电测深在辽阳找水中的应用

葛 欢，卢君实

（东北煤田地质局物探测量队，辽宁 沈阳 110101）

辽阳市文圣区小屯镇宝镜山村、上麦村等地区位于辽阳市区以东约10 km处，属于沈辽鞍营经济带，区域位置优越，交通便利。为了解决辽阳市文圣区小屯镇宝镜山村、上麦村等地农田用水紧缺情况，文圣区农业综合开发办公室对该地区的水井建设给予财政资金支持。为了更好地规划预算，决定通过电法勘查工作，查清勘查区内第四系地层的赋水情况，为井位布设及井深设计提供参考依据。

1 地质概况及地球物理特征

1.1 地质概况

据相关地质资料显示，勘查区位于太子河中游地段，构造属中朝准地台，太子河流域地层基底是前震旦系吕梁运动形成的纬向构造骨架，它是由辽河群、支山群结晶变质岩系组成的，呈近东西方向延伸。由于阴山—天山东西复杂构造带这个古老的基底自太古界以后下部分上升为陆，不接受沉积，仅少部分凹陷地段接受沉积，所以，太子河流域是东西复杂构造带中的次一级或第三级构造，其方向和区域构造一致，近东西向展布。第四系的分布受古地形和构造控制。隐伏于平原底部的营口——伶二堡断裂及与其平行的一些东西向断裂，使山前地带基底呈阶梯状下降。第四纪堆积物从山前到平原中心相应的逐级增厚。

本次勘查区是太子河由出山口的上游山区进入中下游平原区的开始，逐渐进入平原或丘陵区第四系覆盖层厚度亦随之增加，属扇缘或扇间洼地细颗粒相堆积区，第四系厚度为60～80 m，砾卵石、砂砾石约占66%～87%.扇形地砂砾石岩性复杂，有石英岩、砂岩、花岗岩、角闪斑岩、辉绿岩、长英岩等，具棱角状与次棱角状，较小的砾石扇平均系数为2～8，砂的含量4%～14%，黏性土呈薄夹层或透镜体于边缘偶然出现，含量小于10%.

1.2 地球物理特征

将电法勘查用于水文勘探所依据的地球物理前提，是组成地下地层介质间的导电性差异。理论上看，干燥地层的电阻率表现为极大值，而随着地层中的湿度和含水程度的增加，比如饱含地下水，则地层电阻率将下降，在电测深曲线上反映是以相对低阻出现，而不含水的地层表现为相对高阻特征。本次勘查区位于太子河中游地段，为丘陵地貌，据资料介绍，勘查区含水层主要由第四系地层组成。这一层主要以砾卵石、砂砾石为主，其含水层电性与上覆面黏土层，下伏基岩层的电性均有一定的差异。综上所述，本区具备了利用电法（电阻率参数）勘查解决水文地质问题的前提条件。

2 工作方法与工程布置

根据本次承担的地质任务，结合勘查区地质条件及地貌特点，此次野外施工采用直流电测深法工作。

2.1 基本原理

直流电测深法又称为电阻率垂向测深，是利用岩矿石的导电性差异作为基础，分析电性不同的岩层沿垂向分布情况的一种电阻率方法。直流电测深法是在同一点上逐次增大供电电极距AB，使勘查深度由小逐渐加深，于是可观测到测点处沿深度方向由浅至深的视电阻率变化规律。通过对反应地电断面变化的电测深ρs曲线的分析，可以了解深度方向上地电断面的特征，工作原理示意图如图1所示。

在电测深法中，最常用的装置是对称四极，其中A，B是供电电机，M，N是测量电极，它们对称观测点进行布置。工作时，供电电极距AB从最小电极距A1B1变化至最大电极距ANBN，每改变一次电极距AB，对应地观测一次ΔUMN和IAB，并据此计算出视电阻率ρs的值。根据这些极距的观测结果，绘制出AB/2作为横坐标，ρs作为纵坐标（双对数坐标系）的电测深ρs曲线。

当ρs与AB/2之间成函数关系时，其曲线称为电测深曲线。ρs曲线的变化规律反映了垂直深度方向上断面的电性变化，因此，可以根据ρs曲线对不同电性层的厚度及电阻率值进行确定。地电断面类型不同时，ρs曲线形状相应也不同。

2.2 探测装置

本次电法勘查选择对称四极装置方法进行野外施工。以满足地质任务需求作为原则，结合勘查区内的地质条件，确定供电极距AB/2最小值以3 m始，最大至220 m止，一共设置16个观测极距，即AB/2极距有16个递增值，分别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。测量电极MN采用活动方式，其与供电电极距之间的关系是MN/AB=1/10。

2.3 工程布置

电法勘查物理点分布以电法规范和规程为依据，结合勘查区的地质及实际地表条件，按甲方的需求，选择能够达到预定目标的部位分为4个不同区块进行布点，分别是杨家沟、厂房沟、宝镜山村、井儿沟。其中，在杨家沟布置测线1条，测点点距为300 m，布置4个电法物理点（1，2，3，4号点）。厂房沟、宝镜山村、井儿沟选择性分散布置电法物理点11个（井儿沟水源井井旁测深点1个即9号点），这些电法物理点能够满足现阶段勘查需求。测点布置如图2所示。

3 资料分析与解释

电法资料的解释是在从已知到未知、从简单到复杂、从点到线、从局部到全区的原则下进行的，勘查区内所有观测信息的分析、认识是建立在已知的地质数据基础上。通过对电法资料的分析研究及各种物性图件上反映出特征，从而对勘查区地层的分布、含水构造的发育进行解释。

3.1 曲线类型分析

曲线定性解释是整个解释过程中的重要阶段，其重点是研究电法资料与所对应的地质剖面的关系，通过对电法资料和各种物性图件上反映出的电性特征分析研究，从而对施工区进行定性了解。本次定性解释主要由电测深曲线类型的划分、分析完成。

电测深曲线类型的变化，是由组成地层中不同岩性所产生的电性变化结果。不同的电测深曲线类型，所显示的地层结构也各不相同。因此，电测深曲线类型的划分确定，主要是利用地质资料确定含水层在电测深曲线上的反映。由于篇幅原因，本文仅介绍井儿沟水源井9号电测深点应用效果。井儿沟水源井位于井儿沟村西，据村民介绍该井为村民生活用水井，井深约70 m，水量充沛。9号电法观测点在井旁布置，实测电测深曲线总体划分为HA型，如图3所示。曲线从AB/2起始点开始，至AB/2=30 m电性变化以低阻为主，电阻率在30～50 Ω·m间变化，组成曲线的H形部位，AB/2=40 m后以近45°的角度上升，是曲线的A形部位。曲线由大体由4个电性层组成，因此，分析认为AB/2=40 m前，曲线反映的是黏土层、含水层沙砾层，且富水性较好，AB/2=40 m后，曲线呈45°角上升，电阻率有变大的趋势，表明底部灰岩地层较厚，为相对隔水层。井儿沟水源井井旁电测深曲线类型划分及分析，对本次电法勘查其它区块的电测深曲线有一定的对比意义。

3.2 资料反演解释

反演解释工作是在定性解释基础上进行的。资料反演软件一般采用Winsev6电测深资料分析软件。该软件的特点是能够快速、便捷地对原始数据进行反演，绘制出水平地层视电阻率测深曲线，为解释实测曲线提供理论依据。用marquardt阻尼最小二乘法自动拟合解释实测曲线，可以求出地层厚度和其电阻率值。对于电测深曲线，还可以选用佐迪方法进行计算，这种方法不需要提供初值，能够详细划分地层。佐迪方法实际上也是最小二乘优化反演，可以通过不断调整初始模型直至实际测深曲线和模型测深曲线之间的拟合误差达到最小，最终的模型参数即为反演解释结果。结合本区的实际情况，本次对所有测点进行了反演解释工作，以进一步了解电性层与含水的砾卵、砂岩层之间的关系。下图4为9号测深点反演拟合曲线，表1为反演拟合处理后，地层电阻率、厚度及反演深度的对应关系。

4 结论

通过对该区所有电测深点曲线及电阻率反演结果分析，认为勘查区含水层主要集中在第四系底部的砾卵、砂砾层中，在水文地质上，测区属于上更新统粗碎屑堆积区即扇顶亚相，是富水区。杨家沟地块地表黏土或亚黏土层电阻率值较低，在视深度50～70 m处电性呈现出低阻含水层的特点，底部电阻率值逐渐升高，为相对隔水层。可以推测这一地块地下水赋存较好。其他3个区块的观测点比较离散，不能形成有效的断面，结合地质与水文地质资料，依据观测点的定性解释结果，推测认为山地边缘坡地的地下含水层富水性较差或较弱，比如厂房沟地块。而在宝镜山及井儿沟地块的地下富水性相对较好，含水层厚度在30～50 m。

根据本次电法勘查结果，选择在富水性较好的地段成井，井深在60～70 m，并通过实际验证，取得了较好效果。

［1］ 傅良魁.电法勘探教程［M］.北京：地质出版社，1983.

［2］ 程志平.电法勘探教程［M］.北京：冶金工业出版社，2007.

［3］ 李金铭，罗延钟.电法勘探新进展［M］.北京：地质出版社，1996.

［4］ 郭高轩，辛宝东，刘文臣.电测深在北京-张坊应急岩溶水源地勘查中的应用［J］.物探与化探，2010，34（02）：225-228.

［5］ 刘得福，吕旭红，任多魁.综合电法在祁连山山前缺水区寻找地下水的应用［J］.物探与化探，2006，30（01）：41-44.