綜合地球物理在雄安新區(qū)三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)探測(cè)中的應(yīng)用與成果

張 杰, 楊 毅, 王 凱, 白大為, 劉東明,歐 洋, 吳新剛, 王興春, 丁衛(wèi)忠

(1.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所，廊坊 065000；2.國(guó)家現(xiàn)代地質(zhì)勘查工程技術(shù)研究中心，廊坊 065000；3.自然資源部地球物理電磁法探測(cè)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廊坊 065000)

0 引言

2017年4月1日，黨中央國(guó)務(wù)院宣布設(shè)立河北雄安新區(qū)，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局迅速行動(dòng)，組織編制了支撐服務(wù)雄安新區(qū)規(guī)劃建設(shè)地質(zhì)調(diào)查報(bào)告，確立了地質(zhì)支撐雄安新區(qū)規(guī)劃建設(shè)工作思路和目標(biāo)任務(wù)。物化探所充分發(fā)揮綜合地球物理技術(shù)在雄安新區(qū)綜合地質(zhì)調(diào)查中的基礎(chǔ)性、先導(dǎo)性作用，開(kāi)展了包括深地震反射剖面、大地電磁測(cè)深剖面、1:25 000重力、三維大地電磁測(cè)深、三維可控源電磁測(cè)深和三維瞬變電磁測(cè)深及綜合測(cè)井等綜合地球物理調(diào)查，在新區(qū)大規(guī)模工程建設(shè)前獲取了重震電結(jié)合、點(diǎn)線(xiàn)面結(jié)合的海量基礎(chǔ)地球物理數(shù)據(jù)，基本查明雄安新區(qū)深部三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)，為構(gòu)建世界一流“透明雄安”提供了技術(shù)支撐，為新區(qū)規(guī)劃建設(shè)提供了服務(wù)。

基本查明了雄安新區(qū)主要巖石物性特征，建立了雄安新區(qū)地層物性柱；基本查明主要地層結(jié)構(gòu)和構(gòu)造格架，構(gòu)建了雄安新區(qū)三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型、編制了構(gòu)造單元分布圖、基巖界面埋深等值線(xiàn)圖；分析研究了雄安新區(qū)及周邊殼幔速度與電性結(jié)構(gòu)，刻畫(huà)了太行山山前斷裂幾何特征、區(qū)域莫霍面空間展布特征；圈定了深部綜合地球物理異常，推斷為殼內(nèi)熱源，構(gòu)建了雄安新區(qū)地?zé)岬刭|(zhì)模型。

1 工區(qū)概況

雄安新區(qū)地處北京、天津、保定腹地，距北京、天津均為105 km。新區(qū)規(guī)劃范圍包括雄縣、容城、安新三縣行政轄區(qū)，規(guī)劃面積約1 770 km2。雄安新區(qū)位于冀中坳陷中區(qū)，冀中坳陷為渤海灣盆地的Ⅲ級(jí)構(gòu)造單元，是發(fā)育在華北克拉通基底之上近南北向的中新生代斷陷-坳陷盆地[1]。雄安新區(qū)內(nèi)主要涉及牛駝鎮(zhèn)凸起、容城凸起、高陽(yáng)低凸起、保定凹陷、徐水凹陷及牛北斜坡等次級(jí)構(gòu)造。

雄安新區(qū)地層系統(tǒng)自下至上依次包括太古界、元古界(長(zhǎng)城系和薊縣系)、古生界、中生界、古近系(孔店組、沙河街組、東營(yíng)組)、新近系(館陶組和明化鎮(zhèn)組)和第四系[2-4]。地表都是第四系覆蓋，巖性由灰黃、黃棕、棕紅色粘土、亞粘土、亞砂土與灰黃、灰白色細(xì)砂、粉細(xì)砂、粉砂組成，不等厚互層，呈上粗下細(xì)的沉積韻律，結(jié)構(gòu)松散。雄安新區(qū)第四系底界埋深自西向東，由150 m增厚到200 m。從前新生代基巖分布上看，中生界主要分布在新區(qū)東部和安新縣，古生界寒武-奧陶系主要分布在新區(qū)的東西兩翼，新區(qū)中部大范圍分布元古界薊縣-長(zhǎng)城系?；鶐r頂界面埋深分布不均，牛駝鎮(zhèn)凸起和容城凸起區(qū)最淺，約800 m，高陽(yáng)低凸起區(qū)約3 000 m，東部的霸縣凹陷最深達(dá)6 000 m以上。

2 綜合地球物理技術(shù)

在雄安新區(qū)及外圍，先后部署實(shí)施了多種地球物理調(diào)查方法，包括深反射地震、大地電磁測(cè)深、重力、可控源電磁測(cè)深、瞬變電磁測(cè)深及綜合測(cè)井等，其中大地電磁測(cè)深、重力、可控源電磁測(cè)深、瞬變電磁測(cè)深進(jìn)行了面積性測(cè)量，深反射地震、大地電磁測(cè)深開(kāi)展了剖面測(cè)量。

2.1 深反射地震

在雄安新區(qū)部署深反射地震剖面，主要目標(biāo)是探測(cè)雄安新區(qū)及外圍地層結(jié)構(gòu)和斷裂構(gòu)造空間分布，獲取莫霍面以淺地層速度結(jié)構(gòu)，利用綜合測(cè)井資料合成地震記錄進(jìn)行深度標(biāo)定，精細(xì)劃分重要地層界面，識(shí)別館陶組、霧迷山組和高于莊組地?zé)醿?chǔ)層。利用斷裂在地震剖面上的典型特征標(biāo)志，精確刻畫(huà)斷裂構(gòu)造的空間展布，重點(diǎn)探測(cè)太行山山前斷裂、容城斷裂、牛東斷裂、高陽(yáng)斷裂、徐水?dāng)嗔押团Ｄ蠑嗔眩约拔粗碾[伏斷裂。結(jié)合鉆孔、測(cè)井資料，為電磁法、重力提供約束條件，實(shí)現(xiàn)由點(diǎn)線(xiàn)到線(xiàn)再到面、由二維到三維的綜合解釋。

數(shù)據(jù)采集采用Sercel-428系統(tǒng)，使用10 Hz檢波器串，組合形式為6串2并，組內(nèi)距1 m，在正式地震數(shù)據(jù)采集前，對(duì)儀器設(shè)備進(jìn)行了檢測(cè)，確保各工作環(huán)節(jié)正常，進(jìn)行了檢波器一致性試驗(yàn)，保證所有檢波器波形一致。并根據(jù)雄安新區(qū)深反射地震探測(cè)目標(biāo)，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果等，優(yōu)選了采集參數(shù)，采用井炮炸藥震源激發(fā)，炮間距為120 m、道間距為20 m、接收道數(shù)1 440道、覆蓋次數(shù)120次。

2.2 大地電磁測(cè)深

大地電磁測(cè)深法具有裝備輕便、成本低、效率高等特點(diǎn)，部署了二維及三維大地電磁測(cè)深，主要目標(biāo)是建立雄安新區(qū)及外圍主要構(gòu)造單元的二維電性結(jié)構(gòu)、以及雄安新區(qū)三維電性結(jié)構(gòu)，以新生代松散地層與下伏基巖地層之間明顯的電阻率差異為物性前提，結(jié)合鉆孔、測(cè)井、深反射地震等資料，探測(cè)基巖界面、深部高導(dǎo)體等，分析研究雄安地?zé)岬刭|(zhì)條件。

完成了3條大地電磁測(cè)深剖面，開(kāi)展了寬頻及長(zhǎng)周期大地電磁測(cè)量，寬頻點(diǎn)距為1 km、設(shè)計(jì)探測(cè)深度為10 km，長(zhǎng)周期點(diǎn)距為4 km、設(shè)計(jì)探測(cè)深度為100 km，剖面穿過(guò)了雄安新區(qū)主要構(gòu)造單元，其中有2條剖面與深反射地震剖面重合。三維大地電磁測(cè)量采用寬頻帶儀器記錄，在容城、雄縣、安新等地區(qū)按照1 km×2 km菱形網(wǎng)格部署，在其他地區(qū)采用2 km～5 km點(diǎn)距不規(guī)則網(wǎng)格部署，在構(gòu)造單元邊界、斷裂兩側(cè)位置加密測(cè)點(diǎn)，在構(gòu)造單元中心區(qū)抽稀測(cè)點(diǎn)，總體使三維大地電磁測(cè)深點(diǎn)覆蓋了整個(gè)雄安新區(qū)。

2.3 可控源電磁測(cè)深

可控源電磁測(cè)深法(CSEM)，是在可控源音頻大地電磁測(cè)深(CSAMT)基礎(chǔ)上發(fā)展的人工源頻率域電磁勘探方法，通過(guò)測(cè)量電磁場(chǎng)一個(gè)分量或多個(gè)分量并進(jìn)行反演計(jì)算，提取全區(qū)視電阻率，獲得地下地質(zhì)體的電性結(jié)構(gòu)，繼承了CSAMT使用人工場(chǎng)源的特點(diǎn)，克服了遠(yuǎn)區(qū)信號(hào)微弱的問(wèn)題，同時(shí)采用多分量聯(lián)合反演技術(shù)，觀測(cè)精度具有明顯優(yōu)勢(shì)。設(shè)計(jì)探測(cè)深度為1 000 m，主要探測(cè)凸起區(qū)基巖界面和主要含水層(組)。

根據(jù)技術(shù)特點(diǎn)以及雄安新區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征，將可控源電磁測(cè)深主要布置在容城凸起、牛駝鎮(zhèn)凸起等基巖埋深較淺的區(qū)域。垂直于主構(gòu)造方向部署測(cè)線(xiàn)，線(xiàn)距為2 km，點(diǎn)距為200 m。每條測(cè)線(xiàn)劃分為多段進(jìn)行測(cè)量，每個(gè)發(fā)射源控制3條剖面，相鄰發(fā)射源控制的測(cè)線(xiàn)接頭部位進(jìn)行了多點(diǎn)重復(fù)測(cè)量。采用自主研制的60 kW大功率、多功能、分布式電磁測(cè)深系統(tǒng)，包括1臺(tái)大功率電磁法發(fā)射系統(tǒng)(EM-T60)、多臺(tái)多功能電磁法接收系統(tǒng)(EM-R07)和系列磁傳感器。采取的主要技術(shù)參數(shù)為：垂直收發(fā)距為5.4 km～11.2 km、發(fā)射極距為1.9 km～2.4 km、發(fā)射頻率為0.069 Hz～11 636 Hz、接收極距為200 m、供電電流為35 A～45 A，測(cè)量參數(shù)為視電阻率與阻抗相位。

2.4 瞬變電磁測(cè)量

瞬變電磁法(TEM)是時(shí)間域電磁法，具有縱向分辨率高、不受一次場(chǎng)影響、穿透低阻覆蓋能力強(qiáng)、不受地表接地條件限制等特點(diǎn)。主要針對(duì)雄安新區(qū)600 m以淺地質(zhì)結(jié)構(gòu)、含水層(組)探測(cè)目標(biāo)，部署快速掃面測(cè)量，獲取雄安新區(qū)600 m以淺三維電性結(jié)構(gòu)，利用該區(qū)隔水層具有低電阻、含水層具有相對(duì)高電阻率特征，結(jié)合綜合測(cè)井資料，劃分第四系主要含水層(組)空間分布，為雄安新區(qū)地下水資源潛力評(píng)價(jià)提供基礎(chǔ)地球物理資料。

數(shù)據(jù)采集工作打破了以往瞬變電磁連續(xù)測(cè)量方式，按照2 km×2 km網(wǎng)格設(shè)計(jì)測(cè)點(diǎn)，在實(shí)際工作中根據(jù)測(cè)點(diǎn)周?chē)闆r布置測(cè)點(diǎn)及發(fā)射回線(xiàn)，采用中心回線(xiàn)裝置，對(duì)采集參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)選試驗(yàn)，包括發(fā)射電流強(qiáng)度、時(shí)基、下降沿、疊加次數(shù)等。針對(duì)雄安新區(qū)電磁干擾大的特點(diǎn)，采取適當(dāng)偏移測(cè)點(diǎn)，主動(dòng)避開(kāi)干擾源，和增大疊加次數(shù)壓制干擾等措施，確保采集數(shù)據(jù)的可靠。主要技術(shù)參數(shù)為：發(fā)射回線(xiàn)邊長(zhǎng)100 m×100 m、發(fā)射基頻為12.5 Hz、發(fā)射電流為16 A、固定下降沿0.5 ms、疊加次數(shù)大于512次，正、反向供電分別采集2次，以有效地消除地表順磁效應(yīng)。

2.5 重力

重力是較成熟的方法，針對(duì)雄安區(qū)域構(gòu)造格架、基巖起伏和深部巖體，收集了大范圍的區(qū)域重力資料，重新解釋了雄安新區(qū)區(qū)域構(gòu)造格架、主要斷裂分布，為高精度控制性綜合地球物理剖面工作的部署提供了依據(jù)。結(jié)合深反射地震與大地電磁測(cè)深綜合剖面，進(jìn)一步劃分了Ⅳ級(jí)構(gòu)造單元，識(shí)別了構(gòu)造單元邊界斷裂，反演解釋了前生代基巖界面、莫霍面起伏特征。

重點(diǎn)針對(duì)容城凸起及周?chē)畈烤?xì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)，部署了1:25 000高精度重力調(diào)查，通過(guò)重力場(chǎng)特征解釋容城凸起、隱伏斷裂的平面位置及構(gòu)造走向，為構(gòu)建雄安新區(qū)三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)提供重力場(chǎng)數(shù)據(jù)。

2.6 綜合測(cè)井

在雄安新區(qū)施工的工程地質(zhì)勘查孔及地?zé)峥辈榭字胁渴鹁C合測(cè)井工作，目標(biāo)是獲取測(cè)區(qū)0 m～4 000 m完整地層物性參數(shù)，為綜合地球物理解釋提供基礎(chǔ)物性資料，利用綜合測(cè)井曲線(xiàn)劃分有利含水層位和熱儲(chǔ)層層位，結(jié)合鉆探、地面地球物理和地質(zhì)成果資料，評(píng)價(jià)建筑場(chǎng)地類(lèi)型，為工程地質(zhì)調(diào)查提供支撐；進(jìn)行地?zé)崽锏責(zé)豳Y源潛力評(píng)價(jià)，為地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用提供依據(jù)。

在雄安新區(qū)的工程地質(zhì)勘查孔、地?zé)峥辈榭字虚_(kāi)展了綜合測(cè)井工作，工程地質(zhì)勘察孔以50 m、100 m、200 m深度為主，部署了自然伽馬、自然電位、視電阻率、聲波速度、井溫、井斜等六種參數(shù)的綜合測(cè)井工作，并在100 m以淺的鉆孔中開(kāi)展了剪切波測(cè)井工作，獲取第四系地層物性數(shù)據(jù)，研究第四紀(jì)地層劃分、含水層分布等問(wèn)題，判斷地基土類(lèi)型，評(píng)價(jià)測(cè)區(qū)工程建設(shè)場(chǎng)地適宜性。在容城地?zé)崽?、雄縣地?zé)崽铩⒏哧?yáng)地?zé)崽?，針?duì)鉆孔巖性劃分、地層劃分、地?zé)醿?chǔ)層評(píng)價(jià)等地質(zhì)問(wèn)題，完成了5口地?zé)峥拙C合測(cè)井，采用的測(cè)井方法組合為：自然伽馬、自然電位、視電阻率、雙側(cè)向、補(bǔ)償聲波、井溫、井液壓力、井斜、井徑9種。

3 取得的主要成果

3.1 厘清了雄安新區(qū)構(gòu)造格架

以往資料對(duì)研究區(qū)構(gòu)造單元的邊界斷裂定位存在較大差異，以石油系統(tǒng)構(gòu)造單元?jiǎng)澐譃榛A(chǔ)[5-8]，利用綜合地球物理工作成果，在對(duì)新區(qū)及周邊主要構(gòu)造單元邊界斷裂進(jìn)行精確定位和精細(xì)刻畫(huà)基礎(chǔ)上，將研究區(qū)Ⅳ級(jí)構(gòu)造單元進(jìn)一步劃分為“三凸三凹一斜坡”，即牛駝鎮(zhèn)凸起、容城凸起、高陽(yáng)低凸起、徐水凹陷、霸縣凹陷、保定凹陷、牛北斜坡。在雄安新區(qū)及周邊共劃分主要斷裂13條，其中一級(jí)斷裂1條，即：太行山山前斷裂；二級(jí)斷裂6條，包括：容西斷裂、容東斷裂、牛東斷裂、徐水?dāng)嗔?、任西斷裂、馬西斷裂等；三級(jí)斷裂6條，即容城斷裂、牛北斷裂、老河頭斷裂、高陽(yáng)北斷裂、高陽(yáng)-博野斷裂、龍化斷裂。以主要斷裂分布、基巖界面起伏特征為主要依據(jù)，重新厘定了雄安新區(qū)及周邊主要構(gòu)造單元，修編了雄安新區(qū)構(gòu)造單元分布圖(圖1)。

圖1 雄安新區(qū)主要斷裂與Ⅳ級(jí)構(gòu)造單元分布圖Fig.1 Distribution map of main faults and class Ⅳ structural units in Xiong'an new area

在容城地區(qū)通過(guò)1:25 000高精度重力測(cè)量，發(fā)現(xiàn)一條新的近南北向三級(jí)斷裂-容城斷裂，將容城凸起區(qū)劃分為2個(gè)次級(jí)構(gòu)造。采用高精度重力與深反射地震綜合解釋?zhuān)迩辶诵焖?牛南斷裂的精確位置。由斷裂屬性可以看出，雄安新區(qū)及外圍斷層全部為正斷層，顯示了該區(qū)整體處于拉伸應(yīng)力環(huán)境中，區(qū)域內(nèi)徐水凹陷、保定凹陷、饒陽(yáng)凹陷、霸縣凹陷皆為伸展斷裂控制的裂餡，所有主要斷裂均沒(méi)有切穿第四系，表明雄安新區(qū)及外圍區(qū)域第四系以來(lái)整體處于構(gòu)造穩(wěn)定時(shí)期。

3.2 編制了雄安新區(qū)基巖界面埋深圖

通過(guò)井震標(biāo)定實(shí)現(xiàn)井-地聯(lián)合，構(gòu)建了雄安新區(qū)二維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型，精細(xì)刻畫(huà)了太行山隆起、徐水凹陷、容城凸起、牛駝鎮(zhèn)凸起、高陽(yáng)低凸起、霸縣凹陷等構(gòu)造單元地層分布結(jié)構(gòu)與斷裂空間展布。通過(guò)地震剖面為三維大地電磁、面積性重力反演提供約束條件實(shí)現(xiàn)重電震聯(lián)合，對(duì)基巖起伏界面實(shí)現(xiàn)了由點(diǎn)到線(xiàn)再到面的綜合解釋?zhuān)静槊髁诵郯残聟^(qū)基巖起伏形態(tài)，編制了基巖埋深圖(圖2)。

圖2 雄安新區(qū)前新生界基巖埋深圖Fig.2 Depth of pre-cenozoic bedrock in Xiong'an new area

受容東斷裂、牛東斷裂和徐水?dāng)嗔训戎饕獢嗔褬?gòu)造控制，雄安新區(qū)基底呈“三凸三凹一斜坡”的基本構(gòu)造格架，即容城凸起、牛駝鎮(zhèn)凸起、高陽(yáng)低凸起、徐水凹陷、保定凹陷及霸縣凹陷。容城凸起區(qū)基巖埋深約700 m～1 800 m，最淺處位于八于鄉(xiāng)西南，埋深約700 m～800 m；牛駝鎮(zhèn)凸基巖埋深約600 m～2 400 m，最淺處位于大營(yíng)鎮(zhèn)西北部，埋深約600 m～700 m；高陽(yáng)低凸起基巖埋深平均約3 500 m；安新縣西南地區(qū)位于保定凹陷區(qū)，基巖埋深大，澡窄淀區(qū)最深超過(guò)6 000 m；雄縣昝崗鎮(zhèn)-龍灣鎮(zhèn)-趙北口鎮(zhèn)以東位于霸縣凹陷區(qū)，基巖埋深大，最深超過(guò)8 000 m。

3.3 揭示了區(qū)域殼幔結(jié)構(gòu)特征和研究了新區(qū)地?zé)岬刭|(zhì)條件

通過(guò)深反射地震與長(zhǎng)周期大地電磁綜合探測(cè)，獲取了雄安新區(qū)及外圍殼幔電性及速度結(jié)構(gòu)(圖3)，建立了萬(wàn)米地質(zhì)結(jié)構(gòu)框架，揭示了雄安新區(qū)殼幔結(jié)構(gòu)特征[9-11]。由圖3可見(jiàn)，太行山隆起帶自地表到50 km深度左右均表現(xiàn)為高電阻體，電阻率值達(dá)到上千歐姆米，無(wú)殼內(nèi)高導(dǎo)層發(fā)育，冀中坳陷總體為低電阻特性，但其淺部(10 km以上)為明顯的一維層狀結(jié)構(gòu)，深部(10 km以下)整體表現(xiàn)為高阻，但中間存在3個(gè)較大的低阻異常。深反射地震清晰顯示了11 s左右存在一組強(qiáng)反射層，推測(cè)為莫霍面，雖有起伏，但整體較平緩。6 s左右存在一不連續(xù)反射界面，推測(cè)為上、下地殼的分界面，是該區(qū)域普遍存在的滑脫面，太行山山前斷裂和牛東斷裂向下延伸到該滑脫面。

圖3 深反射地震與大地電磁綜合解釋圖Fig.3 Comprehensive interpretation map of deep reflection seismic and MT(a)易縣-大城深反射地震剖面線(xiàn)條解釋圖;(b)易縣-大城剖面MT電阻率反演斷面解釋圖

在牛駝鎮(zhèn)凸起下方，從地震雙程時(shí)6 s左右一直到延伸到莫霍面(TWT 11s)顯示一組穹窿狀強(qiáng)反射同相軸，對(duì)應(yīng)著大地電磁剖面上10 km以下存在一明顯低阻異常體，在剖面上表現(xiàn)為向西北陡傾形態(tài)，在5 km～10 km深度顯示一局部低電阻率異常中心，該異常向深部沒(méi)有圈閉，底部延深約40 km，電阻率值約為幾歐姆米。根據(jù)該深部地球物理穹隆狀強(qiáng)反射、高導(dǎo)電異常特征，結(jié)合前人研究結(jié)果[12-15]，推斷為上地幔熱物質(zhì)上涌至下地殼，形成的殼內(nèi)熱源。結(jié)合巖石圈熱結(jié)構(gòu)演化和大地?zé)崃髌矫娣植糩16-19]，以及計(jì)算的牛駝鎮(zhèn)凸起地殼熱流和地幔熱流分布，構(gòu)建了雄安新區(qū)地?zé)岬刭|(zhì)模型[20](圖4)，該模型為“二元”生熱模型，其熱源包含兩個(gè)部分，深部地幔熱源和地殼放射性元素衰變生熱。放射性元素衰變生熱占地表熱流的接近30%，而幔源熱流在地表熱流中的占比可達(dá)約70%，因此推斷地幔熱源為雄安新區(qū)熱異常的主導(dǎo)因素，推斷的殼內(nèi)熱源，位于雄縣地區(qū)，近東西向?qū)捈s12 km，其頂部埋深最淺約15 km，牛東斷裂、容東斷裂及徐水?dāng)嗔褳闊嵬ǖ?，可為新區(qū)雄縣地?zé)崽?、容城地?zé)崽锛案哧?yáng)地?zé)崽锾峁┛沙掷m(xù)的熱量供應(yīng)，為雄安新區(qū)地?zé)豳Y源可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用提供有力支撐和服務(wù)。

圖4 雄安新區(qū)地?zé)岬刭|(zhì)模型Fig.4 Geothermal geological model of Xiong'an new area

3.4 劃分了淺部有利含水層(組)

雄安新區(qū)600 m以淺均為新生界松散沉積地層，主要有第四系、新近系明化鎮(zhèn)組、館陶組等，發(fā)育多層含水層，地下水資源豐富[21]。第四系沉積地層厚度約150 m～200 m，沉積環(huán)境主要為沖積扇相、曲流河相、湖沼相等，巖性組成以粘土、粉土、砂為主。根據(jù)以往水文地質(zhì)、區(qū)域地質(zhì)資料，該區(qū)第四系由淺至深主要分布4套有利含水組，含水層以粉砂、細(xì)砂、中砂、粗砂為主，主要特征是含砂質(zhì)成分多、孔隙度大，具有高電阻率、低自然伽馬特征；隔水層以亞粘土、粘土為主，主要特征是含泥質(zhì)成分多、孔隙度小，具有低電阻率、高自然伽馬特征。采用綜合測(cè)井與瞬變電磁掃面結(jié)合，劃分了第四系4套含水組的空間展布，為新區(qū)地下水資源調(diào)查、開(kāi)發(fā)利用與保護(hù)提供重要支撐。

瞬變電磁測(cè)深資料揭示了600 m以淺電性結(jié)構(gòu)，所有反演電阻率剖面由上至下的變化規(guī)律均為“HKH”型，即“高-低-高-低-高”的近似水平層狀特征。大部分電阻率剖面上均顯示0 m～50 m、100 m～200 m有兩個(gè)高阻層、200 m～300 m有一層較厚的低阻層，橫向有局部尖滅，與測(cè)井資料對(duì)比認(rèn)為：100 m～200 m顯示的高阻層主要為III、IV含水組的綜合反映，瞬變電磁難以進(jìn)一步將兩層劃分開(kāi)。

總體而言，瞬變電磁反演電阻率基本能夠反映地下含水層、隔水層的分布規(guī)律，首先用測(cè)井曲線(xiàn)進(jìn)行標(biāo)定并提取含水層、隔水層特征電阻率，在通過(guò)閾值提取，利用三維電性結(jié)構(gòu)模型劃分含水層、隔水層空間展布。考慮到瞬變電磁法淺部盲區(qū)和深部信噪比小的問(wèn)題，重點(diǎn)識(shí)別100 m～200 m的第III、IV含水組及其下伏隔水層的空間展布(圖5)。第三含水組厚度大部分在20 m～160 m范圍內(nèi)，較厚的含水層主要分布在容城縣西北地區(qū)，平均厚度約80 m，呈北東向條帶狀分布，該區(qū)域地表分布的是白溝河、南拒馬河及其支流，在電性上表現(xiàn)為高阻且有一定連續(xù)性，屬于具有較好地下水賦存空間的砂質(zhì)地層，可作為應(yīng)急水源地加以保護(hù)利用。

圖5 瞬變電磁解釋雄安新區(qū)主要含水組空間分布圖Fig.5 Spatial distribution map of main water bearing formations in Xiong'an New Area interpreted by TEM

4 結(jié)語(yǔ)

1)雄安新區(qū)屬于深覆蓋區(qū)，在大規(guī)模建設(shè)前開(kāi)展綜合地球物理調(diào)查，獲取重震電結(jié)合、點(diǎn)線(xiàn)面結(jié)合的高質(zhì)量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，探測(cè)深部地質(zhì)結(jié)構(gòu)、熱源與熱通道，查明主要斷裂、地?zé)醿?chǔ)層、含水層特征及空間分布規(guī)律，是自然資源調(diào)查及其潛力評(píng)價(jià)最關(guān)鍵的基礎(chǔ)性、先行性工作，為建立不同空間尺度的三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型、構(gòu)建世界一流“透明雄安”、查明地?zé)岬叵滤匀毁Y源家底等奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2)在地球物理方法選擇和工作部署中，深入了解各方法的特點(diǎn)，做到取長(zhǎng)補(bǔ)短、相互結(jié)合。部署區(qū)域重磁解釋?zhuān)?gòu)造格架；部署深反射地震剖面，構(gòu)建二維精細(xì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)；部署三維電磁和高精度重力，建立三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型。在綜合研究中，進(jìn)一步發(fā)揮綜合地球物理的作用，以鉆孔、綜合測(cè)井資料標(biāo)定反射地震剖面，再以地震剖面對(duì)重磁電解釋進(jìn)行約束，實(shí)現(xiàn)重震電聯(lián)合、由點(diǎn)到線(xiàn)再到面的綜合解釋。

3)通過(guò)綜合地球物理調(diào)查，基本查明了雄安新區(qū)主要地層結(jié)構(gòu)和構(gòu)造格架，構(gòu)建了雄安新區(qū)三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型、編制了構(gòu)造單元分布圖、基巖界面埋深等值線(xiàn)圖；分析研究了雄安新區(qū)及周邊殼幔速度與電性結(jié)構(gòu)，圈定了深部綜合地球物理異常，推斷為殼內(nèi)熱源，構(gòu)建了雄安新區(qū)地?zé)岬刭|(zhì)模型。