高密度电法在桂西南岩溶地区找水中的应用

高密度电法在桂西南岩溶地区找水中的应用

李发源

(桂林理工大学，广西 桂林541004)

摘要：根据桂西南岩溶地区不同地质体之间存在明显的电性差异，运用高密度电法测量系统，以联合剖面装置进行连续滚动扫描测量，对获得的数据进行处理，可推断出第四系盖层厚度，不同地层单元的埋深及含水断裂带的大致形态和方位。

关键词：高密度电法；岩溶区找水；桂西南

收稿日期：2014-11-03

作者简介：李发源(1988~)，男，广西昭平县人，在读硕士研究生，应用地球物理专业。

中图分类号：P631.3+22文献标识码：A

桂西南分布着大面积的岩溶山区，属严重的缺水地区。岩溶地区仅凭经验很难把握地下水位置，有的地方连打四、五口井，井深百米，都未见水，财力耗费还较大。而此时物探方法确定井位能取得很好效果。物探方法找水有很长历史了，原理很简单，水是低阻性质，就是要找到低阻体[1]。本文以桂西南岩溶地区物探找水工作中的一个工程实例，总结出高密度电法在桂西南岩溶地区找水工作经验、成果以及认识，对今后桂西南岩溶地区以及其他岩溶地区物探找水勘查方法的选择和应用有一定的借鉴意义。

1高密度电法的原理及仪器

1.1　高密度电法原理

高密度电法是对常规电法的一种综合，兼具剖面法与电测深的效果，它是一种阵列勘探方法，野外测量时只需将电极置于测点上，然后利用程控电极转换开关和微机工程电测仪实现数据的快速和自动采集。当测量结果送入微机后，还可对数据进行处理，并推断出关于地电断面分布的各种物理解释的结果。其工作原理、测点示意如图1所示。

1.2　高密度电法仪器

探测仪器采用中国装备集团重庆地质仪器厂生产的，DZD-6型多功能数字直流激电仪和多路电极转换器〈Ⅱ〉组成的DUK-2A高密度测量系统，以及重庆奔腾数控技术研究所生产的WDJD-3型多功能直流激电仪，与WZDJ-3多路电极转换器组成的高密度电法测量系统。根据场地范围大小及探测深度选择采用温纳、联剖装置进行连续滚动扫描测量，点距为5m。

图1　高密度电阻率法测点示意图 Fig.1　Sketch Map of Measuring Point Grid of High Density Resistivity Method

2工区水文地质状况地球物理特征

测区出露的地层有寒武系、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系、第三系及第四系等，其中以碳酸盐岩为主的泥盆系、石炭系、二叠系分布最广，广泛分布于测区内；而寒武系、三叠系等碎屑岩分布较少，根据测区岩性及含水介质特征，测区地下水可划分为碳酸盐岩岩溶水、基岩裂隙水两大类。

第四系覆盖层与基岩之间﹑完整基岩与岩溶发育(溶洞、溶槽、裂隙等)之间存在明显的电性差异(如介电常数、电阻率等)，第四系(Q4)覆盖层电阻率(一般小于100Ω·m，若覆盖层干燥或含有砂砾石其电阻率可达n×102Ω·m)﹑基岩裂隙和岩溶发育带的电阻率(n×10～n×102Ω·m)比完整基岩电阻率(n×102～n×103Ω·m)低，从而形成了不同的电性界面，具备了开展高密度电法勘探的良好地球物理前提。

3测线布置及完成工作量

根据水文地质调查资料，勘查区溶洞裂隙较发育。在测区的西侧山脚处有一溶潭，储水量大。物探布线的目的是寻找可能与溶潭相连通的破碎带，推测破碎带为自西向东发育；于是物探测线南北向布置，垂直于推测的破碎带走向。本次物探工作共布设1条测线，长度为300m。

4数据处理

(1)对高密度电阻率测深观测资料进行了数据文件格式转换，绘制了视电阻率断面等值线图。溶洞的低阻异常在视电阻率断面等值线图上表现为低阻区；裂隙带在视电阻率断面等值线图上表现为高低阻等值线疏密接触区。

(2)对高密度电阻率法进行联合剖面装置测量的数据，绘制了联合剖面曲线图。联合剖面曲线图上的低阻正交点往往是裂隙带的反应。

(3)对有明显异常的测点进行电阻率测深法的测量，绘制了各测点的测深曲线图。进行覆盖层厚度及异常深度的判断，我们一般是按电测深的供电极距乘以某一系数得出，按经验当供电极距AB/2=1.5～25m时，系数取1.0～1.2；当供电极距AB/2=25m～65m，取0.75～0.8；当供电极距AB/2=65m～105m取0.7～0.75；当供电极距AB/2=105～155m，取0.65～0.7。

5探测成果

5.1　WX1线成果

在勘查区温纳装置的视电阻率等值线图和反演图上(见图2和图3)，上部低阻反映第四系覆盖层，可见基岩面深约1m以内。位于测线70m~100m段视电阻率等值线呈阶梯状，推测为裂隙带，深部往大号方向延伸；位于测线90m~120m段，视电阻率等值线呈“U”形异常，推测为岩溶发育区。在该异常区的附件有溶潭，因此推测低阻异常带为裂隙带，伴有岩溶发育。

图2　WX1线视电阻率等值线图 Fig.2　Isopleth Map of WX1 Line Apparent Resistivity

图3　WX1线视电阻率反演图 Fig.3　Inversion of WX1 Line Apparent Resistivity

在勘查区同时提取100/WX1点的测深数据，绘制的电测深曲线(图4)。由图可知，100/WX1点的测深曲线类型为G型，第四系覆盖层的厚度约为1m；当电极距AO为35m~ 55m时ρs出现明显低阻畸变异常，推测为裂隙带引起的异常，发育深度约为40m。

图4　100/WX1测深点曲线图 Fig.4　100/WX1 Sounding Curve

综合上面所述，作WX1线物探推断图，如图5所示：

图5　WX1线物探推断解释图 Fig.5　WX1 Line Geophysical Inference-Interpretation

5.2　成果验证

在100m处布设钻孔验证，0m~40.5m为风化泥质砂岩，40.5m~45.2m为灰岩，45.2m~52.3m岩石破碎裂隙发育为断层破碎带。该孔经抽水试验，每天水量大于50T。与高密度电法解释基本一致。

6结语

通过本项目高密度电法在岩溶地区找水勘查中的实践，揭示了物探测线附近的岩溶发育形态和位置。物探解释成果与项目后期的钻探基本一致，说明高密度电法在岩溶地区寻找含水低阻异常体的位置和形态是可行的。

参考文献

[1]冷冬灵，李桂龙.高密度电法在石灰岩中找水实例[J]，地质装备，2007，8(2)：22~24.

THE APPLICATION OF HIGH DENSITY RESISTIVITY

METHOD TO THE WATER PROSPECTING

IN THE KARST AREA OF SW GUANGXI

LI Fa-yuan

(GuilinUniversityofScienceandTechnology，Guilin541004)

Abstract：According to the evident electric difference of different geological body in SW Guangxi karst area，by the high density electric measuring system the continuous rolling scanning measure is carried out with the combine section set.By the processing of achieved data，Quaternary cover thickness，the buried depth of different stratigraphic unit and the rough form and orientation of aquiferous fault zone are inferred.

Key Words：High Density Resistivity Method；Water Prospecting in Karst Area；SW Guangxi