綜合物探在洞潭工程“龍洞”泉源及近壩庫區巖溶調查中的應用

陳青松

（湖南省水利水電勘測設計研究總院 長沙市 410007）

洞潭工程位于湖南永順縣羊峰鄉北側約4 km洞潭河中游原老洞潭水電站庫尾，洞潭河為沅水支流猛洞河的2級支流。由于該工程位于寒武系碳酸鹽巖地層區，右岸下游“龍洞”巖溶泉位于壩址和老洞潭壩下游，相距分別為 1 200 m 和 400 m 左右，出水量達（0.3～0.5）m3/s，出水點高程為（310～315）m，為常年巖溶下降泉，水庫是否存在向“龍洞”滲漏通道是制約該工程可行的關鍵所在。因此，在樞紐勘察工作之前，先對水庫成庫的地質條件進行論證，查明“龍洞”泉源及近壩庫區巖溶發育情況。為此，開展了電測深法、電磁波CT透視法的綜合物探方法。

1 地形、地質及地球物理特征

“龍洞”泉源及近壩庫區位于永順縣石堤鎮牙錯河村。壩址區位于洞潭河流域中部，相公橋——牙錯河段，屬低山峪谷、溶蝕洼地地貌區，河床階地不發育，坡降較大，急流湍灘甚多，河道彎曲，多為窄”V”形河谷，河床寬一般（10～20）m，河床海拔（355～460）m。 區域內出露的地層主要有寒武系～奧陶系碳酸鹽巖地層、志留系砂頁巖及第四系松散層。其中寒武系地層分布于工程區及流域的西部，南部分水嶺一帶。

近壩庫區巖性主要為（∈2-3ls2)淺灰、灰白色厚～巨厚層狀粗晶至致密白云巖、灰質白云巖、白云質灰巖等。白云巖、灰質白云巖、白云質灰巖和灰巖的電阻率較高，而強巖溶發育帶或斷層構造帶的電阻率較低，有明顯的物性差異，具有很好的地球物理工作條件。

在電磁波CT透視中，完整灰巖等高阻介質對電磁波能量的吸收較小，而溶洞或裂隙發育密集帶因充水導電性變好，對電磁波能量吸收較強，所以當溶洞或裂隙密集發育帶，處于接收機與發射機之間時，呈現出吸收型陰影異常（吸收系數高值）。根據陰影異常便可確定地質體輪廓的空間位置。

2 野外工作方法

為了減少物探資料的多解性，提高勘探精度，該工程選用了兩種物探方法進行綜合勘探。具體工作布置見圖1。

圖1 工作布置

2.1 電測深法

電測深法工作采用重慶地質儀器廠生產的DZD-4型多功能全自動電法儀，目的以查明“龍洞”泉源及近壩庫區巖溶發育情況。測試采用三極電測深方法進行，最大AB/2=150 m，MN/2=0.5 m、5 m，點距（5～10）m 不等。通過對曲線類型的變化和等視電阻率斷面圖定性分析電性異常帶的位置。

2.2 電磁波CT透視法

電磁波CT透視工作使用的儀器設備是EW－1A型電磁波透視儀。為了保證有足夠的分辨率。經對比試驗，我們選取8 MHz的頻段為主要工作頻率。因內業作圖采用層析成像成圖，在外業數據采集時，全部用發定觀測方式。即將發射機定在孔口，接收機從孔口至孔底觀測一遍，然后把發射機下降1 m，接收機再重復上述工作，直到發射機下到孔底為止，接收機的點距為1 m。采用專業的數據處理軟件ECT進行處理，得到吸收系數成像的色譜圖。與鉆探結果進行對比，有很好的效果。

3 應用實例

3.1 區域大斷裂F4的探查

近壩庫區右岸與下游“龍洞”泉（暗河）之間存在河間地塊，為論證“龍洞”泉是否來自壩址上游河床，勘察前期，在牙錯河附近采用物探的勘探手段對區域大斷裂F4進行探查。近壩區共布置8條電測深剖面。從ρS地電斷面圖上看，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ剖面都存在著視電阻率低值異常帶，物探推測為F4斷裂異常反映。圖2為Ⅳ剖面視電阻率ρS地電斷面圖。根據物探測試成果在Ⅳ剖面樁號15 m處 （4＃點）布置了ZK1鉆孔。后經鉆孔驗證，孔深（9.9～23.9）m為斷層溶蝕破碎帶，此破碎帶與龍洞斷層連線方向及走向近一致，應為同一條斷層，即為牙錯河～龍洞F4斷層。

圖2 Ⅳ剖面視電阻率ρS地電斷面圖

結合ZK1～ZK2剖面電磁波CT透視成果資料 （圖3）看，在ZK1和ZK2鉆孔間存在一較陡傾角的斷層，該剖面物探推斷（462.5～475）m高程，靠ZK1鉆孔側發育大溶洞。462.5 m高程以下巖體較完整，局部有溶蝕現象。與鉆探揭示吻合較好。

3.2 近壩庫區巖溶的探查

圖3 ZK1～ZK2剖面電磁波CT透視成果資料（高程m，孔深m）

為了查明近壩庫區巖溶的發育情況，在近壩庫區共布置8條電測深剖面。各剖面均探查到溶蝕破碎帶的反映。Ⅶ剖面從ρS地電斷面圖（圖4）上看，在剖面的樁號60 m（7#點）和樁號 90 m（10#點）段，存在著視電阻率低值帶，物探推測為溶蝕破碎帶或斷層異常反映。在剖面的樁號238 m（26#地段），存在著視電阻率低值帶，物探推測為巖溶溶蝕帶反映。另在壩軸線ZK4和ZK5鉆孔間布置了電磁波CT透視剖面（圖5），該剖面物探推斷靠近ZK4鉆孔側高程 （332～338）m為溶洞及溶蝕裂隙發育帶。靠近ZK5 鉆孔側 （332.5～335）m、（345～348）m 高程發育溶洞。ZK5鉆孔附近高程332 m以上有多層溶洞，由工作布置圖1可知，與電測深法所探查巖溶帶相吻合。

圖4 ρS地電斷面圖

圖5 ZK4和ZK5鉆孔間布置了電磁波CT透視剖面（高程m，孔深m）

4 結語

本次工作查明了近壩庫區區域大斷裂F4及其影響下形成的巖溶發育形態、規模大小，為開展其它后續勘探工作提供了依據。綜合物探這種輕便勘探手段在洞潭工程中的應用效果是明顯的。