第23卷第5期物　探　与　化　探Vol.23,No.5 1999年10月GEOPHYSICAL&GEOCHEMICAL EXPLORA TION Oct.,1999电法在某山区的找水效果王　聿　军(山东省第七地质矿产勘查院,临沂　276006)摘　要　结合实例说明电阻率联合剖面法配合激电测深法在某山区找水中的地质效果。

关键词　电阻率联合剖面法;激电测深;水文地质;山区找水随着四化建设的迅速发展,查明与开发地下水成了亟待解决的问题。

用物探方法寻找山区地下水也逐渐显示出其方法独特的优越性。

本文就我院用电阻率联剖同激电测深相配合,在某山区寻找构造、岩溶水的应用效果作一概述。

1　工区水文地质、地球物理特征工区地处蒙山两侧,区内大多数地表被第四系地层复盖,层厚几至几十米不等,下伏地层以寒武系、奥陶系灰岩和侏罗、白垩系的砂岩、砾岩、火山凝灰岩为主,局部有第三系地层存在,富水性差。

区内NW向、N E向断裂发育,倾角50°～70°,是造成该区地层富水的主要因素。

查明断裂构造产状、形态是本区找水的关键。

区内断裂构造具有隐蔽性,但仍有一定延伸和宽度,且构造带内岩石易破碎含水。

灰岩地层易形成岩溶(洞)。

因此断裂带和岩溶发育带含水具有相对低阻(几十至几百欧姆)高极化率(1%～3%)的特征,寻找断裂构造水和岩溶水具备地球物理前提。

2　施工方法技术由于本区主要含水构造为NW向和N E向,找到某一走向的断裂构造是找水成功与否的关键。

因此,首先采用电阻率联合剖面法,布测N E和NW向剖面线进行扫面工作寻找断裂构造。

实践证明,应用A O=110m,M N=20m极距的剖面装置寻找富水断裂带和岩溶发育带是行之有效的。

如某一观测剖面,发现低阻异常后,再加密布测2～4条观测剖面,追索断裂构造走向,从中选出异常最佳位置(考虑用水单位的地域范围等条件)再加大供电极距,如A O= 170m或210m重复观测该异常点所处剖面线各点,用以发现了解断裂带下延或深部岩溶发育情况,同时确定断裂带倾向。

断裂构造倾向一经确定或有地下岩溶发育可疑地段,则用激电测深,了解垂向地下岩性与断裂富水情况是本区找水的有效手段。

3　异常的划分根据本区的水文地质条件与其含水断裂和富水岩溶所表现的地球物理场特征,注意选取了下列几方面的异常。

1999年6月16日收稿。

1.电阻率(ρs )联剖曲线有正交点,激电测深各参数(ηs ,ρs ,J s ,D s ,S t )对应某一深度有异常。

2.电阻率(ρs )联剖曲线无正交点,但有近于明显的低阻“V ”型异型地段,用激电测深验证对应地下某深度有(ηs ,ρs ,J s ,D s ,S t )异常。

3.在电阻率(ρs )联剖曲线无异常的灰岩地带,用激电测深做面积性工作,对应某一深度(部位)有激电(ηs ,ρs ,J s ,D s ,S t )异常反应。

4　应用实例4.1　例1电阻率联合剖面有正交点,激电测深有异常反应。

蒙阴染织厂地处第四系半覆盖区,砂层水已被污染无法利用,下伏灰岩整体富水性差,单井涌水量小于5m 3/h 。

为解决该厂缺水问题,开展了电法找水工作,布测N E 向剖面线6条,圈出NW 向断裂1条,其中4.5线ρA s ,ρB s 分离明显,加大A O =170m ,210m 异常依然明显存在。

为了解该断裂的富水性,在正交点附近进行了激电测深工作,最大AB /2=400m ,经筛选认为135/5点异常明显,应具有较好的富水性(图1)。

AB /2=2.5～15m 处,电阻率ρs 在50Ω・m 左右,该段主要反应覆盖层砂层。

在AB /2=10～15m 之间,极化率ηs 、激发比J s 、半衰时S t 和衰减度D s 同步升高出现小峰值,推测为基岩面上部砂层富水,但该层已被污染。

AB /2=25～45m 处,ρs 在原45°上升基础上变缓,ηs ,ρs ,J s ,D s ,S t 也在降至极小值的背景上升高,该处地下岩层,似乎有挤压破碎现象,推测可能为一含水层。

在AB /2=200～300m 处,ρs 测深曲线明显出现一平台,而后呈45°上升。

激电测深参数在AB /2=200～250m 处达极大值,同时ηs =6.29%,J s =2.91%,S t =1.05s ,D s =41%(由于条件限制AB /2=300m 未做激电),因而推测该异常不单纯为地层岩性变化引起,应有明显的富水层存在。

后经钻探证实,基岩埋深在11.8m ,下伏灰岩中52.85～54.25m ,143.11～143.91m ,281～283.5m ,分别出现0.5m ,0.8m 和2.5m 富水溶洞,且在143.91～152.93m 见到9m 断裂破碎带。

该井涌水量165.49m 3/h ,静水位s =9.8m ,满足了厂方的水量、水质要求,经济效益、社会效益显著。

该类异常联剖曲线两翼分离越好涌水量越大。

有临沂电厂、蒙阴东关村、毛纺厂等地的井也在侏罗系砂砾岩中打出了70m 3/h 和200m 3/h 的优质地下水(图2)。

4.2　例2电阻率联合剖面曲线无正交点,但相对背景出现ρA s ,ρB s 同步下降,呈“V ”或“U ”型低阻段。

该异常多有岩溶发育带,断裂构造带内的电阻率,较围岩差异小所致。

平邑三村一供水井地表大多被第四系覆盖,下部为奥陶系灰岩。

通过电阻率联剖A O =110m ,170m ,工作未发现正交点,仅在2号剖面南端出现ρA s ,ρB s 同步下降,呈“U ”字型,经局部地质揭露有方解石脉等溶蚀现象,因而推测该处有岩溶发育带存在。

在推测的构造上盘做一激电测深(图3),电阻率测深曲线在AB /2=25m 以内ρs 为110Ω・m 左右,以后大致呈35°角上升,在AB /2=200～240m 处出现一平台异常,以后呈45°上升。

极化率ηs 和视激发比J s 从地表向深部逐渐增大,在AB /2=150m 处达极值ηsmax =2.14%,J smax =0.803%,尔后陡然下降,视衰减度D s 和半衰时S t 则在AB /2=40～300m 之间同步跳跃式上升。

结合本地水文地质条件,分析认为,在AB /2=40～200m 之间有富水岩溶发育带存在。

钻探证实1.5m 钻遇灰岩,26.5～43.0m ,69.5～87.6m 灰岩溶蚀现象明显,有溶洞发育。

特别是140.2～・253・物　探　与　化　探23卷图1　某染织厂水井激电测深曲线及钻孔柱状图 图2　东关村水井激电测深曲线及钻孔柱状图・353・5期王聿军:电法在某山区的找水效果图3　平邑三村一水井激电测深曲线及钻孔柱状图　图4　蒙阴县苗圃激电测深曲线及钻孔柱状图・453・物　探　与　化　探23卷159.6m 处岩溶发育,见0.1m 左右溶洞多处,177m 见玄武岩。

该井涌水量60m 3/h 。

4.3　例3电阻率联剖曲线无异常的灰岩地带用激电测深扫面,寻找地下岩溶水。

蒙阴县苗圃及周围全部被第四系覆盖,其下伏地层为奥陶系灰岩,石炭系泥岩、砾岩,侏罗系砂砾岩等不整合接触,整体富水性差,蒙阴县自来水公司为解决用水问题决定在此寻找水源。

根据本处地质情况,布测了4条A O =110m 的联剖测线,寻找富水断裂构造带,未能发现异常。

于是,改用最大AB =650m 激电测深均匀布测全区,寻找深部灰岩岩溶水,经筛选15号测深曲线具有明显富水特征(图4)。

从图上可看出,AB /2=25m 处电阻率ρs 开始近40°方向上升,在AB /2=100～150m 时出现一个水平异常段,其后呈45°方向上升,视极化率ηs 和视激发比J s 则由浅至深逐渐增大,在AB /2=150m 处呈现峰值ηsmax =3.21%,J smax =1.159%,尔后降低。

视半衰时S t 在0.6s 左右,视衰减度D s 则在30%左右同步跳跃上升,在AB /2=65m 和AB /2=250m 处呈现峰值。

根据该曲线异常特征,结合该处地质情况,推断激电异常为地下岩溶洞富水等因素引起。

经钻探证实,第四系深8m 左右,其下为侏罗、石炭系地层,50m 左右见灰岩。

67～80m 为断续溶洞,142m 处见0.4m 溶洞。

172～185m 为挤压断层破碎带,190～205m 有断续溶洞发育带。

该井为承压水,自流量20m 3/h ,水柱高达2m 。

抽水试验142m 3/h 。

分析该类含水异常需首先掌握地层资料,岩性物性特征,进行资料类比,排除干扰因素影响,避免以曲线论曲线,该类异常成井的有蒙阴南郊果品市场、棉纺织厂、临沂丝贸公司等。

5　结论及建议电阻率联合剖面测量和激电测深相配合,为山区许多厂矿、企业、乡村找到了地下水。

特别是为多年被视为无水区的地方找到了深部构造、岩溶水,单井涌水量均大于20m 3/h 。

1.电阻率联合剖面曲线呈现低阻正交点或在高背景上相对同步下降呈“V ”或“U ”型,是推断是否存在含水断裂带或岩溶发育带的重要标志。

有些压挤性断裂内并不富水,但水文地质条件具备的断裂带某侧富水,如沂水县佛庄村水井(50m 3/h )。

2.激电测深参数ηs ,ρs ,J s ,D s ,S t 相对背景出现异常是判断地下某深度富水性的重要标志。

有时含水断裂并不都出现激电异常,如临沂市第二水源地(齐家庄)供水井。

由于激电测深极距的间断选择,对应含水层的极距选择不当,致使异常反应不明显,因此在异常附近要适当加密极距,使异常更完整,解释更切实际。

3.物探找水是一种间接找水方法,所测数据受各种干扰因素影响,如何排除干扰,判断异常性质,需要积累经验。

需要同水文地质资料进行有机结合,提高物探、水文地质工作程度,选用多种物探方法对提高找水效果是非常重要的。

4.由于用水单位、地域范围限制,所测异常往往得不到追索,施工孔位不一定选在富水最佳地段,影响了单井涌水量。

参　考　文　献1　付良魁.电法勘探教程.北京:地质出版社,19832　钟新淮,陈居和.找水新法─激发极化.北京:水利电力出版社,1987(下转362页)・553・5期王聿军:电法在某山区的找水效果3.导致上述2种坝体病险的水量取决于右坝头汇水范围的大小及其域内的降水量。

根据野外施工过程中对周围地形、地貌的观察了解,前者汇水区域不大于0.02km 2,看来总流量有限,出现突发性强流涌水的机遇很小,但它将会长期对坝体进行侵害,不断软化土质,逐渐降低大坝的稳固性。

右侧冲沟的汇水面积也远不足1km 2,且大量溪水随明渠导流,只有小股水流顺沟底滑入反滤体,只要反滤体排水通畅,通常不会对坝体造成较大的危害。

4.针对勘查的目的任务,这次投入了各具地球物理前提的4种物探方法,分别从不同的角度提取信息,以利各种成果的解释互相佐证,提高了可信度。