高密度法和音頻大地電磁法在地下水勘查中的應(yīng)用

王麗妍，胥博文，楊 毅，辛玉齊

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高密度法和音頻大地電磁法在地下水勘查中的應(yīng)用

王麗妍1，胥博文1，楊 毅2，辛玉齊1

(1.天津地?zé)峥辈殚_(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)院，天津 300250；2.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所，河北 廊坊 065000)

山東省泰安市某些村落干旱少雨，水資源匱乏。采用高密度法和音頻大地電場(chǎng)法相結(jié)合，圈定低電位異常帶及低阻異常帶，揭示巖溶裂隙密集帶的分布與埋深狀況，結(jié)合水文地質(zhì)條件確定富水帶位置和埋深，提供有利孔位，有效緩解缺水村屯人畜飲水問(wèn)題。

高密度法；音頻大地電場(chǎng)法；巖溶裂隙；地下水

水資源是發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)不可缺少的重要資源。我國(guó)許多地方對(duì)水的需求已經(jīng)超過(guò)水資源所能負(fù)荷的程度，同時(shí)許多地區(qū)也瀕臨利用之不平衡。目前,對(duì)一些缺水地區(qū)及貧困山區(qū),查找地下水仍是今后地下水勘查工作的重點(diǎn)。山東省泰安市某村為干旱缺水村屯，村民合計(jì)約500人，打井主要供人畜飲用。本次采用高密度法和音頻大地電場(chǎng)法，結(jié)合該地區(qū)水文地質(zhì)條件，為該村選取最有利的井位。

1 地質(zhì)條件

構(gòu)造地質(zhì)條件：該村所在地位于向北傾斜的單斜構(gòu)造上，附近發(fā)育一330°走向斷層。微地形地貌為河谷平原地帶，地形平緩，上覆第四系土層厚約0～5 m。上層∈1m紫色薄層頁(yè)巖夾灰?guī)r，下層∈1z朱砂洞組灰白色中厚層灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r含燧石團(tuán)塊，底部太古界花崗片麻巖。

水文地質(zhì)條件：寬緩平原地帶，地下水水力坡度小，地下水由南向北運(yùn)移。根據(jù)附近已有鉆孔調(diào)查，判斷該處地下水水位埋深小于20 m?！?m紫色頁(yè)巖夾灰?guī)r層間巖溶裂隙水，地下水儲(chǔ)存在灰?guī)r夾層中，具備一定成井條件；底部∈1z泥質(zhì)灰?guī)r巖溶水，厚約5 m，含水較豐富。含水層為層間灰?guī)r，厚度不大，預(yù)計(jì)儲(chǔ)水量不大，小于50 m3/h。開(kāi)采時(shí)鉆孔進(jìn)尺為打穿∈1z，進(jìn)入太古界變質(zhì)巖古風(fēng)化殼20 m終孔。

2 方法技術(shù)

音頻大地電場(chǎng)法：用于揭示巖溶斷裂帶的平面位置及延伸方向。主要技術(shù)參數(shù)為：測(cè)量極距MN=10 m，點(diǎn)距=5 m 或10 m。

高密度電法：用于揭示巖溶斷裂帶的平面位置和埋深狀況。主要技術(shù)參數(shù)為：測(cè)量極距MN=點(diǎn)距=10 m，電極60條。采用對(duì)稱四極測(cè)深法，層數(shù)16層。三極電測(cè)深法，層數(shù)25層。無(wú)窮遠(yuǎn)極垂直測(cè)線布置，OC長(zhǎng)約1 300 m。

物探野外數(shù)據(jù)采集采用WGMD-3高密度電阻率測(cè)量系統(tǒng)一套，音頻大地電場(chǎng)儀YDD-B一臺(tái)和手提電腦三臺(tái)。根據(jù)地面水文地質(zhì)調(diào)查結(jié)果和地形地物分布情況，測(cè)線布設(shè)盡量與巖溶發(fā)育帶或地質(zhì)構(gòu)造帶相垂直。物探測(cè)線的布設(shè)采用森林羅盤儀定向，測(cè)繩量距的方法，物探異常點(diǎn)采用GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)定位。

圖1 物探測(cè)線平面布置圖

3 資料處理與解釋

3.1 音頻大地電場(chǎng)法

從3條音頻大地電場(chǎng)法剖面曲線可知(圖2～圖4)，存在兩條低電位異常帶，其一為第1測(cè)線455/1，第2測(cè)線425/2，445/2，第3測(cè)線475/3組成的低電位異常；其二為第1測(cè)線515/1～565/5，第2測(cè)線565/2～575/2，第3測(cè)線525/3～565/3組成低電位異常條帶；3條測(cè)線上異常呈東西方向和北西向；具有一定的走向和寬度的低值異常，且寬窄不一，揭示為地下水富集區(qū)，地質(zhì)異常體可能為范圍較大的巖溶裂隙密集帶(見(jiàn)圖1)。

圖2 第1測(cè)線音頻大地電場(chǎng)法電位剖面曲線

圖3 第2測(cè)線音頻大地電場(chǎng)法電位剖面曲線

圖4 第3測(cè)線音頻大地電場(chǎng)法電位剖面曲線

3.2 高密度對(duì)稱四極測(cè)深法

由第1測(cè)線高密度對(duì)稱四極測(cè)深剖面可知，在450/1～540/1測(cè)點(diǎn)間，圖像呈“ㄩ”型相對(duì)低阻異常，其電阻率小于60Ω·m，兩側(cè)電阻率相對(duì)較高，大于80Ω·m，形成明顯的低電阻異常帶，揭示為地下水富集區(qū)(如圖5對(duì)稱四極測(cè)深)。在該異常段內(nèi)，基巖裸露為紫紅色薄層頁(yè)巖，在0～30 m深度段，電阻率較低，電阻率小于50Ω·m，屬于水位上部的導(dǎo)電性較好的頁(yè)巖。在30 m深度以下，電阻率仍然較低，推斷為含水巖性裂隙密集帶，從剖面圖上，異常發(fā)育深度大于110 m。

3.3 高密度三極電測(cè)深法

由第1測(cè)線三極測(cè)深斷面可知，在450/1～550/1測(cè)點(diǎn)呈“ㄩ”型相對(duì)低阻異常，揭示為地下水富集區(qū)(如圖5三極測(cè)深A(yù))。從測(cè)深資料推斷，0～20 m電阻率變化平緩，數(shù)值為40～60Ω·m，為薄層頁(yè)巖。在20～50 m，單點(diǎn)電阻率測(cè)深曲線呈“V”型低值異常，電阻率范圍在28～70Ω·m。50～80 m巖石相對(duì)完整。在80～160 m，該段巖體較破碎，推斷為含水裂隙密集帶，低阻異常在160 m還有向下延伸的趨勢(shì)，說(shuō)明異常發(fā)育深。

圖5 第1測(cè)線高密度視電阻率反演剖面圖

3.4 斷層、含水裂隙密集帶的位置及走向

綜合剖面、測(cè)深及音頻大地電場(chǎng)法資料，已知斷層F經(jīng)455/2、520/1向北西向延伸，方向約330°(見(jiàn)圖1)。

在3條測(cè)線控制范圍內(nèi)，存在一方向約70。的裂隙密集帶(見(jiàn)圖1)，平面上，發(fā)育寬窄不一，最寬約50 m，最窄約10 m，綜合推斷第1測(cè)線520/1點(diǎn)為斷層與含水裂隙密集帶的交匯處，為找水的有利靶區(qū)。

4 結(jié)語(yǔ)

物探方法存在多解性，因此本次找水工作運(yùn)用兩種物探方法相結(jié)合，以減少解釋成果的偏差。本次以物探探測(cè)資料結(jié)合水文地質(zhì)條件，孔位定為第1測(cè)線520/1測(cè)點(diǎn)，該點(diǎn)地質(zhì)推斷解釋如下：H=0～30 m為薄層紫紅色頁(yè)巖；H=30～50 m段為頁(yè)巖夾薄層灰?guī)r，為第一層含水段。H=50～80 m，巖石相對(duì)完整。H=80～160 m段，巖石破碎、完整性差，推斷為第二含水裂隙密集帶。在深度大于160 m后，電阻率仍然變化平緩，說(shuō)明低阻異常發(fā)育深度大于160 m。建議孔深200 m。最終成井水量為10 m3/h，緩解了該村人畜飲水的困難。

[1]肖宏躍，雷宛．地電學(xué)教程．北京：地質(zhì)出版社.2008．

[2]傅良魁．電法勘探教程．北京：地質(zhì)出版社.1983．

[3]中華人民共和國(guó)地質(zhì)礦產(chǎn)部．電阻率剖面法技術(shù)規(guī)程．北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.1994．

[4]中華人民共和國(guó)地質(zhì)礦產(chǎn)部．電阻率測(cè)深法技術(shù)規(guī)程．北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.1994．

P641.7

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1004-1184(2016)06-0083-02

2016-08-15

王麗妍(1985-)，女，吉林松原人，工程師，主要從事物探方面工作。