五、超高密度电法
1.超高密度电法工作原理
超高密度电法的工作原理属电阻率的范畴。超高密度电法是常规高密度电法工作方法的优化方法，其勘探方式同样是一种阵列式勘探，但其电极变换方式较常规电法丰富，数据采集方式是分布式的，野外测量时只需将全部电极置于测点上，然后利用程控电极转换开关和微机工程电测仪便可实现数据的快速和自动采集。当将测量结果送入计算机后，还可对数据进行处理并给出关于视电阻率等值线图或真电阻率反演剖面等各种图示结果。与常规电阻率法相比，超高密度电法布置了较高的测点密度，一次可以完成纵横二维勘探过程，所以观测精度较高，数据采集可靠，具备较好的成像功能。
2.超高密度电法的特点
超高密度电法勘探仍然基于在人工直流电场的作用下，地表的电场分布与地下岩土介质的电阻率分布相关的基本原理，但它是创新的直流电法勘探方法，其主要特点如下：
（1）超高密度电法打破了常规电法勘探中数据采集方式的限制，采用自由无限制的任何四极的组合方式来采集数据。基于这种方式，超高密度电法可采集达常规高密度电法几十倍的数据。例如同在一个64电极的排列中，常规的数据采集方式仅可采集到1000多个数据，而用这种超高密度的方法，就可采集到60000多个数据。数据的丰富性大大提高了反演结果的准确性和可靠性，也避免了常规数据采集方法中因数据采集的片面性（有些偏重于横向分辨率，有些偏重于纵向分辨率等）而导致在同一地点采用不同数据采集方式采集的数据所产生的反演结果不同的缺点。
（2）数据处理技术上突破了视电阻率的概念，将所测得的大量数据利用现代的反演技术直接反演成真电阻率剖面图。结果更为精确和直观，可以真实反映出地下不同电性异常体的位置和大小，资料解释时直观易懂，也减少单一利用视电阻率等值线图解释时造成的误差。例如，在解释有多个异常体相关的视电阻率图时，只依据视电阻率等值线图解释会造成很多解释误差，甚至解释错误。
（3）数据采集技术采用多通道技术。供电电极AB一次供电，同时测得n个MN（M1N1、M2N2、…、MnNn）间的数据，仅用了一次AB通电的时间。比常规高密度电法数据采集速度提高上百倍，大大提高工作效率，并提高了采集数据的一致性。
（4）超高密度电法数据采集过程自动化。程序自动将每个排列的64个电极分为奇数组32个（1、3、5、…、61、63）和偶数组32个（2、4、6、…、62、64）两组，在这两组电极中各选取一个作为供电电极A和B，在一次通电过程中同时测量其他电极相对于某一电极M的电位差，如图3-16所示，就可得到61个电位差（MN1、MN2、MN3、…、MN60、MN61）数据。而奇数组32个电极和偶数组32个电极互相配对（即全排列）作供电电极，即做一个排列就有32×32=1024次供断电过程，每次供电可同时采集61个电位
图3-16 超高密度电法测量电极布置图
差数据，所以总的数据量应为32×32×61=62464个。3.超高密度电法的应用
图3-17给出了某地区P1剖面的超高密度电法反演成果图，图中基本反映了研究区的地下电性结构分布特征。该剖面西起施工临时设施区与厂内连接道路的东部，穿过电抗器区域，测线总长475m，电极间距为5m。数据采集分两次进行，每次布设64个电极，第一次与第二次数据采集时有32个电极的重合。由图3-17的反演结果可以看出，反演电阻率值大小为0～60Ω·m。自上而下，电性层呈明显的“低-高-低”三层式结构，顶部第四系堆积层埋深一般小于5m，受海水高矿化度的影响，第四系范围内反演电阻率值大小一般小于15Ω·m。中部高阻呈厚度不一的不连续状展布，靠近测线端部（0～90m）有一呈水平椭圆状的局部高阻异常，异常中心在坐标（40，16）处，向东90～130m处呈低阻反映，是两段高电阻率体的渐变带；水平位置140～360m、埋深4～30m的位置有一呈连续状展布的高阻体，其值大小为30～60Ω·m，需要注意的是在水平250m和360m的位置有高低阻的梯度带；360m～剖面端部见有一呈水平状展布的次高阻体，高阻值一般在30Ω·m左右。下部低阻体总体呈连续状，其顶部埋深大小有一定的起伏。
据此电性层结构的分布特征，结合现场调查及地层出露情况，研究组推断中部高阻体一般为泥岩和砂岩的互层，砂岩层的厚度大小不等致使高阻体在电性层结构中呈厚度不一的反映。而下部低阻体一般是泥岩的反映。进一步地，研究组根据电阻率梯度带的展布，在该剖面上布置钻孔3个，分别位于0m、250m和360m的位置，以期能够在这些位置发现泥岩和砂岩的接触带或者是较大裂隙或节理，进而查明这些接触带或节理带是否有水体赋存。
图3-17 P1剖面反演成果图（单位：Ω·m）