高密度电法在石灰岩中找水实例

高密度电法在石灰岩中找水实例

冷冬灵李桂龙

广东省核工业地质调查院物探公司（广东韶关512028）

前言：许多厂矿和临时工地生产和生活用水量很大，接自来水不方便，且费用高，需要就地取水。石灰地区仅凭经验很难把握地下水位置，有的地方连打四、五口井，井深百米，都未见水，财力耗去不算，用水方等得着急，这时物探方法确定井位能取得很好效果。物探方法找水有很长历史了，原理很简单，水是低阻性质，就是要找到低阻体。以前用的方法一般是电测深或联合剖面，特别是电测深方法中通过利测深曲线的脱接特征找水，效果很好。联剖的正交点对低阻构造的反映也有很好的效果。但自有高密度电法以后，这些方法使用得较少了，电测深方法工作量很大，一个或几个小时才能完成一个测点，几天才能完成一个剖面，联合剖面法的无穷远极也很难选到合适的位置，且在灰岩地区效果不佳。但高密度电法在资料解释方面确有不同，本文据笔者经验用实例略作说明。

一、物性特征

有溶洞发育的位置，洞内含水或充填则为低阻，无充填则为高阻，当埋深较大或位于地下水以下时，多为含水溶洞，当溶洞位于灰岩界面以下不远时，溶洞易为粘土充填。溶洞按形态有立洞、平洞，平洞分布范围较广，立洞较狭。立洞为干的较多，常形成于背斜轴向构造带处，经流水形成。能形成陡立溶洞的，则多能形成平洞。对于非纯净可溶岩，如炭质灰岩，当水流量较低少时，因为有杂质包住方解石

晶粒，故较难溶解，而形成溶洞较难，但当水流作用强烈时，杂质被搬运较快，岩石的溶解速度比纯净岩更快，因此这类灰岩溶洞没有则已，若有多为大溶洞。溶洞常分层发育，单个溶洞呈各种形态，溶洞之间常会联通。就整体来说，溶洞的发育受岩性和构造带控制，如岩性变化层、成份不同的灰岩分界面，构造破碎带等位置，溶洞较发育。这样在物性方面，有溶洞处物性差别很大。溶洞相通是，有溶洞的地段整体上会呈低阻性质，出现低阻异常，溶洞分层或不独立，则为局部异常。

二、常常形态

高密度电法测得的视电阻率值一般不对单个点绘制电测深曲线，而是使用surfer作剖面等值线，异常形态只是这剖面上的形态。

当基岩完整时，电性在横向基本是均匀的，在竖向上呈有规律的变化，一般电阻率随深度增高，视电阻率等值线反映为平行光滑，有规律。反之，当基岩发育有溶洞或裂隙时，电性不再均匀和有规律，电阻率曲线在平行和疏密程度上都不同，或呈陡立，或局部低阻。所以判断溶洞是否存在，只要看剖面视电阻率曲线是否园滑、完整和有规律。

例外的情况是，岩性分界面局部低洼，而在剖面上有低阻异常。根据溶洞形成的基本原理，这种地段形成溶洞的可能情也较大，但多为通天溶洞，水质不好。

三、水平位置的确定。

用surfer作的剖面等值线，在横向上分辨率自然是很低的。因

此不能直接从地电等值线图的形状上找异常体位置，由于装置的因素影响，所测得的视电阻率剖面上的数据愈往深处，愈不是记录点位置的地电反应，而是同一深度一这范围的综合反应。如用温纳装置，当供电极距用300米时，测量极距是100米，远超过了一个溶洞一米或几米的范围。当对溶洞进行钻孔验证时，往往不能一一对应。因为各个在空间上独立的溶洞，当埋藏较深时，在地电阻剖面上是一个整体的低阻体。灰岩完整的突变性与电性上的渐变性使布置钻孔有一定的风险，如例三。

四、深度确定

目前高密度电法对深度的解释还不如其他方法那样的精确，因为深度涉及的因素较多，如上覆低阻层电性和厚度。在电测深法解释时，要求有较完整的岩性分层，而在有溶洞的灰岩中却不具备这一条件的。这里只能根据经验的估算，经验反应，一般用取1/3-1/2（AB/2）即可，这一范围较大，据以推断的深度会有较大的误差，一般情况是，上部电性较低时，系数取较小值，反之取较大值，很难量化。较为欣慰的是，人们深度的确定并不十分关心。水平位置确定后，只要深部有水，深度的推断误差几米甚至至十几米，带来的损失并不大，多钻一会而矣。

五、实例

列三个找水实例。均使用重庆地质仪器厂生产的DUK-2型高密度电法仪。温纳装置，极距用5米，测16层。

例一，某隧道施工用水井。

自地表往下为强风化、弱风化砂岩，其下为石灰岩，泥炭质。之前在这附近打过7个钻孔，每孔70多米深，穿过砂岩进入灰岩20-40米不等，但均未见水，石灰层岩芯完整。上物探用电法，用5米极距，温纳装置。测得剖面如下图，该剖面在80-90米间有一条低阻异常带，视电阻率在400～500Ω.m。在85米处布一孔，经钻探，0-38.8米为全强风化泥质砂岩，以下为灰岩，48.30～56.20m岩石裂隙极发育，钻进较快，岩芯呈半边溶蚀现象； 56.20m以下岩性较完整。经抽水试验，日出水量大于200T。该剖面异常反映为一个低阻异常带，深度大至在1/3-1/2（AB/2），异常范围较大，但一孔见水，或有运气在其中。

图一

例二，某制梁场生产用水井

自地表往下岩性为全、强风化砂岩、石灰岩，砂岩厚度20米左右。用5米极距，测得剖面如下图，从剖面看，等值线多呈陡立状，没有水平平稳的等值线，显示深部灰岩不完整，对此，布孔选在电阻率最低的位置，在175米位置布孔，钻探结果显示，该孔进处灰岩十多米后，自38-52米有多处溶洞和发育裂隙。经抽水试验，水量一天大于200T。

图二

例三，某制梁场生活用水井

地质情况如例二，上层20多米全、强风化砂岩，下层为灰岩，从剖面看，下部等值线平稳，呈平行状，反映深部岩性完整，破碎可能性不大；上部等值线多处形成闭合圈，为低阻异常。在200米处布设钻孔，钻至70米一直岩性完整，无水。移动至207米再钻，进入灰岩后，深度在22米和26米见两层溶洞。从剖面看，185-220都是低阻范围，在这一范围内，都可能打到溶洞或破碎带，但实际上，一个连续打到溶洞，一个却一直是完整岩芯。

图三

图三