物探電測深在低阻松散層中找水的應用

胡啟明

（河南省地質礦產勘查開發局 第三地質礦產調查院，河南 信陽464000）

河南信陽制約廠20世紀90年代初建廠，建廠后期，物探電阻率測深方法在尋找第四系、第三系松散層中的地下水發揮了較好作用。對電測深曲線采用計算作圖法定量解釋，效果較好。解決了該廠的生產及生活用水。本文旨在總結物探電阻率測深方法尋找松散層地下水的應用效果，以期在今后類同工作中借鑒。

1 概況

1.1 任務

信陽制藥廠位于信陽市平橋區。該廠投產后，需水量較大，需尋找開采一定量的地下水。為合理布井，需查明區內400m以上含水層的厚度、埋深及空間分布情況。為此投入了以對稱四極視電阻率測深為主的物探電法勘探工作。工作布置見圖1。

圖1 電測探工作布置圖

1.2 水文地質及地球物理特征

工作區地形平坦。上層為第四系壤土、亞粘土、粘土夾鈣質結核；底部為砂礫石。厚度約40～100m。其下為第三系粘土、中細砂、粉砂互層，總厚度約為600m。根據剖6、信2等鉆孔揭露，第三系砂層單層厚度最大20m，最小3.2m。但在不同深度范圍內，粘土與砂層的相對厚度不同——某一深度段以砂層為主，而另一深度段則以粘土為主。

由于砂層和粘土層互層分布，單層厚度又不大，它們的電阻率差異較小（表1），顯然，若把每一地質層都作為一個電性層，直接在測深曲線上進行解譯很難區分。如果將以砂層為主的層段看成一個電性層（高阻層），以粘土為主的層段看成另一個電性層（低阻層），那么各電性層的組合厚度相對增大，它們在電測深曲線上的區別才能較好地反映出來。

表1 巖性電阻率值簡表

2 電測深資料的解釋

2.1 地質層位的劃分

對已知的信1——信5鉆井地質剖面（位于工區中部）和剖1——剖7鉆井地質剖面（位于工區南部）進行對比分析和分層組合，其結果如圖2和圖3所示。

圖2 信1—信5鉆探剖面圖

圖3 剖1—剖7鉆探剖面圖

從圖2、圖3中可以看出，從上到下共劃分為四個層組：第一層為第四系表層壤土、亞粘土夾鈣質結核的隔水層組，厚度約50米；第二層是以砂層為主的含水層，它主要由第四系底部的砂礫石層和第三系上部的砂層組成，厚度在50～150m之間；第三層是以粘土為主的隔水層組，主要為第三系粘土，其間夾少量薄細砂層，厚度在150～350m之間變化，起伏大，該層厚度的變化直接影響著上部含水層組的厚度及下部含水層組的頂板埋深，對開發上部和下部地下水資源有較大的影響；第四層是以粉、細砂層為主的含水層組，頂板埋深大于250m。

上述第二層（含水層組）是目前工農業用水的主要含水層。單井涌水量的大小和含水層組的厚度成正相關（表2）。

通過對ZK1勘探孔（14/Ⅵ）視電阻率測井曲線的分析，得出電性分層和地質分層之間的關系（表3）。除地質層組的第一層被分為兩個電性層外，其它各層均與電性層對應。第一電性層的電阻率高是由于地表干燥的壤土、亞砂土和鈣質結核的相對富集引起的。

表2 含水層組厚度與單井涌水量關系簡表

表3 電性層與地質層組對比表

2.2 電測深曲線的解釋

按照由已知到未知的解釋原則，首先對已知井旁測深曲線進行分析，找出解釋規律。已知剖 2（4/0）、剖 6（12/0）、信 2（10/Ⅱ）井旁測深曲線（圖4），曲線類型基本為HKH型。盡管我們對電性層（或地質層）進行了組合劃分，但是由于電性差異小，致使測深曲線上的K型高阻部位反應不明顯，僅有一個或兩個極距略有顯示。因此必須選擇合適的定量解釋方法，才能取得滿意的地質成果。在本區電性資料缺乏的情況下，通過多種定量解釋方法的比較，認為計算作圖法比較合適，效果較好。它不僅對電測深曲線各電性層劃分比較靈敏，而且對電阻率參數的已知程度要求不嚴。在雙對數坐標上以K·AB/2為橫坐標，K·AB/2·ρS為縱坐標計算作圖解釋各電性層厚度。定量解釋精度的高低，主要決定K系數值的選擇。本次資料解釋確定K系數的方法是：先用k′=0.75的系數對已知井旁測深曲線進行初步解釋，其結果和實際鉆探結果比較得出各層的解釋誤差δi(實際/解釋)。然后，將各層的初步解釋誤差取平均值δ，對K′系數校正得到：

圖4 電祖率測深曲線對比圖

將上述K系數應用到未知區進行解釋。部分解釋結果如圖5、圖6所示。可以看出，工區東西兩側和沿ZK1——信2——剖4一帶第二電性層（含水層組）厚度較大，是建井的有利部位。開發下部含水層中地下水，其中部較合適，因它的頂板埋深最淺。

3 鉆探驗證結果

對電阻率測深資料解釋分析后，在14/Ⅵ點進行了鉆探驗證（ZK1孔，孔深 360m），結果見表 4。

表4 ZK1鉆探驗證結果表

圖5 ρ2電性層等厚度平面圖

圖6 ρ4電性層等厚度平面圖

由表4可知，除第一層受地表電性不均引起解釋誤差較大外，其它各層的誤差均小于10%，說明該區應用計算作圖法定量解釋是合適的。

根據電性層、地質層的組合劃分，第二層（ρ2電性層）推斷是以砂層為主的含水層組。該層厚95m，其中中砂層總厚度36m，粉砂層厚35m，粘土層總厚度24m。砂層和粘土層的厚度比為3∶1；第三層是以粘土為主的隔水層組。實際上，在160～285m深度內，粘土總厚111m，砂層總厚14m。砂層和粘土層的厚度比為1∶8；第四層（ρ4電性層）是以砂層為主的含水層組。在285～350m深度內，砂層總厚50m，且單層厚度大（約20m），中間夾15m的粘土層。砂層與粘土層厚度比為3∶1。

4 結論

通過工作區對稱四極視電阻率測深資料的分析與解釋說明，對于砂層、粘土層交替沉積且二者電阻率差異較小的第四系、第三系松散沉積物，從測深曲線上直接解釋各個薄砂層和粘土層的厚度及埋深是困難的。為了綜合分析含水層在地下的分布規律，采用劃分含水層組和隔水層組的方法能夠取得較滿意的地質效果。在定量解釋中，可選用計算作圖法。不過使用該方法定量解釋，必須考慮工區水文地質特點，充分利用已知鉆井資料，取得合適的計算作圖，求K系數，否則解釋誤差較大。