葛 歡，盧君實

（東北煤田地質(zhì)局物探測量隊，遼寧 沈陽 110101）

遼陽市文圣區(qū)小屯鎮(zhèn)寶鏡山村、上麥村等地區(qū)位于遼陽市區(qū)以東約10 km處，屬于沈遼鞍營經(jīng)濟(jì)帶，區(qū)域位置優(yōu)越，交通便利。為了解決遼陽市文圣區(qū)小屯鎮(zhèn)寶鏡山村、上麥村等地農(nóng)田用水緊缺情況，文圣區(qū)農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)辦公室對該地區(qū)的水井建設(shè)給予財政資金支持。為了更好地規(guī)劃預(yù)算，決定通過電法勘查工作，查清勘查區(qū)內(nèi)第四系地層的賦水情況，為井位布設(shè)及井深設(shè)計提供參考依據(jù)。

1 地質(zhì)概況及地球物理特征

1.1 地質(zhì)概況

據(jù)相關(guān)地質(zhì)資料顯示，勘查區(qū)位于太子河中游地段，構(gòu)造屬中朝準(zhǔn)地臺，太子河流域地層基底是前震旦系呂梁運(yùn)動形成的緯向構(gòu)造骨架，它是由遼河群、支山群結(jié)晶變質(zhì)巖系組成的，呈近東西方向延伸。由于陰山—天山東西復(fù)雜構(gòu)造帶這個古老的基底自太古界以后下部分上升為陸，不接受沉積，僅少部分凹陷地段接受沉積，所以，太子河流域是東西復(fù)雜構(gòu)造帶中的次一級或第三級構(gòu)造，其方向和區(qū)域構(gòu)造一致，近東西向展布。第四系的分布受古地形和構(gòu)造控制。隱伏于平原底部的營口——伶二堡斷裂及與其平行的一些東西向斷裂，使山前地帶基底呈階梯狀下降。第四紀(jì)堆積物從山前到平原中心相應(yīng)的逐級增厚。

本次勘查區(qū)是太子河由出山口的上游山區(qū)進(jìn)入中下游平原區(qū)的開始，逐漸進(jìn)入平原或丘陵區(qū)第四系覆蓋層厚度亦隨之增加，屬扇緣或扇間洼地細(xì)顆粒相堆積區(qū)，第四系厚度為60～80 m，礫卵石、砂礫石約占66%～87%.扇形地砂礫石巖性復(fù)雜，有石英巖、砂巖、花崗巖、角閃斑巖、輝綠巖、長英巖等，具棱角狀與次棱角狀，較小的礫石扇平均系數(shù)為2～8，砂的含量4%～14%，黏性土呈薄夾層或透鏡體于邊緣偶然出現(xiàn)，含量小于10%.

1.2 地球物理特征

將電法勘查用于水文勘探所依據(jù)的地球物理前提，是組成地下地層介質(zhì)間的導(dǎo)電性差異。理論上看，干燥地層的電阻率表現(xiàn)為極大值，而隨著地層中的濕度和含水程度的增加，比如飽含地下水，則地層電阻率將下降，在電測深曲線上反映是以相對低阻出現(xiàn)，而不含水的地層表現(xiàn)為相對高阻特征。本次勘查區(qū)位于太子河中游地段，為丘陵地貌，據(jù)資料介紹，勘查區(qū)含水層主要由第四系地層組成。這一層主要以礫卵石、砂礫石為主，其含水層電性與上覆面黏土層，下伏基巖層的電性均有一定的差異。綜上所述，本區(qū)具備了利用電法（電阻率參數(shù)）勘查解決水文地質(zhì)問題的前提條件。

2 工作方法與工程布置

根據(jù)本次承擔(dān)的地質(zhì)任務(wù)，結(jié)合勘查區(qū)地質(zhì)條件及地貌特點，此次野外施工采用直流電測深法工作。

2.1 基本原理

直流電測深法又稱為電阻率垂向測深，是利用巖礦石的導(dǎo)電性差異作為基礎(chǔ)，分析電性不同的巖層沿垂向分布情況的一種電阻率方法。直流電測深法是在同一點上逐次增大供電電極距AB，使勘查深度由小逐漸加深，于是可觀測到測點處沿深度方向由淺至深的視電阻率變化規(guī)律。通過對反應(yīng)地電斷面變化的電測深ρs曲線的分析，可以了解深度方向上地電斷面的特征，工作原理示意圖如圖1所示。

在電測深法中，最常用的裝置是對稱四極，其中A，B是供電電機(jī)，M，N是測量電極，它們對稱觀測點進(jìn)行布置。工作時，供電電極距AB從最小電極距A1B1變化至最大電極距ANBN，每改變一次電極距AB，對應(yīng)地觀測一次ΔUMN和IAB，并據(jù)此計算出視電阻率ρs的值。根據(jù)這些極距的觀測結(jié)果，繪制出AB/2作為橫坐標(biāo)，ρs作為縱坐標(biāo)（雙對數(shù)坐標(biāo)系）的電測深ρs曲線。

當(dāng)ρs與AB/2之間成函數(shù)關(guān)系時，其曲線稱為電測深曲線。ρs曲線的變化規(guī)律反映了垂直深度方向上斷面的電性變化，因此，可以根據(jù)ρs曲線對不同電性層的厚度及電阻率值進(jìn)行確定。地電斷面類型不同時，ρs曲線形狀相應(yīng)也不同。

2.2 探測裝置

本次電法勘查選擇對稱四極裝置方法進(jìn)行野外施工。以滿足地質(zhì)任務(wù)需求作為原則，結(jié)合勘查區(qū)內(nèi)的地質(zhì)條件，確定供電極距AB/2最小值以3 m始，最大至220 m止，一共設(shè)置16個觀測極距，即AB/2極距有16個遞增值，分別3 m、4 m、5.5 m、7.5 m、10 m、13 m、17 m、22 m、30 m、40 m、55 m、75 m、100 m、130 m、170 m、220 m。測量電極MN采用活動方式，其與供電電極距之間的關(guān)系是MN/AB=1/10。

2.3 工程布置

電法勘查物理點分布以電法規(guī)范和規(guī)程為依據(jù)，結(jié)合勘查區(qū)的地質(zhì)及實際地表條件，按甲方的需求，選擇能夠達(dá)到預(yù)定目標(biāo)的部位分為4個不同區(qū)塊進(jìn)行布點，分別是楊家溝、廠房溝、寶鏡山村、井兒溝。其中，在楊家溝布置測線1條，測點點距為300 m，布置4個電法物理點（1，2，3，4號點）。廠房溝、寶鏡山村、井兒溝選擇性分散布置電法物理點11個（井兒溝水源井井旁測深點1個即9號點），這些電法物理點能夠滿足現(xiàn)階段勘查需求。測點布置如圖2所示。

3 資料分析與解釋

電法資料的解釋是在從已知到未知、從簡單到復(fù)雜、從點到線、從局部到全區(qū)的原則下進(jìn)行的，勘查區(qū)內(nèi)所有觀測信息的分析、認(rèn)識是建立在已知的地質(zhì)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上。通過對電法資料的分析研究及各種物性圖件上反映出特征，從而對勘查區(qū)地層的分布、含水構(gòu)造的發(fā)育進(jìn)行解釋。

3.1 曲線類型分析

曲線定性解釋是整個解釋過程中的重要階段，其重點是研究電法資料與所對應(yīng)的地質(zhì)剖面的關(guān)系，通過對電法資料和各種物性圖件上反映出的電性特征分析研究，從而對施工區(qū)進(jìn)行定性了解。本次定性解釋主要由電測深曲線類型的劃分、分析完成。

電測深曲線類型的變化，是由組成地層中不同巖性所產(chǎn)生的電性變化結(jié)果。不同的電測深曲線類型，所顯示的地層結(jié)構(gòu)也各不相同。因此，電測深曲線類型的劃分確定，主要是利用地質(zhì)資料確定含水層在電測深曲線上的反映。由于篇幅原因，本文僅介紹井兒溝水源井9號電測深點應(yīng)用效果。井兒溝水源井位于井兒溝村西，據(jù)村民介紹該井為村民生活用水井，井深約70 m，水量充沛。9號電法觀測點在井旁布置，實測電測深曲線總體劃分為HA型，如圖3所示。曲線從AB/2起始點開始，至AB/2=30 m電性變化以低阻為主，電阻率在30～50 Ω·m間變化，組成曲線的H形部位，AB/2=40 m后以近45°的角度上升，是曲線的A形部位。曲線由大體由4個電性層組成，因此，分析認(rèn)為AB/2=40 m前，曲線反映的是黏土層、含水層沙礫層，且富水性較好，AB/2=40 m后，曲線呈45°角上升，電阻率有變大的趨勢，表明底部灰?guī)r地層較厚，為相對隔水層。井兒溝水源井井旁電測深曲線類型劃分及分析，對本次電法勘查其它區(qū)塊的電測深曲線有一定的對比意義。

3.2 資料反演解釋

反演解釋工作是在定性解釋基礎(chǔ)上進(jìn)行的。資料反演軟件一般采用Winsev6電測深資料分析軟件。該軟件的特點是能夠快速、便捷地對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行反演，繪制出水平地層視電阻率測深曲線，為解釋實測曲線提供理論依據(jù)。用marquardt阻尼最小二乘法自動擬合解釋實測曲線，可以求出地層厚度和其電阻率值。對于電測深曲線，還可以選用佐迪方法進(jìn)行計算，這種方法不需要提供初值，能夠詳細(xì)劃分地層。佐迪方法實際上也是最小二乘優(yōu)化反演，可以通過不斷調(diào)整初始模型直至實際測深曲線和模型測深曲線之間的擬合誤差達(dá)到最小，最終的模型參數(shù)即為反演解釋結(jié)果。結(jié)合本區(qū)的實際情況，本次對所有測點進(jìn)行了反演解釋工作，以進(jìn)一步了解電性層與含水的礫卵、砂巖層之間的關(guān)系。下圖4為9號測深點反演擬合曲線，表1為反演擬合處理后，地層電阻率、厚度及反演深度的對應(yīng)關(guān)系。

4 結(jié)論

通過對該區(qū)所有電測深點曲線及電阻率反演結(jié)果分析，認(rèn)為勘查區(qū)含水層主要集中在第四系底部的礫卵、砂礫層中，在水文地質(zhì)上，測區(qū)屬于上更新統(tǒng)粗碎屑堆積區(qū)即扇頂亞相，是富水區(qū)。楊家溝地塊地表黏土或亞黏土層電阻率值較低，在視深度50～70 m處電性呈現(xiàn)出低阻含水層的特點，底部電阻率值逐漸升高，為相對隔水層。可以推測這一地塊地下水賦存較好。其他3個區(qū)塊的觀測點比較離散，不能形成有效的斷面，結(jié)合地質(zhì)與水文地質(zhì)資料，依據(jù)觀測點的定性解釋結(jié)果，推測認(rèn)為山地邊緣坡地的地下含水層富水性較差或較弱，比如廠房溝地塊。而在寶鏡山及井兒溝地塊的地下富水性相對較好，含水層厚度在30～50 m。

根據(jù)本次電法勘查結(jié)果，選擇在富水性較好的地段成井，井深在60～70 m，并通過實際驗證，取得了較好效果。

［1］ 傅良魁.電法勘探教程［M］.北京：地質(zhì)出版社，1983.

［2］ 程志平.電法勘探教程［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2007.

［3］ 李金銘，羅延鐘.電法勘探新進(jìn)展［M］.北京：地質(zhì)出版社，1996.

［4］ 郭高軒，辛寶東，劉文臣.電測深在北京-張坊應(yīng)急巖溶水源地勘查中的應(yīng)用［J］.物探與化探，2010，34（02）：225-228.

［5］ 劉得福，呂旭紅，任多魁.綜合電法在祁連山山前缺水區(qū)尋找地下水的應(yīng)用［J］.物探與化探，2006，30（01）：41-44.