高密度電法在桂西南巖溶地區(qū)找水中的應(yīng)用

李發(fā)源

(桂林理工大學(xué)，廣西 桂林541004)

摘要：根據(jù)桂西南巖溶地區(qū)不同地質(zhì)體之間存在明顯的電性差異，運(yùn)用高密度電法測量系統(tǒng)，以聯(lián)合剖面裝置進(jìn)行連續(xù)滾動(dòng)掃描測量，對獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，可推斷出第四系蓋層厚度，不同地層單元的埋深及含水?dāng)嗔褞У拇笾滦螒B(tài)和方位。

關(guān)鍵詞：高密度電法；巖溶區(qū)找水；桂西南

收稿日期：2014-11-03

作者簡介：李發(fā)源(1988~)，男，廣西昭平縣人，在讀碩士研究生，應(yīng)用地球物理專業(yè)。

中圖分類號：P631.3+22文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

桂西南分布著大面積的巖溶山區(qū)，屬嚴(yán)重的缺水地區(qū)。巖溶地區(qū)僅憑經(jīng)驗(yàn)很難把握地下水位置，有的地方連打四、五口井，井深百米，都未見水，財(cái)力耗費(fèi)還較大。而此時(shí)物探方法確定井位能取得很好效果。物探方法找水有很長歷史了，原理很簡單，水是低阻性質(zhì)，就是要找到低阻體[1]。本文以桂西南巖溶地區(qū)物探找水工作中的一個(gè)工程實(shí)例，總結(jié)出高密度電法在桂西南巖溶地區(qū)找水工作經(jīng)驗(yàn)、成果以及認(rèn)識(shí)，對今后桂西南巖溶地區(qū)以及其他巖溶地區(qū)物探找水勘查方法的選擇和應(yīng)用有一定的借鑒意義。

1高密度電法的原理及儀器

1.1　高密度電法原理

高密度電法是對常規(guī)電法的一種綜合，兼具剖面法與電測深的效果，它是一種陣列勘探方法，野外測量時(shí)只需將電極置于測點(diǎn)上，然后利用程控電極轉(zhuǎn)換開關(guān)和微機(jī)工程電測儀實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速和自動(dòng)采集。當(dāng)測量結(jié)果送入微機(jī)后，還可對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并推斷出關(guān)于地電斷面分布的各種物理解釋的結(jié)果。其工作原理、測點(diǎn)示意如圖1所示。

1.2　高密度電法儀器

探測儀器采用中國裝備集團(tuán)重慶地質(zhì)儀器廠生產(chǎn)的，DZD-6型多功能數(shù)字直流激電儀和多路電極轉(zhuǎn)換器〈Ⅱ〉組成的DUK-2A高密度測量系統(tǒng)，以及重慶奔騰數(shù)控技術(shù)研究所生產(chǎn)的WDJD-3型多功能直流激電儀，與WZDJ-3多路電極轉(zhuǎn)換器組成的高密度電法測量系統(tǒng)。根據(jù)場地范圍大小及探測深度選擇采用溫納、聯(lián)剖裝置進(jìn)行連續(xù)滾動(dòng)掃描測量，點(diǎn)距為5m。

圖1　高密度電阻率法測點(diǎn)示意圖 Fig.1　Sketch Map of Measuring Point Grid of High Density Resistivity Method

2工區(qū)水文地質(zhì)狀況地球物理特征

測區(qū)出露的地層有寒武系、泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系、第三系及第四系等，其中以碳酸鹽巖為主的泥盆系、石炭系、二疊系分布最廣，廣泛分布于測區(qū)內(nèi)；而寒武系、三疊系等碎屑巖分布較少，根據(jù)測區(qū)巖性及含水介質(zhì)特征，測區(qū)地下水可劃分為碳酸鹽巖巖溶水、基巖裂隙水兩大類。

第四系覆蓋層與基巖之間﹑完整基巖與巖溶發(fā)育(溶洞、溶槽、裂隙等)之間存在明顯的電性差異(如介電常數(shù)、電阻率等)，第四系(Q4)覆蓋層電阻率(一般小于100Ω·m，若覆蓋層干燥或含有砂礫石其電阻率可達(dá)n×102Ω·m)﹑基巖裂隙和巖溶發(fā)育帶的電阻率(n×10～n×102Ω·m)比完整基巖電阻率(n×102～n×103Ω·m)低，從而形成了不同的電性界面，具備了開展高密度電法勘探的良好地球物理前提。

3測線布置及完成工作量

根據(jù)水文地質(zhì)調(diào)查資料，勘查區(qū)溶洞裂隙較發(fā)育。在測區(qū)的西側(cè)山腳處有一溶潭，儲(chǔ)水量大。物探布線的目的是尋找可能與溶潭相連通的破碎帶，推測破碎帶為自西向東發(fā)育；于是物探測線南北向布置，垂直于推測的破碎帶走向。本次物探工作共布設(shè)1條測線，長度為300m。

4數(shù)據(jù)處理

(1)對高密度電阻率測深觀測資料進(jìn)行了數(shù)據(jù)文件格式轉(zhuǎn)換，繪制了視電阻率斷面等值線圖。溶洞的低阻異常在視電阻率斷面等值線圖上表現(xiàn)為低阻區(qū)；裂隙帶在視電阻率斷面等值線圖上表現(xiàn)為高低阻等值線疏密接觸區(qū)。

(2)對高密度電阻率法進(jìn)行聯(lián)合剖面裝置測量的數(shù)據(jù)，繪制了聯(lián)合剖面曲線圖。聯(lián)合剖面曲線圖上的低阻正交點(diǎn)往往是裂隙帶的反應(yīng)。

(3)對有明顯異常的測點(diǎn)進(jìn)行電阻率測深法的測量，繪制了各測點(diǎn)的測深曲線圖。進(jìn)行覆蓋層厚度及異常深度的判斷，我們一般是按電測深的供電極距乘以某一系數(shù)得出，按經(jīng)驗(yàn)當(dāng)供電極距AB/2=1.5～25m時(shí)，系數(shù)取1.0～1.2；當(dāng)供電極距AB/2=25m～65m，取0.75～0.8；當(dāng)供電極距AB/2=65m～105m取0.7～0.75；當(dāng)供電極距AB/2=105～155m，取0.65～0.7。

5探測成果

5.1　WX1線成果

在勘查區(qū)溫納裝置的視電阻率等值線圖和反演圖上(見圖2和圖3)，上部低阻反映第四系覆蓋層，可見基巖面深約1m以內(nèi)。位于測線70m~100m段視電阻率等值線呈階梯狀，推測為裂隙帶，深部往大號方向延伸；位于測線90m~120m段，視電阻率等值線呈“U”形異常，推測為巖溶發(fā)育區(qū)。在該異常區(qū)的附件有溶潭，因此推測低阻異常帶為裂隙帶，伴有巖溶發(fā)育。

圖2　WX1線視電阻率等值線圖 Fig.2　Isopleth Map of WX1 Line Apparent Resistivity

圖3　WX1線視電阻率反演圖 Fig.3　Inversion of WX1 Line Apparent Resistivity

在勘查區(qū)同時(shí)提取100/WX1點(diǎn)的測深數(shù)據(jù)，繪制的電測深曲線(圖4)。由圖可知，100/WX1點(diǎn)的測深曲線類型為G型，第四系覆蓋層的厚度約為1m；當(dāng)電極距AO為35m~ 55m時(shí)ρs出現(xiàn)明顯低阻畸變異常，推測為裂隙帶引起的異常，發(fā)育深度約為40m。

圖4　100/WX1測深點(diǎn)曲線圖 Fig.4　100/WX1 Sounding Curve

綜合上面所述，作WX1線物探推斷圖，如圖5所示：

圖5　WX1線物探推斷解釋圖 Fig.5　WX1 Line Geophysical Inference-Interpretation

5.2　成果驗(yàn)證

在100m處布設(shè)鉆孔驗(yàn)證，0m~40.5m為風(fēng)化泥質(zhì)砂巖，40.5m~45.2m為灰?guī)r，45.2m~52.3m巖石破碎裂隙發(fā)育為斷層破碎帶。該孔經(jīng)抽水試驗(yàn)，每天水量大于50T。與高密度電法解釋基本一致。

6結(jié)語

通過本項(xiàng)目高密度電法在巖溶地區(qū)找水勘查中的實(shí)踐，揭示了物探測線附近的巖溶發(fā)育形態(tài)和位置。物探解釋成果與項(xiàng)目后期的鉆探基本一致，說明高密度電法在巖溶地區(qū)尋找含水低阻異常體的位置和形態(tài)是可行的。

參考文獻(xiàn)

[1]冷冬靈，李桂龍.高密度電法在石灰?guī)r中找水實(shí)例[J]，地質(zhì)裝備，2007，8(2)：22~24.

THE APPLICATION OF HIGH DENSITY RESISTIVITY

METHOD TO THE WATER PROSPECTING

IN THE KARST AREA OF SW GUANGXI

LI Fa-yuan

(GuilinUniversityofScienceandTechnology，Guilin541004)

Abstract：According to the evident electric difference of different geological body in SW Guangxi karst area，by the high density electric measuring system the continuous rolling scanning measure is carried out with the combine section set.By the processing of achieved data，Quaternary cover thickness，the buried depth of different stratigraphic unit and the rough form and orientation of aquiferous fault zone are inferred.

Key Words：High Density Resistivity Method；Water Prospecting in Karst Area；SW Guangxi