高密度電法在贛南地區找水中的應用

陳新黨，付 波，項龍云

（江西省煤田地質勘察研究院，江西 南昌 330001）

江西贛南地區地處江西南部，雖處于多雨地帶，部分地區卻因為地表無含水層而導致淺層無法涵養可飲用水，長期使用地表水生活灌溉，作為贛南地區扶貧工作的一部分，尋找干凈地下水成為了當務之急。對此為快速找到可飲用地下水，地球物理勘探先行尤為必要。

1 區內地球物理特征

寧都縣位于南嶺東段隆起帶之寧（都）于（都）坳陷，屬華南地層區武功山－雩山地層小區及華南地層區南武夷地層小區，地層發育較齊全，從青白口紀至第四紀地層均有出露；寧都縣在區域構造上位于武夷山隆起帶的西翼，次一級的武夷山、于山隆起帶和寧都沉降帶貫穿全區； 地質構造發育，構造格架形式多樣，其中主要構造形跡為褶皺和斷裂構造。變質巖主要分布于區內東部、北西、北東外緣帶及南西局部，面積1 741.4 km2。

圖1 某測區地質簡圖及測線布置

自然界中各種巖類的物性特征各不相同(如密度、電阻率、彈性等)，且都差異巨大，這是物探工作的理論基礎和物理前提，也是物探工作進行地質解釋的根本依據。對區內地質條件進行調查后我們得出結論：此次物探工作涉及的基巖巖性主要有紅砂巖、白云巖、花崗巖等，各類巖石電阻率范圍通常為：紅砂巖電阻率在10～102Ωm，白云巖102～103Ωm，花崗巖102～105Ωm之間，本區除巖漿巖侵入作用外，地質作用較弱，因此地層平緩。因各地層透水性不同，地層之間存在較為明顯的電性差異，并且當地下巖層存在斷裂破碎帶時，地下水的滲入以及斷層間的充填物會導致電阻率的明顯降低，形成明顯的低阻異常圈閉，這為高密度電阻率法勘察斷裂裂隙帶、斷層接觸面、巖溶等提供了必要的地球物理條件。

2 物探工作方法及工作原理

物探電法中高密度電法的工作原理與其他電阻率法諸如電阻率測深法、剖面法等類似。它們都是以地下巖土體的電阻率差異為勘探基礎的一類物探方法，通電時在測區地下形成電場，儀器記錄電流大小，并根據設置的施工參數自動計算各區間卡尼亞電阻率。高密度電法通過室內設計的點位和線位，使用RTK放樣一次同時布置工程施工所需電極數，各個電極通過電纜連接，最終連接到電極轉換器與主機相連，操作員通過儀器上的接線柱以不同的接線方式將這些電極組合成指定的電極裝置，輸入預設電極距和電極數，進而用高密度電法儀快速完成觀測斷面的多個測點上的電阻率法觀測，通過自動化處理的方式節省大量時間和人力便可取得大量原始電性數據，之后配合數據處理，解釋并成圖，高效自動化的優點使其能適應各種地質勘查任務的要求，近幾年主要用于工程找水、巖溶探測、工程勘察等方面。

本次勘察要求探測100 m以淺的地層地下水含水條件，根據任務目的結合本地區地質條件，確定了本次物探野外施工所采用的方法為：高密度電法勘探，采用10 m極距。具體在本次找水勘察任務中，地下水在實測電阻率曲線中表現為低阻異常區圈閉，在找地質構造裂隙斷層方面的表現為電阻率的大幅變化引起的橫向異常。

3 裝置選擇

工程實踐中，高密度電法中常用的電極裝置有施倫貝謝爾裝置和溫納α裝置。此次物探勘察前期在洛口鎮劉均前村的9291線分別采用了溫納ɑ裝置和施倫貝謝爾裝置進行了測量對比。經過室內處理和反演，得到以下反演圖（見圖2、圖3）。其中橫坐標表示距離，單位m；縱坐標表示深度，單位m；左下標為視電阻率，單位Ω.m。

從圖2、圖3可以看出兩種裝置在探測深度范圍內，視電阻率異常變化基本一致。均在310 m測距處存在一傾向小號的巖性分界面：在0～310范圍內基本表現為低阻，和地表為紅層相符；310以后表現為高阻，和地表為強風化花崗巖相符。

圖2 9291測線溫納ɑ裝置反演

圖3 9291測線施倫貝謝爾裝置反演

本次試驗可見溫納裝置總體探測深度較施倫貝謝爾裝置更深；但其探測有效深度范圍較施倫貝謝爾要窄。其次，溫納裝置對于電性層分界明顯，受干擾小，適合進行分層探測；施倫貝謝爾裝置對垂向電性異常靈敏，分辨率較高，適合探測局部異常。

綜上，結合本次勘察任務及地質條件，本工區采用更具有穩定性的溫納裝置進行測量。

4 贛南找水實例與效果

4.1 洛口鎮劉均前村

圖4 9291線反演

本區地表廣泛分布花崗巖、白堊紀紅層，在電阻率上分別表現為明顯的高阻和低阻，下圖為9291線測量反演結果圖，圖中可見一明顯電阻率突變面，地表位置大致為300 m處，根據當地地層出露(見圖1)情況判斷，此處為紅層與花崗巖斷層接觸面,可判斷為花崗巖裂隙水鉆孔有利點。

9293線在測線140 m處可見一低阻異常圈閉，判斷此處為相對含水有利地段（見圖5）。

圖5 9293線反演

4.2 賴村鎮新民村

本區地表亦廣泛分布花崗巖、白堊紀紅層，不同巖性的電阻率屬性同實例1相似，101506線300 m標線位置、101507號線300 m標線位置為電阻強烈變化過渡帶, 推測為紅層與花崗巖斷層接觸面、101506線400 m標線位置為相對圍巖低阻圈閉異常區域，推測為裂隙帶的反映，分別為區塊內含水有利點（見圖6）。

圖6 賴村鎮新民村物探解釋成果

4.3 青塘鎮

同上兩地區，本區地表廣泛分布花崗巖、白堊紀紅層，1-2線350 m處往小號方向電阻偏小，大號方向電阻偏小，形成一條往小號方向傾斜的分界線，推測為地層的分界面，350 m下方有低阻圈閉帶，推測為含水有利點（見圖7）。

圖7 青塘鎮1-2線物探解釋成果

5 結語

本次高密度電法勘察通過兩種常用的電法裝置對比，確定了適合贛南部分地區物探找水的溫納裝置。在3個電法找水應用實例中共找到6處異常點，大部分為斷層接觸面和富含水地層，提出了若干打鉆取水點建議，為進一步的扶貧找水工作打下了基礎。