瞬變電磁法在張家口壩上貧水區(qū)水文地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用

蔡會(huì)梅

（河北省煤田地質(zhì)局第四地質(zhì)隊(duì)，河北 宣化 075100）

康?？h位于張家口壩上貧水地區(qū)，是國(guó)家級(jí)扶貧開發(fā)工作重點(diǎn)縣。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城鎮(zhèn)人口逐年增長(zhǎng)，現(xiàn)有水源地地下水位逐年下降，且水源地二級(jí)保護(hù)區(qū)內(nèi)有污染源多處。

為解決用水緊張局面，保障居民生產(chǎn)生活用水安全，我隊(duì)先后對(duì)康?？h開展了水文地質(zhì)調(diào)查和水源地補(bǔ)充勘察工作，尋找新的富水區(qū)域作為縣城集中供水后備水源地。

1 地質(zhì)和水文地質(zhì)特征

勘查區(qū)內(nèi)大部分被第四系覆蓋，僅有零星基巖露頭，區(qū)內(nèi)地層分布受區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造NE-SW向康?！喾迳畲髷嗔训目刂?，基巖剝蝕區(qū)和松散沉積區(qū)的平面形態(tài)均與斷裂走向分布一致[1]。綜合區(qū)域資料，本區(qū)發(fā)育的地層由老至新依次為：新太古界紅旗營(yíng)子群；新元古界化德群；新近系和第四系?？辈閰^(qū)巖漿巖較發(fā)育。

康保縣地處壩上高原水文地質(zhì)區(qū)內(nèi)，屬內(nèi)陸河流域，無(wú)地表河流，僅在低洼地積水形成大小不一的淺碟形鹽淖，構(gòu)成地表水和地下水的集聚地。按照地形地貌特征，水文地質(zhì)主要呈波狀平原型特征，含水層以第四系砂、礫石為主，近山地帶為角礫、碎石。含孔隙潛水，在不同的區(qū)域，水文地質(zhì)條件各異，蒸發(fā)排泄強(qiáng)烈，富水性較差，一般屬弱富水區(qū)或貧水區(qū)?？h域內(nèi)地下水劃分為基巖風(fēng)化裂隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水、松散巖類孔隙水三種類型。

2 工作原理及儀器設(shè)備的技術(shù)參數(shù)選取

2.1 工作原理

瞬變電磁法是一種時(shí)間域電磁法（簡(jiǎn)稱TEM），是以地殼中巖（礦）石的導(dǎo)電性與導(dǎo)磁性為主要物質(zhì)基礎(chǔ)，根據(jù)電磁感應(yīng)原理觀測(cè)和研究人工脈沖電流場(chǎng)激勵(lì)大地而產(chǎn)生的瞬變電磁場(chǎng)空間與時(shí)間分布規(guī)律，來(lái)尋找地下目標(biāo)體，研究淺層至中深層的地電結(jié)構(gòu)，來(lái)解決相關(guān)地質(zhì)問(wèn)題的一種時(shí)間域電磁法[2]?；趲r石電性差異的瞬變電磁法，是利用不接地線源向地下發(fā)送一次脈沖場(chǎng)，利用不接地回線觀測(cè)二次渦流電磁場(chǎng)衰減特性，主要用于研究低阻目標(biāo)體、地下巖層的電性分布特征。

2.2 儀器設(shè)備和技術(shù)參數(shù)的選取

本次瞬變電磁法工作所用儀器為重慶奔騰數(shù)控技術(shù)研究所生產(chǎn)的WTEM-1型瞬變電磁觀測(cè)系統(tǒng)。通過(guò)實(shí)地工作試驗(yàn)結(jié)果，在測(cè)區(qū)采用大回線裝置，供電電流≥9A；設(shè)置頻率4Hz；發(fā)射線框600m×300m×1匝；接收線圈5m×5m×8匝；接收機(jī)增益32×32倍；疊加次數(shù)≥200次觀測(cè)。

3 資料解釋

本次瞬變電磁法施工的各測(cè)線反演電阻率剖面圖，清晰地反映了沿各測(cè)線地層層位變化和地質(zhì)構(gòu)造輪廓；淺部等值線稀疏，平緩變化并有封閉現(xiàn)象，中部等值線密集，深部等值線相對(duì)較密集，變化劇烈，有較大起伏。全區(qū)各測(cè)線視電阻率剖面圖反應(yīng)的這種現(xiàn)象與本區(qū)地質(zhì)層位的對(duì)應(yīng)關(guān)系明確，充分反應(yīng)出區(qū)內(nèi)各地層排序、變化情況[3]。

下面以DL1線的反演電阻率剖面圖為例結(jié)合地質(zhì)資料分析。斷面圖揭示測(cè)線地層電性特征大致反映為兩部分，淺部為新生界，視電阻率值≤100Ω·m，厚度50m～150m；深部地層視電阻率值較高，阻值＞100Ω·m，甚至數(shù)千歐姆·米以上，以晚二疊世入侵花崗巖為主，層厚＞500m。測(cè)線平距1500m～3500m處，高阻基底隆起，使低阻層厚度變??；根據(jù)調(diào)查及地形圖分析,該地段西側(cè)有地勢(shì)隆起現(xiàn)象,說(shuō)明該段地電形態(tài)反應(yīng)合理；測(cè)線平距4150m、4450m處，深度200m以上均有低阻向深部延伸趨勢(shì)，使得電阻率等值線呈上下浮動(dòng)形態(tài)。推斷該處有兩條逆斷層存在，命名為F6、F5。測(cè)線平距7000m～8800m處，高阻基底隆起至地表，地表出露為古元古界化德群石英巖，電阻率斷面圖可見(jiàn)淺部地層阻值高于幾百甚至上千歐姆·米。兩翼表現(xiàn)出低阻帶上下貫穿形態(tài)，推測(cè)該地段有兩條逆斷層發(fā)育，命名為F4、F3，8800m～11450m地層結(jié)構(gòu)較為平緩，深度150m以淺為新生界地層，視電阻率值≤100Ω·m；下部至探測(cè)深度600m處均為晚二疊世入侵花崗巖，視電阻率值＞100Ω·m。由于DL1線太長(zhǎng)，圖1只展示了測(cè)線平距5550m～11000m的反演電阻率及地質(zhì)解釋斷面圖。圖中橫坐標(biāo)為測(cè)點(diǎn)距離，測(cè)點(diǎn)間距為50m。

圖1 DL1線反演電阻率及地質(zhì)解釋斷面圖（5550m～11000m）

4 結(jié)論和建議

通過(guò)本次瞬變電磁法勘查，大致查明了測(cè)區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)及構(gòu)造發(fā)育狀況，測(cè)區(qū)內(nèi)各測(cè)線均見(jiàn)低阻電性層反映，對(duì)含水層存在狀況進(jìn)行了評(píng)價(jià)，為圈定地下水開采靶區(qū)，擬定水井位置，提供了有利的依據(jù)。

同年，我隊(duì)在康?？h城區(qū)集中供水水源地勘察項(xiàng)目中，采用可控源音頻大地電磁測(cè)深法和激電測(cè)深法對(duì)縣城西側(cè)現(xiàn)水源地區(qū)域和西村新建后備水源地區(qū)域進(jìn)行勘探。結(jié)合已有瞬變電磁測(cè)深成果綜合分析，在現(xiàn)水源地區(qū)域新施工探采結(jié)合井5口，西村后備水源地施工2口，水質(zhì)較好，達(dá)到生活飲用水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，均可作為縣城集中供水水源井。其中SY2、SY3、SY4、SY5號(hào)井的出水量分別為每小時(shí)84m3、82.8m3、84m3、51.24m3，水文觀測(cè)結(jié)果與瞬變電磁勘探結(jié)果基本吻合。

5 存在問(wèn)題

地面瞬變電磁勘探能有效減小高阻屏蔽，對(duì)低阻體反映較好，受探區(qū)地形影響較小，探測(cè)深度范圍大，施工方便快捷效率高。但由于人文電磁噪聲、地電噪聲的干擾，再加上地質(zhì)因素的復(fù)雜性和地球物理解釋工作難度大，存在一定的多解性，需我們進(jìn)一步研究探討，掌握規(guī)律，讓它更好的服務(wù)于水文調(diào)查工作。