电法勘探在恩冈达尔地区地质构造识别中的贡献：基于电阻率成像的基岩风化层特征研究

《Geosystems and Geoenvironment》：Contribution of the geoelectric method to the identification of geological formations in the Ngaoundal locality (Adamawa, Cameroon)

本研究针对喀麦隆恩冈达尔地区地质构造识别难题，采用施伦贝谢装置的垂直电测深(VES)技术，通过51个测点数据构建了AB/2=1.5-100m深度的视电阻率图谱。研究识别出10种典型VES曲线类型，发现该区域存在低(<350Ω·m)、中(350-1800Ω·m)、高(≥1800Ω·m)三级电阻率异常，分别对应松散风化层、裂隙花岗岩和完整基岩。通过2D反演剖面与钻孔数据验证，首次绘制出该区红土层厚度分布图(1.33-8.94m)，为热带结晶基岩区水文地质建模提供了可靠的地球物理证据。

　　

在喀麦隆阿达马瓦高原的恩冈达尔地区，地质工作者们长期面临着一个核心挑战：如何准确识别被厚层红土覆盖的结晶基岩内部结构。这片位于北纬6°24′30″-6°30′59″、东经13°14′30″-13°14′40″的31.05平方公里区域，地表遍布着由花岗岩风化形成的红土土壤，而地下则隐藏着年龄达5.6-6.2亿年的复杂地质构造。传统地质调查方法在这里显得力不从心，因为厚厚的风化层就像一层"地质面纱"，遮挡了人们对基岩真面目的观察。

这种认知空白直接制约着当地的水资源开发与工程建设。虽然钻井资料显示该区域存在三层含水系统——浅层红土含水层、中风化裂隙含水层和深层基岩裂隙含水层，但各层位的空间分布规律始终未能明确。更棘手的是，不同岩性界面（如完整花岗岩与裂隙带）的埋深变化极大，盲目钻探不仅成本高昂，且成功率难以保障。正是这些现实需求，促使喀麦隆地质采矿研究中心(CRGM)的团队开展了一项创新性的地球物理勘探研究，相关成果已发表于《Geosystems and Geoenvironment》。

研究团队采用了一套整合式技术路线：首先运用施伦贝谢装置的垂直电测深(VES)方法，在700米间距的网格布设51个测点，获取AB/2=1.5-100m范围内29.9km2的电阻率数据；随后通过Jointem软件生成VES曲线，利用ArcGIS平台制作视电阻率等值线图；最后采用Res2Dinv软件进行二维反演，结合Strater 5生成的钻孔柱状图进行地质标定。特别值得注意的是，所有野外测量均使用LIPPMANN 4point Light 10W电阻率仪，并通过三次电极距转换(MN/2=0.5→5→25m)确保深部数据质量。

研究结果呈现出丰富的电性结构特征。在VES曲线类型分析中，10种典型曲线（Q、HK、KH、H、KQ、QH、HKH、K、KQH、QHK）的分布揭示出明显的地层差异：占比21.56%的Q型曲线指示电阻率随深度递减的典型风化序列，而18.68%的H型"船底状"曲线则暗示存在导电夹层。最具代表性的是VES03测点，其曲线在28m深处出现80Ω·m的电阻率极小值，对应着含水裂隙带。

视电阻率平面图更清晰地展现出三维电性结构。在AB/2=1.5m浅层测绘中，多巴和玛萨卡地区呈现<6300Ω·m低阻区，而加拉加拉和米洛地区则出现>51000Ω·m高阻异常。随着探测深度增加至AB/2=40m，低阻区(<2399Ω·m)向南扩展，高阻带(>16380Ω·m)在北侧持续发育，这种空间分异现象暗示着基岩面由北向南倾斜的趋势。

二维反演剖面提供了更精确的地质解释。剖面P1（北南向）显示，电阻率<350Ω·m的导电域对应湿润裂隙带和砂质粘土，350-1800Ω·m的中阻域代表风化岩层，而>1800Ω·m的高阻域则指示含铁质胶结的砾石层或完整片麻岩。特别在VES11-15区段发现的低阻囊状体，经后续钻孔验证为富水裂隙带，证实了地球物理推断的可靠性。

最具工程应用价值的是红土层厚度图的绘制。研究首次量化了该区风化壳的垂直分布：厚度1.33-2.58m的薄层区占35%（西部多巴-莱纳一带），2.59-2.84m的中等厚度区占20%，而2.85-8.94m的厚层区主要分布在南部玛萨卡和北部加拉加拉，占总面积的45%。这种厚度分布与地形坡度呈现显著相关性，为基础设施建设中的地基处理提供了关键参数。

通过与桑西社区学校等地的钻井资料对比，地球物理模型显示出卓越的适用性。钻孔揭示的"完整花岗岩-裂隙花岗岩-砂质粘土-风化花岗岩-砾质土"序列，与电阻率剖面中的高-中-低阻分层完全对应。例如在80m深度遇到的裂隙型含水层，正好对应二维反演中350-1800Ω·m的电阻率过渡带，这种一致性证明了电法勘探在结晶基岩区的有效性。

本研究的意义不仅在于解译了恩冈达尔地区的地下结构，更建立了一套适用于热带风化壳区的地质调查范式。通过将传统VES曲线分类与现代二维反演技术结合，研究人员成功实现了"由电性到岩性"的精准转化。该成果既可为当地地下水勘探提供靶区定位，又能为道路工程、建筑地基等民用设施建设提供地质安全评估依据。特别是在全球气候变化加剧的背景下，这种快速、经济的浅层勘探方法，对于缺乏详细地质资料的非洲地区具有重要的推广价值。