望奎縣第三系和白堊系地層電性特征及賦水性研究

摘 要 通過物探激發(fā)極化法在望奎縣及周邊地區(qū)的應(yīng)用，總結(jié)出下覆地層貧水段與富水段的電性特征以及激電測深曲線特征，對解決貧水村鎮(zhèn)人畜飲水和生產(chǎn)用水具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞 望奎縣；電性特征；激電測深；寬頭西

中圖分類號 P641 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)062-0238-02

望奎縣隸屬綏化地區(qū)，地處松嫩平原的腹地（北緯46°35′～47°07′，東經(jīng)126°04′～126°58′）。地層主要為巨厚的沉積巖，沉積厚度超過6000 m以上[1]。最早沉積為白堊系姚家組，稍晚為嫩江組，接續(xù)為四方臺組、明水組[2]，在明水組之上為不連續(xù)的第三系地層。白堊系早期形成的巖層以湖相砂泥巖為主，富水性差；晚期明水組和第三系地層，由于形成時間晚，部分地段存在有未成巖的砂、礫石、粘土層，為河流沖積、洪積等成因。地表普遍出露第四系腐殖土（0 m～0.6 m），其下為亞粘土，部分地段有古河道存在。同屬沉積巖，但由于沉積環(huán)境和物質(zhì)來源的不同，因此，造成巖層結(jié)構(gòu)縱向上變化復(fù)雜，致使富水性相差也很大，百米深機井（主要涉及四方臺組以上第四系、第三系和白堊系的明水組地層）小時流量最小只有2～3噸，而最大流量能達(dá)到40噸/小時以上。在一個村子一個地方可能打一眼無水井，而在另外一個地方又可鉆出一口豐水井。打一眼百米深的廢井要浪費1～2萬元。因此，鉆井之前利用的物探工作確定井眼位置顯得十分重要。工作中共涉及11個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，87個村屯。針對以前的廢井、豐水井和擬訂打井的位置共布置246個激電測深點。實際鉆井42眼，小時流量均大于15噸。

1 電性特征

從采集的激電測深數(shù)據(jù)看，含水層與非含水層的視電阻率（ρS）和激電參數(shù)（ηS—視極化率、JS—視激發(fā)比、DS—視衰減度）有著明顯區(qū)別（見表1）。與其它巖性比腐殖土和亞粘土視電阻率較高，通常在15 Ωm～24 Ωm之間變化，該變化主要受地表干濕影響，干燥則視電阻率高，潮濕則視電阻率低，視極化率、視激發(fā)比和視衰減度三者最低，ηS小于1.4%，JS小于0.6%，DS小于37%，為非含水層；風(fēng)化泥巖和風(fēng)化砂巖視電阻率中等，分別變化在13 Ωm～22 Ωm和15 Ωm～24 Ωm之間，三個激電參數(shù)中等，視極化率下限都為1.9%，上限分別為2.4%和3.1%，視激發(fā)比變化范圍分別為0.3%～1.0%和0.5%～1.6%，視衰減度的變化區(qū)間分別為32%～40%和40～55%，本層為含水層（原村民的小井取本層水飲用）；泥巖的視電阻率最低，在12 Ωm以下變化，在7 Ωm～12 Ωm之間，激電參數(shù)比腐殖土和亞粘土高，低于風(fēng)化泥巖，為非含水層；泥質(zhì)砂巖的視電阻率高于泥巖，激電參數(shù)兩者相近；含水砂巖的所有參數(shù)在所有巖性中最高，視電阻率最高達(dá)46 Ωm，在22 Ωm～46 Ωm之間變化，視極化率最高達(dá)4.2%，下限為2.0%，視激發(fā)比和視衰減度的變化范圍分別為0.9～3.4和45%～70%，為富水層，也是深井水文物探工作的主要目標(biāo)層。

激電測深曲線特征：曲線的首支高阻低極化部分對應(yīng)的是腐殖土和亞粘土部分，接下來為曲線的中阻中極化段，而后是中低阻低極化的泥質(zhì)砂巖和泥巖與高阻高極化的砂巖互層，對應(yīng)有一定厚度的泥巖部分曲線呈現(xiàn)小“H”型，如有一定厚度高阻高極化的砂巖出現(xiàn)，測深曲線會呈現(xiàn)明顯的小“K”型[3]，含水量與幅值的高低以及厚度的大小呈正相關(guān)。

2 找水實例

由于工作區(qū)涉及巖性全部為低阻沉積巖，只做視電阻率測深和激發(fā)極化測深，未做其它剖面性工作。測深裝置采用的是溫納裝置，比例系數(shù)為1:3。

2.1 海豐鎮(zhèn)寬頭西村

應(yīng)村干部的要求便于將來鋪設(shè)自來水管道和機井管理，在村子中心選一位置，井深112 m，有跡象表明無明顯含水層，通過提水試驗小時流量不足3噸，水量不能滿足村民的生產(chǎn)和生活用水的需要，只好通過物探手段選擇井位。沿村子走向，即東西向布設(shè)了激電測深點5個，最大供電極距AB/2=200 m。通過篩選對比最終選定村子?xùn)|頭為最佳鉆井位置。實際鉆井深度110 m，出水量為28噸/小時，兩井相距只有280 m。下面通過對比可以明顯看出兩個測深點（成井和廢井井旁測深）4個參數(shù)曲線的差異。圖1為出水量28噸/小時四參數(shù)曲線，四條曲線出現(xiàn)兩個明顯的小“K”型，而且四參數(shù)同步性非常好，在20 m～40 m處（AB/2）和80 m～120 m（AB/2）兩處四參數(shù)同步凸起。在四參數(shù)中曲線變化以視電阻率曲線變化最頓，視激發(fā)比和視衰減度變化最為劇烈。曲線中斷凸起最大值分別為ρSmax=25Ωm、ηSmax=2.68%、JSmax=1.61%、DSmax=61%，異常范圍分別為23 Ωm～25 Ωm、2.32%～2.68%、1.01%～1.61%、43%～61%；曲線末段凸起四參數(shù)最大值分別為ρSmax=27 Ωm、

ηSmax=3.01%、Jsmax=1.73%、Dsmax=62%，異常范圍分別為

25 Ωm～27 Ωm、2.70%～3.01%、1.45%～1.73%、48%～62%。還可看出末端突起范圍大強度高，富水性要好于中斷凸起。推斷第一含水層中心埋深25 m左右，含水層厚度10 m左右，巖性應(yīng)為明水組風(fēng)化砂巖；第二含水段中心埋深63 m左右，含水層厚度12 m左右，巖性應(yīng)為明水組弱交結(jié)砂巖。鉆孔驗證情況是第一含水層為風(fēng)化砂巖，厚度12 m，第二含水層為粗顆粒弱交結(jié)砂巖，厚度8.5 m。水位降深17 m，流量為28噸/小時。圖2為小時流量不足3噸井旁測深曲線，四參數(shù)曲線僅在30 m（AB/2）出現(xiàn)一小凸起，而且幅值較低，在大極距未見明顯高值異常。從鉆探記錄看只在

23 m～27 m處見風(fēng)化砂巖，之下為泥巖、泥質(zhì)砂巖等。

2.2 衛(wèi)星鎮(zhèn)信頭村

為避免經(jīng)濟損失，在鉆井之前首先進(jìn)行物探工作，在村子及周邊共布設(shè)激電測深點7個，通過對比最后確定村后，村委會辦公室前為最優(yōu)點。實際鉆井深度120 m，小時流量大于20噸。從實測資料（圖3）看，曲線特征與圖1相近，有兩個凸起，四參數(shù)的變化同步性也很好，只是兩個異常段埋深大一些。推斷第一含水層中心埋深32 m左右，厚度為11 m左右；第二含水層中心埋深102 m左右，厚度為15 m左右。鉆探驗證情況是在28 m～36 m見第一含水層，為風(fēng)化泥質(zhì)砂巖，厚度8 m；第二含水層為粗顆粒弱交結(jié)砂巖，厚度10.5 m。水位降深14 m，流量為20噸/小時。

在該水文地質(zhì)單元，其它水文物探確定井位的實例不再列舉。

3 結(jié)論與建議

該地區(qū)地層巖性雖然簡單，但由于巖石結(jié)構(gòu)差異大，含水層分布極其不均勻。因此，在需水量較大的村鎮(zhèn)打井時，不要隨心所欲或單憑地貌高低確定井位來施工機井，這樣會造成不必要的經(jīng)濟損失。應(yīng)先行水文地質(zhì)調(diào)查及物探工作，提高成井率以避免不必要的經(jīng)濟損失。

在該水文地質(zhì)單元，“四高”模式值得借鑒，即高視電阻率，高視極化率，高激發(fā)比和高衰減度對應(yīng)著含水豐富的巖層。簡單采用傳統(tǒng)的電阻率方法來判定含水層有一定難度，有時會模棱兩可，由于多參數(shù)之間可相互佐證，采用多參數(shù)激電測量行之有效。

地面測深對于較薄含水層很難分辨，利用激電測井可分辨出0.5 m厚的含水層，這樣可有針對性地把過濾器置于合適位置，以提高單井單位出水量。

參考文獻(xiàn)

[1]韓振新等.黑龍江省重要金屬和非金屬礦產(chǎn)的成礦系列及其演化[M].哈爾濱:黑龍江人民出版社，2004:77-79.

[2]黑龍江省地質(zhì)礦產(chǎn)局.黑龍江省區(qū)域地質(zhì)志[M].地質(zhì)出版社，第33號，115-118.

[3]劉國興.電法勘探原理與方法[M].北京:地質(zhì)出版社，89-91.

[4]傅良魁.電法勘探教程[M].北京:地質(zhì)出版社，136-141.

[5]趙國文.激發(fā)極化法找水的應(yīng)用[J].激發(fā)極化法找水通訊，1984，2:47-48.

作者簡介

董傳統(tǒng)（1966—），男，高級工程師，主要從事礦產(chǎn)勘探、技術(shù)管理工作。