綜合電法在花崗巖缺水地區(qū)的應(yīng)用

曾源濤

摘要：本文主要介紹了聯(lián)合剖面法和激電測深法在六安市東河口鎮(zhèn)大華山花崗巖缺水地區(qū)找水勘查的應(yīng)用。根據(jù)工作區(qū)的實際情況，布置了4條物探剖面。通過聯(lián)合剖面法確定深部構(gòu)造的產(chǎn)狀，以激電測深確定地層結(jié)構(gòu)和不同深度地質(zhì)斷面情況，兩種方法互相驗證，互為補充。根據(jù)物探結(jié)果，布設(shè)了ZK1、ZK2兩個勘探鉆孔。經(jīng)鉆探驗證，成功探獲巖體裂隙水。

關(guān)鍵詞：聯(lián)合剖面法；激電測深法；花崗巖；找水

引言

根據(jù)巖石空隙類型發(fā)育，可以把含水儲集層劃分為孔隙含水層、裂隙含水層或帶、巖溶含水系統(tǒng)三種類型?；◢弾r地區(qū)的地下水主要分屬裂隙含水帶這類型。作為粗粒結(jié)晶的花崗巖，風(fēng)化裂隙最為發(fā)育，而風(fēng)化帶下部未風(fēng)化的基巖，構(gòu)成隔水底板，所以風(fēng)化裂隙中通常賦存有潛水，但風(fēng)化裂隙含水層往往厚度不大，規(guī)模有限；而花崗巖在構(gòu)造運動過程中受力產(chǎn)生的構(gòu)造裂隙，尤其是張性裂隙，往往具有較好的含水性和導(dǎo)水性，是在缺水花崗巖地區(qū)尋找地下水的主要目標(biāo)。地下不同巖層電阻率不同，同種類型的巖層受到構(gòu)造破壞，含水或泥質(zhì)充填后電阻率也不相同。聯(lián)合剖面法是由兩個三極裝置聯(lián)合組成的視電阻率測量方法，具有分辨能力高、異常明顯等優(yōu)點。但由于其有無窮遠(yuǎn)極，野外工作中又裝置又笨重，地形影響大的缺點。激電測深法所提取參數(shù)有視極化率、視電阻率等，與研究同一測點下垂直方向不同深度范圍巖（礦）層電阻率的變化規(guī)律以解決與深度有關(guān)的各類地質(zhì)問題。綜合運用這兩種勘查方法在六安市東河口鎮(zhèn)大華山花崗巖地區(qū)進(jìn)行地下水探測，取長補短，取得了良好的勘查效果。

1.區(qū)域地質(zhì)、水文地質(zhì)及地球物理特征

1.1區(qū)域地質(zhì)概況

1.1.1地層

據(jù)《安徽省區(qū)域地質(zhì)志》，本區(qū)屬北淮陽地區(qū)地層區(qū)，金寨—霍山地層小區(qū)。區(qū)內(nèi)長期斷斷續(xù)續(xù)地保持著地槽沉積環(huán)境，其層序極不完整。在1∶20萬區(qū)域水文地質(zhì)圖內(nèi)，所見地層見下表：

1.1.2構(gòu)造

本區(qū)屬合肥盆地，位于盆地的肥南斷坳內(nèi)。區(qū)內(nèi)褶皺從北至南分為戚家橋—花子崗盆地、青山—鳳凰臺盆地和霍山—九井盆地。形成時期分別為喜山期、燕山早期和燕山晚期。斷裂構(gòu)造在本區(qū)較為發(fā)育，不同時期，不同方向，不同性質(zhì)的斷裂互相切錯，構(gòu)成較為復(fù)雜的構(gòu)造跡象，確定斷裂的形成時期較為困難。但總的來說，縱向切割橫向，北東向切割北西向。

1.2區(qū)域水文地質(zhì)特征

1.2.1地下水賦存條件及分布規(guī)律

本區(qū)地下水賦存于不同巖類孔隙、裂隙之中。其賦存條件和分布規(guī)律既受區(qū)域地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造控制，同時又受地貌形態(tài)、水文、氣象諸因素直接影響。

1.2.2地下水類型及含水巖組的劃分

根據(jù)地下水賦存條件、含水介質(zhì)及水力特征，本區(qū)地下水類型可分為：松散巖類孔隙水、碎屑巖類孔隙水和基巖裂隙水等三大類。

1.2.3地下水的補給、徑流、排泄條件

大氣降水是本區(qū)地下水的補給來源。斷裂構(gòu)造和裂隙是本區(qū)地下水入滲、循環(huán)的主要通道和主要富集地帶。降水入滲后，一部分沿斷裂和裂隙密集帶作水平方向徑流（總體徑流方向自南至北與地形坡度變化一致），并在構(gòu)造和地形有利部位出露于地表，以泉的形式排泄；另一部分則沿斷裂帶富集，并向地下深部運移和循環(huán)。

由于本區(qū)基巖區(qū)為大氣降水入滲補給區(qū)，徑流途徑和水巖作用時間較短，故地下水礦化程度低，溶解性總固體一般不足0.4g/L。此外，本區(qū)降水量雖然豐沛，但因區(qū)內(nèi)地形切割較深，地形起伏較大，故地面徑流條件較好，加之巖性致密因素的影響，不利于降水入滲補給，因此地下水總的來說較為貧乏。

1.3地球物理特征

絕大多數(shù)巖石的電阻率與其成分、結(jié)構(gòu)、所含水分、所處外界溫度、壓力等關(guān)系有關(guān)，在其他條件相同的情況下，一般含水量大的巖石電阻率較低，而含水量小或干燥巖石的電阻率較高。本次勘查的主要目標(biāo)應(yīng)為具有一定規(guī)模的深大斷裂，且可能是張性斷裂，形成的斷裂破碎帶有一定規(guī)模，具有較好的含水性和導(dǎo)水性，以便獲得足量的優(yōu)質(zhì)基巖裂隙水。而含水裂隙與完整花崗巖體間存在較大的電阻率差異，具備在本區(qū)利用綜合電法勘查找水的地球物理前提。

2.工作方法與技術(shù)

野外測量線布置采用羅盤定向、GPS定位，測繩量距放點， 20m點距。本次工作儀器采用重慶奔騰數(shù)控技術(shù)研究所生產(chǎn)的WDJD-4多功能數(shù)字直流激電儀。根據(jù)水文地質(zhì)資料，結(jié)合地形地物條件，在范圍內(nèi)布設(shè)4條物探剖面（圖1），選用了電法勘探中的聯(lián)合剖面法和激電測深法。主要技術(shù)條件：

2.1聯(lián)合剖面法

AO=BO=70m，AO=BO=110m，AO=BO=130m，CO>5AO

2.2激電測深（等比測深A(yù)B=5MN）

AB（min）=20m，AB（max）=560m

3.異常解釋與推斷

3.1聯(lián)合剖面法

在聯(lián)合剖面曲線上如果ρsA、ρsB同步下降，達(dá)到某一個極小值后，又同步上升，形成“V”字形曲線，這種也稱為尖底低阻凹斗異常。規(guī)模較窄的斷層破碎帶在聯(lián)合剖面曲線上常表現(xiàn)為尖底的“V”形低阻異常，是含水地帶的反映。3線聯(lián)合剖面圖上（圖2），AO=70m和AO=130m，在720存在ρsA、ρsB同步低阻。4線聯(lián)合剖面圖上（圖2），AO=70m和AO=130m，在660點存在ρsA、ρsB同步低阻。根據(jù)3線、4線推測構(gòu)造F1（圖1），構(gòu)造走向70°左右，傾角接近直立。

在聯(lián)合剖面曲線圖上，兩條曲線出現(xiàn)交點。若在交點左側(cè)ρsA>ρsB，在交點右側(cè)ρsA<ρsB，則此類交點稱為正交點；若在交點左側(cè)ρsA<ρsB，在交點右側(cè)ρsA>ρsB，則此類交點稱為反交點。若聯(lián)剖曲線的正交點2支分離不大，在低阻交點處一般為斷裂富水構(gòu)造。7線聯(lián)合剖面圖上（圖3），AO=70m，在330點存在低阻正交點，AO=130m，在350點存在低阻正交點。8線聯(lián)合剖面圖上（圖3），AO=70m和AO= 130m，在300點存在低阻正交點。根據(jù)7線、8線推測構(gòu)造F2（圖1），構(gòu)造走向80°左右，往大號傾斜。

3.2激電測深

4線620點（圖4），ρ1<ρ2>ρ3，屬于K型曲線。4線660點（圖4），ρ1<ρ2>ρ3<ρ4，屬于KH型曲線。7線300點、340點、380點（圖5），ρ1<ρ2>ρ3<ρ4，屬于KH型曲線。對應(yīng)的視極化率在第三層ρ3層較高，說明ρ3層富水性情況較好，呈現(xiàn)低阻高極化特征。

4.鉆探驗證結(jié)果

經(jīng)過綜合分析，設(shè)計了2個鉆孔，7線340點（ZK1），設(shè)計孔深為100m。4線660點（ZK2），設(shè)計孔深為120m。經(jīng)驗證，ZK1在35m～60m見花崗巖體斷裂破碎帶區(qū)域，出水量30m3/h。ZK2在70m～110m見花崗巖體斷裂破碎帶區(qū)域，出水量36m3/h。水質(zhì)經(jīng)化驗分析符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)，成功解決當(dāng)?shù)卮迩f用水難題。

5.結(jié)論

在花崗巖缺水地區(qū)尋找地下水，應(yīng)以尋找基巖裂隙水為主，對需水量不大的單獨家庭用水，可以考慮尋找風(fēng)化殼型地下水?；◢弾r裂隙根據(jù)規(guī)模、性質(zhì)的不同，含水性、導(dǎo)水性差異也較大，應(yīng)優(yōu)先尋找區(qū)域性的、具有一定規(guī)模和深度的張性斷裂。聯(lián)合剖面法受體積勘查效應(yīng)影響較小，對電阻率接觸面或含水構(gòu)造等所引起的視電阻率異常的分辨率高，通過聯(lián)剖曲線同步低阻、低阻正交點，查明構(gòu)造產(chǎn)狀。結(jié)合激電測深，推斷各層的厚度、深度。兩者相結(jié)合，堪稱完美，是物探勘查找水的可行途徑。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳仲侯.工程與環(huán)境物探教程[M].北京：地質(zhì)出版社， 1991.

[2]地球物理勘探概論/劉天佑編著.—北京：地質(zhì)出版社， 2007. 9（2014.2重印）.

[3]何帥，張德全，張德實，沈小慶，陳治安，等；直流電法在黔東山抗旱打井中的應(yīng)用[J].工程地球物理學(xué)報， 2015， 12（4）： 463-467.

[4]張彪，劉良志，倪進(jìn)鑫，劉江山，等；綜合物探方法在花崗巖嚴(yán)重缺水地區(qū)找水勘查中的應(yīng)用[J].工程地球物理學(xué)報， 2015， 12（4）： 501-507.