嵩山北翼区域地质、物探综合找水效果浅析

□李公珍 □李孟孟（巩义市水务局）

□张道清（河南现代凿井有限公司）

嵩山北翼区域山高坡陡，岩石裸露、植被差、地下水补给面积小，出露岩性大部分为震旦系地层，地质构造复杂。20世纪90年代以前，水行政主管部门曾多次聘请省内外找水专家到实地查看，均定性此区域地下水严重匮乏，无成井条件而告终。居住在该区域的村民出行不便，消息闭塞，人畜饮水极为困难，被郑州市列为重点解困村。通过地质、物探综合工作，选定井位，取得了较为理想的效果。以巩义市鲁庄镇王窑村物探找水，打井为例介绍这一地区地质、物探找水效果，并对地下水富存、运移规律给予分析。

一、地质——水文地质概况

工作区海拔高度700～1200m，地势自南东向北西渐低，距嵩山主峰4km。巩义市鲁庄王窑以南、偃师唐窑以东出露地层主要为震旦系紫红色页岩、细砂岩、灰白色中粗粒石英砂岩及石英岩；西部及北部出露地层为下寒武系浅灰色厚层泥质条带鲕状灰岩及紫红色页岩夹薄层致密水岩。区内第四系覆盖较薄，植被不发育，沟谷中无泉水出露，地表水极为贫乏。

受多次构造运动的作用，区内岩石褶曲现象明显，小规模压扭性断层发育。北东部出露的泥质条带灰岩厚几十米，下伏震旦系地层，出露标高1150m，局部岩溶发育，个别溶洞深达数十米，由于范围小，位置高，对地下水补给不起主要作用。

位于工区西部的嵩山断层从唐窑村中通过，走向NW，倾向SW，倾角较陡，属压扭性断层，长度数十千米，导水性较好。工区北西4km处张店村出露的岩溶深达数十米，且位于嵩山断层的出露部位，岩溶内的水位标高420m左右，基本上反映了嵩山断层内的区域水位状况。

二、找水打井历史及工作方法

据调查，20世纪70年代，唐窑村打井2眼，深100m左右，均为干孔。1992年采用地质、物探综合方法为王窑村定井一处，位于海拔900m高度。1993年有关单位为唐窑村找水时使用的方法是α卡法，定井2眼，深300～350m。1994年底，在嵩山断层下盘震旦系地层内又为唐窑村定井一处，海拔高度700m左右。

两次工作中使用的方法为聚焦垂直极化法和激电测探法，由于聚焦垂直极化法局部不均匀体及地形干扰大、勘探深度浅，故两次工作均以激电测探法为主，AB/2max=420m。

三、物探测量结果

（一）IP测深断面分析

该区主要使用的IP测探法，测量参数为ρs、ηs、J(图略)。1号、2号点位于嵩山断层部位，从而看出，两测深点的ρs在嵩山断层上反映为明显陡升；ηs和J数值较小，ηs＜0.8%，J＜0.5%，是明显地贫水电性反映。从测点7号到20号点，ρs呈渐高趋势，反映了由页岩到砂岩、石英岩电阻率渐高的电性特征；局部ρs等值线稀疏，是岩石破碎的电性反映。在ηs和J断面上看，ηs=1.3%的等值线出现在7号点～20号点之间；J=0.6%的等值线亦分布在7号点～20号点，是该断面下富水的电性反映。

（二）典型曲线分析

从位于嵩山断层的1号点测深曲线 (图略)看出，ρs近似45°上升，无明显低阻反映；ηs和J值较小，ηs＜0.8%，J＜0.5%。该点测深曲线反映出嵩山断层300m以内贫水的电性特征。

13号点(图略)和19号点(图略)分别为唐窑和王窑两村的定井测深曲线。曲线反映不难看出，两个点的ρs曲线在AB/2＞100m以后较为平缓，ηs＜1.3%，J＜0.6%，两曲线均反映出深部富水性较好的电性特征。

四、地下水富存规律浅析及验证结果

从物探电测结果看到，在嵩山断裂构造带上，地下300m以内没有富水反映，而在高度高于该断裂带的嵩山主峰北翼的震旦系地层中ρs、ηs和J却有明显的富水电性反映，对出现这一现象的原因我们作出了如下分析：

地下水的补给来源一是降水补给；二是昼夜温差大，大气中的水分凝聚在岩石表面形成凝结水并渗入岩石裂隙，因此可以补给地下水；虽然从地貌上看没有大的汇水面积，但实际上补给来源丰富。由于震旦系的砂岩、石英岩破碎以后形成的裂隙多以细小特征存在，而压扭摺曲岩石又有一定的阻水作用，地下水排泄较为缓慢，因此，在局部岩石破碎地段逐步形成了地下水富集。找水初期抱最大希望的嵩山断层，电测结果显示，在300m以内没有发现富水特征，这是因为该断层为一导水断层，断层上盘的灰岩溶蚀后形成的岩溶成为良好的排泄通道；自嵩山主峰向北西径流的地下水到达该断层后被迅速排泄，并形成了较大的水位落差。出露于张店村的岩溶水位为420m左右，基本上反映了该断层的水位情况。

通过上述分析，取得了水文地质与物探统一的认识，肯定了王窑村找水点的富水可能性。凿井结果，王窑村井深270m，出水量32t/h。1994年有关单位为唐窑村凿井2眼，井位均布置在嵩山断层部位，深320m～350m，无水，进一步印证了上述水文地质分析与物探结果的正确性。在嵩山断层下盘约440m处为唐窑村定井位1处(13号点)，且位于震旦系地层内。凿井结果，井深290m，出水量24t/h。

五、认识

可以看出，对不同的地质条件，应选择不同的物探方法，尤其是使用多参数综合手段，可以起到取长补短的效果。物探解释应与地质、水文地质紧密结合，统一认识，增加可靠性。

针对震旦系地层，激发极化法仍是一种较好的找水方法。

震旦系地层大多属于脆性岩石，在岩石较为破碎或有断裂构造存在的情况下，往往具有富水可能，并非是绝对的隔水阻水岩层。

站在物探的角度，有关单位使用α卡法探测断裂构造是成功的，探测位置是准确的，其找水失败的原因在于方法本身的局限性和对该区水文地质缺乏了解。