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工程物探
常規電法勘探方法在貧水區找水的應用
文章來源:地大熱能 發布作者: 發表時間:2021-10-28 16:42:51瀏覽次數:1404
關鍵詞:電法勘探;電阻率聯剖面;電阻率測深;激電測深
應用分析“電法”是電法勘探的簡稱。它是以地殼中巖石、礦石、流體的電、磁學性質及電化學性質的差異為物質基礎,利用人工建立的或者天然存在的電磁場的空間和時間分布規律,研究地質構造以及尋找能源和礦產等的一組地球物理勘探方法。電法勘探方法可以追溯到19世紀初P.Fox在硫化金屬礦上發現自然電場現象,至今已有100多年的歷史,而我國的電法勘探業有70余年的發展,且也在研究地質和尋找能源礦產方面取得了巨大的成就。電法勘探根據地殼中大自然的存在的電場和天然磁場,電法勘探分為直流電法和交流電法。直流電法包括電阻率法、充電法、自然電場法和直流激發極化法等;交流電法包括交流激發極化法、電磁法、大地電磁場法、無線電波透視法和微波法等。同時,經過廣大地球物理工作者不懈努力,在深部構造、礦產資源、水文及工程地質、考古、環保、地質災害、反恐等領域,電法已經和正在發揮著重要作用。現代找水物探方法也在不斷創新,主要高密度電法、激發極化法、CSAMT、瞬變電磁法和地質雷達等;而利用常規電法勘探方法進行找水越來越少,在貧水區使用更是少之又少。下面就常規電法勘探方法在貧水區找水的應用用一個實例談幾點體會。
1物探方法的確定
1.1要以地質為依據 以地質為根據,就要充分利用地質資料,研究地質資料。同時,對掌握已有的地質規律在物探異常中的反映進行深入分析,有目的地開展輔助性地質工作,建立測區內可能有的幾種地質模型,為地質解釋服務。
1.2以巖 (礦)石物性為基礎巖(礦)石物性是基礎,是聯系地質現狀與地球物理場的橋 梁和紐帶,是減少物探反問題多解性的重要途徑。可以說, 沒有扎實的巖(礦)石物性資料,就沒有可靠有效的地質解釋。物探中密度、磁性和電性的資料來源、參數的精度、數量及統計規律,都是巖(礦)石物性工作的重要內容。只有把地質規律與巖(礦)石物性結合起來,才可以建立較為恰當的物理一地質模型。巖(礦)石物性雖然具有一般規律,但在每個測區更有較強的特殊性,形成性差異是必然存在的,因而必須在測區及其周圍區域做好巖(礦)石物性的研究工作,客觀地總結出當地的巖(礦)石物性規律,切忌盲目地套用其他地區的資料。
1.3循序漸進 人類認識事物的過程是一個循序漸進的過程,對待物探資 料的解釋也是如此。在物探解釋中,這個原則在兩個方面來體現:①工作的階段性,不同比例尺、不同網度和精度的物探工作其解決地質問題的重點、程度和深度是不一樣的。一般應遵循由粗到細,由大到小,由區域到局部逐漸深入細致的原則。②應遵守從已知到未知的程序,盡量從地質、地球物理條件相附的已知區出發總結物探異常與相應地質體之間的規律,找出適合本區的處理解釋方法,從而指導未知地區的解釋。
2實例: 來安紅層地區找水2.1目的任務 來安縣為解決大型養殖場供水問題,來安縣水利局委托本 單位物化探工程處在半塔羅莊~楊郢紅旗林場一帶開展水文物探工作,以了解測區水文地質條件,尋找相對富水地段,并依據物探資料確定水井孔位。
2.3地質與水文、 地球物理特征
(1)地質與水文地質 工區大地構造位置屬揚子準地臺,下揚子臺坳,滁河陷皺斷帶,滁州穹褶斷束。 地層區劃屬揚子地層區,下揚子分區,天長~滁州地層小區。主要出露地層為白堊系(K1X)宣南組原稱赤山組,屬沖積扇相及湖泊相沉積。下段巖性:暗紫、棕紅色礫巖、砂礫巖夾粗 砂巖;中段巖性:紫紅、 暗紫色,巨厚礫巖、含礫砂巖、粉砂巖、鈣質砂巖;上段巖性:磚紅、淺棕色細砂巖、粉砂巖及粉砂質泥巖。
工區地貌為剝蝕堆積,地形表現為山前低圩、崗地和坳地相間分布。 工區地下水類型基本為上層滯水、基巖裂隙水,可作為利用開采的地下水主要賦存于基巖風化裂隙發育地段。單井涌水量變化較大,一般Q<100立方米/d。
(2)地球物理特征 工作結果表明本工區基本無第四系覆蓋,上部為玄武巖出露,層厚在10~30m左右;玄武巖ρs值在400Ω·m左右。下覆主要為白堊系砂巖、粉砂巖,視電阻阻一般在15~35Ω·m之間。玄武巖為多孔狀,基本不含水。玄武巖與砂巖地層電性差異明顯,當巖層存在構造裂隙或風化裂隙發育時,成為地下水賦存和運移場所;本區內地下水賦存于砂巖的構造與裂隙發育地段,巖性視電阻主要表現為低阻,并且砂巖含水層有一定的激電異常。可見工區具備了電法勘探的地球物理前提條件。
2.4工作方法的確定
根據區域地層資料,結合工區地形地物條件,在三個目的 點分別敷設2條探測剖面,共計6條;選用了電法勘探中的電阻率聯合剖面法、垂向電阻率測深及垂向激電測深法。主要目的利用聯合剖面、視電阻率測深尋找斷裂構造、基巖風化裂隙發育地段,判斷其地層結構及產狀;利用激電測深確定含水構造。主要技術條件: 視電阻率測深:AB(min)=3m、AB(max)=220mMN(min)=1m、MN(max)=12m激電測深(溫納測深AB=5MN):AB(min)=3m、AB(max)=340m
視電阻率聯合剖面法:AO=BO=70m、AO=BO=130m、AO=BO=150m、CO>5AO野外工作使用的儀器為DWJ-2A型多功能電法儀,其采集參數的選擇按有關技術工作規范執行,同時為提高觀測精度,采用雙向供電測量措施,確保原始資料可靠。室內采取計算機技術,進行物探資料地綜合整理及推斷。
2.5解釋推斷
對于不同巖性組份的地層,由于物質成份、組成形式及其結構特點的不一,往往都存在著一定的電性差異,這一特征不僅是電法勘探的理論基礎,而且也是利用電法資料解釋和推斷地質現象的基本依據。 從所獲電測資料看,地層巖性與電性層有著極為密切的因果關系,不同的電性曲線反映了不同巖性和水文地質條件下的電性特征。
下面就最有利面井區域的采集資料進行解釋:
(1)魏大洼100線電阻率聯合剖面沿東西向布設。當AO= BO=70m,聯剖曲線ρsA與ρsB兩線在1010點處為正交點; 改變極距、AO=BO=130m后, 聯剖曲線ρsA與ρsB兩線在1020點處為正交點;說明該地層構造產狀較陡并向東傾斜。向南100米與100線平行布置110線,當AO=BO=70m,聯剖曲線ρsA與ρsB兩線在1105點處為正交點;改變極距、AO=BO=130m后,聯剖曲線ρsA與ρsB兩線在1110點處為正交點;說明該地層構造近似南北向(見圖1~2)。
(2)在100線1060、1100點上進行電阻率測深, 從二個點的曲線形態來看,曲線形態相似且地層分層明顯;70~200m層位穩定,基本為砂巖(見圖3~4)。
(3)在1000線1080點上進行激電測深(見圖5),在80~150m處存在一定的激電異常。 通過對三種方法的采集資料的綜合分析,并結合該區域的地質情況進行推斷,100線1080點所對應的地質結構屬基巖風化裂隙發育地段,進一步推測為砂礫含水層;確定井位為100線1080號點,水井深度為150~200m為宜;經施工驗證,水井深度為170m,單井水量穩定在14mm/h。得到甲方的認可和表揚。
3結束語
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