激发极化法电测深在地下水探测中的应用

姚惠明

【摘要】本文介绍了激发极化法电测深探测地下水的方法原理,通过该方法在陕南某地地下水探测中的实际应用,总结了在地下水探测中地下含水层的一般激电特征，并对激发极化法电测深在地下水探测时应注意的问题进行了分析。

【关健词】激发极化法电测深 地下水探测 方法原理 激电特征

0 引言

随着我国工农业经济的发展及人民生活水平的不断提高，工农业用水、生活用水需求量越来越大，对地下水的开采量也不断增加，地下水资源日趋紧张，因此，必须寻找更多的地下水资源，才能满足工农业经济发展及人民生活水平不断提高的需求。

激发极化法电测深是重要的探测地下水资源地球物理探测方法之一，本文就是通过该方法在陕南某地地下水探测中的實际应用，总结出探测区地下水的激电特征，结合探测区水文地质资料，分析地下水补给、运移、富集、地层结构、构造等水文地质条件，分析含水地层的厚度变化及其水量等情况，以便对地下水资源作出正确评估，为国家的经济建设服务。

1方法原理

激发极化法电测深基本原理是基于岩石的激发极化效应，是岩石颗粒含水后在外电场作用下的一种电化学反映，因此，它必然和岩石中的水有关，如果没有水，也就没有激发极化效应。但激发极化效应也并非与岩石的含水量成正比，而是与一定的颗粒结构有关系，饱含水分的粘土就没有强的激发极化效应。实践表明，古河道、古洪积扇、岩溶溶洞水、砂岩裂隙水、粘土和充水的断层破碎带等有开采价值的含水层，都有明显的极发激化效应。激发极化法电测深一般测量四个参数：视电阻率ρs、激化率ηs、激发激化比J、衰减度D等。其中ηs、J、D它们都是用来反映激发极化效应特征的参数。当激电测深未反映这些含水层时，激发极化参数值一般都有很小，而当反映含水层时，这些参数(ηs、J、D)往往相对背景值同时增大，增大倍数与水量大致成正比，因而进行激发极化法电测深时，综合考虑这些参数随极距变化，来判断地下有无地下水及地下水富集情况。

2应用实例

地上水探测区位于陕西省汉中盆地东北部，地处秦岭褶皱系南缘、康县－略阳华力西褶皱带内，地质条件简单，属内陆湖盆沉积及阶地冲积层；出露地层主要为第四系中下更新统（Q1-2）为洪积及湖泊沉积层，有砾石层及粉砂土和砂质粘土。第四系全新统（Q14）为一级阶地冲积层，主要为粉砂土夹砾石层。基底岩性为下石炭统略阳组中上部灰岩（见图1）。

探测区属汉江三级阶地，地下水的形成受本区地质、水文、构造及地貌等因素控制。调查区水文地质分区属汉中盆地中等—弱富水的孔隙水区，根据地下水的赋存条件、补给、排泄形式及富水性，可划分为2个小区，即弱富水孔隙水区和中等富水孔隙水区，中等富水孔隙水区主要分布在汉江的一级阶地区，弱富水孔隙水区主要分布在汉江的二、三级阶地区。

弱富水孔隙水区含水层岩性主要为泥质砂砾层，地下水补给主要来自大气降水、水塘及北部山区地下水，向南排泄，地下水位3—15m，富水性差，单井出水量一般小于5m3/h。中等富水孔隙水区含水层岩性主要为卵石层及砂砾层，地下水潜水面约3—5m，地下水补给主要来自大气降水及河水，向河流及下游排泄，富水性较好，单井出水量可达10—20m3/h。

图1区域地质简图

本次地下水探测使用国产WDJD—3多功能数字激电仪，采用对称四极等比电测深装置,供电极AB与测量电极MN按5:1极距比同时移动动。 测量主要参数:视电阻率(ρs)、视极化率(ηs)、衰减度（D）、极发极化比（J）。

本次共完成激电测深点共11个，这些点分布在01号激电测深剖面上，由北向南分别为：0101—0111，剖面长600m。

通过对本次激电测深数据分析整理，可以看出:

视电阻率(ρs)值变化范围一般为 10—46Ω.m；ρs曲线较为平滑，曲线类型主要为KHA、KKA、HHA、KHH、QHA型；视极化率 (ηs)值变化范围一般为0.2～4.6 ％，背景值约为1.4％。曲线局部不平滑，在地下水较富集区ηs较大；衰减度（D）值变化范围一般为 0.1—0.8，背景值约为0.3，曲线平缓，在地下水较富集区局部有跳跃，但不明显；极发比（J）值变化范围一般为 0.1—1.8，背景值约为0.4，曲线平缓近似直线，变化不大，但在富水地段，J值较大。

对激电测深的视电阻率(ρs)，视极化率(ηs)、衰减度（D）、激发比（J）数据整理并分别绘成ρs、ηs、D、J等值线断面图（见插图1）， 从断面图上可以看出：ρs断面图：电阻率沿垂直方向电阻率由浅至深逐渐变大，沿水平方向电阻率变化不大，在0102—0104区间，电阻率等值线呈低阻下凹，形成局部低阻半封闭异常圈；ηS、J断面图：在0102—0104这个区间，分别形成高极化封闭圈、高激发比封闭异常圈；衰减度D：在0102—0104区间没有高衰减度封闭圈，而其它区间仍然有一些团块状、串珠状的异常圈。

插图101线电测综合断面图

根据以上激电测深综合解释成果结合调查区的水文地质情况可以得知：调查区地层主要有第四系粘土层、砂质粘土层、砂砾层、卵石层、角砾层，基岩为石炭系灰岩，其中粘土层、砂质粘土层为浅部不均匀含水层，主要为地表滞水，含水量较小；砂砾层、卵石层、角砾层为主要含水层，同时也是地下水运移的主要通道，含水量相对较大，同时基岩的起伏变化所形成的局部凹陷构造为地下水富集提供了有利空间（见插图2）。

插图2综合解释地质剖面图

根据前面对激电测深工作范围内平面及断面激电异常综合分析可知：地下水较富集区位于剖面北部，平面位置包括01线测深点0102—0104，地表以下3m—30m为地表滞水，水量较小；30m—160m为主要含水层，水量较大。

通过对调查区所有激电测深点成果分析对比，选取出涌水量较大的点位：0102、0103、0104作为建井井位，预计单井出水量在10m3/h以上，通过在0103号点位的钻探，成孔后出水量达到16m3/h，达到预期效果。

3 结束语

1、激发极化法电测深在探测地下水中的实际应用可知：通过该方法对于查明探测区地下含水层激电特征、含水地层的厚度及地下水量等情况是非常有效的。

2、通过电阻率断面图可以看出地下含水层及其厚度的变化情况，极化率、衰减度、极发比等参数的断面图可以来判断有无地下水及地下水是否丰富；结合探测区的水文地质资料，来综合判断地下水资源的分布规律，圈定地下水相对富集区段，分析有利于地下水富积的地层、地质构造及运移的通道，进而估算地下水资源富集量，作出以对探测区水资源状况评价。

3、在水资源调查时，应采用四参数：视电阻率(ρs)，视极化率(ηs)、衰减度（D）、激发比（J）数据整理并分别绘成ρs、ηs、D、J等值线断面图来综合判断地下水富集情况，提高地下找水的准确度，为经济发展服务。