物探電測(cè)深在低阻松散層中找水的應(yīng)用

胡啟明

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 第三地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，河南 信陽464000）

河南信陽制約廠20世紀(jì)90年代初建廠，建廠后期，物探電阻率測(cè)深方法在尋找第四系、第三系松散層中的地下水發(fā)揮了較好作用。對(duì)電測(cè)深曲線采用計(jì)算作圖法定量解釋，效果較好。解決了該廠的生產(chǎn)及生活用水。本文旨在總結(jié)物探電阻率測(cè)深方法尋找松散層地下水的應(yīng)用效果，以期在今后類同工作中借鑒。

1 概況

1.1 任務(wù)

信陽制藥廠位于信陽市平橋區(qū)。該廠投產(chǎn)后，需水量較大，需尋找開采一定量的地下水。為合理布井，需查明區(qū)內(nèi)400m以上含水層的厚度、埋深及空間分布情況。為此投入了以對(duì)稱四極視電阻率測(cè)深為主的物探電法勘探工作。工作布置見圖1。

圖1 電測(cè)探工作布置圖

1.2 水文地質(zhì)及地球物理特征

工作區(qū)地形平坦。上層為第四系壤土、亞粘土、粘土夾鈣質(zhì)結(jié)核；底部為砂礫石。厚度約40～100m。其下為第三系粘土、中細(xì)砂、粉砂互層，總厚度約為600m。根據(jù)剖6、信2等鉆孔揭露，第三系砂層單層厚度最大20m，最小3.2m。但在不同深度范圍內(nèi)，粘土與砂層的相對(duì)厚度不同——某一深度段以砂層為主，而另一深度段則以粘土為主。

由于砂層和粘土層互層分布，單層厚度又不大，它們的電阻率差異較小（表1），顯然，若把每一地質(zhì)層都作為一個(gè)電性層，直接在測(cè)深曲線上進(jìn)行解譯很難區(qū)分。如果將以砂層為主的層段看成一個(gè)電性層（高阻層），以粘土為主的層段看成另一個(gè)電性層（低阻層），那么各電性層的組合厚度相對(duì)增大，它們?cè)陔姕y(cè)深曲線上的區(qū)別才能較好地反映出來。

表1 巖性電阻率值簡(jiǎn)表

2 電測(cè)深資料的解釋

2.1 地質(zhì)層位的劃分

對(duì)已知的信1——信5鉆井地質(zhì)剖面（位于工區(qū)中部）和剖1——剖7鉆井地質(zhì)剖面（位于工區(qū)南部）進(jìn)行對(duì)比分析和分層組合，其結(jié)果如圖2和圖3所示。

圖2 信1—信5鉆探剖面圖

圖3 剖1—剖7鉆探剖面圖

從圖2、圖3中可以看出，從上到下共劃分為四個(gè)層組：第一層為第四系表層壤土、亞粘土夾鈣質(zhì)結(jié)核的隔水層組，厚度約50米；第二層是以砂層為主的含水層，它主要由第四系底部的砂礫石層和第三系上部的砂層組成，厚度在50～150m之間；第三層是以粘土為主的隔水層組，主要為第三系粘土，其間夾少量薄細(xì)砂層，厚度在150～350m之間變化，起伏大，該層厚度的變化直接影響著上部含水層組的厚度及下部含水層組的頂板埋深，對(duì)開發(fā)上部和下部地下水資源有較大的影響；第四層是以粉、細(xì)砂層為主的含水層組，頂板埋深大于250m。

上述第二層（含水層組）是目前工農(nóng)業(yè)用水的主要含水層。單井涌水量的大小和含水層組的厚度成正相關(guān)（表2）。

通過對(duì)ZK1勘探孔（14/Ⅵ）視電阻率測(cè)井曲線的分析，得出電性分層和地質(zhì)分層之間的關(guān)系（表3）。除地質(zhì)層組的第一層被分為兩個(gè)電性層外，其它各層均與電性層對(duì)應(yīng)。第一電性層的電阻率高是由于地表干燥的壤土、亞砂土和鈣質(zhì)結(jié)核的相對(duì)富集引起的。

表2 含水層組厚度與單井涌水量關(guān)系簡(jiǎn)表

表3 電性層與地質(zhì)層組對(duì)比表

2.2 電測(cè)深曲線的解釋

按照由已知到未知的解釋原則，首先對(duì)已知井旁測(cè)深曲線進(jìn)行分析，找出解釋規(guī)律。已知剖 2（4/0）、剖 6（12/0）、信 2（10/Ⅱ）井旁測(cè)深曲線（圖4），曲線類型基本為HKH型。盡管我們對(duì)電性層（或地質(zhì)層）進(jìn)行了組合劃分，但是由于電性差異小，致使測(cè)深曲線上的K型高阻部位反應(yīng)不明顯，僅有一個(gè)或兩個(gè)極距略有顯示。因此必須選擇合適的定量解釋方法，才能取得滿意的地質(zhì)成果。在本區(qū)電性資料缺乏的情況下，通過多種定量解釋方法的比較，認(rèn)為計(jì)算作圖法比較合適，效果較好。它不僅對(duì)電測(cè)深曲線各電性層劃分比較靈敏，而且對(duì)電阻率參數(shù)的已知程度要求不嚴(yán)。在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上以K·AB/2為橫坐標(biāo)，K·AB/2·ρS為縱坐標(biāo)計(jì)算作圖解釋各電性層厚度。定量解釋精度的高低，主要決定K系數(shù)值的選擇。本次資料解釋確定K系數(shù)的方法是：先用k′=0.75的系數(shù)對(duì)已知井旁測(cè)深曲線進(jìn)行初步解釋，其結(jié)果和實(shí)際鉆探結(jié)果比較得出各層的解釋誤差δi(實(shí)際/解釋)。然后，將各層的初步解釋誤差取平均值δ，對(duì)K′系數(shù)校正得到：

圖4 電祖率測(cè)深曲線對(duì)比圖

將上述K系數(shù)應(yīng)用到未知區(qū)進(jìn)行解釋。部分解釋結(jié)果如圖5、圖6所示。可以看出，工區(qū)東西兩側(cè)和沿ZK1——信2——剖4一帶第二電性層（含水層組）厚度較大，是建井的有利部位。開發(fā)下部含水層中地下水，其中部較合適，因它的頂板埋深最淺。

3 鉆探驗(yàn)證結(jié)果

對(duì)電阻率測(cè)深資料解釋分析后，在14/Ⅵ點(diǎn)進(jìn)行了鉆探驗(yàn)證（ZK1孔，孔深 360m），結(jié)果見表 4。

表4 ZK1鉆探驗(yàn)證結(jié)果表

圖5 ρ2電性層等厚度平面圖

圖6 ρ4電性層等厚度平面圖

由表4可知，除第一層受地表電性不均引起解釋誤差較大外，其它各層的誤差均小于10%，說明該區(qū)應(yīng)用計(jì)算作圖法定量解釋是合適的。

根據(jù)電性層、地質(zhì)層的組合劃分，第二層（ρ2電性層）推斷是以砂層為主的含水層組。該層厚95m，其中中砂層總厚度36m，粉砂層厚35m，粘土層總厚度24m。砂層和粘土層的厚度比為3∶1；第三層是以粘土為主的隔水層組。實(shí)際上，在160～285m深度內(nèi)，粘土總厚111m，砂層總厚14m。砂層和粘土層的厚度比為1∶8；第四層（ρ4電性層）是以砂層為主的含水層組。在285～350m深度內(nèi)，砂層總厚50m，且單層厚度大（約20m），中間夾15m的粘土層。砂層與粘土層厚度比為3∶1。

4 結(jié)論

通過工作區(qū)對(duì)稱四極視電阻率測(cè)深資料的分析與解釋說明，對(duì)于砂層、粘土層交替沉積且二者電阻率差異較小的第四系、第三系松散沉積物，從測(cè)深曲線上直接解釋各個(gè)薄砂層和粘土層的厚度及埋深是困難的。為了綜合分析含水層在地下的分布規(guī)律，采用劃分含水層組和隔水層組的方法能夠取得較滿意的地質(zhì)效果。在定量解釋中，可選用計(jì)算作圖法。不過使用該方法定量解釋，必須考慮工區(qū)水文地質(zhì)特點(diǎn)，充分利用已知鉆井資料，取得合適的計(jì)算作圖，求K系數(shù)，否則解釋誤差較大。