大地電場巖性探測技術在地下水勘查中的應用

施 濤，許漢華，蔣本文，郝 勇，李紅林，樊亞紅，賀建濤

（中國有色金屬工業昆明勘察設計研究院有限公司，云南 昆明650051）

1 概述

水資源是基礎性自然資源和戰略性經濟資源。傳統物探法在地下水勘查中主要采用直流電阻率法、高密度電阻率法、激發極化法等單一物探方法尋找水源，由于受地形、巖性和構造影響及體積勘探效應的限制，成井率難以提高[1]。在復雜地質背景下，根據不同的地質條件和工作要求，針對性地選取多種物探方法來綜合分析、解釋，以提高工作質量[2]。當前，運用多種技術方法解決某項地質問題成為地質調查工作的常態化需要，技術方法之間的相互協作、綜合集成、一體化應用是地質工作發展的趨勢[3]。

2 應用實例

2.1 區域地質環境

研究區位于海南省瓊海市博鰲鎮西北側，距博鰲鎮政府駐地3km左右，研究區范圍內均屬于沖湖積平原地貌類型，主要受萬泉河及其支流的沖洪積形成的，表面呈由西向東的微斜狀，整體地形平緩，河流分布較廣，研究區地面標高介于5.00-30.00m之間，坡度小于3°，較為平緩，場區局部表層出露有第四系地層，白堊系鹿母灣組地層、印支-海西期地層及長城系地層。研究區屬華南地槽瓊北五指山褶皺帶東緣，附近主要發育斷裂為東西向昌江-瓊海斷裂、南北向蓬萊-煙塘斷裂、西南-東北向龍江-萬泉斷裂等。以上斷裂均為第四系非活動斷裂，其余區內斷裂均為次級小斷裂。

2.2 地下水類型

地下水可分為孔隙水，裂縫結構水和來自儲存介質的巖溶結構水[4]，結合水文地質資料及現場調查結果，研究區內主要賦存的地下水為孔隙水和裂隙水兩種類型。研究區內孔隙水主要分布在沖湖積盆地、沖溝溝口、河谷地段及海灘、砂堤處，含水層由砂礫石、砂、粉砂質粘土等組成，其富水性隨巖性、含水層厚度、地貌條件的不同而有所差異。現根據測區內孔隙水的成因、巖性及地貌條件，將其劃分為第四系河流沖積粘土質砂、砂礫石層孔隙潛水、第四系海相砂礫石層孔隙潛水兩種類型。研究區內裂隙水為風化帶網狀裂隙水，主要補給水源是大氣降水，地下水賦存于白堊系鹿母灣組礫巖、砂巖，印支-海西期花崗巖及長城系混合巖風化帶網狀裂隙中，其風化帶一般厚30～50m，最厚100m以上，構造裂隙發育一般，富水性弱～中等。

2.3 成果解譯

通過此次探測研究區地熱井井位BA5，封井可封在650m，1850m完鉆；估計水溫45～65℃，估計水量 400m3/d～1000m3/d；

通過此次探測研究區地熱井井位BA8，封井可封在800m，2150m完鉆；估計水溫50～70℃，估計水量 600m3/d～1000m3/d；

通過此次探測研究區地熱井井位BA7，封井可封在750m，1900m完鉆；估計水溫45～65℃，估計水量 500m3/d～800m3/d；

通過此次探測研究區地熱井井位BA11，封井可封在700m，2400m完鉆；估計水溫45～75℃，估計水量 500m3/d～1000m3/d；

通過此次探測研究區地熱井井位BA2，封井可封在500m，2100m完鉆；估計水溫45～60℃，估計水量 500m3/d～800m3/d；

通過此次探測研究區地熱井井位BA1，封井可封在700m，2100m完鉆；估計水溫45～65℃，估計水量 400m3/d～800m3/d。

通過此次探測研究區冷水井井位首先考慮砂礫巖，井深也比較淺，估計水量可達50m3/d～200m3/d。

BA1:水層 40-70m.水層 110-140m.水層 170-200m。

BA2:水層 20-40m.水層 80-110m.水層 130-150m。

BA3:水層 30-60m。

BA10:水層 10-30m.水層 80-110m。

BA11:水層 20-60m.水層 90-130m。

其次考慮變質砂巖及底部的變質砂礫巖, 水層水量較豐富；而砂泥巖、泥巖為主的水層水量不豐富。可選擇 BA11、BA2、BA3、BA7、BA8 等點，鉆井深度 650m～850m；估計水量可達 400m3/d～1000m3/d。

2.4 取水層及類型

結合區域調查資料及物探成果，以經濟可行為原則，研究區冷水井選取長城系裂隙發育段變質石英砂巖為取水層，開采深度主要介于200m～600m之間；該段局部裂隙較發育，富含裂隙水，富水性中等，且水質較好，不易受到污染。

柔性巖類或弱透水性巖組都可以成為保溫蓋層，一般以黏土層、泥質巖、碎屑巖等含水性較弱的地層，均視為隔水層。結合場地地質條件及物探結果顯示，第四系礫砂夾粉質黏土，厚度小于20m，富水性弱，水量較小，為相對隔水層；780～1270m主要以長城系片麻巖為主，該段裂隙不發育，富水性弱，具備一定溫度，屬于隔水層（保溫層）。結合場地地質條件及物探結果顯示1270m～3000m為長城系變質砂巖、大理巖、變粒巖地層，該段局部裂隙較發育，富水性中等，水量一般，受地溫增溫梯度及周圍花崗巖余熱釋放影響，以及保溫蓋層的保護，該層裂隙水吸熱后形成熱儲層，物探資料顯示該層厚度較大，是地熱開發中較為可觀的熱能資源層，該層可能含中溫熱水，溫度大于50℃。

2.5 開發地下水對環境影響的評估

開采利用地下水資源比較安全、可靠，不會對環境產生影響。首先，冷水井主要開采層在200～600m，熱水井開采層在1270～2200m，且上部存在較厚的隔水隔熱層，其次，施工中對非采水地段分別采用無縫鋼管及水泥固井封閉止水，井壁穩定牢固且開采量很小，據此，深層地下水與地表水、淺層地下水屬兩個不同的系統，兩者無水力聯系，故開發深層地下水，不會對地表水、淺層地下水、居民用水造成影響。地下水賦存于堅硬巖層裂隙之中，估計只占巖層總體積的5%左右，而且在抽水過程中，儲水層四周的水不斷向井筒運動，又屬承壓水水力性質，加之上覆的隔水蓋層，無壓縮性，長期的自重壓縮已經定型，因此，開采地下水不會導致地面變形、塌陷及對建筑物的破壞。地區水中無有害有毒離子與組分，同時，地熱水在使用過程中，水溫下降較快，一般都以常溫水形式排放，因此，排放地熱水不會對環境及農田產生污染。

3 結語

研究區目標開采層為長城系混合巖，該層裂隙水主要受大氣降水入滲補給，補給量充足；受研究區附近三條導水斷裂昌江-瓊海斷裂、龍江—萬泉斷裂、祿馬—九曲江斷裂控制，周邊裸露的巖漿巖地層、砂巖地層等富水性較好的巖層也可對研究區長城系地層有較好補給作用。

研究區內地熱水的成因初步分析應為以地溫梯度增溫為主兼有巖漿余熱增溫。預測冷水井水質基本滿足生活飲用水標準，熱水井礦物指標普遍偏高；成井后應根據地下水開發利用方向取樣檢測，若指標不符合使用標準，應處理后再投入使用。

開發地下水對周圍環境的影響較小，基本上無負面影響（場區周邊范圍無開采井），而且井深較深，對地面設施、公路、鐵路等不會產生沉降影響。開發地下水使用過程中的廢水建議進行處理后排放。