江蘇寧鎮丘陵山區尋找基巖裂隙水的物探方法及異常特征

摘要：充分收集分析研究以往地質、水文地質及物探資料，針對水文地質條件選擇有效的物探方法，根據不同水文地質條件的物探異常特征確定鉆井位置和深度。

關鍵詞：基巖地下水;水文地質條件;物探方法;物探異常特征

尋找地下水的物探方法有多種，不同的水文地質條件應采用不同的物探方法，作者總結出江蘇丘陵山區尋找基巖地下水的一套工作程序及物探異常特征。

一、江蘇寧鎮丘陵山區地下水概況

江蘇寧鎮丘陵山區地下水主要分為裂隙水與巖溶水，裂隙水又分碎屑巖類裂隙水、火山碎屑巖類層狀裂隙水和火山侵入巖類塊狀裂隙水。

裂隙水主要賦存于巖層構造裂隙中，裂隙水的富集受多種因素影響，其中巖性的軟硬、構造的發育程度起著主導作用。同時，還與補給條件、火成巖侵入造成的蝕變作用、巖層產狀有直接關系。一般來說巖性粗硬脆，如堅硬的砂礫巖、石英砂巖，在構造作用下易于透水的裂隙，較為富水。反之巖性細軟，如泥巖、頁巖、煤系地層，則裂隙不發育，較為貧水。

按富水性差異及地層時代分別敘述如下：

⑴水量豐富～極豐富的三迭系周沖組碳酸鹽巖類巖溶水，周沖組是最為富水的巖組，富水段主要為上段的角礫狀灰巖。大部分單井涌水量大于3000米³/日，最大單井涌水量5000米³/日以上。

⑵水量中等的青龍群、棲霞組、石炭系、奧陶系、寒武系以及震旦系燈影組，巖性以灰巖、白云巖為主，單井涌水量100～1000米³/日，其中石炭系黃龍～船山組灰巖巖溶較發育，單井涌水量可達1000米³/日以上。

⑶水量中等的泥盆系上統五通組與侏羅系中下統象山群砂巖層狀裂隙水，五通組以石英砂巖、含礫石石英砂巖為主，象山群上部巖屑砂巖、粉砂巖、含礫長石砂巖，中部粉砂巖、石英砂巖夾炭質頁巖及煤層，下部石英砂巖、石英礫巖。單井涌水量100～500米³/日，局部可達1000米³/日。

⑷水量貧乏的三迭系中統黃馬青組和上統范家塘組砂巖、泥巖層狀裂隙水，單井涌水量一般小于100米³/日，很多地方為干孔，特別是火山巖體附近，由于硅化作用，巖石很硬，鉆進困難，卻往往無水。但局部斷裂發育地段，補給條件又較好時，水量可大于1000米³/日。

⑸水量貧乏至極的志留系、二迭系上統、下統上端、白堊系、第三系的粉砂巖、泥巖、頁巖、礫巖等層狀裂隙水，志留系與二迭系以泥頁巖為主夾砂巖及煤系，白堊系與第三系巖性主要為泥巖、泥質粉砂巖、礫巖，局部含石膏，單井涌水量多小于100米³/日，多數為干孔，個別在張性斷裂帶上也僅有200米³/日。

⑹侵入巖塊狀裂隙水，巖性以中酸性為主，富水性差別較大，主要受斷裂控制，大多貧水或中等富水，單井涌水量幾十米³/日到200米³/日。

二、地球物理特征

物性參數是巖石物理性質的反映，又是物探方法選擇及資料推斷解釋的依據。區內不同地層、巖石間存在明顯的電阻率差異，總體上，成巖地層電阻率高于疏松層，泥巖、頁巖電阻率低于砂巖，砂巖電阻率低于灰巖，火山熔巖、火山碎屑巖電阻率低于火山巖侵入巖。當高阻地層斷裂破碎時電阻率則降低。

三、物探方法的選用

江蘇地質工作研究程度較高，在確定勘查區域后首先要收集以往地質、水文地質及物探資料，初步了解勘查區地層巖性、區域構造、水文地質條件、地球物理特征。

尋找地下水的思路為首先尋找富水地層，再找充水構造。

找水的物探方法廉價實用的主要有電法中的聯合剖面法、電測深法，放射性中的α測試。

費用較大的物探方法有高密度法、MT法、CSAMT法、地震、地質雷達等，費用高但未必實用有效。

根據收集的資料分析，已知斷裂構造大致分布，選用電測深法，如基巖埋深較淺，可增加放射性中的α測試。

收集資料不能確定斷裂構造大致分布，選用電法中的聯合剖面法，確定斷裂構造大致分布，再輔以電測深法確定斷裂構造的性質。

如需要尋找中深部（300～500米）及以深的地下水，則宜先用電法中的聯合剖面法，初步劃出異常區域，再輔以MT法、CSAMT法。

四、物探異常特征

1、電測深法

⑴單根曲線

地質構造作用使巖石產生形變和破碎，導致地下水或泥質物充填，改變了巖石原有的地球物理特征。一般情況下，破碎帶呈低阻異常。

本圓滑的單根曲線在斷裂破碎帶對應深度出現畸變，但要排除地形影響及測量誤差。

⑵斷面等值線圖

在ρ_S斷面等值線圖上，低阻閉合圈大多為張性斷裂破碎帶，單邊的等值線密集帶也是斷裂構造或地層不整合接觸的反應。

南京市東郊某農莊位于青龍山西北側，測區范圍內隱埋大面積的三迭系上統黃馬青組（T_2h）地層，厚度達數百米，巖性主要為紫紅色粉砂質泥巖，其次為粉砂巖及石英砂巖，由于粉砂質泥巖泥質成份含量較高，巖性較軟，裂隙不發育，含水微弱。但東南方向的青龍山為一套淺海相灰色灰巖沉積，巖溶裂隙發育，富水性好。根據收集資料，有一條斷裂垂直于山體通向測區，物探選用了二種方法，電測深和α法。在測區垂直于斷裂方向共計布置電測深剖面一條，6個測量點?？焖佴翜y試剖面二條，33個測量點。

1、2、3號點電測深曲線形態相似，類型均為“A”型，4、5、6號點電測深曲線均有畸變（見圖1），從4號點到6號點，畸變深度由40米逐漸加深到100米。起始ρ_S值均在20ΩM左右，表層第四紀松散層巖性為亞粘土，厚度在10米左右。曲線上升角度較小，在20～30°之間，表明下伏基巖為粉砂質泥巖，其風化后與上覆松散層差別不大，完整基巖埋深在15～20米。AB/2=100米向后，上升角度漸小，尾支在15°左右，ρ_S值在60～80ΩM之間。分析基巖巖性為粉砂質泥巖。從電測深ρ_S等值線斷面圖（圖2）及單根曲線分析，在4、5號之間存在斷裂構造。

電阻率聯合剖面曲線圖

α法Ⅰ剖面8、10號點，Ⅱ剖面11、13號點有異常反應（圖4），其位置對電測深剖面4、5號測點位置相對應。

最終在電測深剖面4、5號測點之間鑿井，在鉆進至93米時，遇斷裂破碎帶，地下水噴出孔口近0.5米，自流量達50米³/小時。

α法剖面曲線圖

2、聯合剖面法

聯合剖面法斷裂破碎帶異常特征為低阻正交點異常，鎮江某部隊地處山前崗地，基巖為二疊系龍潭組（P_2l）的砂巖，透水性較差。電阻率聯合剖面測量同點采用AO=BO=150、300 米兩種極距觀測，點距20～40 米。剖面中段AO=150m的ρ_s^a曲線與ρ_s^b曲線于31 號點出現低阻正交點異常，AO=300m 的ρ_s^a曲線與ρ_s^b曲線于31 號點出現低阻正交點異常（圖3），交點兩側的歧離帶變化率較大，推測為斷裂構造異常，產狀直立，向下延伸較大。在31號點鑿井深度200米，涌水量大于10米³/小時。

3、α 法

α 法尋找的是基巖地下水的蓄水構造，蓄水構造附近出現放射性異常的主要原因是放射性氣體容易從巖石的破碎帶、裂隙帶、斷裂帶逸出，并形成異常。

α 法有效異常一般為背景值的2～3倍，張性斷裂常為雙峰值異常，說明該斷裂構造中巖石破碎，裂隙通透性較好，使得α 射線濃度增大。

五、結論與認識

1、江蘇寧鎮地區地質研究程度較高，給尋找地下水帶來較大的幫助，因此在某個地塊尋找地下水，收集、分析、研究地質、水文地質資料是找水成功的關鍵。

2、根據水文地質條件及地球物理特征，選用不同的物探方法。不同的水文地質條件具有相應的物探異常特征。

3、在江蘇寧鎮地區尋找200米以淺的基巖地下水，選擇費用較低，簡便的電測深法、聯合剖面法、α 法往往取到較好的效果。

參考文獻

【1】傅良魁主編：1991年，應用地球物理教程[M]，地質出版社，

【2】劉家晉、張兵等，1992年，江蘇省南京市市區地下水資源評價報告[R]，江蘇省地礦局第一水文地質工程地質大隊。