市政工程建设过程中需要开展近地表地质调查工作，对区域地下空间地质条件、开发利用适宜性等进行评价，指导地下空间开发和利用。因此，开展地下空间探测对城市总体规划建设具有重要的生产和研究意义。调查近地表地下地质结构的方法总体可归纳为地面调查，以及地球物理勘探、钻探、建模等，主要探测地层结构、地质体，查明第四系覆盖层厚度及隐伏断层的空间位置与分布(彭建兵等，2019)。目前，重要经济区和城市群的地质调查工作正在推进中，上海、杭州、天津、成都等城市已初步查明城市近地表地下空间三维地质结构、地质资源、地质环境等问题(林良俊等，2017)。

城市地质调查获取近地表地下地质信息的手段较少，主要是通过钻探方式获取岩心资料，对城镇化程度高的南方地区，钻探成本高、环境污染大，能开展工作的场地条件非常受限制。而借助无损的地球物理勘探手段，可高效、快捷地采集地下岩土体地质信息，是解决地下空间探测的重要技术手段。在城市近地表地下空间调查中，较成熟的地球物理方法主要有浅层地震反射波法(二维与三维)、高密度电法(二维与三维)、地质雷达、被动源面波(微动)、音频大地电磁等。高密度电法被广泛应用于圈定地下水源(陈松等，2017；潘剑伟等，2018)、查找隐伏断裂(董浩斌等，2003)。音频大地电磁识别深部隐伏构造、盆地断陷(地堑)有较高的分辨率，通过正演模拟断层在不同倾角、倾向与电性情况下的视电阻率和阻抗相位拟断面，可为音频大地电磁实测资料处理提供借鉴(杨炳南等，2015；何帅等，2019)。微动勘探通过布置台阵观测天然场提取面波频散曲线，进而反演地下地层横波速度结构，具有无损、观测设备简单、背景噪音成像、勘探效果明显的特点，是探测隐伏断裂、覆盖层厚度及地层分层的新方法(孙勇军等，2009；徐佩芬等，2013；李巧灵等，2019)。微动勘探可利用H /V谱比法曲线峰值频率，估算土石界面深度，即松散沉积层与坚硬基岩的界面深度(Sant et al., 2018;张若晗等，2020)。常规地震勘探分辨率高，探测深度大，是城市活断层探测、重大工程选址的主要方法之一(何正勤等，2010；顾勤平等，2013)。

广州南沙地区位于珠三角盆地珠江出海口，区位优势明显，未来区域近地表地下空间将进行重点开发和建设。南沙地区具有独特的地质条件和场地背景，受珠江水系切割，河网密布，属海侵海退多期回旋沉积，第四系覆盖层厚度大，广泛分布有软土层(高磊等，2020)，发育多条北东向、北西向断裂(董好刚等，2016)等。在城市近地表地下空间建设过程中，轨道交通、地下管廊建设重点关注第四系覆盖层厚度、活动断裂分布、岩性变化情况，地下隧洞开挖过程需了解前方岩体分布等，因此，开展南沙近地表地下地层结构探测具有重要的意义。针对研究区的上述特点，地震勘探无论采用爆破震源还是可控震源车都会对周边环境产生较大影响，扰民问题一直未能得到较好地解决，在城市地质结构探测中使用受限。地质雷达技术探测深度有限，研究区覆盖层厚度超过40 m，软土层厚度达20 m(陈小月，2018)，电磁波吸收衰减作用明显，对划分第四系厚度比较困难。而高密度电阻率法工作手段灵活，测线布置方便，音频大地电磁采用点测方式，可舍去采集不方便的少量点，微动勘探属于无损探测，非常适用于南沙区城市环境，可替代常规电法、电磁法在难以开展工作的干扰区域使用。

前人在研究区进行了较多的环境地质工作，但未开展较大规模的高精度地球物理多方法探测及厚覆盖区近地表地层结构成像研究。本文采用近地表分层效果明显的高密度电法，结合微动探测研究区第四系覆盖层厚度，利用音频大地电磁测深查明隐伏断裂、隐伏岩体分布。为减少地球物理资料的多解性和加强多技术手段的综合利用，结合广州南沙场地背景和不同地球物理方法的特点，在分析剖面电阻率分布、横波速度分布特征的基础上，总结南沙近地表的地球物理物性结构特征，为后期地质工作及城市近地表开发提供资料。

1.   地质与地球物理场背景

南沙地处珠江三角洲冲积平原前缘地带，南沙新区地层隶属华南地层大区东南地层区中的东江地层分区。其中，分布最广的地层为第四系沉积，历经3次海侵海退沉积旋回，形成了多套地层(乔纪纲等，2002)。地层以河流相沉积为主，局部为填海造陆，表层为人工填土层(Q₄^ml)，下伏地层为全新统海相沉积土层(Q₄^m)、第四系冲洪积土层(Q^apl)、风化残积土层(Q^el)，因河流及海湖的复杂交替作用，软土层与薄层砂交错沉积。第四系覆盖层平均厚度25 m，最大厚度63 m，属厚覆盖地区，基岩发育三叠纪花岗岩、古近系砂岩等(表 1)。

表  1  研究区地层物性参数

Table  1.  Physical property parameters of strata in the survey area

界	系	组	岩土名称	横波波速/(m·s-1)	纵波波速/(m·s-1)	密度/(g·cm-3)
新生界	第四系		杂填土	120~150	500~1200	1.5~1.7
		万顷沙组	淤泥	100	1400	1.6
		石牌组	细砂、中粗砂	150~240	1600~2000	1.7~1.8
	古近系	莘庄村组	砂砾岩	300~500	1800	1.8
中生界	三叠系		花岗岩	300~1000	1800~3500	1.9~2.4

下载: 导出CSV 

| 显示表格

研究区发育的断裂主要有大涌断裂(F7)、沙湾断裂(F9)、陈村断裂(F11)、横沥断裂(F12)、紫坭断裂(F13)、洪奇沥断裂(F14)、南沙-东莞断裂(F15)等，几组断裂带相互切割，控制了研究区的地貌形态和基底断块的形状(董好刚等，2012)。

本次以广州南沙新区万顷沙镇为主要研究对象，重点分析该区万顷沙—新垦之间地下覆盖层厚度分布和地下岩性分布特征，地球物理测线分布见图 1。根据地球物理各方法的特点，高密度电法测线布置时分段采集，音频大地电磁与微动探测均属点测方式，可灵活布置测线。其中高密度电法采用10 m点距测量，微动探测与音频大地电磁均采用25 m点距测量。综合考虑研究区的空间形态，同时物探测线需要垂直南沙-东莞断裂走向，高密度电法与音频大地电磁测线总体呈北西—南东向，且2种物探方法测线空间位置基本重合，方便资料解译对比。

图  1  研究区地质及测线布置图

F7—大涌断裂；F9—沙湾断裂；F11—陈村断裂；F12—横沥断裂；F13—紫坭断裂；F14—洪奇沥断裂；F15—南沙-东莞断裂

Figure  1.  Geological and survey line layout of the survey area

下载: 全尺寸图片 幻灯片

开展地球物理电性结构探测前，需要进行接地电阻率测试，了解表层介质的接地条件，较高的接地电阻会屏蔽电信号，降低信噪比，影响数据的采集质量。通过测试分析，测线位置的接地电阻率值基本低于400 Ω·m，具有较好的接地条件，可为开展后期的地球物理信息采集工作提供条件。同时，经过试验线分析，采集到的高密度电法原始数据显示，研究区覆盖层视电阻率值低于10 Ω·m，而基岩的相对视电阻率值在30 Ω·m以上。收集到的波速物性资料(表 1)显示，研究区周边人工填土、淤泥层、砂层的横波速度范围为120~240 m/s，砂砾岩、花岗岩的波速值大于300 m/s，因此该区近地表各地层均具有物性差异基础。由此可见，研究区具有开展高密度电阻率法、音频大地电磁测深、微动勘探的前提条件。

2.   采集参数试验

合理的观测系统是获取高质量原始资料的前提和保障。高密度电法的纵向分辨率受电极距影响较大，同时，勘探深度受测线长度制约，可信的探测深度一般是排列长度的1/5。因此，在实际工作中要结合探测目标深度、纵向分辨率等因素选择参数。

本次采用的AGI高密度电法设备可选择偶极装置、斯伦贝谢(以下简称斯贝)装置、偶极装置等。图 2为偶极装置、温纳装置、斯贝装置测量示意图，每种装置的测量方式均不相同。

图  2  高密度电法不同装置测量示意图

Figure  2.  Schematic diagram of different devices of high density electrical method

下载: 全尺寸图片 幻灯片

采用偶极装置、温纳装置、斯贝装置测量时，视电阻率公式可分别表述为：

式中：偶极装置的几何特征为AB=MN=a，AM=na，温纳装置的几何特征为AM=MN=NB=a，而斯贝装置的几何特征为AM=BN=s。高密度电法在装置类型上需要考虑抗噪能力、纵向和横向分辨率，温纳装置在纵向分辨率和地层分层上效果较好，偶极装置横向分辨率效果较好，但是抗干扰能力较差。如果需要探测断裂等构造属性，可以选择偶极装置，斯伦贝谢装置的抗噪能力与分辨率介于两者之间(郑冰等，2015；方易小锁等，2019)。实际数据采集过程中要灵活应用，一种装置类型探测的过程中数据质量不理想，可以选用其他2种装置测试。

图 3是同一条测线采用温纳装置、斯伦贝谢装置、偶极装置采集数据的反演电阻率断面。对比可知，温纳装置数据的反演结果信噪比最高，迭代均方根误差RMS为15.35%，圆滑度最高，分层效果最明显，结合研究区已知钻孔资料，测线地层从上向下，依次为表层杂填土、淤泥层与粘土层、基岩。偶极装置数据反演结果两端的数据信噪比较低，中间的信噪比较高，迭代均方根误差RMS为27.78%，横向反映温纳和斯伦贝谢装置断面上均没有显示的低阻异常区域，但偶极的分层效果一般。斯伦贝谢装置数据的反演分层效果与温纳装置大体相当，可以勾画出表层的杂填土、中部粘土层与淤泥层及下伏基岩面起伏形态，但是横向分辨率上不如偶极装置。高密度电法主要采用温纳装置进行数据采集，可满足纵向分辨厚覆盖层埋深的需求。

图  3  不同装置类型(温纳、斯伦贝谢、偶极)反演断面对比图

Figure  3.  Comparison of inversion sections of different device types(wenner, schlumb, dipole)

下载: 全尺寸图片 幻灯片

微动勘探对各台站的一致性要求较高，在开展工作之前应把全部台阵进行一致性试验对比，检查波形的相关性。本文开展的一致性试验使用10个台站，全部布置在相同位置，采集30 min时长。分析波形形态，采集时间内各时段的波形吻合度较好，10个台站的一致性较高(图 4)。

图  4  多台阵一致性试验波形图

Figure  4.  Waveform diagram of multiple arrays consistency test

下载: 全尺寸图片 幻灯片

微动的观测方式有圆形台阵、T形台阵、L形台阵，但是L形与T形台阵具有方位指向性，抗不规则干扰能力差，观测数据提取的频谱能量集中度不理想，实际工作中多选用圆形台阵(李井冈等，2020)。微动的探测深度一般是观测半径的3~5倍，本文需要了解的目标层埋深不超过150 m，按照最小倍数关系，最大观测圆半径50 m即可满足要求，通过三重圆12.5 m、25 m、50 m半径的观测方法，试验得到的频散曲线如图 5所示，频散能量分布集中，空间假频干扰较小，有效频带1~8 Hz。

图  5  半径为12.5 m、25 m、50 m的台阵观测装置(a)和提取频散图(b)

Figure  5.  Extracting dispersion curve and phase velocity depth map from 12.5 m, 25 m, 50 m array

下载: 全尺寸图片 幻灯片

3.   数据处理

3.1   高密度电法数据处理

高密度电法数据处理较成熟，主要采用EarthImager2D软件进行预处理和正反演。预处理主要有剔除个别跳点数据，设置数据阈值范围，对过大或过小的数据进行压制。高密度电法的数据反演，根据使用的装置类型确定初始模型，其中温纳装置、斯伦贝谢装置采集的地面数据初始模型默认为视电阻率拟断面，其他装置初始模型均采用均匀地下半空间。反演处理要求迭代均方根误差小于10%，根据迭代误差分布直方图(图 6)，判断反演的质量。通过接地电阻、重复观测误差、反演迭代误差等参数的分布指标，控制高密度电法数据的处理。本文高密度电法测量取得了质量较好的原始视电阻率数据，反演的迭代均方误差均低于10%，满足进一步的解译需求。

图  6  拟合误差分布直方图

Figure  6.  The distribution histogram of fitting error

下载: 全尺寸图片 幻灯片

式中：S (m)为目标函数；d_obs为采集到的实测视电阻率；g(m)为正演模拟的电阻率值；W_d为数据权重。数据反演即为求目标函数的极小值。

3.2   微动数据处理

微动探勘采集到的数据呈现无规律、长时间、未知震源点、无法识别有效信号和噪声信号的特征。单点微动采集到的数据主要通过空间自相关法提取瑞雷波频散曲线，再利用遗传算法对频散曲线进行反演得到横波速度结构，才能进行地质解释。微动数据的处理主要包括截取共时间段数据、加载观测系统到数据头文件、空间自相关、提取频散曲线、数据反演共计5个步骤。其中空间自相关处理是微动数据处理的核心步骤，自相关算法是提取频散曲线的决定因素。微动数据自相关目前主要采用空间自相关算法(SPAC)。

空间自相关算法中圆形观测台阵与中心点台阵标准化自相关函数方位平均值为：

式中：ρ(f, r)表示空间自相关系数；S(f, r, θ)为圆心处观测点、圆周上观测点信号的交叉谱；S₀(f, 0)、S_r(f, r)表示为圆心处、圆周上观测点信号的功率谱；J₀为第I类零阶Bessel函数；θ为面波的入射角。空间自相关算法是把数据段中心频率不同的窄带滤波器，提取为各个频率成分，再计算圆周上各测点与中心测点的自相关系数，并进行方向平均, 根据公式计算出相速度，最终拟合出相速度频散曲线(Okada，2006)。

半波长解释法：瑞雷波能量主要集中在半个波长范围内，相速度值基本等同于半个波长内各地层S波速度的加权平均值。

从单点实测微动数据中提取瑞雷波频散曲线，通过经验公式(4)(徐佩芬，2009)，将相速度转换为视横波速度，探测深度为半波长，从而将相速度频散曲线变换为视横波速度与深度的变换曲线，最后再通过插值生成深度-视横波速度剖面图。

式中：V_{x, i}为视横波速度；v_r为瑞雷波速度；t_i为周期值。

本次对微动原始数据进行预处理和频散曲线提取，获得相速度和深度图，并根据公式(4)转换为视横波速度和深度图进行地层解释。

3.3   音频大地电磁(AMT)数据处理

音频大地电磁数据处理主要包括数据预处理、二维反演2个步骤，其中数据预处理包括消除静态效应、压制强干扰等，二维反演方法包括Occam反演、NLCG非线性共轭梯度反演、RRI快速松弛反演等，反演模式有TM模式、TE模式、TM+TE模式。目前，音频大地电磁数据处理软件主要有MTsoft2D、WinGLink、SCS2D等。

静态效应指地形起伏、近地表电性横向不均匀、旁侧电性差异大的岩层、断层破碎带等引起的视电阻率曲线畸变现象，如果不对AMT实测资料进行静态校正，视电阻率断面或反演断面上等值线畸变现象会造成解释上的误差(强建科等，2003；朱庆俊等，2009)。目前，静态校正的主要方法有首枝重合法、曲线平移法、相位换算法、数值分析法、直接二维及多维反演法等(段波，1994；黄兆辉等，2006)。本次数据预处理采用首枝重合法进行静态校正，可以消除数据中的局部假异常。图 7为测区某段0~625 m静态校正前后电阻率反演断面图。从图 7可以看出，未作静态校正时，在75 m、200 m、275 m和575 m处，受静态效应的影响曲线形态发生了畸变，即出现“条带状”干扰现象。而采用首枝重合法校正后的电阻率断面各处的畸变现象基本消除，断面整体等值线过渡更均匀，能够更准确清晰地反映地下电性结构，得到较好的勘探效果。

图  7  静态校正前(a)和校正后(b)电阻率反演断面图

Figure  7.  Resistivity inversion section for before(a) and after(b) static correction

下载: 全尺寸图片 幻灯片

本次数据反演主要采用SCS2D软件进行TM+TE模式联合反演，联合反演模式的效果优于单模式反演效果，更能突出局部异常。

4.   近地表地层结构探测

南沙区地下空间地质问题比较突出，主要表现为测区内第四系覆盖层厚，北西向、北东向隐伏断裂较发育，简单依靠地表地质调查难以查明上述问题。南沙区地下工程建设、地下轨道交通、地下市政管线铺设等均需要了解整个测区的第四系厚度及隐伏断裂发育。

4.1   覆盖层厚度空间分布特征

第四纪地层是研究全球古气候变化的关键层位(刘嘉麟等，2000)。本研究区由于河流长期冲积和海潮进退作用，沉积了较厚的海陆交互相的软土(杨利柯，2016)。因此，探明研究区的第四系空间分布及其厚度变化，对进一步了解软土层的分布情况有非常重要的意义。该区钻孔资料显示，覆盖层厚度发育较厚，一般在40~50 m之间。本文为了从整个测区掌握覆盖层厚度的分布规律，主要使用工作效率高、纵向分层效果明显的高密度电法。全区共布置了22条高密度电法测线，总体呈现3横2纵交叉分布(图 1测线布置)，可基本控制研究区覆盖层。

图 8-b显示的是1条较典型的高密度电法地层分层结果剖面，覆盖层厚度在40~50 m范围起伏变化，在剖面中呈现蓝色低阻分布，电阻率值低于10 Ω·m，下伏黄色-红色高阻反映的是花岗岩岩体，电阻率值高于30 Ω·m，纵向上分层效果较明显。在附近收集到钻孔资料NSGC08，揭示的覆盖层厚度为46 m(图 8-c)，钻孔揭露覆盖层埋深与高密度电法反演数据之间的平均误差在10%左右，因钻孔不完全在测线位置上，存在误差也表明基岩面有起伏变化，满足50 m深度范围内岩土体界线识别。可见，高密度电法能够较准确地识别岩土体分界线。

图  8  高密度电法反演的典型覆盖层厚度分层

Figure  8.  Thickness stratification of typical overburden inversion by high density resistivity method

下载: 全尺寸图片 幻灯片

根据各条高密度电法测线反演的覆盖层分布特征，采取每间隔10 m拾取覆盖层深度值方法，通过拾取的数据汇总进行网格化插值计算，即可制作全测区内覆盖层分布平面图、立体图(图 9)。

图  9  研究区覆盖层厚度2D/3D分布图

Figure  9.  2D/3D distribution of overburden thickness in the survey area

下载: 全尺寸图片 幻灯片

通过分析研究区2D覆盖层厚度分布图，下伏空间中覆盖层厚度变化不规律，基本呈现四周低、中部高，伴随局部较高、局部较低的埋深现象。统计研究区2751个测点数据，计算出该区覆盖层整体埋深平均为44.8 m。收集到的万顷沙钻孔数据(图 1)揭示，覆盖层厚度基本在40~50 m范围内，两者基本吻合。同时，制作覆盖层厚度空间3D表面图，对了解测区的覆盖层空间特征更直观、形象。可见，研究区沙尾一村附近、新垦镇第四系覆盖层厚度较厚，万顷沙镇第四系覆盖层较薄，空间上呈现中间低、两端高的现象。

4.2   岩性分布特征

研究区第四系分布广泛，无地质露头，地下隐伏岩性较多依靠钻探资料获取。根据收集到的钻孔资料，揭露研究区主要分布有三叠纪花岗岩、古近系红层砂砾岩，其中万顷沙镇、新垦镇主要发育隐伏花岗岩，沙尾一村周边发育红层砂砾岩。为了解万顷沙镇-新垦镇地下隐伏岩性具体分布特征及岩性分界面位置，采用音频大地电磁方法开展长剖面测量，对地下电性结构进行成像分析。

音频大地电磁反演研究区地下电性特征揭露，横向有较明显的电性分区现象，其中沙尾一村前后2 km范围内呈现较低电阻率，电阻率值在250 Ω·m左右，万顷沙镇至剖面1.0 km段、剖面5.0 km至新垦镇段地下地层电性呈现高电阻率特征，电阻率值大于800 Ω·m。因剖面2.2 km处地热钻孔DR01揭示岩性为红层砂砾岩(图 10)，通过此处钻孔作为标定，同时对比NSGC08孔、NSGC11孔、NSGC23孔、NSGC26孔下伏岩性信息，结合长剖面电阻率分布特征，划分整个研究区地下空间的岩性分布。因此认为，剖面1.0~5.0 km段下伏地层为古近系红层砂砾岩，万顷沙镇剖面1.0 km段为三叠纪花岗岩，剖面5.0 km至新垦镇段为三叠纪花岗岩，岩性渐变段为剖面1.0 km处及剖面5.0 km处。剖面2.7 km位置处下伏空间表现出低阻条带现象，可推断为断裂构造F1，剖面8.8 km位置处下伏条带状低阻区域电阻率在50~200 Ω·m之间，两侧岩体的电阻率大于800 Ω·m，根据整体电阻率分布形态，判断此处为断裂构造带F2。其中，F1断裂位置与研究区南沙-东莞断裂分布位置吻合(图 1)，音频大地电磁探测效果较明显，横向分辨率较高。

图  10  研究区音频大地电磁反演断面图

Figure  10.  Section map of audio magnetotelluric inversion in the survey area

下载: 全尺寸图片 幻灯片

4.3   地层横波速度结构

微动探测基于被动源面波理论，通过提取单点频散曲线(图 11)反演横波速度结构，进而划分地下地层结构(图 12)。本文微动探测采用半径为12.5 m、25 m、50 m的三重圆形台阵观测系统，单台阵观测时长30 min。因测区属河流相沉积，沉积环境相对稳定，地层结构可认为是水平层状结构，微动数据采用半波长法解释法。

图  11  微动单点频散曲线

Figure  11.  Single point dispersion curve of microtremor detection

下载: 全尺寸图片 幻灯片

图  12  微动视S速度剖面

Figure  12.  Apparent S-wave velocity profileof microtremor detection

下载: 全尺寸图片 幻灯片

测线长1 km，共采集41个测点数据，对各单点数据进行空间自相关处理后，计算的单点频散谱如图 11所示，频散谱能量聚焦、圆滑、干扰少，频散曲线易于提取。根据半波长法获得的面波相速度-深度关系，通过公式(4)转换为视横波速度-深度剖面，采用视横波速度更能突出地层异常特征。

图 12反映，各地层视横波速度变化在100~800 m/s之间。为确定下伏空间岩性特征，本次收集了测线附近的2口钻孔(NSGC23、WQS08)资料，1号NSGC23钻孔位于距测线起端600 m位置，揭露下伏岩性为红层砂砾岩，埋深44.5 m；2号钻孔WQS08位于距测线2700 m桩号371 m位置处，揭露下伏岩性为花岗岩，埋深37.3 m。

因2号钻孔距离剖面较近，将钻孔柱状图投影到剖面(图 12)后显示，以地层视横波速度值为300 m/s划分岩土体界面，投影点对应的剖面基岩埋深为39 m，微动探测的埋深值与钻孔数据误差为4.5%，误差精度小，埋深吻合度高。因此，以300 m/s的速度值作为划分岩土体界面的数值依据，100~300 m/s为覆盖层，剖面显示为蓝色低速度区域，300~800 m/s对应基岩地层，显示为绿色-黄色-红色高速度区域。可见，基于横波速度值分布划分下伏地层效果较明显，可精细刻画岩土体界面的起伏形态。根据1号、2号钻孔揭露岩性分布，结合视横波速度结构横向分布规律，可将1750~2150 m段解释为红层砂砾岩，下伏视横波速度不高于500 m/s；而2150~2750 m段下伏岩性可解释为花岗岩，视横波速度高于500 m/s，红层砂砾岩和花岗岩地层的岩性界线较清晰，如图 12中曲线所示。

横波属于剪切波，横波速度信息携带了下伏地层丰富的岩石物理信息(剪切模量等)。因此，构建地下空间的横波速度数据库，对了解研究区岩石物理和力学性质有一定意义。

5.   讨论

高密度电法探测第四系覆盖层厚度较准确，剖面显示研究区平均埋深大于40 m。因收集钻孔位置与高密度电法测线在空间上存在一定距离，实测值与钻孔数据存在较小的误差，符合地层变化规律。多条高密度电法剖面插值计算出的覆盖层空间分布，并不是真实的三维数据体，靠近实际测线的区域反映的数据真实度高，远离测线区域数据可信度降低，可加密测线数量或通过三维测量增加数据密度。覆盖层是地下空间开发、人类工程建设的关键层位，覆盖层引发的地质灾害直接影响人类活动。本文通过高密度电法，基本查清了万顷沙地区近地表覆盖层厚度空间分布，对该区开展后期总体规划有较重要的作用。

音频大地电磁探测深度大，可较好地弥补高密度电法100 m深度以外的探测盲区，尤其是对深部钻孔定位能起到重要作用。如本次音频大地电磁解译剖面与650 m深孔岩性资料吻合度高，终孔之前并未打穿红层砂砾岩地层，横向上也揭露了研究区隐伏岩性的分布情况及隐伏构造的发育。但是，音频大地电磁在50 m深度内分辨率较差，对浅部地层分层探测需借助高密度电法、微动手段等。对于较深的地层三维结构探测，可借助三维大地电磁技术，利用区域大地电磁构建近地表三维结构电磁参数模型，为认识地下深大断裂空间展布、三维结构提供更丰富的地电信息(仇根根等，2019)，也是下一步研究的目标。

微动勘探是近年兴起的一门新技术，利用环境背景噪音进行成像，是真正的绿色、无损的探测方法。本文采用三重圆的观测方式，解译的地层视横波速度剖面与研究区钻孔基本对应，尤其是能准确识别第四系覆盖层底界面，视横波速度横向变化吻合地层岩性分布。因此，通过微动与高密度电法互相补充探测，可在高密度电法受干扰强、难以开展的区域工作，获取较连续准确的近地表覆盖层埋深特征。同时，微动勘探可作为南方强风化区地质填图的一种有力手段。

高密度电法、微动、音频大地电磁探测结果表明，广州南沙近地表地层结构总体表现为较厚的第四系覆盖层、隐伏花岗岩及砂砾岩，隐伏岩体有较明显的空间分布范围，圈定的隐伏断裂呈现北东向展布。

6.   结论

(1) 高密度电法温纳装置具有较高的纵向分层能力，通过多条电性结构剖面控制了广州南沙地区二维覆盖层厚度平面、空间分布特征，全区覆盖层平均厚度达44.8 m。

(2) 微动方法属无损探测，提取频散曲线可进行横波速度分层，视横波速度划分地层结构效果明显，根据视横波速度结构可较好地划分地层结构和砂砾岩与花岗岩岩性分界面。

(3) AMT探测深度大，有效探测深度达500 m，反演的电性断面圈定了花岗岩、红层砂砾岩的出露范围，划分了不同岩性分界面的空间位置，识别出了南沙-东莞断裂。

(4) 采用高密度电法、微动、AMT探测，能够获取研究区地层的横波速度结构、电阻率电性结构，进而基本掌握了研究区近地表的地层结构特征。