高頻大地電磁法在貴州省江口縣潮水天然礦泉水水文地質條件分析中的應用研究

朱大偉，吳桂武，胡大玲

(貴州省地礦局103地質大隊，貴州 銅仁 554300)

0 引 言

江口縣德旺鄉潮水水源地位于貴州省5A級旅游景區，國家級自然保護區梵凈山自然保護區西南方向約10 km，自然地理條件優越。從水循環上來說，主要是在武陵山脈碳酸鹽巖裸露區接受大氣降水的補給并沿區域上紅石斷裂及尖山樞紐斷裂進入深部對流循環，在循環過程中不斷進行水巖交換，由于所經過地層中鍶含量相對較高，從而形成含鍶、偏硅酸的飲用天然礦泉水。為更好的開發利用該水源，確保礦泉水鍶含量，利用物探技術尋找深部優質水源成為首選。

1 水文地質概況

潮水飲用天然礦泉水出露于紅石壓扭性斷裂帶的影響帶內。從區域角度分析，沿紅石壓扭性斷裂有較多的礦泉水分布，呈帶狀展布。潮水飲用天然礦泉水經過了較深的循環且經過了一定長度的循環距離，表現為構造裂隙上升泉性質，主要受北北東向斷層控制，并由礦區內近東西向導水斷層進入礦區內，見圖1，為礦區水文地質構造示意圖。且根據快速分析儀測試結果，礦區巖層中的鍶元素含量從上到下呈增加的趨勢，婁山關群鍶含量為20～40 mg/kg，石冷水組為40～50 mg/kg，清虛洞組為60 mg/kg，斷層破碎帶為50～70 mg/kg。

1.寒武系中上統婁山關組；2.地層產狀；3.正斷層及編號；4.逆斷層及編號；5.下降泉；6.上升泉；7.鉆孔及編號；8.物探剖面。

圖1 貴州省江口縣潮水水文地質概況及物探剖面示意圖
Fig.1 Overview of hydrogeology and geophysical profile of Chaoshui in Jiangkou county of Guizhou province

2 地球物理條件

3 工作方法及剖面布設

高頻大地電磁法(HMT)相對于大地電磁法(MT)和音頻大地電磁法(AMT)的工作頻率較高，為10 Hz～100 KHz，勘探深度一般﹤1 km，代表儀器是美國Geometrics公司的EH-4系統。在工程勘察、地下水勘探、斷裂勘探方面效果尤其顯著。

根據區內水文地質條件，在垂直于北東向斷層F5布設2條測深剖面，主要目的是了解F5斷層性質及空間特征，在垂直于東西向斷層、裂隙布設1條測深剖面，主要目的是了解東西向斷層、裂隙性質、發育規模及富水性。剖面布設情況，如圖1所示。

4 結合物探對水文地質條件分析

在原地質資料中，F5斷層與其它一系列北北東向斷層性質類似，為傾向北西西的正斷層，經過音頻大地電測測深剖面分析，獲得了不同的認識。見圖2，兩條南東向剖面及解譯結果。

1.寒武系婁山關組；2.寒武系石冷水組；3.推測逆斷層；4.推測裂隙；5.鉆孔位置及編號

圖2 潮水AMT視電阻率反演及解譯圖
Fig.2 Inversion and interpretation of Chaoshui AMT apparent resistivity

綜合物探成果對區內成井水文地質條件進行分析，基本和鉆孔揭露情況吻合，詳細分析如下：

1)2、3號剖面顯示北北東向斷層F5傾向南東東，傾角65°～75°，斷層上下盤均為婁山關群地層，沿斷層帶形成一擠壓帶，根據施工的ZK01、ZK02鉆孔可知，ZK01鉆孔布置在斷層下盤，鉆孔水量小，無開發價值，ZK02鉆孔布置在該斷層上盤，鉆孔自流，水溫19℃～20℃，自流量為0.326～0.454 L/s，經抽水試驗和動態長觀，其可開采量為456.9 m3/d，鍶含量在1.6～2.63 mg/L，大于飲用天然礦泉水界限指標，由此可知，該斷層為一阻水逆斷層，本區礦泉水基本在其上盤斷層和裂隙中徑流和排泄。

2)由物探剖面分析，近東西向的一組斷層導水性較好，為正斷層性質，表現為一系列共軛橫張性斷層，斷層破碎帶的張開性較好，ZK02和ZK03鉆孔揭露了F8、F9斷層及其平行的節理裂隙。其中在F8、F9之間，在溪溝中沿斷層與其平行的節理裂隙出露多處水溫在20℃～25℃的上升泉，流量在0.3～1.2 L/s，鍶含量0.61 mg/L，大于飲用天然礦泉水界限指標，該系列斷層控制了礦區礦泉水出露。

3)由物探剖面分析，ZK03鉆孔礦泉水出水段主要在F9、F5斷層帶和180.0～300.0 m裂隙發育段，鉆孔揭露情況基本吻合，最大涌水量2 033.00 m3/d，降深20 m單井允許開采量達到1 606.6 m3/d。

綜合區內水文地質及地球物理特征，區內礦泉水主要受北北東向和近東西向斷層雙重控制，布置的ZK02、ZK03鉆孔主要目的就是揭露F5斷層，F8、F9斷層及與其平行的導水裂隙帶，并獲得成功。在兩個鉆孔同時降深23.0 m時總出水量為1 939.2 m3/d，pH值在7.65～7.98，為弱堿性水，ZK02、ZK03鉆孔單獨抽水和同時抽水時水質的感官指標，界限指標，限量指標，污染物指標和微生物指標對照《飲用天然礦泉水》(GB8537—2008)均符合要求，其中鍶含量遠超過界限指標，其水質基本相當，均可定為優質超低鈉富鍶的飲用天然礦泉水。

5 結 語

類似潮水優質水源點，貴州省其它優質水源點一般位于山溝峽谷，施工場地受限制，為尋求高品質和大的水量，開采深度一般要大于正常的飲用水井，有時達到500 m，在這個使用條下，中高頻音頻大地電磁法就有很好的適用性和獨特優勢。潮水水源點的勘探開發，中高頻音頻大地電磁測深很好的反映了區內的構造框架，為水文地質條件分析提供了很大幫助，也證明了物探在貴州山區優質水源勘探開發中的重要性。