蘇 慧，武亞遵，侯宏冰，母海東

（1.河南理工大學(xué)，河南 焦作 454000；2.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所，河北 石家莊 050061）

巖溶地下水由于其儲(chǔ)存空間分布和相互連通的高度不均一性，導(dǎo)致在巖溶地區(qū)打井的成井率極低。中國(guó)不少地區(qū)的巖溶成井率低于50%，隔墻不打井的觀念始終提醒著人們?cè)趲r溶地區(qū)打井要謹(jǐn)慎[1-3]，為此，水文地質(zhì)工作者做了大量的研究，梁永平根據(jù)鄂爾多斯周邊巖溶含水層的巖性、層組結(jié)構(gòu)劃分了四種各具特色的巖溶含水結(jié)構(gòu)介質(zhì)類型；梁永平、韓行瑞等從區(qū)域構(gòu)造與地貌背景出發(fā)，將鄂爾多斯22 個(gè)巖溶地下水子系統(tǒng)歸結(jié)為具有相似巖溶地下水系統(tǒng)循環(huán)特征的5 種模式；梁永平、王維泰等將中國(guó)北方巖溶水系統(tǒng)劃分為119 個(gè)巖溶水系統(tǒng)，并將119 個(gè)巖溶水系統(tǒng)歸結(jié)為5 種系統(tǒng)模式。音頻大地電磁是以天然交變電磁場(chǎng)為場(chǎng)源，當(dāng)交變電磁場(chǎng)以波的形式在地下介質(zhì)中傳播時(shí)，由于電磁感應(yīng)作用，地面電磁場(chǎng)的觀測(cè)值將包含有地下電阻率分布的信息，其接收頻段為0.1—1000Hz，與大地電磁相比，其抗干擾能力更強(qiáng)，數(shù)據(jù)更可靠。電法找水工作具有透視性、效率高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但也有其局限性和條件性，解釋結(jié)果經(jīng)常具有多解性的缺點(diǎn)。文章以大地電測(cè)深的應(yīng)用實(shí)例，分析了短距離巖溶水位巨大差異的原因，從而為該類地區(qū)巖溶水巨大差異的解譯提供了一個(gè)有益的參考方法，為已有水井重新確定新巖溶水井井位提供了物探方面的技術(shù)方法。

1 問題的提出

在水文地質(zhì)調(diào)查過程中，研究區(qū)內(nèi)YX104 井（西）與YX115 井（東）相距972 m，YX104 井位于棋子山地壘主斷裂以西，地貌上屬于山前洪積帶，YX115井位于棋子山地壘主斷裂附近，屬于山前，二者相對(duì)位置NW-SE 向，同屬蘭村泉域泥屯盆地巖溶水系統(tǒng)。YX115 水位標(biāo)高與區(qū)域地下水水位整體流場(chǎng)相一致，符合區(qū)域地下水流動(dòng)規(guī)律，YX104 井水位標(biāo)高明顯高于YX115 井89 m，二者之間的水力坡度遠(yuǎn)大于區(qū)域地下水流場(chǎng)的水力坡度，出現(xiàn)了水位異常。在綜合分析成井工藝、觀測(cè)日期、氣象資料、地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，認(rèn)為在此位置可能存在一小規(guī)模的阻水地質(zhì)體，導(dǎo)致兩井之間無(wú)水力聯(lián)系，即在棋子山地壘形成產(chǎn)生正斷層過程中，派生出了一系列的逆斷層（阻水次級(jí)逆斷層），也可能是由于地殼抬升使得寒武系底界饅頭組頁(yè)巖抬升而存在的阻水現(xiàn)象。為了驗(yàn)證這一觀點(diǎn)，沿著兩口巖溶水井連線的方向，布設(shè)音頻大地電磁測(cè)深法剖面，以期查明兩口水井之間的阻水構(gòu)造。

2 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于山西省陽(yáng)曲縣泥屯盆地北部（圖1），棋子山地壘西側(cè)。區(qū)內(nèi)東、西、北三個(gè)方向被丘陵、群山環(huán)抱，海拔多在1 000 m 左右，最高峰棋子山1 418 m。研究區(qū)屬蘭村泉域，地處蘭村泉主徑流帶上，區(qū)內(nèi)巖性相對(duì)較為簡(jiǎn)單，上部覆蓋層為第四系中、上更新統(tǒng)和第三系上新統(tǒng)。巖性以黏土、亞黏土、亞砂土為主，中間夾有卵石、中粗砂。含水層為奧陶系上下馬家溝組灰?guī)r及寒武系鮞狀灰?guī)r，基底為砂巖。

根據(jù)已有鉆孔柱狀圖（鉆孔位置見圖2，圖中黑色為第四系松散堆積，灰色為中奧陶系灰?guī)r），YX104 孔口標(biāo)高1 015.38 m，孔深450 m，第四系與第三系總厚度260 m，其下為奧陶系馬家溝組灰?guī)r，巖溶水位埋深136 m，標(biāo)高879.38 m。第四系含水層止水良好。

圖1 研究區(qū)交通位置圖

YX115 孔口標(biāo)高1 051.899 4 m，孔深390 m，第四系與第三系總厚度72m，其下為奧陶系灰?guī)r、泥灰?guī)r，寒武系灰?guī)r、鮞狀灰?guī)r，巖溶水位埋深281.94 m，含水層為寒武系灰?guī)r，水位標(biāo)高769.959 4 m。第四系含水層止水良好。

YX104 孔自2013 年4 月成井至2017 年9 月，供歸朝村飲用，水位至今無(wú)變化。YX115 孔為石料廠綠化生活用水，用水量較小，水位自2005 年7 月—2018 年8 月，水位上升了4.75 m。

3 研究區(qū)物性

研究區(qū)內(nèi)地層的地球物理性質(zhì)相對(duì)簡(jiǎn)單，上部覆蓋層為第四系中、上更新統(tǒng)和第三系上新統(tǒng)，電阻率值為17～25 Ω?；讑W陶系上馬家溝組灰?guī)r，由于巖性破碎程度不同，電阻率值的變化范圍較大，電阻率值為200～10 000 Ω。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料及物探目的，測(cè)線布設(shè)垂直擬探測(cè)地質(zhì)體，受地質(zhì)體規(guī)模限制，測(cè)線穿越Y(jié)X104、YX115 兩個(gè)鉆孔。測(cè)線走向NE-SW，點(diǎn)距50 m，測(cè)線1 000 m，依據(jù)區(qū)域地層及已有鉆孔擬探測(cè)深度3 000 m。

4 結(jié)果分析

圖3 Ⅰ線物探綜合解譯剖面圖

第一，根據(jù)二維反演電性剖面圖（見圖3），推測(cè)如圖14 號(hào)點(diǎn)附近存在一正斷裂F1，近南北走向，傾向西，傾角60～70°；根據(jù)野外地質(zhì)踏勘，YX104 號(hào)井以西，為河谷地貌，堆積物為沖洪積，向西延伸為沖洪積扇，YX104 井以東為黃土坡地，典型風(fēng)成堆積物，與東鄰棋子山地壘相連，故推測(cè)F1 斷層為棋子山主斷層的次一級(jí)斷層。

圖4 水文地質(zhì)剖面圖

第二，在7—10 號(hào)點(diǎn)埋深200～500 m 附近，電阻率等值線密集陡立，推測(cè)此處存在一斷層F2，傾向南東，傾角約70°，根據(jù)F1 正斷層反映，F(xiàn)2 上盤上升，下盤奧陶系下降，推測(cè)斷層性質(zhì)為逆斷層。

第三，在8—12 號(hào)點(diǎn)埋深200～500 m 低電阻率區(qū)為低阻破碎帶，為斷層F1、F2 交匯位置的反映。

第四，綜上，通過物探工作并結(jié)合已知地質(zhì)鉆孔資料，推測(cè)由于次級(jí)逆斷層F2 的存在，形成阻水構(gòu)造，造成YX104 井與YX115 井距離很近，但是水位差異較大。

第五，根據(jù)此物探剖面，結(jié)合實(shí)際鉆孔數(shù)據(jù)，繪制了該區(qū)域的水文地質(zhì)剖面圖（見圖4）。水文地質(zhì)剖面圖顯示，水位差是由于棋子山地壘在隆升過程產(chǎn)生正斷層的過程中，派生了一系列的逆斷層，后期被斷層角礫及黏土充填膠結(jié)，導(dǎo)致斷層兩側(cè)含水層不能溝通，造成兩口水井水位的巨大差異。

5 結(jié)論

根據(jù)音頻大地電磁勘測(cè)結(jié)果，結(jié)合實(shí)際鉆孔資料繪制出了研究區(qū)的水文地質(zhì)剖面，剖面顯示，水位差是由于棋子山地壘在隆升過程產(chǎn)生正斷層的過程中，派生了一系列的逆斷層，后期被斷層角礫及黏土充填膠結(jié)，導(dǎo)致斷層兩側(cè)含水層不能溝通，造成兩口水井水位的巨大差異。