高密度电法勘探在地下水源勘查中的应用

高密度电法勘探在地下水源勘查中的应用

摘 要 文章介绍了某地区应用高密度电阻率法与激发极化法测深寻找地下水的应用及其钻探验证情况,说明应用高密度电阻率法确定含水构造的位置、形态,以及应用激电参数判别地下水的方法是可行的。

关键词 地区概况；高密度电法勘探; 含水构造;激电异常

1.概况

1. 1地理位置

物探工作地区位于某地区地理位置为东经？,北纬？。

1.2地形地貌

该物探工作区的地貌组合类型是：峰丛谷地，呈四周高、中部低的地势。

1.3地层构造

(1)地层

该工作区、周边出露地层由上至下分别是

A、第四系残坡积层(Q)：黄褐色红粘土，表层含植物根系，分布于斜坡、谷地及地势平坦地带,厚0～5. 0m。

B、三叠系中统松子坎组(T2 s)：分布于工作区南部,岩性为灰、灰白色中至厚层白云岩，灰岩夹泥岩。

C、三叠系下统茅草铺组(T1m)：广泛分布于工作区,岩性为灰、深灰色中至厚层微晶灰岩、白云质灰岩，局部夹深灰色、灰黑色泥质灰岩、泥岩。

(2)构造

地层倾向南东,单斜构造。

1.3地下水的补、径、排条件

该物探工作区中，地下水是以大气降水补给为主的，因为地下水类型为裂隙也就是溶洞水，也就是大气降水到了地面后，经过岩层中构造裂隙、风化裂隙、溶洞溶隙等补给了地下水，在工作区的地下水汇水面积约3.2km2。因在地形、地貌及构造控制的下,地下水补给区周边均以地表分水岭为界，有河为区内

地下水的侵蚀基准面,地下水总体上由南西向北东向迳流，在北部出露地表且补给地表河水。地下水类型为裂隙—溶洞水,大多赋存于三叠系下统茅草铺组中,，地下水水化学类型以HCO3-Ca为主。

2测区地球物探特征

耕植土、粘土及红粘土组成该区表层，呈低电阻率反映，视电阻率300Ωm，局部不均匀体也呈高阻反映,基岩由三叠系中统松子坎组(T2 s)、三叠系下统茅草铺组( T1m )组成,松子坎组岩性为灰、灰白色中至厚层白云岩、灰岩夹泥岩,茅草铺组岩性为灰、深灰色中至厚层微晶灰岩、白云质灰岩,局部夹深灰色、灰黑色泥质灰岩、泥岩,无论是白云岩还是灰岩与含水构造都呈高阻反映。

3．野外施工方案

高密度电法是多种排列的常规电阻率法与资料自动反演相结合的综合方法，还是以岩土体导电性差异为基础的电探方法，是一种阵列勘探方法，它的工作原理和常规电阻率法一样，在野外观测中，全部电极沿测线一次性布设,仪器按已设定的供电和测量排列方式自动采集所有电极的电位差，得出相应的视电阻率，数据在测量过程中自动存盘。此处物探找水工作共布置2条测线，控制剖面线长约1200m，是偶极- 偶极装置,每条线一次布置60根电极,点距10m,最小极距系数1,最大极距系数20,勘查深度要求150m,高密度电法勘探能够满足要求。

4．物探资料的分析

4.1.对典型反演断面图的分析

图1为8号线视电阻率反演断面图,在视电阻率断面图中部300m位置、深度60m以下为一明显的低电性地质体引起的低阻异常。电法资料解释认为，该点异常为灰岩溶蚀后形成的裂隙溶洞,该部位岩溶裂隙较发育,低阻异常应为某种低阻充填物所致。

图2为6号线视电阻率反演断面图，同样在视电阻率断面图中部300m位置、深度60m以下为一明显的低电性地质体引起的低阻异常。6、8线视电阻率反演断面平面300m位置、深度60m以下的两低阻异常形态基本一致,同样电法资料解释认为该点异常为灰岩溶蚀后形成的裂隙溶洞,该部位岩溶裂隙较发育,低阻异常应为某种低阻物质充填所致。

4. 2对激电资料的分析

由于高密度电法资料分析在测区中部300位置、60m以下深存在一与该区地下水流向基本一致的低阻异常体存在,电法资料推测为岩溶裂隙管道,该裂隙被某种低阻物质(水或粘土)所充填,为减小地下水开采的风险,用直流激电测深法来区分裂隙内充填的低阻物质是不是水。

表16线300m点流激参数

激电综合参数显示:半衰时、极化率、衰减度、综合参数均在AB /2为120～160m之间,均有明显的相对高值异常反映,视极化率达1. 25% ,半衰时达1. 68,衰减度达0. 44,综合参数达1. 57,说明300m点60m以下深的岩溶裂隙内充填的低阻物质可能为地下水。由高密度电法资料分析,推测的低阻异常体发育为北东向,与水文地质条件相符,低阻异常体的激电效应反映有水的可能,因此确定地下水探采井位于6线300m点处。

钻探验证

图36线300m点激电综合参数曲线图

通过分析、布井、施工, 其钻孔结构由上至下为:

0～5.0m为第四系残、坡积层,成井揭露0～5.0m为红粘土。5.0m～57.5m为三叠系下统茅草铺组(T1m)灰、深灰色中至厚层微晶灰岩夹深灰色、灰黑色泥质灰岩、泥岩,偶见少量方解石脉；57.5m～113.5m为三叠系下统茅草铺组(T1m)灰、深灰色中至厚层微晶灰岩、白云质灰岩,裂隙发育,裂隙中偶见黄色粘土充填,其中67.0～67.50m处有地下水,地下水流量1.243 l/ s,71.5～85.5m地下水流量逐渐增大至8.531/s,为该孔主要含水段。113. 5m～151. 0m为三叠系下统茅草铺组(T1m)深灰色中至厚层白云质灰岩,偶见少量方解石脉充填。根据钻探施工的结果证实，在预测靶区内打出一口涌水量737m3 /d的优质水井,使该地人蓄饮水及灌溉的水源问题得到了有效缓解。

6．结论

在岩溶地区探测地下水,我们运用了高密度电法结合直流激电测深方法，我们在其它地区的地下水勘查时，运用高密度电法探查了29个点，有23个孔达到地下水量开采的孔，5个孔有水，但达不到开采量要求,1个无水孔，经验证存在物探低异常推断的低阻体。从中我们可以看出，高密度电法的运用，在岩溶地区来寻找含水低阻异常体(含水构造)的位置及形态是可行的,运用其它物探方法(如直流激电测深法、地面核地面核磁共振找水方法)来区分低阻异常体的性质,然后，根据水文地质分析,可断定，是在岩溶山区探找地下水的有效的工作方法模式。

参考文献

[1] 王兴泰 工程与环境物探新方法新技术[M]1北京:地质出版社, 2003.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。