謝 濤,王 波
(四川省核工業(yè)地質(zhì)局二八二大隊(duì),四川 德陽(yáng) 618000)
隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展,各類開(kāi)采技術(shù)被應(yīng)用到礦山工程施工當(dāng)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(lái),隨著礦山企業(yè)工業(yè)化進(jìn)程不斷推進(jìn),當(dāng)代礦產(chǎn)資源的需求量不斷增加,同時(shí),對(duì)地下水資源的需求急劇增長(zhǎng)。水源地制約各類企業(yè)的發(fā)展并嚴(yán)重影響工業(yè)化進(jìn)程。某礦區(qū)內(nèi)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(fā)育,富水性很差,為嚴(yán)重貧水區(qū)。因此,迫切需要在附近尋找富水水源地解決工程施工項(xiàng)目的用水需求。
工作區(qū)內(nèi)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(zhì)細(xì)砂巖、粉細(xì)砂巖、砂巖互層,區(qū)內(nèi)泥巖較發(fā)育。其中泥質(zhì)細(xì)砂巖、粉砂巖半膠結(jié),泥質(zhì)中細(xì)砂巖弱膠結(jié),泥質(zhì)細(xì)砂巖、粉砂巖和泥質(zhì)中細(xì)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。
區(qū)內(nèi)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(guò)不同巖性電阻率差異可以區(qū)分含水層與隔水層,從而達(dá)到查明區(qū)內(nèi)地下水含水層的空間分布情況,因此,本礦山區(qū)域內(nèi)具有良好的電法勘探地質(zhì)條件。本次尋找的目標(biāo)含水層為白堊系砂巖孔隙裂隙含水層。
根據(jù)區(qū)內(nèi)地質(zhì)條件和施工環(huán)境選用EH-4高頻大地電磁測(cè)深和對(duì)稱四極電阻率測(cè)深法進(jìn)行探測(cè)。
EH-4高頻大地電磁測(cè)深是一種比較成熟的高頻電磁法,EH-4高頻大地電磁測(cè)深的優(yōu)缺點(diǎn)包括:①人工場(chǎng)源用在信號(hào)較弱或沒(méi)有信號(hào)的地區(qū),保證全頻段觀測(cè)到可靠信號(hào),數(shù)據(jù)質(zhì)量有保證;②勘探深度變化范圍大,分辨率高;③實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)成像與處理,資料解釋簡(jiǎn)捷,圖像直觀,現(xiàn)場(chǎng)即可判讀數(shù)據(jù)質(zhì)量,有利于避開(kāi)干擾;④設(shè)備輕便,受場(chǎng)地限制較小,觀測(cè)時(shí)間短,工作效率較高;⑤游散電流較強(qiáng)時(shí),電磁信號(hào)易受干擾,數(shù)據(jù)質(zhì)量不可靠,難以開(kāi)展工作;⑥地表局部電性不均時(shí),易產(chǎn)生靜態(tài)效應(yīng)。
對(duì)稱四極電測(cè)深是一種常規(guī)直流電法,它的工作方法、資料處理和解釋比較成熟。對(duì)稱四極電測(cè)深的優(yōu)缺點(diǎn)包括:①運(yùn)用人工場(chǎng)源測(cè)量,抗電磁干擾能力強(qiáng),數(shù)據(jù)質(zhì)量可靠;②在同一點(diǎn)上逐次擴(kuò)大極距達(dá)到測(cè)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(zhǔn)確的解釋地質(zhì)體的深度和厚度;③儀器設(shè)備笨重,受場(chǎng)地限制較大,地形影響大;④施工時(shí)間長(zhǎng),工作效率較低。
根據(jù)工作任務(wù)和研究區(qū)內(nèi)地質(zhì)條件,并結(jié)合兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn),工作中,首先運(yùn)用EH-4高頻大地電磁測(cè)以礦山地質(zhì)勘察點(diǎn)為中心向外圍進(jìn)行“十”字剖面測(cè)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(diǎn)靶區(qū),然后在重點(diǎn)靶區(qū)內(nèi)做平行剖面測(cè)量,確定異常較好的位置。最后運(yùn)用對(duì)稱四極電測(cè)深在已知鉆孔旁進(jìn)行孔旁測(cè)深作為參考資料,并在EH-4高頻大地電磁測(cè)深剖面上優(yōu)選的異常位置進(jìn)行驗(yàn)證測(cè)量。取得的電測(cè)深數(shù)據(jù)與已知鉆資料和孔旁測(cè)深數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析,以此確定富水位置和出水量。
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(dá)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(xì)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(dá)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(diǎn)靶區(qū)EH4反演斷面圖
通過(guò)對(duì)“十”字剖面確定重點(diǎn)靶區(qū)在A1剖面7500m~9600m附近,通過(guò)重點(diǎn)靶區(qū)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(diǎn)位于900m處;通過(guò)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(diǎn)位于250m處;通過(guò)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(diǎn)位于250m處。因此,通過(guò)重點(diǎn)靶區(qū)剖面確定重點(diǎn)位置在A2剖面250m和A3剖面250m處。
廣域電磁法,該種探測(cè)方法屬于一種人工源頻率域電磁測(cè)深方法,該種探測(cè)技術(shù)可以應(yīng)用于油氣資源調(diào)查工作中,具有綠色環(huán)保,高效節(jié)能,節(jié)約成本等三大較為明顯的優(yōu)點(diǎn),廣域電磁勘探技術(shù)及裝備在全國(guó)成功推廣應(yīng)用以來(lái),提交頁(yè)巖氣資源量3401.22億方、地質(zhì)儲(chǔ)量1240億方。我國(guó)江西省朱溪鎢銅礦,擁有世界最大規(guī)模的鎢礦儲(chǔ)量。由于地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,尤其面對(duì)3000m深度的精細(xì)勘探要求,物探常用CSAMT法等紛紛失效。而在運(yùn)用廣域電磁法之后,相關(guān)工作人員有效的了解到了礦產(chǎn)地區(qū)3000m深度位置的礦產(chǎn)分布信息。
通過(guò)EH-4高頻大地電磁測(cè)深和對(duì)稱四極電測(cè)深組合物探方法,并結(jié)合已知鉆孔資料快速準(zhǔn)確的圈定了區(qū)內(nèi)富水地段和含水層位,解決了礦山地質(zhì)工程施工過(guò)程中的水源開(kāi)采問(wèn)題,取得了良好的地質(zhì)效果和經(jīng)濟(jì)效益。在半膠結(jié)的地下水沉積地層中含水層表現(xiàn)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(shí)踐證明,通過(guò)分析地質(zhì)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。