高频大地电磁法在贵州省江口县潮水天然矿泉水水文地质条件分析中的应用研究

朱大伟，吴桂武，胡大玲

(贵州省地矿局103地质大队，贵州 铜仁 554300)

0 引 言

江口县德旺乡潮水水源地位于贵州省5A级旅游景区，国家级自然保护区梵净山自然保护区西南方向约10 km，自然地理条件优越。从水循环上来说，主要是在武陵山脉碳酸盐岩裸露区接受大气降水的补给并沿区域上红石断裂及尖山枢纽断裂进入深部对流循环，在循环过程中不断进行水岩交换，由于所经过地层中锶含量相对较高，从而形成含锶、偏硅酸的饮用天然矿泉水。为更好的开发利用该水源，确保矿泉水锶含量，利用物探技术寻找深部优质水源成为首选。

1 水文地质概况

潮水饮用天然矿泉水出露于红石压扭性断裂带的影响带内。从区域角度分析，沿红石压扭性断裂有较多的矿泉水分布，呈带状展布。潮水饮用天然矿泉水经过了较深的循环且经过了一定长度的循环距离，表现为构造裂隙上升泉性质，主要受北北东向断层控制，并由矿区内近东西向导水断层进入矿区内，见图1，为矿区水文地质构造示意图。且根据快速分析仪测试结果，矿区岩层中的锶元素含量从上到下呈增加的趋势，娄山关群锶含量为20～40 mg/kg，石冷水组为40～50 mg/kg，清虚洞组为60 mg/kg，断层破碎带为50～70 mg/kg。

1.寒武系中上统娄山关组；2.地层产状；3.正断层及编号；4.逆断层及编号；5.下降泉；6.上升泉；7.钻孔及编号；8.物探剖面。

图1 贵州省江口县潮水水文地质概况及物探剖面示意图
Fig.1 Overview of hydrogeology and geophysical profile of Chaoshui in Jiangkou county of Guizhou province

2 地球物理条件

3 工作方法及剖面布设

高频大地电磁法(HMT)相对于大地电磁法(MT)和音频大地电磁法(AMT)的工作频率较高，为10 Hz～100 KHz，勘探深度一般﹤1 km，代表仪器是美国Geometrics公司的EH-4系统。在工程勘察、地下水勘探、断裂勘探方面效果尤其显著。

根据区内水文地质条件，在垂直于北东向断层F5布设2条测深剖面，主要目的是了解F5断层性质及空间特征，在垂直于东西向断层、裂隙布设1条测深剖面，主要目的是了解东西向断层、裂隙性质、发育规模及富水性。剖面布设情况，如图1所示。

4 结合物探对水文地质条件分析

在原地质资料中，F5断层与其它一系列北北东向断层性质类似，为倾向北西西的正断层，经过音频大地电测测深剖面分析，获得了不同的认识。见图2，两条南东向剖面及解译结果。

1.寒武系娄山关组；2.寒武系石冷水组；3.推测逆断层；4.推测裂隙；5.钻孔位置及编号

图2 潮水AMT视电阻率反演及解译图
Fig.2 Inversion and interpretation of Chaoshui AMT apparent resistivity

综合物探成果对区内成井水文地质条件进行分析，基本和钻孔揭露情况吻合，详细分析如下：

1)2、3号剖面显示北北东向断层F5倾向南东东，倾角65°～75°，断层上下盘均为娄山关群地层，沿断层带形成一挤压带，根据施工的ZK01、ZK02钻孔可知，ZK01钻孔布置在断层下盘，钻孔水量小，无开发价值，ZK02钻孔布置在该断层上盘，钻孔自流，水温19℃～20℃，自流量为0.326～0.454 L/s，经抽水试验和动态长观，其可开采量为456.9 m3/d，锶含量在1.6～2.63 mg/L，大于饮用天然矿泉水界限指标，由此可知，该断层为一阻水逆断层，本区矿泉水基本在其上盘断层和裂隙中径流和排泄。

2)由物探剖面分析，近东西向的一组断层导水性较好，为正断层性质，表现为一系列共轭横张性断层，断层破碎带的张开性较好，ZK02和ZK03钻孔揭露了F8、F9断层及其平行的节理裂隙。其中在F8、F9之间，在溪沟中沿断层与其平行的节理裂隙出露多处水温在20℃～25℃的上升泉，流量在0.3～1.2 L/s，锶含量0.61 mg/L，大于饮用天然矿泉水界限指标，该系列断层控制了矿区矿泉水出露。

3)由物探剖面分析，ZK03钻孔矿泉水出水段主要在F9、F5断层带和180.0～300.0 m裂隙发育段，钻孔揭露情况基本吻合，最大涌水量2 033.00 m3/d，降深20 m单井允许开采量达到1 606.6 m3/d。

综合区内水文地质及地球物理特征，区内矿泉水主要受北北东向和近东西向断层双重控制，布置的ZK02、ZK03钻孔主要目的就是揭露F5断层，F8、F9断层及与其平行的导水裂隙带，并获得成功。在两个钻孔同时降深23.0 m时总出水量为1 939.2 m3/d，pH值在7.65～7.98，为弱碱性水，ZK02、ZK03钻孔单独抽水和同时抽水时水质的感官指标，界限指标，限量指标，污染物指标和微生物指标对照《饮用天然矿泉水》(GB8537—2008)均符合要求，其中锶含量远超过界限指标，其水质基本相当，均可定为优质超低钠富锶的饮用天然矿泉水。

5 结 语

类似潮水优质水源点，贵州省其它优质水源点一般位于山沟峡谷，施工场地受限制，为寻求高品质和大的水量，开采深度一般要大于正常的饮用水井，有时达到500 m，在这个使用条下，中高频音频大地电磁法就有很好的适用性和独特优势。潮水水源点的勘探开发，中高频音频大地电磁测深很好的反映了区内的构造框架，为水文地质条件分析提供了很大帮助，也证明了物探在贵州山区优质水源勘探开发中的重要性。