天然場音頻大地電磁法在粵北找水中的應(yīng)用

李劍波

（廣東省地質(zhì)物探工程勘察院，廣東 廣州 510800）

1 概述

粵北石山地區(qū)是廣東省缺水較嚴(yán)重的地區(qū)之一，但同時(shí)也是地下水資源較豐富的地區(qū)之一。2007年，通過廣東省地質(zhì)局及下屬多家單位向國土資源廳立項(xiàng)，通過了粵北巖溶石山地區(qū)地下水資源勘查監(jiān)測可行性研究報(bào)告，主要解決粵北地區(qū)地下水資源的分布、儲(chǔ)量以及為地下水合理開采依據(jù)等問題。

根據(jù)立項(xiàng)報(bào)告，對(duì)地下水資源的查找主要采用水文地質(zhì)測繪、物探、鉆探等方法，物探工作主要方法有電阻率剖面法、電阻率測深法、高密度電法、瞬變電磁法、天然場音頻大地電磁法、遙感法等。天然場音頻大地電磁法主要解決覆蓋層厚度較大的部分測區(qū)的探測工作，測區(qū)主要集中在粵北找水星子測區(qū)。

采用美國EMI與Geometrics兩家公司聯(lián)合研制EH-4電磁測量系統(tǒng)進(jìn)行天然場音頻大地電磁測量工作，測量工作參照《大地電磁測探法技術(shù)規(guī)程》執(zhí)行。

2 水文地質(zhì)特征

2.1 地層?；洷睅r溶石山地區(qū)的地層奧陶系、志留系缺失，震旦系至第四系的其余地層均有分布。其中以碳酸鹽巖類巖石分布最廣，主要包括泥盆系東崗嶺組、棋梓橋組、榴江組、融縣組、天子嶺組，石炭系船山群、孟公坳組、石磴子組和梓門橋組以及壺天群，二迭系棲霞組、茅口組、長興組，三迭系大冶組、四望嶂組等地層。

2.2 地質(zhì)構(gòu)造?；洷睅r溶石山地區(qū)地處華南褶皺系的中段、南嶺緯向構(gòu)造帶的南段。區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，在漫長的地質(zhì)時(shí)期經(jīng)歷了多期次和多種性質(zhì)的地殼運(yùn)動(dòng)，其中以燕山運(yùn)動(dòng)和喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)最為強(qiáng)烈，形成了復(fù)雜的地層巖石組合和地形地貌形態(tài)。

2.3 地下水類型及水文地質(zhì)特征。受地貌、地層巖性及地質(zhì)構(gòu)造等條件所控制，該區(qū)地下水類型主要包括松散巖類孔隙水、基巖裂隙水及碳酸鹽巖類巖溶水。其中碳酸鹽巖類巖溶水分布范圍最廣，地下水資源最豐富，具有較大的開發(fā)潛力。巖溶地下水主要來源于大氣降水入滲補(bǔ)給，通過巖溶裂隙、溶洞及巖溶管道或構(gòu)造部位，以泉水、暗河或伏流方式排泄，最后匯入附近的江河、溪流。

3探測成果及分析

圖3.1是粵北某工點(diǎn)地天然場音頻大地電磁測深電阻率反演剖面圖，由圖可以看出，該測區(qū)電阻率背景為高，這與區(qū)域的實(shí)際地質(zhì)情況符合，在點(diǎn)號(hào)430附近有一向小號(hào)方面延伸的低阻異常，結(jié)合實(shí)際踏勘資料，物探推斷為斷裂破碎帶，富水性較好。

該工點(diǎn)采用點(diǎn)距20米進(jìn)行野外布，采取EMAP布極方式測量，數(shù)據(jù)疊加次數(shù)大于8次，信號(hào)頻率范圍在10～10000Hz，數(shù)據(jù)反演采用IMGEM軟件進(jìn)行，反演結(jié)果經(jīng)過與實(shí)際電測深資料對(duì)比，吻合程度很高，基本說明天然場音頻大地電磁法在方法應(yīng)用效果上可以達(dá)到常規(guī)電測深的效果。

圖3.2是在粵北完成的電阻率反演剖面圖，該測線位于石灰?guī)r地區(qū)，目的是查找?guī)r溶水，由于第四系蓋層厚度較大，采用常規(guī)電法施工十分困難，于是采用音頻大地電磁法進(jìn)行測量。

測量完成后，在圖3.2測線3450測點(diǎn)深部見有低阻閉合圈異常，根據(jù)以往電法解釋經(jīng)驗(yàn)，可能為富水帶反映，于是建議在該點(diǎn)經(jīng)行了鉆孔驗(yàn)證。驗(yàn)證結(jié)果如下：0～110.0m第四系土層及粉砂質(zhì)泥巖，電阻率為低阻，電阻率斷面中反映小于200Ω. m，110.0～118.0為碎裂巖，正好位于推斷斷層位置，118.0～214.0為泥質(zhì)灰?guī)r，電阻率為中低阻，小于1000Ω.m，214.0～300.0m為石灰?guī)r，在272.0m處裂隙發(fā)育，有方解石脈充填，過水現(xiàn)象明顯，富水性好，為該鉆孔主要含水段。

圖3.2 粵北某工點(diǎn)大地電磁電阻反演剖面

結(jié)語

從方法對(duì)比和鉆孔驗(yàn)證中都說明，天然場音頻大地電磁在粵北找水中取得了較好的效果。天然場音頻大地電磁法在本文例子中對(duì)斷裂破碎帶的反映有兩種形式：第一種是高阻背景下的低阻異常帶，這種異常帶往往富水性較好，由于本文中的異常沒有鉆孔驗(yàn)證，難以下十分肯定的結(jié)論。

第二種是高低阻分界，電阻率突變位置，這種異常帶富水性較差，本文3.2圖例子中鉆孔建碎裂巖位置富水性就不好。除斷裂破碎帶富水以外，還有裂隙水、巖溶水等，在圖3.2例子中在高阻背景下的低阻閉合圈是裂隙富水位置，據(jù)此可以推斷，裂隙水和巖溶水一般反映為高阻背景下的低阻閉合圈，對(duì)于可溶性巖地層低阻閉合圈往往會(huì)是巖溶或者溶蝕裂隙富水，在難溶性巖地層低阻閉合圈一般會(huì)是裂隙富水。

[1]樸化榮.電磁測深法原理[M].北京：地質(zhì)出版社，1990.

[2]化希瑞，湯井田.EH-4系統(tǒng)的數(shù)據(jù)二次處理技術(shù)及應(yīng)用 [J].地球物理學(xué)進(jìn)展，2008.