激电测深曲线的推断与解释

吕英

（山西省水文水资源勘测局，山西太原030001）

0 引言

激发极化法目前已被广泛应用于寻找地下水的实践中。在确定井位，圈定储水构造，发现深层含水层，区分含水与非含水地段等方面，均显示了该方法的优越性。但是在成果的推断解释上，目前还没有形成一套规范的方法，主要依据室内试验成果和已知井孔资料结合经验来解释。本文根据多年来的实际工作，学习和总结了有关资料和找水经验，提出了测深曲线推断解释方法，和同行共同磋商。

1 激电测深曲线的异常特征

在激电模型试验中，激发极化效应随着含水量的增加出现极大值，再增加含水量，激发极化效应呈下降趋势。但在野外实践中，含水层与非含水层水位以上与水位以下，其激发极化效应有着明显的区别。饱和含水的含水层其激发极化效应比非含水层大几倍至十几倍。因此在激电测深曲线中，遇有含水层（强极化体），曲线应明显上升，在非含水层地段曲线又缓慢下降。测深曲线的形态与含水层的组合及布极方向等因素有关。其曲线类型可套用电阻率曲线类型来命名。

在水平层状地层内，如有一层为覆盖层，下为基岩的二层断面，其极化率分别为η1和η2。当覆盖层为高极化率（η1＞η2）时，激电测深曲线呈 G 型；当基岩为高极化率（η2＞η1）时，激电测深曲线呈D型。基岩与覆盖层的激电特征（η2和η1）相差越大，激电测深曲线上升或下降越陡，异常幅度也越大。

如遇有三层断层，当第一层与第三层的电性相同（ρ1=ρ3，η1=η3），第二层为高极化率层时（即 η2＞η1），激电测深曲线呈K 型，当 η3＜η2＜η1时，激电测深曲线呈 Q 型；

当 η1＜η2＜η3时，激电测深曲线呈 A 型；当 η1=η3、η2＜η1时，激电测深曲线将呈H型。

为使测量成果能正确地反应极化体的分布情况，当极化体呈线性展布时，在野外测量应尽量不使供电电极在测深过程中越过极化体，以避免或减小后者对测深曲线的影响，为此通常应使激电测深的布极方向沿极化体走向布置。

2 背景值的确定

激电法找水与电阻率找水相比有一个显著的优点，即在没有电子导体干扰的情况下，在不含重力水的地段上，激发极化效应通常很低，且十分稳定。只有在含水的地段上，才会出现明显的激发极化异常。这个在不含重力水地段的激发极化数值称为背景值。背景值的大小与岩性、颗粒大小及含水量等因素有关，因此，不同地质单元其背景值大小是不同的。不能将一个地质单元的背景值应用到另一个与它不同的地质单元上。在一个测区内，不含重力水地段上的激发参数值可视为该测区的背景值。在一条激电测深曲线上，地下水位以上的参数值可视为背景值。认真确定背景值对曲线的解释至关重要。在一个测区内，应首先在已知地段或已知井旁反复测量，准确地确定背景值的数值及其变化规律，为分析激电异常提供可靠依据。

3 激电异常的确定

在激电测深曲线上，明显高于背景值的参数值，称为“激电异常”。这里所谓“明显”是指异常必须有一定的数量，否则，可能将背景值本身的波动和测量误差误认为异常。但异常的大小因不同的岩性和水文地质条件变化很大。如在第四纪松散地层中，异常值可高出背景值几倍至几十倍。而在一些岩溶水地区异常值有时很小，只有充分掌握地域性的材料，才有可能将含水异常准确地划分出来。

在激电测深曲线上，异常应连续在两个极距上出现，而且应有一定的规律，这种异常才有较高的置信度。如果异常只在一个极距上出现，或者整条测深曲线跳跃很大，就应该考虑是否是由于干扰因素或测量误差而引起的。对这样的曲线必须进行复测，才能进行解释。当复测后证明单个异常是正确的，则应在异常点的两侧增加两个极距，进一步验证该点异常是否可靠。特别是在极距较大时，一般二次场信号较小，对这时出现的异常应全部进行复测、慎重处理。

4 定性解释

到目前为止，激发极化法找水还没有一套定量解释方法，已有的解释方法多是经验总结，属定性解释范畴。激电法找水的解释工作，仍遵循从已知到未知，先易后难的对比解释原则。先分析已有水文地质资料地段的曲线特征，异常幅度，研究异常与含水层分布及涌水量之间的关系，然后用推理的方法，结合电阻率及其它手段的解释成果，作出对未知地段的水文地质推断。

4.1 地下水位的确定

激电法找水的最大优点就是对有水无水反应明显。在一般情况下，测深在见水位后就上升，此时的AB/2可大致确定为地下水位的埋深。河北省水文四队用激电法对大量的已知孔进行了测深对比，据77个已知孔隙水井孔的统计，有66个井孔的ρt测深曲线定性地反映了潜水位的埋深情况。曲线上升始点AB/2稍大于水位的埋深。据15个已知裂隙水井孔的统计，有11个孔的ρt（二次场衰减）测深曲线上升段与水位对应。我们在野外工作中，也常用测深曲线上升段的初始转折点来确定未知地段的地下水位埋深，其准确率较高。这从激电法找水的基本原理可以得到证明。

应当指出，激发极化效应除与含水量有关外，还与岩层的结构、粒度、岩性等因素有关，当地下水位与地层组合恰好一致或者地下水位的位置能使二次场的大小有明显的差异时，地下水位的反应就较明显、准确。否则就不够明显、也不太准确。在工作中要认真分析和处理。此外，上述的地下水位应具有自由表面的潜水水位。当有承压水位时，激电测深曲线就不能满意地反映出水位情况。

4.2 含水层埋深的确定

如前所述，在激电测深曲线上，初始上升转折点应是地下水的反应。在此之后，具有“明显”上升的地段，预示了强极化体（即含水层）的存在。当极距超过含水层的底板时，曲线开始下降，再遇含水层后，曲线又上升，因此可以利用测深曲线转折点来划分含水层的数量和大致位置。也可以通过断面测量和面积量测工作，作出断面图和平面图，圈定出含水层的分布范围。应当指出，激电法所反映的含水层也是一个电性层，即二次场较一致的地层，并非真实的地层。且二次场对含水层的反应常有滞后现象，所以异常曲线的下降转折点往往要大于含水层的底板埋深。所以在激电测深曲线上，对第一个含水层的顶板埋深反映较准确，对其底板及第二个含水层位置的反应就不够准确。这就需要借助其它手段来分析含水层的位置。

4.3 电子导体干扰的排除

电子导体比离子导体具有更明显的激发极化效应，其数值较离子导体大几倍至数十倍。在野外测量中，这一差异还是比较容易发现。比如激发率极化比JS>3%、η1>5%时，应考虑有电子导体的存在，对这一异常不能盲目地确定为含水异常。

4.4 综合推断

激电法找水有其显著的优越性，它对有水无水的区分较其他方法明显的多，找水成本低，操作简单等。但是它也有不足之处，用它来推断地层岩性及结构就较困难，要想得到理想的效果，就需要应用综合推断进行解释。比如，在激电法测量中，同时测出电阻率数值和其它有关的数值，用机电参数确定岩层的富水情况，用电阻率曲线划分岩性及分层情况，用电反射系数来确定基岩的埋深和断层构造情况等。这样，取其所长避其所短，可得到较好的地质效果。

5 结束语

由于认识的局限和地质的复杂性，本文通过对长期寻找地下水工作的实践，总结了一些解释和推断，在实际水源勘测中取得了显著成效和良好的社会效益，为我省缺水地区饮水解困的找水工作做出了贡献，随着科技水平及勘测手段的提高，要不断总结实践经验，借鉴已知钻孔柱状图、点测井资料等，科学估计区内的岩性、构造和地形等因素对电测深结果的影响，从而指导未知区的工作。