王 君

(新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊，新疆 烏魯木齊 830091)

1 區(qū)域概況

峽門子風景區(qū)位于烏魯木齊市米東區(qū)鐵廠溝鎮(zhèn)，距新疆省會烏魯木齊市中心約23 km，距米東區(qū)約12 km。有烏魯木齊繞城高速公路及S111等其他等級公路相通，交通十分便利，該區(qū)域位于準噶爾盆地南緣，天山北麓博格達山山前地帶，屬低山丘陵區(qū)，海拔標高886～1 170 m，高差284 m，總體地勢東南高西北低，地形切割不大，細小沖溝極為發(fā)育。

1.1 氣象水文

該區(qū)屬中溫帶半干旱大陸性氣候,寒暑變化明顯，晝夜溫差較大，年平均降水量236 mm，年蒸發(fā)量2 010.2～2 441.7 mm，年平均氣溫6.4℃，極端最高溫度42.1℃，極端最低溫度-41.5℃。7、8月溫度最高，平均氣溫25.7℃；1月氣溫最低，平均氣溫-15.2℃。9月下旬以后氣溫下降迅速，10月份晝夜溫差增大，11月份開始結(jié)凍，至翌年3月份解凍，凍土深度1.0～1.2 m。積雪最大厚度380 mm。最大風速18 m/s，多在12月，風向以西北、東南方向居多。烏魯木齊地表水水質(zhì)較好，河流均系內(nèi)陸河，河道短而分散，源于山區(qū)，以冰雪融水補給為主，水位季節(jié)變化大，河流散失于綠洲或平原水庫中。本次工作區(qū)僅東側(cè)的鐵廠溝河常年有水，月平均流量0.068～0.247 m3/s，最高洪水流量達230 m3/s，最高洪水位標高+844 m。工作區(qū)無常年地表水系，溝谷干涸無水，也未見泉水，雨季溝谷內(nèi)時有水流。

1.2 地下水賦存條件及分布規(guī)律

區(qū)內(nèi)第四系覆蓋，下為二疊系和三疊系地層，南部有2條斷裂北東-南西向穿過，均為傾向南東的逆斷層。工作區(qū)水文地質(zhì)條件受地形地貌、氣象及構(gòu)造等因素的控制。根據(jù)地下水的賦存特征，將本區(qū)地下水類型劃分為松散巖類孔隙水、基巖裂隙水和構(gòu)造裂隙水三類。

1.2.1 第四系松散巖類孔隙水

分布整個工作區(qū)，鐵廠溝溝谷位置匯水條件較好，含水層顆粒較粗，結(jié)構(gòu)松散，主要接受基巖裂隙水和雪融水的補給，富水性較好，單井涌水量100～1 000 m3/d，礦化度小于1.0 g/L，水質(zhì)良好，主要為重碳酸鹽鈉型水和硫酸鹽鎂型水。

1.2.2 基巖裂隙水

分布于整個工作區(qū)，含水介質(zhì)主要為二疊系砂巖，其次為少量的灰?guī)r層。由于長期的構(gòu)造運動，巖石節(jié)理、裂隙十分發(fā)育，而風化作用又利用和改造了構(gòu)造節(jié)理，形成了風化帶含水層。另外二疊系砂巖孔隙發(fā)育、灰?guī)r溶洞發(fā)育，經(jīng)地表水和地下水的補給，風化帶之下的砂巖和灰?guī)r富水性較好，泉水流量2～10 L/s，最大泉流量120 L/s，礦化度0.6～1.0 g/L，為重碳酸-硫酸-鈉型水。

1.2.3 構(gòu)造裂隙水

構(gòu)造裂隙水主要分布在斷裂帶及其兩側(cè)，為斷裂破碎帶及影響帶構(gòu)造裂隙水，區(qū)內(nèi)斷裂上盤為二疊系地層，下盤為三疊系地層。斷裂面較寬30～40 m，延伸大于40 km，發(fā)育深度大，破碎帶兩側(cè)低序次的構(gòu)造裂隙發(fā)育，形成了斷裂儲水構(gòu)造，接受南側(cè)雪融水和大氣降水的不給，從區(qū)外資料推斷，斷裂影響帶構(gòu)造裂隙水富水性較好，單孔涌水量一般為100～1 000 m3/d，礦化度小于1 g/L。

1.3 地下水補排條件

勘查區(qū)地下水補、徑、排條件受地形地貌、自然地理、地質(zhì)構(gòu)造所控制。

1.3.1 潛水

第四系孔隙潛水與基巖裂隙潛水均直接接受大氣降水入滲補給；從南部高處向北部低洼處徑流；潛水排泄方式，向深部基巖裂隙水的滲入排泄，淺井開采排泄和蒸發(fā)排泄。

1.3.2 基巖裂隙水

基巖裂隙水主要以側(cè)向徑流補給為主，次為上部潛水的滲入補給；順勢由南向北徑流；以側(cè)向徑流的方式排泄區(qū)外，次為人工開采排泄。

1.3.3 構(gòu)造裂隙水

構(gòu)造裂隙水主要以大氣降水、雪融水和側(cè)向徑流補給為主；徑流一般由補給較高的位置向低的方向徑流；其排泄主要是以側(cè)向徑流的方式流向區(qū)外，一小部分以泉的形式出露地表補給地表水。

2 可控源音頻大地電磁法工作原理及設備

根據(jù)勘查設計要求，本次物探工作方法采用可控源音頻大地電磁法(CSAMT)進行施測，儀器設備采用美國ZONG公司生產(chǎn)的GDP-32Ⅱ多功能電法工作站進行野外數(shù)據(jù)采集，其工作原理見圖1可控源音頻大地電磁法野外數(shù)據(jù)采集裝置示意圖。

圖1 可控源音頻大地電磁法野外數(shù)據(jù)采集裝置示意圖

3 勘探目標及具體工作步驟

3.1 工作目標

物探工作采用可控源音頻大地電磁法(以下簡稱CSAMT)開展，勘探深度2 500 m。擬通過物探工作查明勘查區(qū)內(nèi)地層電性特征及空間變化規(guī)律，在結(jié)合勘查內(nèi)地質(zhì)、鉆探等資料的基礎上，推斷地層巖性、構(gòu)造，劃分斷裂破碎帶位置，為地熱地質(zhì)勘查項目提供基礎資料。

3.2 發(fā)射源布置

根據(jù)物探工作需要，在物探工作正式開展前，對發(fā)射源位置、AB極長度，發(fā)射距離及電流大小進行了提前部署，發(fā)射位置布設詳見圖2發(fā)射源布置圖。根據(jù)物探工作實際，將發(fā)射源布置在勘查區(qū)西南方向，發(fā)射源AB及方向為135°，與物探測線方向保持一致；根據(jù)工作區(qū)地質(zhì)條件，AB極長度為1.35 km，收發(fā)距離為8.25～8.65 km，在發(fā)射源中心垂線位置30°范圍內(nèi)，符合儀器數(shù)據(jù)采集及相關(guān)規(guī)范要求，通過試驗發(fā)射，發(fā)射電流大小范圍在2～19.8安培之間，電流大小符合本次工作需要。

3.3 勘探剖面布設

物探工作方法采用可控源音頻大地電磁法，要求勘探深度2 500 m。本次物探點定位測量，全部采用廣州中海達GPS(RTK)施測。測量時，先啟動移動站接收機，然后進行點校正，至少使用兩個已知點進行平面和高程校正，最終測量數(shù)據(jù)出現(xiàn)固定時開始點位測量，最終在勘查區(qū)內(nèi)初步布置CSAMT勘探線4條，勘探線間距200 m，點距40 m，總點數(shù)100點，剖面總長度4 km。剖面布設完成情況見表1。

圖2 發(fā)射源布置圖

線號設計實際完成點距/m點數(shù)/點剖面長度/m點距/m點數(shù)/點剖面長度/m合計完成點數(shù)/設計總點數(shù)(點)完成工作量占比A4025100040251000B4025100040251000C4025100040251000D4025100040251000100/100100%

4 數(shù)據(jù)處理及反演計算

4.1 數(shù)據(jù)處理

(1)做好靜態(tài)校正處理，地形的急劇變化可導致地電斷面的形態(tài)變化，將干擾對異常體形態(tài)的正確判斷。

(2)充分利用低頻段信號，確保深部資料的準確性。

(3)本次(CSAMT)數(shù)據(jù)處理要把干擾異常和地層異常的甄別工作放在首位，在處理過程中，除做好資料處理的基本工作外，重點強調(diào)突出異常體地電特征。

(4)通過GDP32II自帶的通訊軟件及文件轉(zhuǎn)換軟件，將野外采集的原始數(shù)據(jù)導入計算機并將二進制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)文件后綴為.raw，該格式文件可用記事本打開及編輯。

(5)對raw原始數(shù)據(jù)文件進行編輯，將不同測線的原始數(shù)據(jù)進行分類，并形成每條測線單獨的數(shù)據(jù)文件。

(6)對測線數(shù)據(jù)文件進行修改，主要是依據(jù)GDP32II數(shù)據(jù)處理要求將原始數(shù)據(jù)按照一定的要求進行排序，對野外采集過程中形成的作廢數(shù)據(jù)塊、數(shù)據(jù)頭文件等進行刪除。

(7)依據(jù)GDP32II數(shù)據(jù)處理要求制作坐標控制文件及反演參數(shù)控制文件，坐標控制文件后綴為.stn，反演參數(shù)控制文件后綴為.mde。

4.2 反演計算

4.2.1 數(shù)據(jù)平均和編輯

使用shred.exe軟件生成.fld文件，執(zhí)行amtavg.exe文件將形成的.fld文件轉(zhuǎn)換成.avg數(shù)據(jù)平均文件，在數(shù)據(jù)平均的過程中同時生成CSAMT測點曲線；使用SCS2D.exe軟件對.avg文件進行編輯。編輯的主要內(nèi)容有干擾頻點數(shù)據(jù)刪除；

4.2.2 剖面反演及結(jié)果成圖

設計數(shù)據(jù)反演參數(shù)進行二維反演，反演結(jié)果保存在*.mtm文件中；使用執(zhí)行modeset.exe程序，打開反演結(jié)果文件，設置比例尺、色標、等值線間距等參數(shù)后形成電阻率擬斷面圖，最后將擬斷面圖結(jié)果保存為圖像文件和surfer可執(zhí)行Scripter文件，利用suffer軟件的編譯軟件執(zhí)行Scripter文件生成剖面Suffer圖件，結(jié)合地質(zhì)、鉆孔資料對物探剖面數(shù)據(jù)進行解疑，形成最終的物探成果圖件。

5 剖面解釋與異常分析

本次物探工作采用CSAMT工作方法采集區(qū)內(nèi)地層電阻率參數(shù)，勘探深度達到2 500 m，滿足設計要求。由于深部地下水動力條件趨弱，電性特征變化在1 000 m內(nèi)存在較為明顯的變化，1 000 m以下由于數(shù)據(jù)采樣間隔的影響，電性特征變化不明顯。本次物探工作以剖面調(diào)查為主，反演計算采用的比例尺及成圖比例尺均為1：5000。為突出范圍較小的線狀異常，更好地刻畫斷裂破碎帶的分布狀態(tài)，采用深度較大的反演方案進行計算。電阻率參數(shù)對地下水反應較敏感，相對低阻異常與富水性有關(guān)。富水性強的地段，異常強度較大，弱的地段，異常強度較小，通常情況下巖層破碎裂隙發(fā)育地段富水性較強，反之較弱，通過研究低阻異常段就可以確定巖層的破碎程度，進而確定斷裂構(gòu)造位置。

5.1 A號剖面解釋推斷

A號剖面位于勘查區(qū)東南部，剖面點距40 m,剖面長度1 km,剖面方向為315°，小號點位于東南方向。結(jié)合圖3 A號剖面反演成果圖對A號剖面電性特征及推斷解釋地質(zhì)成果分析如下見圖3。

(1)在垂直方向上，剖面特征大致表現(xiàn)為：在東南方向(20-140號點之間)主要表現(xiàn)為低阻-高阻的變化特征，在西北方向(140-260號點之間)主要表現(xiàn)為低阻-高阻-低阻的變化特征，結(jié)合勘查區(qū)地表巖性出露情況推斷為：在剖面淺部0～50 m范圍內(nèi)(20-80號點之間)電阻率變化較大，等值線分布不均勻的區(qū)域，推斷該處為二疊基巖強風化所致，該處可見基巖明顯出露；在剖面淺部0～100 m范圍內(nèi)(80-260號點之間)電阻率較低、等值線較為密集的區(qū)域，推斷該處存在一定厚度的第四系覆蓋層，蓋層厚度在0～100 m之間，從東南部山前至鐵廠溝河厚度逐漸變大。

圖3 A號剖面反演成果圖

(2)在水平方向上，剖面電性特征主要表現(xiàn)為低-中-高阻的變化特征(50～100 m深度以下)，東南部(小號點)電阻率值較大，西北部(大號點)電阻率值相對較小，推斷為其變化與地層巖性變化有關(guān)。

(3)根據(jù)電阻率特征在水平方向上的梯度變化情況，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料綜合分析，剖面存在2條近似直立，略向東南方向傾斜的斷層。該斷層分別位于220-240號點及150-180號點之間。

(4)受兩條斷層錯斷的影響，在剖面80-180號點、高程范圍400～900 m之間，存在一明顯的低阻帶破碎帶。該破碎帶為東西向，傾角大致為45°～50°；該低阻帶存在一定的深度和寬度，深度在450 m(標高)左右，寬度介于20～80 m范圍，推斷該位置可能為富水位置。

綜上所述，建議在該剖面90號點位置布置一勘探孔，孔深700 m。

5.2 B號剖面解釋推斷

B號剖面位于勘查區(qū)東南部，位于A號剖面西南方向200 m,剖面點距40 m,剖面長度1 km,剖面方向為315°，小號點位于東南方向。結(jié)合圖4 B號剖面反演成果圖對B號剖面電性特征及推斷解釋結(jié)果分析如下：

(1)在垂直方向上，剖面特征大致表現(xiàn)為：在東南方向(20-140號點之間)主要表現(xiàn)為低阻-高阻的變化特征，在西北方向(140-260號點之間)主要表現(xiàn)為低阻特征，結(jié)合勘查區(qū)地表巖性出露情況推斷為：在剖面淺部100～300 m范圍內(nèi)(20-120號點之間)電阻率變化較大，等值線分布不均勻的區(qū)域，推斷為二疊基巖強風化所致，該處可見基巖明顯出露；在剖面淺部0～150 m范圍內(nèi)(120-260號點之間)電阻率較低、等值線較為密集的區(qū)域，推斷該處存在一定厚度的第四系覆蓋層，蓋層厚度在0～150 m之間，從東南部山前至鐵廠溝河厚度逐漸變大。

(2)在水平方向上，剖面電性特征主要表現(xiàn)為高阻-低阻的變化特征(130～210 m深度以下)，東南部電阻率值較大，西北部電阻率值相對較小，推斷為其變化與地層巖性變化有關(guān)。

(3)根據(jù)電阻率特征在水平方向上的梯度變化情況，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料綜合分析，剖面存在2條近似直立，略向東南方向傾斜的斷層。該斷層分別位于240-260號點及150-160號點之間。

(4)剖面150-260號點之間，在高阻之間存在一處明顯的低阻帶，可能由斷層錯斷引起，破碎帶傾角大致為45°左右;該低阻帶存在一定的深度和寬度，深度在500～900 m(標高)左右，寬度介于50～60 m范圍，推斷該位置可能為富水位置。

圖4 B號剖面反演成果圖

5.3 C號剖面解釋推斷

C號剖面位于勘查區(qū)B號剖面西南部200 m處,剖面點距40 m,剖面長度1 km,剖面方向為315°，小號點位于東南方向。結(jié)合圖5 C號剖面反演成果圖對C號剖面電性特征及推斷解釋結(jié)果分析如下：

(1)在垂直方向上，剖面特征大致表現(xiàn)為：在東南方向(20-150號點之間)主要表現(xiàn)為高阻，在西北方向(150-260號點之間)主要表現(xiàn)為低阻特征，結(jié)合勘查區(qū)地表巖性出露情況推斷為：在剖面淺部0～100 m范圍內(nèi)(20-130號點之間)電阻率變化較大，等值線分布不均勻的區(qū)域，推斷為二疊基巖強風化所致，該處可見基巖明顯出露；在剖面淺部0～60 m范圍內(nèi)(150-260號點之間)電阻率較低、等值線較為密集的區(qū)域，推斷該處存在一定厚度的第四系覆蓋層，蓋層厚度在0～60 m之間，從東南部山前至鐵廠溝河厚度逐漸變大。

(2)在水平方向上，剖面電性特征主要表現(xiàn)為低阻-高阻的變化特征，東南部電阻率值較大，西北部電阻率值相對較小，推斷為其變化與地層巖性變化有關(guān)。

(3)根據(jù)電阻率特征在水平方向上的梯度變化情況，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料綜合分析，剖面存在2條近似直立，略向東南方向傾斜的斷層，該斷層分別位于180～200號點及140～150號點之間。

圖5 C號剖面反演成果圖

5.4 D號剖面解釋推斷

D號剖面位于勘查區(qū)C號剖面西南部200 m處,剖面點距40 m,剖面長度1 km,剖面方向為315°，小號點位于東南方向。結(jié)合圖6 D號剖面反演成果圖對D號剖面電性特征及推斷解釋結(jié)果分析如下：

(1)在垂直方向上，剖面特征大致表現(xiàn)為：在東南方向(20-90號點之間)主要表現(xiàn)為低阻-高阻的變化特征，在西北方向(90-260號點之間)主要表現(xiàn)為低阻特征，結(jié)合勘查區(qū)地表巖性出露情況推斷為：在剖面淺部100～200 m范圍內(nèi)(20-90號點之間)電阻率變化較大，等值線分布不均勻的區(qū)域，推斷為二疊基巖強風化所致，該處可見基巖明顯出露；在剖面淺部0～150 m范圍內(nèi)(90-260號點之間)電阻率較低、等值線較為密集的區(qū)域，推斷該處存在一定厚度的第四系覆蓋層，蓋層厚度在0～150 m之間，從東南部山前至鐵廠溝河厚度逐漸變大。

(2)在水平方向上，剖面電性特征主要表現(xiàn)為高阻-低阻的變化特征(200～250 m深度以下)，東南部電阻率值較大，西北部電阻率值相對較小，推斷為其變化與地層巖性變化有關(guān)。

(3)根據(jù)電阻率特征在水平方向上的梯度變化情況，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料綜合分析，剖面存在2條近似直立，略向東南方向傾斜的斷層，該斷層分別位于220-240號點及170-180號點之間。

圖6 D號剖面反演成果圖

6 結(jié)語

(1)本次物探工作采用CSAMT方法開展，共完成了勘探點100點，勘探剖面4條，剖面總長4 000 m，實際完成工作量占設計工作量的100%；完成質(zhì)量檢查點6點，質(zhì)量檢查點占實際完成總工作量的6%，計算所得均方相對誤差滿足規(guī)范要求的Ⅰ級精度。

(2)在野外工作開始前完成CSAMT實驗工作，通過實驗分析對區(qū)內(nèi)干擾水平、發(fā)射長源布設及方法有效性進行了初步分析，確定了本次CSAMT數(shù)據(jù)采集的最佳工作參數(shù)。通過二維反演，CSAMT剖面反映電性特征明顯，淺部地電變化較大，深部電性層相對完整，通過電阻率梯度變化對斷裂破碎帶進行了劃分。

(3)初步推測區(qū)內(nèi)A號剖面80-160號點之間，在高阻之間存在一明顯的低阻異常，推斷該處可能存在充水破碎帶，傾向為東南向，傾角大致為45°～50°;該低阻異常存在一定的深度和寬度，底部深度在450 m(標高)左右，寬度介于20～80 m范圍，推斷該位置可能為富水位置。

(4)初步推測區(qū)內(nèi)B號剖面130-220號點之間，在高阻之間存在一處明顯的低阻異常帶，可能由兩側(cè)斷層錯斷引起，異常帶傾向為東南向，傾角大致為45°左右;該低阻帶存在一定的深度和寬度，深度在500～900 m(標高)左右，寬度介于30～60 m范圍，推斷該位置可能為富水位置。

[1]新疆地質(zhì)工程勘察院.新疆烏魯木齊市米東區(qū)鐵廠溝鎮(zhèn)峽門子風景區(qū)天山麗都旅游發(fā)展有限公司地熱勘探項目物探成果報告[R].2016.9.