物探电测深在低阻松散层中找水的应用

胡启明

（河南省地质矿产勘查开发局 第三地质矿产调查院，河南 信阳464000）

河南信阳制约厂20世纪90年代初建厂，建厂后期，物探电阻率测深方法在寻找第四系、第三系松散层中的地下水发挥了较好作用。对电测深曲线采用计算作图法定量解释，效果较好。解决了该厂的生产及生活用水。本文旨在总结物探电阻率测深方法寻找松散层地下水的应用效果，以期在今后类同工作中借鉴。

1 概况

1.1 任务

信阳制药厂位于信阳市平桥区。该厂投产后，需水量较大，需寻找开采一定量的地下水。为合理布井，需查明区内400m以上含水层的厚度、埋深及空间分布情况。为此投入了以对称四极视电阻率测深为主的物探电法勘探工作。工作布置见图1。

图1 电测探工作布置图

1.2 水文地质及地球物理特征

工作区地形平坦。上层为第四系壤土、亚粘土、粘土夹钙质结核；底部为砂砾石。厚度约40～100m。其下为第三系粘土、中细砂、粉砂互层，总厚度约为600m。根据剖6、信2等钻孔揭露，第三系砂层单层厚度最大20m，最小3.2m。但在不同深度范围内，粘土与砂层的相对厚度不同——某一深度段以砂层为主，而另一深度段则以粘土为主。

由于砂层和粘土层互层分布，单层厚度又不大，它们的电阻率差异较小（表1），显然，若把每一地质层都作为一个电性层，直接在测深曲线上进行解译很难区分。如果将以砂层为主的层段看成一个电性层（高阻层），以粘土为主的层段看成另一个电性层（低阻层），那么各电性层的组合厚度相对增大，它们在电测深曲线上的区别才能较好地反映出来。

表1 岩性电阻率值简表

2 电测深资料的解释

2.1 地质层位的划分

对已知的信1——信5钻井地质剖面（位于工区中部）和剖1——剖7钻井地质剖面（位于工区南部）进行对比分析和分层组合，其结果如图2和图3所示。

图2 信1—信5钻探剖面图

图3 剖1—剖7钻探剖面图

从图2、图3中可以看出，从上到下共划分为四个层组：第一层为第四系表层壤土、亚粘土夹钙质结核的隔水层组，厚度约50米；第二层是以砂层为主的含水层，它主要由第四系底部的砂砾石层和第三系上部的砂层组成，厚度在50～150m之间；第三层是以粘土为主的隔水层组，主要为第三系粘土，其间夹少量薄细砂层，厚度在150～350m之间变化，起伏大，该层厚度的变化直接影响着上部含水层组的厚度及下部含水层组的顶板埋深，对开发上部和下部地下水资源有较大的影响；第四层是以粉、细砂层为主的含水层组，顶板埋深大于250m。

上述第二层（含水层组）是目前工农业用水的主要含水层。单井涌水量的大小和含水层组的厚度成正相关（表2）。

通过对ZK1勘探孔（14/Ⅵ）视电阻率测井曲线的分析，得出电性分层和地质分层之间的关系（表3）。除地质层组的第一层被分为两个电性层外，其它各层均与电性层对应。第一电性层的电阻率高是由于地表干燥的壤土、亚砂土和钙质结核的相对富集引起的。

表2 含水层组厚度与单井涌水量关系简表

表3 电性层与地质层组对比表

2.2 电测深曲线的解释

按照由已知到未知的解释原则，首先对已知井旁测深曲线进行分析，找出解释规律。已知剖 2（4/0）、剖 6（12/0）、信 2（10/Ⅱ）井旁测深曲线（图4），曲线类型基本为HKH型。尽管我们对电性层（或地质层）进行了组合划分，但是由于电性差异小，致使测深曲线上的K型高阻部位反应不明显，仅有一个或两个极距略有显示。因此必须选择合适的定量解释方法，才能取得满意的地质成果。在本区电性资料缺乏的情况下，通过多种定量解释方法的比较，认为计算作图法比较合适，效果较好。它不仅对电测深曲线各电性层划分比较灵敏，而且对电阻率参数的已知程度要求不严。在双对数坐标上以K·AB/2为横坐标，K·AB/2·ρS为纵坐标计算作图解释各电性层厚度。定量解释精度的高低，主要决定K系数值的选择。本次资料解释确定K系数的方法是：先用k′=0.75的系数对已知井旁测深曲线进行初步解释，其结果和实际钻探结果比较得出各层的解释误差δi(实际/解释)。然后，将各层的初步解释误差取平均值δ，对K′系数校正得到：

图4 电祖率测深曲线对比图

将上述K系数应用到未知区进行解释。部分解释结果如图5、图6所示。可以看出，工区东西两侧和沿ZK1——信2——剖4一带第二电性层（含水层组）厚度较大，是建井的有利部位。开发下部含水层中地下水，其中部较合适，因它的顶板埋深最浅。

3 钻探验证结果

对电阻率测深资料解释分析后，在14/Ⅵ点进行了钻探验证（ZK1孔，孔深 360m），结果见表 4。

表4 ZK1钻探验证结果表

图5 ρ2电性层等厚度平面图

图6 ρ4电性层等厚度平面图

由表4可知，除第一层受地表电性不均引起解释误差较大外，其它各层的误差均小于10%，说明该区应用计算作图法定量解释是合适的。

根据电性层、地质层的组合划分，第二层（ρ2电性层）推断是以砂层为主的含水层组。该层厚95m，其中中砂层总厚度36m，粉砂层厚35m，粘土层总厚度24m。砂层和粘土层的厚度比为3∶1；第三层是以粘土为主的隔水层组。实际上，在160～285m深度内，粘土总厚111m，砂层总厚14m。砂层和粘土层的厚度比为1∶8；第四层（ρ4电性层）是以砂层为主的含水层组。在285～350m深度内，砂层总厚50m，且单层厚度大（约20m），中间夹15m的粘土层。砂层与粘土层厚度比为3∶1。

4 结论

通过工作区对称四极视电阻率测深资料的分析与解释说明，对于砂层、粘土层交替沉积且二者电阻率差异较小的第四系、第三系松散沉积物，从测深曲线上直接解释各个薄砂层和粘土层的厚度及埋深是困难的。为了综合分析含水层在地下的分布规律，采用划分含水层组和隔水层组的方法能够取得较满意的地质效果。在定量解释中，可选用计算作图法。不过使用该方法定量解释，必须考虑工区水文地质特点，充分利用已知钻井资料，取得合适的计算作图，求K系数，否则解释误差较大。