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(zhì)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(zhì)大隊，貴州 銅仁 554300)

0 引 言

江口縣德旺鄉(xiāng)潮水水源地位于貴州省5A級旅游景區(qū)，國家級自然保護區(qū)梵凈山自然保護區(qū)西南方向約10 km，自然地理條件優(yōu)越。從水循環(huán)上來說，主要是在武陵山脈碳酸鹽巖裸露區(qū)接受大氣降水的補給并沿區(qū)域上紅石斷裂及尖山樞紐斷裂進入深部對流循環(huán)，在循環(huán)過程中不斷進行水巖交換，由于所經(jīng)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(fā)利用該水源，確保礦泉水鍶含量，利用物探技術尋找深部優(yōu)質(zhì)水源成為首選。

1 水文地質(zhì)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(nèi)。從區(qū)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(jīng)過了較深的循環(huán)且經(jīng)過了一定長度的循環(huán)距離，表現(xiàn)為構造裂隙上升泉性質(zhì)，主要受北北東向斷層控制，并由礦區(qū)內(nèi)近東西向?qū)當鄬舆M入礦區(qū)內(nèi)，見圖1，為礦區(qū)水文地質(zhì)構造示意圖。且根據(jù)快速分析儀測試結果，礦區(qū)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(tǒng)婁山關組；2.地層產(chǎn)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(zhì)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(tǒng)。在工程勘察、地下水勘探、斷裂勘探方面效果尤其顯著。

根據(jù)區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)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(zhì)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(zhì)、發(fā)育規(guī)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(zhì)條件分析

在原地質(zhì)資料中，F(xiàn)5斷層與其它一系列北北東向斷層性質(zhì)類似，為傾向北西西的正斷層，經(jīng)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(qū)內(nèi)成井水文地質(zhì)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(jù)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(fā)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(jīng)抽水試驗和動態(tài)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(qū)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(zhì)，表現(xiàn)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(jié)理裂隙。其中在F8、F9之間，在溪溝中沿斷層與其平行的節(jié)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(qū)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(fā)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(qū)內(nèi)水文地質(zhì)及地球物理特征，區(qū)內(nèi)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，F(xiàn)8、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(zhì)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(zhì)基本相當，均可定為優(yōu)質(zhì)超低鈉富鍶的飲用天然礦泉水。

5 結 語

類似潮水優(yōu)質(zhì)水源點，貴州省其它優(yōu)質(zhì)水源點一般位于山溝峽谷，施工場地受限制，為尋求高品質(zhì)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(yōu)勢。潮水水源點的勘探開發(fā)，中高頻音頻大地電磁測深很好的反映了區(qū)內(nèi)的構造框架，為水文地質(zhì)條件分析提供了很大幫助，也證明了物探在貴州山區(qū)優(yōu)質(zhì)水源勘探開發(fā)中的重要性。