬变电磁法要保证足够强的供电电流；地震方法要保证足够的震源能量和叠加次数，并且在城市施工时为降低环境噪声影响，尽量选在夜间施工。

[0043] (5)地球物理数据高精度反演及成像：

[0044] 对综合地球物理数据进行精细化处理和成像，获得反映覆盖型岩溶发育情况的综合地球物理剖面。地球物理数据处理的核心是反演，反演结果能否真实刻画地下地质形态，是探测工作成功与否的关键。鉴于地球物理数据反演的非唯一性，本实施例从两个方面改善反演效果：

[0045] ①开展先验地质信息约束下的反演：

[0046] 为了减少反演过程的多解性，在反演过程中尽可能加入先验地层、构造、钻孔岩性、测井数据、岩石物性和其它地球物理解释信息。通过先验地质信息对参数模型中的部分参数赋予已知条件或者对求解的参数模型提供变化范围的约束，以获得可靠的、与地质情况相符的反演地质模型；

[0047] ②开展多种地球物理数据联合反演：

[0048] 采用反映各种不同地球物理场或地球物理资料的联合反演，取代单一地球物理资料的单方法反演，是当今地球物理资料反演的总趋势。覆盖型岩溶区调查中要求横、纵向分辨率高，多种地球物理数据联合反演和多方法综合解释能显著提高勘探分辨率，限制反演问题的非唯一性。根据地球物理方法部署情况，可以开展直流电测深与瞬变电磁法联合反演、直流电测深与地震方法联合反演、瞬变电磁法与地震方法联合反演等。

[0049] 以直流电测深法与瞬变电磁法联合反演为例，对联合反演加以说明。建立层状介T质模型，共有n层，模型参数为X＝(ρ1,…,ρn,h1,…,hn‑1) 。设直流电测深观测数据有k个极T
距r，观测数据为D＝(d1,…,dk) ，瞬变电磁法观测数据有m个时间门t，观测数据为D’＝T
(d’1,…,d’m) 。建立联合反演目标函数：

[0050]

[0051] 式中，f表示直流电测深正演算子，f’为瞬变电磁法正演算子。利用上述目标函数，选用合适的反演算法就可以实现联合反演。常用的反演算法包括：广义线性反演方法和非线性反演方法两种，其中，非线性反演方法包括牛顿法、共轭梯度法、遗传算法、模拟退火法、人工神经网络等。

[0052] (6)充分利用先验地质信息进行推断解译：

[0053] 充分结合已有资料对地球物理反演剖面进行推断解译，获得测线下方覆盖层结构和厚度、基岩埋深及起伏、岩溶发育带、溶洞、裂隙、断层破碎带、古河道、可溶岩与非可溶岩接触面等地下岩溶形态信息。

[0054] (7)开展全区基于地球物理数据的岩溶发育规律统计分析：

[0055] 为了能够对岩溶发育进行定量分析，本发明提出一种表征岩溶发育特征的定义：地球物理解译岩溶占比α，以该比值作为表征岩溶发育程度的物理量，其表达式为：

[0056] α＝Wk/Wt

[0057] 式中，Wk为地球物理剖面上解译的地下岩溶形态的累积宽度；

[0058] Wt为地球物理剖面的总宽度。

[0059] 对于全区岩溶发育规律的统计分析，本发明主要从以下两个方面进行：

[0060] ①不同可溶岩地层的岩溶发育规律：

[0061] 对研究区内的m组(m为大于1的整数)可溶岩地层，进行岩溶发育规律的对比分析；则需要分别统计每一组可溶岩地层的岩溶占比，其表达式为：

[0062] αri＝Wkri/Wtri

[0063] 式中，αri为地球物理解译的第i组可溶岩地层的岩溶占比，i＝1，2，…，m；Wkri为地球物理剖面上解译的第i组可溶岩地层中地下岩溶形态的累积宽度；Wtri为地球物理剖面上第i组可溶岩地层的总宽度；

[0064] ②垂向不同深度的岩溶发育规律：

[0065] 对研究区内垂向上n个(n为大于1的整数)深度平面，进行岩溶发育规律的对比分析；则需要分别统计垂向上每个深度平面的岩溶占比，其表达式为：

[0066] αhj＝Wkhj/Wthj

[0067] 式中，αhj为地球物理解译的垂向上第j个深度平面的岩溶占比，j＝1，2，…，n；Wkhj为地球物理剖面上解译的垂向上第j个深度平面地下岩溶形态的累积宽度；Wthj为地球物理剖面上垂向上第j个深度平面的地层总宽度。

[0068] (8)开展各主要控制因素基于地球物理数据的岩溶发育规律统计分析：

[0069] 对于影响岩溶发育的主控因素如：区域断裂带、褶皱构造、古河道、覆盖层结构、地下水集中径流带等，分别结合地球物理解译结果和先验地质信息进行分类统计。统计的参数指标包括：不同可溶岩地层的岩溶占比αr和垂向上不同深度平面的岩溶占比αh，具体参数见表1，表中的下标“fn”、“fo”分别表示断裂带附近和远离断裂带，“wn”、“wo”分别表示褶皱轴部附近和远离褶皱轴部，“rn”、“ro”分别表示古河道内和古河道外，“s”、“d”、“m”分别表示覆盖层为单层结构、双层结构和多层结构，“bn”、“bo”分别表示集中径流带附近和远离集中径流带。

[0070] 以探讨区域性断裂带对岩溶发育的影响规律为例，首先，根据先验地质信息，将研究区内的地球物理剖面划分为：断裂带附近的地球物理剖面(或剖面段)和远离断裂带的地球物理剖面(或剖面段)两大类；其次，统计断裂带附近的地球物理剖面(或剖面段)上不同可溶岩地层岩溶占比αrfn和垂向上不同深度平面岩溶占比αhfn；再次，统计远离断裂带的地球物理剖面(或剖面段)上不同可溶岩地层岩溶占比αrfo和垂向上不同深度平面岩溶占比αhfo；最后，对断裂带附近和远离断裂带的统计结果进行对比，进而分析区域性断裂带对岩溶发育的影响规律。

[0071] 表1主要控制因素对比分析统计参数一览表

[0072]

[0073]

[0074] 为了验证本发明技术方案的技术效果，下面以徐州地区基于综合地球物理数据的覆盖型岩溶发育规律研究作为效果验证例来进行进一步说明。

[0075] 徐州自1986年发生岩溶塌陷地质灾害以来，相继发生了18起塌陷，造成铁路路基变形、陷落，楼房断裂、倒塌等严重后果，时有发生的岩溶塌陷严重威胁着人民生命财产安全和城市建设，而且给社会稳定造成了不良影响。徐州地区地层属华北地层区鲁西分区徐宿地层小区，主要发育两大岩系，上部为第四系松散层，下部则为上元古界、古生界以碳酸盐岩为主的沉积岩系。其中，寒武系张夏组鲕粒灰岩和奥陶系马家沟灰岩，因质纯层厚岩溶最为发育。废黄河断裂是徐州地区最具代表性的断裂，该断裂横切徐宿弧形构造，断裂带宽、岩石破碎，成为区域性控水构造。

[0076] 采用图1所示流程对徐州地区的覆盖型岩溶发育规律进行研究分析：

[0077] (1)分析确定岩溶发育的主要控制因素

[0078] 根据研究区地质、水文、钻探资料，徐州地区覆盖性岩溶发育的主要控制因素包括：可溶岩地层岩性、废黄河断裂带、古河道及覆盖层结构。

[0079] (2)针对主要控制因素合理部署地球物理测线

[0080] 针对徐州地区岩溶发育控制因素，合理布置地球物理工作，重点考虑可溶岩地层、覆盖层结构、废黄河断裂带等因素对比，并且在平面上尽量做到均匀分布。研究区内共布置地球物理测线23条，编号L1～L23(参见图2)。

[0081] (3)优选最佳的地球物理方法及组合

[0082] 根据徐州地区岩溶目标体特征、岩(土)层物理性质、覆盖层厚度、地形地物和干扰因素等，最终确定的地球物理方法包括高密度电阻率法、瞬变电磁法、横波反射法和地震映像法，条件允许的情况下，在相同测线部署两种物探方法，开展综合物探研究，如高密度电阻率法与瞬变电磁法综合测线、高密度电阻率法与横波反射法综合测线(参见图2)。

[0083] (4)优选采集参数完成地球物理数据采集

[0084] 在充分的现场试验基础上，优选最佳的数据采集参数。确定采集参数包括：高密度电阻率法电极距5m，隔离系数30，温纳α装置；瞬变电磁法点距5m，中心回线装置，发射频率32Hz；采样间隔1.2μs；横波反射法道间距2m，38Hz横波检波器，采样间隔0.5ms，记录长度
500ms；地震映像法道间距1m，偏移距22m，28Hz纵波检波器，记录长度500ms。采用上述采集参数完成综合地球物理数据高质量采集。

[0085] (5)地球物理数据高精度反演及成像

[0086] 根据研究区的地层、构造和钻探资料，开展先验地质信息约束下的反演和联合反演，获得反映覆盖型岩溶发育情况的综合地球物理剖面(参见图3、图4)。

[0087] (6)充分利用先验地质信息进行推断解译

[0088] 充分结合研究区已有资料对地球物理反演剖面进行推断解译，解译要素包括：覆盖层结构和厚度、基岩埋深及起伏、岩溶发育带、溶洞、裂隙、断层破碎带等，如图3和图4。同时，根据地球物理剖面解译结果和钻探揭露情况，可以获得研究区岩溶发育情况综合平面图，如图5所示。

[0089] (7)开展研究区基于地球物理数据的岩溶发育规律统计分析

[0090] 针对全区的岩溶发育规律研究，主要从两个方面进行量化统计：一方面是统计不同可溶岩地层的地球物理解译岩溶占比的差异，如图6所示。由图6看出，研究区内主要可溶岩地层岩溶发育的差异性较为明显，质纯、层厚的马家沟组(O1‑2m)和张夏组(∈2z)岩溶发育极强，岩溶破碎带占比在25％以上；三山子组(∈3O1s)和炒米店组(∈3c)岩溶发育强，岩溶破碎带占比在10％左右；馒头组(∈1‑2m)岩溶发育中等，岩溶破碎带占比在5％左右。另一方面是垂向不同深度的地球物理解译岩溶占比的差异，如图7所示。由图7可以看出，研究区30m～40m深度岩溶最为发育，岩溶破碎带占比可达11％以上，随着深度增加占比逐渐减小，到80m深度占比约为3％。

[0091] (8)开展基于地球物理数据的废黄河断裂岩溶发育规律统计分析

[0092] 分别对废黄河断裂内和废黄河断裂带外物探剖面的推断解译结果进行统计，以研究废黄河断裂带对岩溶发育的影响特征。图8为废黄河断裂对岩溶发育的影响统计对比图，通过对比可以看出除了岩溶发育中等的馒头组(∈1‑2m)受废黄河断裂带影响不大外，岩溶发育极强的马家沟组(O1‑2m)和张夏组(∈2z)、岩溶发育强的三山子组(∈3O1s)和炒米店组(∈3c)均明显受废黄河断裂控制，具体表现为废黄河断裂带内岩溶发育程度明显强于废黄河断裂带外。对比结果充分表明，研究区内质纯、层厚的碳酸盐岩不仅岩溶发育程度强，其岩溶发育情况也更容易受到断裂构造的控制。