瞬变电磁法在严重缺水地区地下水勘查中的应用

■宋全

（山东地矿新能源有限公司　山东　济南　250013）

瞬变电磁法在严重缺水地区地下水勘查中的应用

■宋全

（山东地矿新能源有限公司山东济南250013）

几年前，受气候和地貌等因素影响，中国北方相当一部分地区缺水严重。瞬变电磁法采用不接地回线接收电磁波信号，能够不受场地限制较为有效地采集到有效信号，近年来在严重缺水地区地下水勘查领域得到了广泛的应用。本文通过对内蒙古高原严重缺水地区地下水勘查工作中实例进行论述，证明了瞬变电磁法在该地区地下水勘查中是行之有效的。

地下水勘查瞬变电磁法中心回线地质解释

受气候和地貌等因素影响，中国北方相当一部分地区缺水严重。根据地方水利局的调查，由于近年来干旱，地下水位逐年下降，地表水遇到干旱出现断流，山溪水得不到补给而枯竭，严重影响了当地居民的生产生活，制约着地方经济发展。瞬变电磁法是以电磁波理论为基础，电磁波能够穿透较深的地层，且该方法采用不接地回线发射、接收信号，避免了场地条件的约束，近年来在严重缺水地区地下水勘查领域得到了广泛的应用。

1　项目概况

项目区位于内蒙古高原的东南部边缘的低山丘陵区，区内气候干旱，地表水系不发育，又多为间歇性内陆河流，地下水的补给来源仍主要依靠大气降水的渗入补给。但区内断层、节理、裂隙较为发育，易于接受大气降水的渗入补给，由于降水量少，补给源不足，多为水量微弱和中等的裂隙水含水岩系，仅在断裂破碎带处，造成了良好的储水条件，水量较丰富。

本次勘查的地质任务是：通过物探工作大致查清工作区范围内地质构造，查清主要断裂构造的分布与产状、确定基底埋深、划分垂向电性分层，并结合区内地质及水文资料划分垂向岩性分层，确定地下富水构造带，为确定钻井位置提供物探依据。

项目区主要地层有：

第四系的砂层，砂砾石，粘土地层。

新近系的泥岩，砂砾岩，玄武岩地层。

项目区内各地层彼此间存在一定电性差异。且当岩层中存在断裂破碎时，会呈现低阻特征，本区主要含水层为第四系的砂层，砂砾石层，新近系的砂砾岩及玄武岩。由此可见，在本区具备应用瞬变电磁法解决前述水文地质问题的前提条件。2工作方法

1.1观测方式

观测系统采用中心回线瞬变电磁深测法（MULTEM）。接收线圈置于发射线框的中心点，由气泡调整至水平位置。发射线框尽量摆放在一个水平面上，四个角的位置可根据地形情况灵活放置，整个线框不必拘泥于某一个特定的方位。

1.2仪器选择

本次瞬变电磁测深（MULTEM）使用的是加拿大凤凰公司的T4发射机，采用4块12V电瓶作为供电电源；V8多功能电磁勘探系统为接收机。该系统由T4发射25Hz的方波电流，供电电流为10～13安。测量采用中心回线方式，发射线框为100米。

1.3MULTEM时窗参数

MULTEM方法测量二次场的衰减曲线，时间窗口从0.089ms至7.1ms；0.26825至21.30765ms各有20个时间窗口。详细参数见表2：

1.4点、线距的选择

选择原则是以能发现有意义的最小异常，且能在最小异常体上至少有3个物理点来控制。对于本次工作选择的点距为100米；线距施工中根据实际情况灵活调整。

1.5确定系统参数的方法试验

瞬变电磁测深法的特点之一是可针对不同深度的地质目标体，采用不同的装置设置和参数设置，以便观测装置与地电目标最佳耦合，从而达到最佳勘探深度和分辩率。为了获取最佳参数设置，在野外施工前，进行野外方法试验。

2　物探资料地质解释

项目区岩性主要为泥岩，玄武岩及第四系地层。图2反演电阻率断面图上的电阻率基本可划分为三个电性层，低电阻率地层为泥岩或砂质泥岩，中等电阻率地层为破碎玄武岩或气孔玄武岩，为较好的含水地层。高电阻率地层为完整玄武岩地层，为不含水或弱含水层。

通过对图1反演电阻率断面图分析研究，发现在426-428点附近，左右侧电阻率梯度较大，电阻率为中等，并结合区域水文地质资料以及前期水文地质调查成果，推测该处为断层破碎带或岩性接触带，含水层特征较明显。此处是布设钻孔的有利位置。

图1　L40线反演电阻率断面及地质解释断面图

3　实际效果评价

经水文地质钻探证实，在74-138米处见破碎玄武岩，玄武岩气孔连通性较好，发育两组裂隙，一组与岩芯中轴线夹角30°，裂隙密度5条/米；一组与岩芯中轴线夹角45°，裂隙密度8条/米，裂隙宽度较宽，且不闭合，沿裂隙面敲开，裂隙面可见水锈。141米以下玄武岩岩芯完整，裂隙不发育。该孔钻至145米后终孔。经抽水试验证实，当降深为50米的时候，钻孔涌水量为296m3/d。

总体而言，水文地质钻探和抽水试验的成果与本次瞬变电磁法取得的成果都有着较好的对应，证明了该方法在严重缺水地区地下水勘查中是行之有效的。

4　结论

（1）本次严重缺水地区地下水勘查工作采用了中心回线瞬变电磁深测法，采用不接地回线发射、接收信号，避免了场地条件的约束。查清了主要断裂构造的分布与产状，划分了垂向电性分层。

（2）结合区域水文地质资料以及前期水文地质调查成果，对瞬变电磁反演电阻率断面图进行了地质解释。通过与水文地质钻探及抽水试验成果进行对比分析，证实了瞬变电磁物探成果的准确性。

（3）通过本次物探工作，证明了瞬变电磁法在严重缺水地区地下水勘查中能够取得较好的效果；在今后工作中，还应当对该方法进行深入研究和实践工作，以使其能够发挥更大的作用。

P641.4+3[文献码]B

1000-405X（2016）-9-161-1

宋全（1986～），男，助理工程师，研究方向为水文地质。