大地電場巖性探測技術(shù)在地下水勘查中的應(yīng)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(yè)昆明勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，云南 昆明650051）

1 概述

水資源是基礎(chǔ)性自然資源和戰(zhàn)略性經(jīng)濟(jì)資源。傳統(tǒng)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(fā)極化法等單一物探方法尋找水源，由于受地形、巖性和構(gòu)造影響及體積勘探效應(yīng)的限制，成井率難以提高[1]。在復(fù)雜地質(zhì)背景下，根據(jù)不同的地質(zhì)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(zhì)量[2]。當(dāng)前，運(yùn)用多種技術(shù)方法解決某項(xiàng)地質(zhì)問題成為地質(zhì)調(diào)查工作的常態(tài)化需要，技術(shù)方法之間的相互協(xié)作、綜合集成、一體化應(yīng)用是地質(zhì)工作發(fā)展的趨勢[3]。

2 應(yīng)用實(shí)例

2.1 區(qū)域地質(zhì)環(huán)境

研究區(qū)位于海南省瓊海市博鰲鎮(zhèn)西北側(cè)，距博鰲鎮(zhèn)政府駐地3km左右，研究區(qū)范圍內(nèi)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(qū)地面標(biāo)高介于5.00-30.00m之間，坡度小于3°，較為平緩，場區(qū)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(qū)屬華南地槽瓊北五指山褶皺帶東緣，附近主要發(fā)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(qū)內(nèi)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(jié)構(gòu)水和來自儲存介質(zhì)的巖溶結(jié)構(gòu)水[4]，結(jié)合水文地質(zhì)資料及現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果，研究區(qū)內(nèi)主要賦存的地下水為孔隙水和裂隙水兩種類型。研究區(qū)內(nèi)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(zhì)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?，F(xiàn)根據(jù)測區(qū)內(nèi)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(zhì)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(qū)內(nèi)裂隙水為風(fēng)化帶網(wǎng)狀裂隙水，主要補(bǔ)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(fēng)化帶網(wǎng)狀裂隙中，其風(fēng)化帶一般厚30～50m，最厚100m以上，構(gòu)造裂隙發(fā)育一般，富水性弱～中等。

2.3 成果解譯

通過此次探測研究區(qū)地?zé)峋籅A5，封井可封在650m，1850m完鉆；估計(jì)水溫45～65℃，估計(jì)水量 400m3/d～1000m3/d；

通過此次探測研究區(qū)地?zé)峋籅A8，封井可封在800m，2150m完鉆；估計(jì)水溫50～70℃，估計(jì)水量 600m3/d～1000m3/d；

通過此次探測研究區(qū)地?zé)峋籅A7，封井可封在750m，1900m完鉆；估計(jì)水溫45～65℃，估計(jì)水量 500m3/d～800m3/d；

通過此次探測研究區(qū)地?zé)峋籅A11，封井可封在700m，2400m完鉆；估計(jì)水溫45～75℃，估計(jì)水量 500m3/d～1000m3/d；

通過此次探測研究區(qū)地?zé)峋籅A2，封井可封在500m，2100m完鉆；估計(jì)水溫45～60℃，估計(jì)水量 500m3/d～800m3/d；

通過此次探測研究區(qū)地?zé)峋籅A1，封井可封在700m，2100m完鉆；估計(jì)水溫45～65℃，估計(jì)水量 400m3/d～800m3/d。

通過此次探測研究區(qū)冷水井井位首先考慮砂礫巖，井深也比較淺，估計(jì)水量可達(dá)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(zhì)砂巖及底部的變質(zhì)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?？蛇x擇 BA11、BA2、BA3、BA7、BA8 等點(diǎn)，鉆井深度 650m～850m；估計(jì)水量可達(dá) 400m3/d～1000m3/d。

2.4 取水層及類型

結(jié)合區(qū)域調(diào)查資料及物探成果，以經(jīng)濟(jì)可行為原則，研究區(qū)冷水井選取長城系裂隙發(fā)育段變質(zhì)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(fā)育，富含裂隙水，富水性中等，且水質(zhì)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(zhì)巖、碎屑巖等含水性較弱的地層，均視為隔水層。結(jié)合場地地質(zhì)條件及物探結(jié)果顯示，第四系礫砂夾粉質(zhì)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(fā)育，富水性弱，具備一定溫度，屬于隔水層（保溫層）。結(jié)合場地地質(zhì)條件及物探結(jié)果顯示1270m～3000m為長城系變質(zhì)砂巖、大理巖、變粒巖地層，該段局部裂隙較發(fā)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(hù)，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?zé)衢_發(fā)中較為可觀的熱能資源層，該層可能含中溫?zé)崴?，溫度大?0℃。

2.5 開發(fā)地下水對環(huán)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(huán)境產(chǎn)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(wěn)定牢固且開采量很小，據(jù)此，深層地下水與地表水、淺層地下水屬兩個(gè)不同的系統(tǒng)，兩者無水力聯(lián)系，故開發(fā)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(jiān)硬巖層裂隙之中，估計(jì)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(yùn)動，又屬承壓水水力性質(zhì)，加之上覆的隔水蓋層，無壓縮性，長期的自重壓縮已經(jīng)定型，因此，開采地下水不會導(dǎo)致地面變形、塌陷及對建筑物的破壞。地區(qū)水中無有害有毒離子與組分，同時(shí)，地?zé)崴谑褂眠^程中，水溫下降較快，一般都以常溫水形式排放，因此，排放地?zé)崴粫Νh(huán)境及農(nóng)田產(chǎn)生污染。

3 結(jié)語

研究區(qū)目標(biāo)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(bǔ)給，補(bǔ)給量充足；受研究區(qū)附近三條導(dǎo)水?dāng)嗔巡?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(qū)長城系地層有較好補(bǔ)給作用。

研究區(qū)內(nèi)地?zé)崴某梢虺醪椒治鰬?yīng)為以地溫梯度增溫為主兼有巖漿余熱增溫。預(yù)測冷水井水質(zhì)基本滿足生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)，熱水井礦物指標(biāo)普遍偏高；成井后應(yīng)根據(jù)地下水開發(fā)利用方向取樣檢測，若指標(biāo)不符合使用標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)處理后再投入使用。

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