EH4電磁法測量在江西省某地區(qū)找地下水的應(yīng)用

■徐子鵬，李金火，張水華 ■江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局贛東北大隊，江西 上饒 334000

地?zé)豳Y源是集熱、礦、水于一體的可再生清潔環(huán)保新能源，可用于采暖、洗浴、養(yǎng)殖等用途，具有廣闊的開發(fā)利用前景。隨著人們生活水平的提高，旅游業(yè)也每年也逐漸增加。在景區(qū)內(nèi)尋找開發(fā)地下水資源也越來越迫切。合理選擇地球物理勘探技術(shù)方法尋找地下水，提高地下水勘查效率，是地質(zhì)工作者的一項重要技術(shù)。

1 測區(qū)地質(zhì)背景

測區(qū)處在靈山山腳的溝谷地帶，測區(qū)內(nèi)地貌上為高山丘陵區(qū)，靈山巖體因海拔較高，而使水系整體上呈向南東方向流向。測區(qū)內(nèi)地勢較平緩、開闊，地面高程在150m～200m。而環(huán)抱測區(qū)的靈山則地形切割劇烈，高差極大。測區(qū)位于上饒靈山花崗巖巖體東邊，測區(qū)北邊、西邊、南邊主要為靈山花崗巖巖體，區(qū)內(nèi)多數(shù)溝谷地區(qū)可見經(jīng)遷移的花崗巖。

測區(qū)主要出露的地層為第四系全新統(tǒng)亞砂土層和寒武紀(jì)荷塘組泥頁巖層。第四系全新統(tǒng)亞砂土層(Qhal):主要包括第四系坡洪積層和殘坡積層。勘查區(qū)內(nèi)廣泛分布，厚度在幾米到幾十米不等，主要巖性為砂礫土、亞砂土。寒武紀(jì)荷塘組(ε1h):在工作區(qū)內(nèi)出露較多，產(chǎn)狀較緩，傾角在10°～25°。在一些局部區(qū)域由于構(gòu)造推覆作用，出現(xiàn)明顯倒轉(zhuǎn)、扭曲、擠壓變形產(chǎn)狀特征。主要巖性為灰黑色、黑色泥頁巖和炭質(zhì)泥巖。

測區(qū)主構(gòu)造主要呈現(xiàn)北東、北東東走向，次級構(gòu)造呈北西走向。以主構(gòu)造方法為軸，地層呈褶皺推覆狀態(tài)產(chǎn)出。

測區(qū)巖漿巖為靈山超單元火燒廟單元(ξγK1h):原巖出露于工作區(qū)外圍的靈山，在工作區(qū)內(nèi)溝谷地段可見經(jīng)風(fēng)化、遷移的花崗巖。巖性主要為細粒角閃黑云正長花崗巖。

2 測區(qū)地球物理特征

工作區(qū)內(nèi)的地層比較單一，主要為寒武紀(jì)荷塘組地層及第四系覆蓋層，該區(qū)主要出露的巖性有炭質(zhì)泥頁巖、花崗巖、風(fēng)化的花崗巖。該區(qū)可能存在的熱源主要與巖體有關(guān)，該區(qū)的含水蓋層可能與上覆平緩的寒武紀(jì)荷塘組泥頁巖層有關(guān)。

從下表可知:炭質(zhì)泥頁巖電阻率值在幾十到五百歐姆米不等，表現(xiàn)為中低阻;風(fēng)化的花崗巖電阻率值在幾十到兩百歐姆米不等;花崗巖的電阻率值在三百到一千歐姆米之間，表現(xiàn)為中高阻;而控水構(gòu)造由于破碎、含水而往往表現(xiàn)為低阻。因此，巖體與圍巖的電阻率差異是明顯的，控水構(gòu)造與圍巖也具有一定的電阻率差異，這為通過電磁法進行找水提供的有利依據(jù)。具體的物性統(tǒng)計見表1。

表1 測區(qū)標(biāo)本電阻率參數(shù)測量統(tǒng)計表

3 EH4電磁法系統(tǒng)工作原理

圖1 EH-4野外數(shù)據(jù)采集裝置示意圖

EH-4連續(xù)電導(dǎo)率剖面儀是美國著名的Geometrics公司和EMI公司聯(lián)合研制的雙源型電磁系統(tǒng)。這是全新概念的電導(dǎo)率張量測量儀。它利用大地電磁的測量原理，但配置了特殊的人工電磁波發(fā)射源。這種發(fā)射源的天線是一對十字交叉的天線，組成X、Y兩個方向的磁偶極子，輕便而且只用于普通汽車電瓶供電，發(fā)射率從500Hz到100KHz，專門用來彌補大地電磁場的寂靜區(qū)和幾百赫茲附近的人文電磁干擾諧波(見圖1)。儀器用反饋式高靈敏度低噪音磁棒和特制的電極，分別接收X、Y兩個方向的磁場和電場。由18位高分辨率多通道全功能數(shù)據(jù)采集、處理一體機完成所有的數(shù)據(jù)合成。

當(dāng)天然交變電磁場入射大地，在地下以波的形式傳播時，地面電磁場的觀測值由于電磁感應(yīng)的作用，會包含地下介質(zhì)的電阻率分布信息。而由于不同頻率的電磁場信號具有不同穿透深度，因此大地電磁測深通過研究地表采集的電磁數(shù)據(jù)能夠反演出地下不同深度介質(zhì)電阻率分布的信息。

4 EH4電磁法測量的應(yīng)用效果

通過EH4電磁測量工作后，得到6-12線測深反演擬斷面圖(圖2)?？傮w分層上來看:每條測線西段-50m標(biāo)高以上和東段-200m標(biāo)高以上的中阻區(qū)域(推測分界如圖中黑色實線所示)，視電阻率值大多在120～300歐姆米，雖表現(xiàn)為團狀，但在整個層次上連續(xù)分布，推測為上覆寒武紀(jì)荷塘組地層;電性分界面以下的區(qū)域，視電阻率值則在100歐姆米以下，推測為含水層。

每條測線都有兩段低阻裂隙帶，西段為淺層的低阻裂隙帶;測線中段為下層的低阻裂隙帶。西段淺層低阻裂隙帶，即在12線4～10號點、10線8～16號點、8-20號點、6-18號點區(qū)段的淺層部位，視電阻率值小于70歐姆米，定名為低阻裂隙帶Ⅰ。中段為深層的低阻裂隙帶，即在12線36～42號點、10線30～42號點、8線30～40號點、6線36～46號點的區(qū)段的深層部位，視電阻率值小于70歐姆米，定名為低阻裂隙帶Ⅱ。

低阻裂隙帶整體呈弧形，北部向西傾，南部向東傾，視電阻率都在70歐姆米以下，且具一定寬度范圍。整個6-8-10-12線淺部推測的寒武系荷塘組地層，在局部地段都有一些扭曲的形態(tài)特征。經(jīng)實地調(diào)查發(fā)現(xiàn)工作區(qū)北部區(qū)域的寒武系荷塘組泥頁巖層，總體呈緩傾產(chǎn)出，但在局部一些區(qū)段有產(chǎn)狀扭曲、陡立的特征，主要為擠壓變形作用所致。此外，在10線和12線之間，靠近10線22號點的村莊里，有一出水點，經(jīng)過水文地質(zhì)調(diào)查驗證，為地下泉水出口點。

可見，推測低阻裂隙帶Ⅱ應(yīng)屬擠壓變形所致的裂隙，是較有利的控水通道。

5 結(jié)論

圖2 測區(qū)6-12線EH4電磁測深反演擬斷面圖

EH4應(yīng)用大地電磁法的原理，但使用人工電磁場和天然電磁場兩種場源。人工場源用在信號弱或沒有信號的地區(qū)，保證全頻段觀測到可靠信號。EH4能同時接收和分析X、Y兩個方向的電場和磁場，反演X-Y電導(dǎo)率張量剖面，對判斷二維構(gòu)造特別有利。EH4電磁法測量探測深度800m左右，通過探測地下巖性電性特征分布區(qū)分地下巖層，通過尋找地下低阻體分布規(guī)律，推測地下水賦存位置，對地下水的探測效果較明顯。

［1］何繼善.可控源音頻大地電磁法.長沙:中南工業(yè)大學(xué)出版社.2002.

［2］董晨，張吉振.EH4大地電磁技術(shù)適用及應(yīng)用效果.鐵道建筑技術(shù).2007.

［3］江西省地質(zhì)礦產(chǎn)局贛東北大隊.《江西省上饒縣靈山EH4電磁測深找水成果報告》［R］.內(nèi)部資料.2014年.