常规电法在皖东地区找水中的应用

朱文科，仇啸天，皮玉莲，李超男

（安徽省地质矿产勘查局312地质队，安徽蚌埠 233040）

0 引言

近些年随着物探勘查技术的不断创新，频率域电磁法中最具代表性的CSAMT 法逐渐代替常规电法，成为目前地质勘查领域的主要方法。与CSAMT法相比，常规电法在水工环勘探领域仍然具有明显的优势，具体体现在三个方面，一是水工环领域地质勘查要求的勘查深度普遍较浅，常规电法一般情况下均能够达到勘查目的，而CSAMT 法由于高频信噪比低的原因导致浅层地质信息反映不明显；二是常规电法仪器体积小，技术成熟且便于野外施工，而CSAMT法发射源笨重，布线繁琐且操作技术要求高；三是常规电法工程造价低，能耗少，性价比高，而CSAMT法工程造价高，能耗大，性价比低。因此，常规电法在水文地质勘查领域仍然值得继续推广应用。

1 皖东红层区地质、水文地质与地球物理特征

1.1 地质特征

工作区位于滁州市来安县半塔镇。区内大地构造属于中朝准地台（Ⅰ级）中北部，下扬子台坳（Ⅱ级）中段。区内主要出露地层为中生界白垩系宣南组、新生界新近系上新统桂五组、新生界第四系全新统丰乐镇组[1]。详见表1。

1.2 水文地质特征

工区地貌为剥蚀堆积，地形表现为山前低圩、岗地和坳地相间分布。地下水类型基本为上层滞水、基岩裂隙水，可开采利用的地下水主要赋存于基岩风化裂隙发育地段。单井涌水量变化较大,一般Q＜10m3/h。

1.3 地球物理特征

工作区第四系分布较少，玄武岩大面积出露，厚度在10～150m；玄武岩视电阻率ρs 值在40～160Ω·m。下覆主要为白垩系砂岩、粉砂岩，视电阻率一般在15～35Ω·m。致密块状玄武岩基本不含水，是隔水层；含气孔状玄武岩含水性较差，白垩系含水性变化较大，黏粒含量大的地层低阻特征明显，且含水性较差，黏粒含量小的地层高阻特征明显且含水性较好，构造裂隙为水的运移通道[2、3]。这种视电阻率差异为物探勘查提供了有利条件。

表1 工区地层表Table 1 Stratum of the working area

2 直流电法勘探方法技术

2.1 仪器设备

本次物探工作使用的仪器为重庆地质仪器厂生产的WDJD-4多功能数字直流激电仪，该仪器测量装置与供电装置一体，野外物探工作不需要发送机、整流电源及发电机，只需要配备2～3个200V电池箱、供电线即可，携带方便。

2.2 技术方法

该地区物探找水的重点是找构造裂隙及砂岩。工作方法选择视电阻率联合剖面法和电阻率测深法。应用视电阻率联合剖面法探测区内视电阻率分布情况，利用同步低阻带、正交点寻找构造裂隙[2]，在查明的构造裂隙处布置电阻率测深断面，进一步了解异常段电性特征[5、6]。

视电阻率联合剖面法装置参数为：AO=BO=70～150m，MN=20m，OC≥5AO；视电阻率测深采用温纳装置，AB=5MN,极距详见表2，供电时间2 秒，双向供电。

3 实例分析

3.1 工区概况

工作区位于来安县半塔镇高山村，区内有已知水井J1，出水量Q=8～10m3/h，通过水文地质勘查发现，区内存在两处构造裂隙，即北北东向断层F1，北西向断层F2，推测F1穿过井位J1[4]。根据推测构造走向及地形特征，布置了3 条物探视电阻率联合剖面测线。详见图1。

图1 测线布置图Figure 1.The survey line distribution

3.2 物探数据分析

视电阻率联合剖面测量找构造裂隙的主要依据是找正交点。所谓正交点，要满足三个条件：一是曲线和曲线相交，且交点附近形成横“8”字式的明显歧离带。二是交点所在测线的小号点一侧，三是交点所在测线的大号点一侧。例如图2中1号点和2号点。在实际的测量工作中，由于地形起伏和地层产状的影响，正交点的横“8”字式明显歧离带会发生倾斜或变形，但是值和值负相关特征不会改变[2]。由测线布置图1 可以看出，本次工作共布设了3条物探测线，其中2线未见明显正交点，排除存在构造裂隙的可能；1线1140点附近存在同步低阻正交点，但变形严重且值和值负相关特征不明显，推测该点可能存在构造裂隙；在2线勘查成果的基础上设计了3 线，以验证2 线1140 点所在的构造裂隙。3 线视电阻率联合剖面测量结果显示：通过变极距往返测量均有明显正交点，即A0=BO=110m极距所在的1号点、AO=BO=90m极距所在的2号点。变极距的目的是确定构造裂隙在地层不同深度所处的位置，并由此确定裂隙的倾向。以图2为例：裂隙深度相对较浅的2号点位于1060点，裂隙深度相对较深的1号点位于1010点附近，由图1看出，1010点位于1060点以南，由此确定F2断层南倾。

表2 对称四极测深装置表（m）Table 2 the device table of symmetrical four-pole sounding(m）

图2 3线视电阻率联合剖面图Figure 2.Combined profiles of the resistivity of line 3

视电阻率测深是在联合剖面确定的构造裂隙位置进行，目的是了解测深点下不同深度的地质断面情况。根据前期的地层物性信息，了解到该地区以相对高阻的玄武岩和相对低阻的白垩系粉砂质泥岩为主，测深以KQ型曲线为主，即ρ1＜ρ2＞ρ3＞ρ4，其中ρ1对应第四系黏土层，ρ2 对应新近系玄武岩，ρ3 对应白垩系含水性较好的砂砾岩，ρ4对应白垩系含水性较差的粉砂质泥岩。从图3可以看出，测深曲线未支对应的白垩系在AB/2=60～180m段较为平整，说明该段地层视电阻率与围岩相比，高阻特征明显，推测为能够储水的砂岩或砂砾岩。

图3 3线视电阻率测深单支曲线Figure 3.The section of apparent resistivity sounding of line 3

通过视电阻率联合剖面和视电阻率测深工作，在3线1050点设计井位，井深150m。后期钻探和抽水试验显示，该井位出水量Q＞10m3/h[4]，好于预期，通过物探工作圆满完成了在贫水地区找水的任务。

4 结论

（1）利用直流电法进行水资源勘查工作中，通过视电阻率联合剖面获得的正交点能够确定构造裂隙位置。

（2）通过改变联合剖面装置的供电极距进行往返测量能够确定构造倾向。

（3）在构造裂隙周围布置视电阻率测深剖面，揭示地电断面特征，能够有效判断地层、裂隙含水性。