渦陽縣龍山石灰?guī)r地區(qū)電測深法找水及鉆孔驗證

程錦亮, 郁苗苗, 王 燦

(安徽省煤田地質(zhì)局水文勘探隊，安徽 宿州 234000)

1 研究區(qū)石灰?guī)r地下水地質(zhì)特征

1.1 研究區(qū)地質(zhì)概況

渦陽縣位于淮北平原西部，屬華北型地層范疇，在水文地質(zhì)分區(qū)上屬于淮北煤田水文地質(zhì)單元之南區(qū)的渦陽礦區(qū)。龍山鎮(zhèn)位于渦陽縣東北方向，受周邊煤礦開采影響，區(qū)內(nèi)松散層地下水水位持續(xù)下降，水質(zhì)氟含量嚴(yán)重超標(biāo)。在龍山鎮(zhèn)北、東北部有低丘后山，出露石灰?guī)r地層，石灰?guī)r厚度0～450 m，為石灰?guī)r夾白云質(zhì)石灰?guī)r，含泥質(zhì)，局部夾泥巖薄層，泥晶及微晶結(jié)構(gòu)，巖溶裂隙發(fā)育，但發(fā)育不均。石灰?guī)r含水層富水性為弱—強(qiáng)，差異較大。

1.2 石灰?guī)r巖溶裂隙含水性能

石灰?guī)r的主要成分是碳酸鈣，含少量的碳酸鎂。石灰?guī)r的化學(xué)活動性是巖石中大量存在于各類天然水中的鹽基及碳酸溶解于水中，從而形成大量的裂隙和溶洞，大大增加了巖石透水性。石灰?guī)r裂隙的形成主要在褶皺形成時期發(fā)生，特別是石灰?guī)r硬化后更為顯著。具有塑性的薄層及帶狀石灰?guī)r，在褶曲變形時形成微裂隙和不連續(xù)裂隙，從而形成裂隙網(wǎng)[1]。

2 工作布置

依據(jù)本區(qū)水文地質(zhì)、地球物理特征、場地位置等條件，在龍山鎮(zhèn)后山、龍山周邊布設(shè)對稱四極電測深點70個，其中2#、3#、4#測深點在同一剖面，布極方向為南—北向； 57#、58#、59#測深點在同一剖面，布極向為東南—西北向。工作布置見圖1。

圖1 工作布置圖

3 經(jīng)驗系數(shù)法及電測深數(shù)據(jù)成果解釋分析

3.1 經(jīng)驗系數(shù)法

巖層分界面的實際深度與曲線轉(zhuǎn)折點的橫坐標(biāo)(即電性層起始點的供電電極距(AB/2)值)有一定關(guān)系，一般規(guī)律是巖層界面深度小于或等于曲線轉(zhuǎn)折點的橫坐標(biāo)。實際深度與曲線轉(zhuǎn)折點的AB/2值的比值叫深度修正系數(shù)。在山丘基巖地區(qū)找水中不斷總結(jié)和改進(jìn)研究成果，利用修正系數(shù)解釋埋藏深度，一般可滿足找水定井的要求?；鶐r地區(qū)深度修正系數(shù)見表1[2-3]。

表1 基巖地區(qū)深度修正系數(shù)表

3.2 電測深數(shù)據(jù)成果解釋

為節(jié)省篇幅，以2#、3#、4#、57#、58#、59#點為代表予以解釋，其電測深曲線如圖2～圖7所示。

圖2 2#點電測深曲線圖

圖3 3#點電測深曲線圖

圖4 4#點電測深曲線圖

圖5 57#點電測深曲線圖

圖6 58#點電測深曲線圖

圖7 59#點電測深曲線圖

通過對6個點電測深曲線對比分析，并經(jīng)深度值修正計算可知，6個測深點處松散層覆蓋較薄，約20 m。2#測深點從入巖到140 m，電測深曲線一直呈現(xiàn)上升趨勢，為致密灰?guī)r體，富水性弱，從171～245.5 m、258.5～284.5 m出現(xiàn)凹狀，反映該處巖溶較發(fā)育，富水性強(qiáng)；3#測深點從入巖深度20～170 m，電測深曲線呈45°上升，富水性弱，174～193.5 m、213～336 m電測深曲線呈水平、下降趨勢，說明此處富水性強(qiáng)；4#測深點電測深曲線形態(tài)和2#、3#點整體相似，但電測深曲線異常深度更大，從245～356 m曲線出現(xiàn)低阻異常，表明其巖溶發(fā)育更好，富水性更強(qiáng)。綜合分析，由南向北(2#、3#、4#測深點)出現(xiàn)巖溶發(fā)育深度逐漸加深，富水性更強(qiáng)。

57#、58#、59#測深點表明新地層厚度在20 m左右，三條電測深曲線在下部都有低異常反應(yīng)。57#測深點從200 m處電測深曲線陡升趨勢變緩，從258.5 m深度處開始出現(xiàn)平直異常反應(yīng)；58#點從190.5 m電測深曲線上升趨勢變緩，出現(xiàn)平直異常，疑似賦水反應(yīng)；59#點電測深曲線從20 m入巖到152.5 m曲線呈45°角陡升，從180 m開始曲線陡升趨勢變緩,出現(xiàn)賦水反應(yīng)，258.5～362.5 m曲線呈下降趨勢、現(xiàn)凹狀異常，說明底部可能巖溶發(fā)育。結(jié)合三個測深點的電測深曲線及在同一剖面的特點分析可知，賦水層埋深由東南—西北逐漸變淺，異常反應(yīng)比較明顯。

綜上，基本查明了龍山鎮(zhèn)周邊石灰?guī)r巖溶發(fā)育及其富水性特征，結(jié)合實際地形，成井位置選3#、59#處，分別為1號水井和2號水井。

4 鉆探和抽水試驗驗證

4.1 鉆探成孔及測井驗證

龍山鎮(zhèn)1號水井和2號水井測井曲線圖如圖8所示。

圖8 測井曲線圖

龍山鎮(zhèn)1號水井終孔深度為275.35 m，經(jīng)鉆探揭露及測井確定基巖埋深17.35 m，與電測解釋的20 m相差2.65 m，破碎帶賦水位置為165～192.45 m、214.95～225.35 m、251.2～263.8 m，與電測含水層甚為吻合。

龍山鎮(zhèn)2號水井終孔深度287.15 m，頂板埋深在20.65 m處，上部主要為黃土、黏土及黏土質(zhì)砂；20.65～206.5 m、235.5～263.1 m、273.4～281.2 m由灰色石灰?guī)r夾泥巖等組成；206.5～235.5 m、263.1～273.4 m、281.2～287.15 m巖溶發(fā)育，富水性較強(qiáng)。

4.2 抽水性驗證

兩口水井均在石灰?guī)r段抽水2次，其中龍山鎮(zhèn)2號水井作為觀測孔非穩(wěn)定流抽水1次。按《供水水文地質(zhì)勘察鉆孔工程質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)》驗收，優(yōu)質(zhì)2次，優(yōu)質(zhì)率100%，本次勘探抽水試驗質(zhì)量好，可以作為計算水文地質(zhì)參數(shù)和評價地下水資源量的依據(jù)。1號井涌水量160 m3/h，2號井涌水量144 m3/h，遠(yuǎn)大于建設(shè)者50 m3/h的期望，因此索性成井，但下部含水層未能得到利用。抽水試驗數(shù)據(jù)見表2。

表2 抽水試驗數(shù)據(jù)一覽表

5 結(jié)語

在石灰?guī)r地層探測中，電測深法是一種具有明顯優(yōu)勢的工程物探方法。通過此次勘查工作，在研究區(qū)周邊查明多處異常點。通過鉆探與抽水試驗驗證，已完工的兩口水井是本區(qū)水量最大、降深最小的水井，取得了較好的找水效果，為渦陽縣龍山鎮(zhèn)可持續(xù)發(fā)展及人民飲用水安全提供保障。