天然場音頻大地電磁法在粵北找水中的應用

李劍波

（廣東省地質物探工程勘察院，廣東 廣州 510800）

1 概述

粵北石山地區是廣東省缺水較嚴重的地區之一，但同時也是地下水資源較豐富的地區之一。2007年，通過廣東省地質局及下屬多家單位向國土資源廳立項，通過了粵北巖溶石山地區地下水資源勘查監測可行性研究報告，主要解決粵北地區地下水資源的分布、儲量以及為地下水合理開采依據等問題。

根據立項報告，對地下水資源的查找主要采用水文地質測繪、物探、鉆探等方法，物探工作主要方法有電阻率剖面法、電阻率測深法、高密度電法、瞬變電磁法、天然場音頻大地電磁法、遙感法等。天然場音頻大地電磁法主要解決覆蓋層厚度較大的部分測區的探測工作，測區主要集中在粵北找水星子測區。

采用美國EMI與Geometrics兩家公司聯合研制EH-4電磁測量系統進行天然場音頻大地電磁測量工作，測量工作參照《大地電磁測探法技術規程》執行。

2 水文地質特征

2.1 地層。粵北巖溶石山地區的地層奧陶系、志留系缺失，震旦系至第四系的其余地層均有分布。其中以碳酸鹽巖類巖石分布最廣，主要包括泥盆系東崗嶺組、棋梓橋組、榴江組、融縣組、天子嶺組，石炭系船山群、孟公坳組、石磴子組和梓門橋組以及壺天群，二迭系棲霞組、茅口組、長興組，三迭系大冶組、四望嶂組等地層。

2.2 地質構造。粵北巖溶石山地區地處華南褶皺系的中段、南嶺緯向構造帶的南段。區內地質構造復雜，在漫長的地質時期經歷了多期次和多種性質的地殼運動，其中以燕山運動和喜馬拉雅運動最為強烈，形成了復雜的地層巖石組合和地形地貌形態。

2.3 地下水類型及水文地質特征。受地貌、地層巖性及地質構造等條件所控制，該區地下水類型主要包括松散巖類孔隙水、基巖裂隙水及碳酸鹽巖類巖溶水。其中碳酸鹽巖類巖溶水分布范圍最廣，地下水資源最豐富，具有較大的開發潛力。巖溶地下水主要來源于大氣降水入滲補給，通過巖溶裂隙、溶洞及巖溶管道或構造部位，以泉水、暗河或伏流方式排泄，最后匯入附近的江河、溪流。

3探測成果及分析

圖3.1是粵北某工點地天然場音頻大地電磁測深電阻率反演剖面圖，由圖可以看出，該測區電阻率背景為高，這與區域的實際地質情況符合，在點號430附近有一向小號方面延伸的低阻異常，結合實際踏勘資料，物探推斷為斷裂破碎帶，富水性較好。

該工點采用點距20米進行野外布，采取EMAP布極方式測量，數據疊加次數大于8次，信號頻率范圍在10～10000Hz，數據反演采用IMGEM軟件進行，反演結果經過與實際電測深資料對比，吻合程度很高，基本說明天然場音頻大地電磁法在方法應用效果上可以達到常規電測深的效果。

圖3.2是在粵北完成的電阻率反演剖面圖，該測線位于石灰巖地區，目的是查找巖溶水，由于第四系蓋層厚度較大，采用常規電法施工十分困難，于是采用音頻大地電磁法進行測量。

測量完成后，在圖3.2測線3450測點深部見有低阻閉合圈異常，根據以往電法解釋經驗，可能為富水帶反映，于是建議在該點經行了鉆孔驗證。驗證結果如下：0～110.0m第四系土層及粉砂質泥巖，電阻率為低阻，電阻率斷面中反映小于200Ω. m，110.0～118.0為碎裂巖，正好位于推斷斷層位置，118.0～214.0為泥質灰巖，電阻率為中低阻，小于1000Ω.m，214.0～300.0m為石灰巖，在272.0m處裂隙發育，有方解石脈充填，過水現象明顯，富水性好，為該鉆孔主要含水段。

圖3.2 粵北某工點大地電磁電阻反演剖面

結語

從方法對比和鉆孔驗證中都說明，天然場音頻大地電磁在粵北找水中取得了較好的效果。天然場音頻大地電磁法在本文例子中對斷裂破碎帶的反映有兩種形式：第一種是高阻背景下的低阻異常帶，這種異常帶往往富水性較好，由于本文中的異常沒有鉆孔驗證，難以下十分肯定的結論。

第二種是高低阻分界，電阻率突變位置，這種異常帶富水性較差，本文3.2圖例子中鉆孔建碎裂巖位置富水性就不好。除斷裂破碎帶富水以外，還有裂隙水、巖溶水等，在圖3.2例子中在高阻背景下的低阻閉合圈是裂隙富水位置，據此可以推斷，裂隙水和巖溶水一般反映為高阻背景下的低阻閉合圈，對于可溶性巖地層低阻閉合圈往往會是巖溶或者溶蝕裂隙富水，在難溶性巖地層低阻閉合圈一般會是裂隙富水。

[1]樸化榮.電磁測深法原理[M].北京：地質出版社，1990.

[2]化希瑞，湯井田.EH-4系統的數據二次處理技術及應用 [J].地球物理學進展，2008.