組合物探方法在礦山水文地質及水源尋找中的應用研究

謝 濤，王 波

（四川省核工業地質局二八二大隊，四川 德陽 618000）

隨著現代工業的不斷發展，各類開采技術被應用到礦山工程施工當中，因此，地表水和第四系孔隙水受到一定程度的污染。近年來，隨著礦山企業工業化進程不斷推進，當代礦產資源的需求量不斷增加，同時，對地下水資源的需求急劇增長。水源地制約各類企業的發展并嚴重影響工業化進程。某礦區內600m勘探井揭露前第四系地層為白堊系泥巖砂巖互層，泥巖層發育，富水性很差，為嚴重貧水區。因此，迫切需要在附近尋找富水水源地解決工程施工項目的用水需求。

1 水文地質及地層電性特征

1.1 水文地質特征

工作區內地層較單一，前第四系地層為白堊系嫩江組地層，該地層厚度較大，地層巖性主要為灰色、灰綠色、紫色、雜色泥巖與泥質細砂巖、粉細砂巖、砂巖互層，區內泥巖較發育。其中泥質細砂巖、粉砂巖半膠結，泥質中細砂巖弱膠結，泥質細砂巖、粉砂巖和泥質中細砂巖為主要含水層，砂巖體厚度變化很大，因此，賦水情況極不均勻。

1.2 地層電性特征

區內第四系粘土、砂礫石層和第四系下覆白堊系泥巖、砂巖層之間存在明顯電阻率差異，白堊系泥巖和砂巖之間也存在明顯電阻率差異（表1）。

表1 電阻率一覽表

通過不同巖性電阻率差異可以區分含水層與隔水層，從而達到查明區內地下水含水層的空間分布情況，因此，本礦山區域內具有良好的電法勘探地質條件。本次尋找的目標含水層為白堊系砂巖孔隙裂隙含水層。

2 工作技術方法

2.1 方法選擇

根據區內地質條件和施工環境選用EH-4高頻大地電磁測深和對稱四極電阻率測深法進行探測。

EH-4高頻大地電磁測深是一種比較成熟的高頻電磁法，EH-4高頻大地電磁測深的優缺點包括：①人工場源用在信號較弱或沒有信號的地區，保證全頻段觀測到可靠信號，數據質量有保證；②勘探深度變化范圍大，分辨率高；③實時數據成像與處理，資料解釋簡捷，圖像直觀，現場即可判讀數據質量，有利于避開干擾；④設備輕便，受場地限制較小，觀測時間短，工作效率較高；⑤游散電流較強時，電磁信號易受干擾，數據質量不可靠，難以開展工作；⑥地表局部電性不均時，易產生靜態效應。

對稱四極電測深是一種常規直流電法，它的工作方法、資料處理和解釋比較成熟。對稱四極電測深的優缺點包括：①運用人工場源測量，抗電磁干擾能力強，數據質量可靠；②在同一點上逐次擴大極距達到測不同深度上視電阻率的變化情況，縱向上分辨較高，能比較準確的解釋地質體的深度和厚度；③儀器設備笨重，受場地限制較大，地形影響大；④施工時間長，工作效率較低。

2.2 工作布置

根據工作任務和研究區內地質條件，并結合兩種方法的優缺點，工作中，首先運用EH-4高頻大地電磁測以礦山地質勘察點為中心向外圍進行“十”字剖面測量工作，初步確定第四系的厚度以及砂巖的分布情況，圈定重點靶區，然后在重點靶區內做平行剖面測量，確定異常較好的位置。最后運用對稱四極電測深在已知鉆孔旁進行孔旁測深作為參考資料，并在EH-4高頻大地電磁測深剖面上優選的異常位置進行驗證測量。取得的電測深數據與已知鉆資料和孔旁測深數據進行對比分析，以此確定富水位置和出水量。

3 成果分析

由EH4-A1剖面反演斷面圖（圖1-a）可以看出，在剖面600m～2700m埋深處80m以上電阻率最高可達到30Ω·m，第四系下覆為泥巖、砂巖層互層，埋深80m～220m電阻率小于12Ω·m,基本為泥巖層，220m以下電阻在12Ω·m～14Ω·m，為薄層砂巖和粉細砂巖、泥巖互層;在剖面2700m～7500m處埋深80m以下電阻率最高為20Ω·m，第四系下覆為薄層砂巖、泥巖互層，埋深80m以下電阻率小于10Ω·m,基本為泥巖層;在剖面7500m～9600m埋深80m以上電阻率最高可達到30Ω·m，第四系下覆為泥巖、砂巖層互層，埋深80m以下電阻率在12Ω·m～20Ω·m,為泥巖、砂巖互層。由EH4-B1剖面反演斷面圖（圖1-b）可以看出，剖面上埋深80m以上電阻率為10Ω·m～48Ω·m，第四系下覆為泥巖、砂巖層互層，埋深80m以下電阻率基本小于12Ω·m，以泥巖層為主。

圖1 重點靶區EH4反演斷面圖

通過對“十”字剖面確定重點靶區在A1剖面7500m～9600m附近，通過重點靶區A0剖面反演斷面圖（圖1-c）可以看出剖面埋深80m以下電阻率在12Ω·m～28Ω·m,電阻率最高點位于900m處；通過A2剖面反演斷面圖（圖1-d）可以看出剖面埋深80m以下電阻率在14Ω·m～32Ω·m,電阻率最高點位于250m處；通過A3剖面反演斷面圖可以看出，剖面埋深80m以下電阻率在14Ω·m～32Ω·m,電阻率最高點位于250m處。因此，通過重點靶區剖面確定重點位置在A2剖面250m和A3剖面250m處。

廣域電磁法，該種探測方法屬于一種人工源頻率域電磁測深方法，該種探測技術可以應用于油氣資源調查工作中，具有綠色環保，高效節能，節約成本等三大較為明顯的優點，廣域電磁勘探技術及裝備在全國成功推廣應用以來，提交頁巖氣資源量3401.22億方、地質儲量1240億方。我國江西省朱溪鎢銅礦，擁有世界最大規模的鎢礦儲量。由于地質構造復雜，尤其面對3000m深度的精細勘探要求，物探常用CSAMT法等紛紛失效。而在運用廣域電磁法之后，相關工作人員有效的了解到了礦產地區3000m深度位置的礦產分布信息。

4 結論

通過EH-4高頻大地電磁測深和對稱四極電測深組合物探方法，并結合已知鉆孔資料快速準確的圈定了區內富水地段和含水層位，解決了礦山地質工程施工過程中的水源開采問題，取得了良好的地質效果和經濟效益。在半膠結的地下水沉積地層中含水層表現為中高阻異常，低阻體為泥巖隔水層，此異常特征同樣適用于第四系、新近系和古近系地層含水層的圈定。實踐證明，通過分析地質資料，合理的選擇物探組合方法，可以在勘探中取得事半功倍的效果。