常規(guī)電法在皖東地區(qū)找水中的應(yīng)用

朱文科，仇嘯天，皮玉蓮，李超男

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局312地質(zhì)隊(duì)，安徽蚌埠 233040）

0 引言

近些年隨著物探勘查技術(shù)的不斷創(chuàng)新，頻率域電磁法中最具代表性的CSAMT 法逐漸代替常規(guī)電法，成為目前地質(zhì)勘查領(lǐng)域的主要方法。與CSAMT法相比，常規(guī)電法在水工環(huán)勘探領(lǐng)域仍然具有明顯的優(yōu)勢(shì)，具體體現(xiàn)在三個(gè)方面，一是水工環(huán)領(lǐng)域地質(zhì)勘查要求的勘查深度普遍較淺，常規(guī)電法一般情況下均能夠達(dá)到勘查目的，而CSAMT 法由于高頻信噪比低的原因?qū)е聹\層地質(zhì)信息反映不明顯；二是常規(guī)電法儀器體積小，技術(shù)成熟且便于野外施工，而CSAMT法發(fā)射源笨重，布線(xiàn)繁瑣且操作技術(shù)要求高；三是常規(guī)電法工程造價(jià)低，能耗少，性?xún)r(jià)比高，而CSAMT法工程造價(jià)高，能耗大，性?xún)r(jià)比低。因此，常規(guī)電法在水文地質(zhì)勘查領(lǐng)域仍然值得繼續(xù)推廣應(yīng)用。

1 皖東紅層區(qū)地質(zhì)、水文地質(zhì)與地球物理特征

1.1 地質(zhì)特征

工作區(qū)位于滁州市來(lái)安縣半塔鎮(zhèn)。區(qū)內(nèi)大地構(gòu)造屬于中朝準(zhǔn)地臺(tái)（Ⅰ級(jí)）中北部，下?lián)P子臺(tái)坳（Ⅱ級(jí)）中段。區(qū)內(nèi)主要出露地層為中生界白堊系宣南組、新生界新近系上新統(tǒng)桂五組、新生界第四系全新統(tǒng)豐樂(lè)鎮(zhèn)組[1]。詳見(jiàn)表1。

1.2 水文地質(zhì)特征

工區(qū)地貌為剝蝕堆積，地形表現(xiàn)為山前低圩、崗地和坳地相間分布。地下水類(lèi)型基本為上層滯水、基巖裂隙水，可開(kāi)采利用的地下水主要賦存于基巖風(fēng)化裂隙發(fā)育地段。單井涌水量變化較大,一般Q＜10m3/h。

1.3 地球物理特征

工作區(qū)第四系分布較少，玄武巖大面積出露，厚度在10～150m；玄武巖視電阻率ρs 值在40～160Ω·m。下覆主要為白堊系砂巖、粉砂巖，視電阻率一般在15～35Ω·m。致密塊狀玄武巖基本不含水，是隔水層；含氣孔狀玄武巖含水性較差，白堊系含水性變化較大，黏粒含量大的地層低阻特征明顯，且含水性較差，黏粒含量小的地層高阻特征明顯且含水性較好，構(gòu)造裂隙為水的運(yùn)移通道[2、3]。這種視電阻率差異為物探勘查提供了有利條件。

表1 工區(qū)地層表Table 1 Stratum of the working area

2 直流電法勘探方法技術(shù)

2.1 儀器設(shè)備

本次物探工作使用的儀器為重慶地質(zhì)儀器廠生產(chǎn)的WDJD-4多功能數(shù)字直流激電儀，該儀器測(cè)量裝置與供電裝置一體，野外物探工作不需要發(fā)送機(jī)、整流電源及發(fā)電機(jī)，只需要配備2～3個(gè)200V電池箱、供電線(xiàn)即可，攜帶方便。

2.2 技術(shù)方法

該地區(qū)物探找水的重點(diǎn)是找構(gòu)造裂隙及砂巖。工作方法選擇視電阻率聯(lián)合剖面法和電阻率測(cè)深法。應(yīng)用視電阻率聯(lián)合剖面法探測(cè)區(qū)內(nèi)視電阻率分布情況，利用同步低阻帶、正交點(diǎn)尋找構(gòu)造裂隙[2]，在查明的構(gòu)造裂隙處布置電阻率測(cè)深斷面，進(jìn)一步了解異常段電性特征[5、6]。

視電阻率聯(lián)合剖面法裝置參數(shù)為：AO=BO=70～150m，MN=20m，OC≥5AO；視電阻率測(cè)深采用溫納裝置，AB=5MN,極距詳見(jiàn)表2，供電時(shí)間2 秒，雙向供電。

3 實(shí)例分析

3.1 工區(qū)概況

工作區(qū)位于來(lái)安縣半塔鎮(zhèn)高山村，區(qū)內(nèi)有已知水井J1，出水量Q=8～10m3/h，通過(guò)水文地質(zhì)勘查發(fā)現(xiàn)，區(qū)內(nèi)存在兩處構(gòu)造裂隙，即北北東向斷層F1，北西向斷層F2，推測(cè)F1穿過(guò)井位J1[4]。根據(jù)推測(cè)構(gòu)造走向及地形特征，布置了3 條物探視電阻率聯(lián)合剖面測(cè)線(xiàn)。詳見(jiàn)圖1。

圖1 測(cè)線(xiàn)布置圖Figure 1.The survey line distribution

3.2 物探數(shù)據(jù)分析

視電阻率聯(lián)合剖面測(cè)量找構(gòu)造裂隙的主要依據(jù)是找正交點(diǎn)。所謂正交點(diǎn)，要滿(mǎn)足三個(gè)條件：一是曲線(xiàn)和曲線(xiàn)相交，且交點(diǎn)附近形成橫“8”字式的明顯歧離帶。二是交點(diǎn)所在測(cè)線(xiàn)的小號(hào)點(diǎn)一側(cè)，三是交點(diǎn)所在測(cè)線(xiàn)的大號(hào)點(diǎn)一側(cè)。例如圖2中1號(hào)點(diǎn)和2號(hào)點(diǎn)。在實(shí)際的測(cè)量工作中，由于地形起伏和地層產(chǎn)狀的影響，正交點(diǎn)的橫“8”字式明顯歧離帶會(huì)發(fā)生傾斜或變形，但是值和值負(fù)相關(guān)特征不會(huì)改變[2]。由測(cè)線(xiàn)布置圖1 可以看出，本次工作共布設(shè)了3條物探測(cè)線(xiàn)，其中2線(xiàn)未見(jiàn)明顯正交點(diǎn)，排除存在構(gòu)造裂隙的可能；1線(xiàn)1140點(diǎn)附近存在同步低阻正交點(diǎn)，但變形嚴(yán)重且值和值負(fù)相關(guān)特征不明顯，推測(cè)該點(diǎn)可能存在構(gòu)造裂隙；在2線(xiàn)勘查成果的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了3 線(xiàn)，以驗(yàn)證2 線(xiàn)1140 點(diǎn)所在的構(gòu)造裂隙。3 線(xiàn)視電阻率聯(lián)合剖面測(cè)量結(jié)果顯示：通過(guò)變極距往返測(cè)量均有明顯正交點(diǎn)，即A0=BO=110m極距所在的1號(hào)點(diǎn)、AO=BO=90m極距所在的2號(hào)點(diǎn)。變極距的目的是確定構(gòu)造裂隙在地層不同深度所處的位置，并由此確定裂隙的傾向。以圖2為例：裂隙深度相對(duì)較淺的2號(hào)點(diǎn)位于1060點(diǎn)，裂隙深度相對(duì)較深的1號(hào)點(diǎn)位于1010點(diǎn)附近，由圖1看出，1010點(diǎn)位于1060點(diǎn)以南，由此確定F2斷層南傾。

表2 對(duì)稱(chēng)四極測(cè)深裝置表（m）Table 2 the device table of symmetrical four-pole sounding(m）

圖2 3線(xiàn)視電阻率聯(lián)合剖面圖Figure 2.Combined profiles of the resistivity of line 3

視電阻率測(cè)深是在聯(lián)合剖面確定的構(gòu)造裂隙位置進(jìn)行，目的是了解測(cè)深點(diǎn)下不同深度的地質(zhì)斷面情況。根據(jù)前期的地層物性信息，了解到該地區(qū)以相對(duì)高阻的玄武巖和相對(duì)低阻的白堊系粉砂質(zhì)泥巖為主，測(cè)深以KQ型曲線(xiàn)為主，即ρ1＜ρ2＞ρ3＞ρ4，其中ρ1對(duì)應(yīng)第四系黏土層，ρ2 對(duì)應(yīng)新近系玄武巖，ρ3 對(duì)應(yīng)白堊系含水性較好的砂礫巖，ρ4對(duì)應(yīng)白堊系含水性較差的粉砂質(zhì)泥巖。從圖3可以看出，測(cè)深曲線(xiàn)未支對(duì)應(yīng)的白堊系在AB/2=60～180m段較為平整，說(shuō)明該段地層視電阻率與圍巖相比，高阻特征明顯，推測(cè)為能夠儲(chǔ)水的砂巖或砂礫巖。

圖3 3線(xiàn)視電阻率測(cè)深單支曲線(xiàn)Figure 3.The section of apparent resistivity sounding of line 3

通過(guò)視電阻率聯(lián)合剖面和視電阻率測(cè)深工作，在3線(xiàn)1050點(diǎn)設(shè)計(jì)井位，井深150m。后期鉆探和抽水試驗(yàn)顯示，該井位出水量Q＞10m3/h[4]，好于預(yù)期，通過(guò)物探工作圓滿(mǎn)完成了在貧水地區(qū)找水的任務(wù)。

4 結(jié)論

（1）利用直流電法進(jìn)行水資源勘查工作中，通過(guò)視電阻率聯(lián)合剖面獲得的正交點(diǎn)能夠確定構(gòu)造裂隙位置。

（2）通過(guò)改變聯(lián)合剖面裝置的供電極距進(jìn)行往返測(cè)量能夠確定構(gòu)造傾向。

（3）在構(gòu)造裂隙周?chē)贾靡曤娮杪蕼y(cè)深剖面，揭示地電斷面特征，能夠有效判斷地層、裂隙含水性。