江蘇寧鎮(zhèn)丘陵山區(qū)尋找基巖裂隙水的物探方法及異常特征

摘要：充分收集分析研究以往地質(zhì)、水文地質(zhì)及物探資料，針對(duì)水文地質(zhì)條件選擇有效的物探方法，根據(jù)不同水文地質(zhì)條件的物探異常特征確定鉆井位置和深度。

關(guān)鍵詞：基巖地下水;水文地質(zhì)條件;物探方法;物探異常特征

尋找地下水的物探方法有多種，不同的水文地質(zhì)條件應(yīng)采用不同的物探方法，作者總結(jié)出江蘇丘陵山區(qū)尋找基巖地下水的一套工作程序及物探異常特征。

一、江蘇寧鎮(zhèn)丘陵山區(qū)地下水概況

江蘇寧鎮(zhèn)丘陵山區(qū)地下水主要分為裂隙水與巖溶水，裂隙水又分碎屑巖類(lèi)裂隙水、火山碎屑巖類(lèi)層狀裂隙水和火山侵入巖類(lèi)塊狀裂隙水。

裂隙水主要賦存于巖層構(gòu)造裂隙中，裂隙水的富集受多種因素影響，其中巖性的軟硬、構(gòu)造的發(fā)育程度起著主導(dǎo)作用。同時(shí)，還與補(bǔ)給條件、火成巖侵入造成的蝕變作用、巖層產(chǎn)狀有直接關(guān)系。一般來(lái)說(shuō)巖性粗硬脆，如堅(jiān)硬的砂礫巖、石英砂巖，在構(gòu)造作用下易于透水的裂隙，較為富水。反之巖性細(xì)軟，如泥巖、頁(yè)巖、煤系地層，則裂隙不發(fā)育，較為貧水。

按富水性差異及地層時(shí)代分別敘述如下：

⑴水量豐富～極豐富的三迭系周沖組碳酸鹽巖類(lèi)巖溶水，周沖組是最為富水的巖組，富水段主要為上段的角礫狀灰?guī)r。大部分單井涌水量大于3000米³/日，最大單井涌水量5000米³/日以上。

⑵水量中等的青龍群、棲霞組、石炭系、奧陶系、寒武系以及震旦系燈影組，巖性以灰?guī)r、白云巖為主，單井涌水量100～1000米³/日，其中石炭系黃龍～船山組灰?guī)r巖溶較發(fā)育，單井涌水量可達(dá)1000米³/日以上。

⑶水量中等的泥盆系上統(tǒng)五通組與侏羅系中下統(tǒng)象山群砂巖層狀裂隙水，五通組以石英砂巖、含礫石石英砂巖為主，象山群上部巖屑砂巖、粉砂巖、含礫長(zhǎng)石砂巖，中部粉砂巖、石英砂巖夾炭質(zhì)頁(yè)巖及煤層，下部石英砂巖、石英礫巖。單井涌水量100～500米³/日，局部可達(dá)1000米³/日。

⑷水量貧乏的三迭系中統(tǒng)黃馬青組和上統(tǒng)范家塘組砂巖、泥巖層狀裂隙水，單井涌水量一般小于100米³/日，很多地方為干孔，特別是火山巖體附近，由于硅化作用，巖石很硬，鉆進(jìn)困難，卻往往無(wú)水。但局部斷裂發(fā)育地段，補(bǔ)給條件又較好時(shí)，水量可大于1000米³/日。

⑸水量貧乏至極的志留系、二迭系上統(tǒng)、下統(tǒng)上端、白堊系、第三系的粉砂巖、泥巖、頁(yè)巖、礫巖等層狀裂隙水，志留系與二迭系以泥頁(yè)巖為主夾砂巖及煤系，白堊系與第三系巖性主要為泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、礫巖，局部含石膏，單井涌水量多小于100米³/日，多數(shù)為干孔，個(gè)別在張性斷裂帶上也僅有200米³/日。

⑹侵入巖塊狀裂隙水，巖性以中酸性為主，富水性差別較大，主要受斷裂控制，大多貧水或中等富水，單井涌水量幾十米³/日到200米³/日。

二、地球物理特征

物性參數(shù)是巖石物理性質(zhì)的反映，又是物探方法選擇及資料推斷解釋的依據(jù)。區(qū)內(nèi)不同地層、巖石間存在明顯的電阻率差異，總體上，成巖地層電阻率高于疏松層，泥巖、頁(yè)巖電阻率低于砂巖，砂巖電阻率低于灰?guī)r，火山熔巖、火山碎屑巖電阻率低于火山巖侵入巖。當(dāng)高阻地層斷裂破碎時(shí)電阻率則降低。

三、物探方法的選用

江蘇地質(zhì)工作研究程度較高，在確定勘查區(qū)域后首先要收集以往地質(zhì)、水文地質(zhì)及物探資料，初步了解勘查區(qū)地層巖性、區(qū)域構(gòu)造、水文地質(zhì)條件、地球物理特征。

尋找地下水的思路為首先尋找富水地層，再找充水構(gòu)造。

找水的物探方法廉價(jià)實(shí)用的主要有電法中的聯(lián)合剖面法、電測(cè)深法，放射性中的α測(cè)試。

費(fèi)用較大的物探方法有高密度法、MT法、CSAMT法、地震、地質(zhì)雷達(dá)等，費(fèi)用高但未必實(shí)用有效。

根據(jù)收集的資料分析，已知斷裂構(gòu)造大致分布，選用電測(cè)深法，如基巖埋深較淺，可增加放射性中的α測(cè)試。

收集資料不能確定斷裂構(gòu)造大致分布，選用電法中的聯(lián)合剖面法，確定斷裂構(gòu)造大致分布，再輔以電測(cè)深法確定斷裂構(gòu)造的性質(zhì)。

如需要尋找中深部（300～500米）及以深的地下水，則宜先用電法中的聯(lián)合剖面法，初步劃出異常區(qū)域，再輔以MT法、CSAMT法。

四、物探異常特征

1、電測(cè)深法

⑴單根曲線

地質(zhì)構(gòu)造作用使巖石產(chǎn)生形變和破碎，導(dǎo)致地下水或泥質(zhì)物充填，改變了巖石原有的地球物理特征。一般情況下，破碎帶呈低阻異常。

本圓滑的單根曲線在斷裂破碎帶對(duì)應(yīng)深度出現(xiàn)畸變，但要排除地形影響及測(cè)量誤差。

⑵斷面等值線圖

在ρ_S斷面等值線圖上，低阻閉合圈大多為張性斷裂破碎帶，單邊的等值線密集帶也是斷裂構(gòu)造或地層不整合接觸的反應(yīng)。

南京市東郊某農(nóng)莊位于青龍山西北側(cè)，測(cè)區(qū)范圍內(nèi)隱埋大面積的三迭系上統(tǒng)黃馬青組（T_2h）地層，厚度達(dá)數(shù)百米，巖性主要為紫紅色粉砂質(zhì)泥巖，其次為粉砂巖及石英砂巖，由于粉砂質(zhì)泥巖泥質(zhì)成份含量較高，巖性較軟，裂隙不發(fā)育，含水微弱。但東南方向的青龍山為一套淺海相灰色灰?guī)r沉積，巖溶裂隙發(fā)育，富水性好。根據(jù)收集資料，有一條斷裂垂直于山體通向測(cè)區(qū)，物探選用了二種方法，電測(cè)深和α法。在測(cè)區(qū)垂直于斷裂方向共計(jì)布置電測(cè)深剖面一條，6個(gè)測(cè)量點(diǎn)?？焖佴翜y(cè)試剖面二條，33個(gè)測(cè)量點(diǎn)。

1、2、3號(hào)點(diǎn)電測(cè)深曲線形態(tài)相似，類(lèi)型均為“A”型，4、5、6號(hào)點(diǎn)電測(cè)深曲線均有畸變（見(jiàn)圖1），從4號(hào)點(diǎn)到6號(hào)點(diǎn)，畸變深度由40米逐漸加深到100米。起始ρ_S值均在20ΩM左右，表層第四紀(jì)松散層巖性為亞粘土，厚度在10米左右。曲線上升角度較小，在20～30°之間，表明下伏基巖為粉砂質(zhì)泥巖，其風(fēng)化后與上覆松散層差別不大，完整基巖埋深在15～20米。AB/2=100米向后，上升角度漸小，尾支在15°左右，ρ_S值在60～80ΩM之間。分析基巖巖性為粉砂質(zhì)泥巖。從電測(cè)深ρ_S等值線斷面圖（圖2）及單根曲線分析，在4、5號(hào)之間存在斷裂構(gòu)造。

電阻率聯(lián)合剖面曲線圖

α法Ⅰ剖面8、10號(hào)點(diǎn)，Ⅱ剖面11、13號(hào)點(diǎn)有異常反應(yīng)（圖4），其位置對(duì)電測(cè)深剖面4、5號(hào)測(cè)點(diǎn)位置相對(duì)應(yīng)。

最終在電測(cè)深剖面4、5號(hào)測(cè)點(diǎn)之間鑿井，在鉆進(jìn)至93米時(shí)，遇斷裂破碎帶，地下水噴出孔口近0.5米，自流量達(dá)50米³/小時(shí)。

α法剖面曲線圖

2、聯(lián)合剖面法

聯(lián)合剖面法斷裂破碎帶異常特征為低阻正交點(diǎn)異常，鎮(zhèn)江某部隊(duì)地處山前崗地，基巖為二疊系龍?zhí)督M（P_2l）的砂巖，透水性較差。電阻率聯(lián)合剖面測(cè)量同點(diǎn)采用AO=BO=150、300 米兩種極距觀測(cè)，點(diǎn)距20～40 米。剖面中段AO=150m的ρ_s^a曲線與ρ_s^b曲線于31 號(hào)點(diǎn)出現(xiàn)低阻正交點(diǎn)異常，AO=300m 的ρ_s^a曲線與ρ_s^b曲線于31 號(hào)點(diǎn)出現(xiàn)低阻正交點(diǎn)異常（圖3），交點(diǎn)兩側(cè)的歧離帶變化率較大，推測(cè)為斷裂構(gòu)造異常，產(chǎn)狀直立，向下延伸較大。在31號(hào)點(diǎn)鑿井深度200米，涌水量大于10米³/小時(shí)。

3、α 法

α 法尋找的是基巖地下水的蓄水構(gòu)造，蓄水構(gòu)造附近出現(xiàn)放射性異常的主要原因是放射性氣體容易從巖石的破碎帶、裂隙帶、斷裂帶逸出，并形成異常。

α 法有效異常一般為背景值的2～3倍，張性斷裂常為雙峰值異常，說(shuō)明該斷裂構(gòu)造中巖石破碎，裂隙通透性較好，使得α 射線濃度增大。

五、結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1、江蘇寧鎮(zhèn)地區(qū)地質(zhì)研究程度較高，給尋找地下水帶來(lái)較大的幫助，因此在某個(gè)地塊尋找地下水，收集、分析、研究地質(zhì)、水文地質(zhì)資料是找水成功的關(guān)鍵。

2、根據(jù)水文地質(zhì)條件及地球物理特征，選用不同的物探方法。不同的水文地質(zhì)條件具有相應(yīng)的物探異常特征。

3、在江蘇寧鎮(zhèn)地區(qū)尋找200米以淺的基巖地下水，選擇費(fèi)用較低，簡(jiǎn)便的電測(cè)深法、聯(lián)合剖面法、α 法往往取到較好的效果。

參考文獻(xiàn)

【1】傅良魁主編：1991年，應(yīng)用地球物理教程[M]，地質(zhì)出版社，

【2】劉家晉、張兵等，1992年，江蘇省南京市市區(qū)地下水資源評(píng)價(jià)報(bào)告[R]，江蘇省地礦局第一水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì)。