嵩山北翼區(qū)域地質(zhì)、物探綜合找水效果淺析

□李公珍 □李孟孟（鞏義市水務(wù)局）

□張道清（河南現(xiàn)代鑿井有限公司）

嵩山北翼區(qū)域山高坡陡，巖石裸露、植被差、地下水補(bǔ)給面積小，出露巖性大部分為震旦系地層，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。20世紀(jì)90年代以前，水行政主管部門(mén)曾多次聘請(qǐng)省內(nèi)外找水專家到實(shí)地查看，均定性此區(qū)域地下水嚴(yán)重匱乏，無(wú)成井條件而告終。居住在該區(qū)域的村民出行不便，消息閉塞，人畜飲水極為困難，被鄭州市列為重點(diǎn)解困村。通過(guò)地質(zhì)、物探綜合工作，選定井位，取得了較為理想的效果。以鞏義市魯莊鎮(zhèn)王窯村物探找水，打井為例介紹這一地區(qū)地質(zhì)、物探找水效果，并對(duì)地下水富存、運(yùn)移規(guī)律給予分析。

一、地質(zhì)——水文地質(zhì)概況

工作區(qū)海拔高度700～1200m，地勢(shì)自南東向北西漸低，距嵩山主峰4km。鞏義市魯莊王窯以南、偃師唐窯以東出露地層主要為震旦系紫紅色頁(yè)巖、細(xì)砂巖、灰白色中粗粒石英砂巖及石英巖；西部及北部出露地層為下寒武系淺灰色厚層泥質(zhì)條帶鮞狀灰?guī)r及紫紅色頁(yè)巖夾薄層致密水巖。區(qū)內(nèi)第四系覆蓋較薄，植被不發(fā)育，溝谷中無(wú)泉水出露，地表水極為貧乏。

受多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的作用，區(qū)內(nèi)巖石褶曲現(xiàn)象明顯，小規(guī)模壓扭性斷層發(fā)育。北東部出露的泥質(zhì)條帶灰?guī)r厚幾十米，下伏震旦系地層，出露標(biāo)高1150m，局部巖溶發(fā)育，個(gè)別溶洞深達(dá)數(shù)十米，由于范圍小，位置高，對(duì)地下水補(bǔ)給不起主要作用。

位于工區(qū)西部的嵩山斷層從唐窯村中通過(guò)，走向NW，傾向SW，傾角較陡，屬壓扭性斷層，長(zhǎng)度數(shù)十千米，導(dǎo)水性較好。工區(qū)北西4km處張店村出露的巖溶深達(dá)數(shù)十米，且位于嵩山斷層的出露部位，巖溶內(nèi)的水位標(biāo)高420m左右，基本上反映了嵩山斷層內(nèi)的區(qū)域水位狀況。

二、找水打井歷史及工作方法

據(jù)調(diào)查，20世紀(jì)70年代，唐窯村打井2眼，深100m左右，均為干孔。1992年采用地質(zhì)、物探綜合方法為王窯村定井一處，位于海拔900m高度。1993年有關(guān)單位為唐窯村找水時(shí)使用的方法是α卡法，定井2眼，深300～350m。1994年底，在嵩山斷層下盤(pán)震旦系地層內(nèi)又為唐窯村定井一處，海拔高度700m左右。

兩次工作中使用的方法為聚焦垂直極化法和激電測(cè)探法，由于聚焦垂直極化法局部不均勻體及地形干擾大、勘探深度淺，故兩次工作均以激電測(cè)探法為主，AB/2max=420m。

三、物探測(cè)量結(jié)果

（一）IP測(cè)深斷面分析

該區(qū)主要使用的IP測(cè)探法，測(cè)量參數(shù)為ρs、ηs、J(圖略)。1號(hào)、2號(hào)點(diǎn)位于嵩山斷層部位，從而看出，兩測(cè)深點(diǎn)的ρs在嵩山斷層上反映為明顯陡升；ηs和J數(shù)值較小，ηs＜0.8%，J＜0.5%，是明顯地貧水電性反映。從測(cè)點(diǎn)7號(hào)到20號(hào)點(diǎn)，ρs呈漸高趨勢(shì)，反映了由頁(yè)巖到砂巖、石英巖電阻率漸高的電性特征；局部ρs等值線稀疏，是巖石破碎的電性反映。在ηs和J斷面上看，ηs=1.3%的等值線出現(xiàn)在7號(hào)點(diǎn)～20號(hào)點(diǎn)之間；J=0.6%的等值線亦分布在7號(hào)點(diǎn)～20號(hào)點(diǎn)，是該斷面下富水的電性反映。

（二）典型曲線分析

從位于嵩山斷層的1號(hào)點(diǎn)測(cè)深曲線 (圖略)看出，ρs近似45°上升，無(wú)明顯低阻反映；ηs和J值較小，ηs＜0.8%，J＜0.5%。該點(diǎn)測(cè)深曲線反映出嵩山斷層300m以內(nèi)貧水的電性特征。

13號(hào)點(diǎn)(圖略)和19號(hào)點(diǎn)(圖略)分別為唐窯和王窯兩村的定井測(cè)深曲線。曲線反映不難看出，兩個(gè)點(diǎn)的ρs曲線在AB/2＞100m以后較為平緩，ηs＜1.3%，J＜0.6%，兩曲線均反映出深部富水性較好的電性特征。

四、地下水富存規(guī)律淺析及驗(yàn)證結(jié)果

從物探電測(cè)結(jié)果看到，在嵩山斷裂構(gòu)造帶上，地下300m以內(nèi)沒(méi)有富水反映，而在高度高于該斷裂帶的嵩山主峰北翼的震旦系地層中ρs、ηs和J卻有明顯的富水電性反映，對(duì)出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因我們作出了如下分析：

地下水的補(bǔ)給來(lái)源一是降水補(bǔ)給；二是晝夜溫差大，大氣中的水分凝聚在巖石表面形成凝結(jié)水并滲入巖石裂隙，因此可以補(bǔ)給地下水；雖然從地貌上看沒(méi)有大的匯水面積，但實(shí)際上補(bǔ)給來(lái)源豐富。由于震旦系的砂巖、石英巖破碎以后形成的裂隙多以細(xì)小特征存在，而壓扭摺曲巖石又有一定的阻水作用，地下水排泄較為緩慢，因此，在局部巖石破碎地段逐步形成了地下水富集。找水初期抱最大希望的嵩山斷層，電測(cè)結(jié)果顯示，在300m以內(nèi)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)富水特征，這是因?yàn)樵摂鄬訛橐粚?dǎo)水?dāng)鄬?，斷層上盤(pán)的灰?guī)r溶蝕后形成的巖溶成為良好的排泄通道；自嵩山主峰向北西徑流的地下水到達(dá)該斷層后被迅速排泄，并形成了較大的水位落差。出露于張店村的巖溶水位為420m左右，基本上反映了該斷層的水位情況。

通過(guò)上述分析，取得了水文地質(zhì)與物探統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，肯定了王窯村找水點(diǎn)的富水可能性。鑿井結(jié)果，王窯村井深270m，出水量32t/h。1994年有關(guān)單位為唐窯村鑿井2眼，井位均布置在嵩山斷層部位，深320m～350m，無(wú)水，進(jìn)一步印證了上述水文地質(zhì)分析與物探結(jié)果的正確性。在嵩山斷層下盤(pán)約440m處為唐窯村定井位1處(13號(hào)點(diǎn))，且位于震旦系地層內(nèi)。鑿井結(jié)果，井深290m，出水量24t/h。

五、認(rèn)識(shí)

可以看出，對(duì)不同的地質(zhì)條件，應(yīng)選擇不同的物探方法，尤其是使用多參數(shù)綜合手段，可以起到取長(zhǎng)補(bǔ)短的效果。物探解釋?xiě)?yīng)與地質(zhì)、水文地質(zhì)緊密結(jié)合，統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，增加可靠性。

針對(duì)震旦系地層，激發(fā)極化法仍是一種較好的找水方法。

震旦系地層大多屬于脆性巖石，在巖石較為破碎或有斷裂構(gòu)造存在的情況下，往往具有富水可能，并非是絕對(duì)的隔水阻水巖層。

站在物探的角度，有關(guān)單位使用α卡法探測(cè)斷裂構(gòu)造是成功的，探測(cè)位置是準(zhǔn)確的，其找水失敗的原因在于方法本身的局限性和對(duì)該區(qū)水文地質(zhì)缺乏了解。