高密度电阻率法和激发极化法在抗旱找水定井位中的应用_苏永军

导电流变化的分布规律， 它是用直流电阻率法的 ［19 ］ 阵列形式， 即采用高密度布点 ， 进行一维、 二 3. 1
［20 － 21 ］
向多次叠加、形态复杂的紧闭和倒转型褶皱。 盖 要意义。 层构造简单，断裂比较发育， 褶皱形态比较简单， 主要为平缓开阔的褶皱及断块和断 （ 坳 ） 陷盆地， 构造线走向以焦作—商丘断裂为界， 以北为 NNE 向，以南主要为 EW 向。 研究区地处华北地层区 山西分区和华北平原分区结合部位， 出露的地层 主要有太古宇、 中新元古界、 下古生界寒武系和 奥陶系、上古生界石炭系和二叠系、 中生界三叠 系和侏罗系、新生界新近系和第四系。 根据地下水的赋存条件、 水力性质特征， 区
（ Tianjin Center，China Geological Survey，Tianjin 300170 ，China）
Abstract： Fengquan district in Xinxiang，Henan Province lacks of groundwater resources． To tackle this situadensity resistivity method，the combination of highdensity resistivity method and intion，by using the highduced polarization of symmetrical quadrupole，the authors prospected groundwater resources in complex hydrogeological condition of loose rock and bedrock regions，determined the well location based on hydrogeological data and well condition． The inferred results of highdensity resistivity method and induced polarization of symmetrical quadrupole was verified by drilling results，and the success rate of determining well location was 100% ，and tracing groundwater resources achieved remarkable results in Fengquan area，which solved the problem of water for people and livestock． Through this practical application and effect analysis of combined geophysical methods or single method in different hydrogeological conditions，the authors sumed up the choice of combination of highdensity resistivity method and induced polarization method or highdensity resistivity method for special hydrogeological condition in this area． The combination of geophysical methods improves accuracy and reliability of the geological interpretation， and it is popularized and applied in similar hydrogeological condition in groundwater prospecting． This application of combined mode provides the reliable and scientific basis for determining well location in process of groundwater prospecting，and it provides important function for success rate of well drilling． Key words： arid area； groundwater； highdensity resistivity method； induced polarization of symmetrical quadrupole； combination of geophysical method； Fengquan district in Xinxiang
Table 1
岩性 黄土 粘土 泥岩 页岩 泥质页岩
The resistivity statistics in Xinxiang area
电阻率 / （ Ω·m） 20 ～ 100 1 ～ 10 5 ～ 60 10 ～ 100 5 ～ 1 000
内含水岩类型可分为 3 类， 即松散岩类孔隙含水 岩组（ Ⅰ） 、碳酸盐岩类裂隙岩溶含水岩组 （ Ⅱ ） 和 2. 1 碎屑岩类孔隙裂隙含水岩组 （ Ⅲ ） 。 找水目的层主
3
阻，但是完整的泥灰岩的电阻率又远高于新近系 眼， 定 井 成 功 率 100% ， 总 出 水 量 1. 2 万 m / d， 含水层，因此在新近系地层中寻找相对高阻是本 满足当地村庄 21 000 余人的饮水水源和 3 230 亩 区运用电阻率方法的地球物理前提， 但在实际工 （ 1 hm2 = 15 亩） 农田的灌溉。本次物探方法抗旱找 作中要注意区分完整泥灰岩与含水层 。 奥陶系碳酸盐岩裂隙岩溶含水岩组含水层主 水恰当，资料解释正确， 缩短了缺水地区水文地 质勘查的工 期， 物 探 在 该 项 目 中 发 挥 重 要 作 用。 要是灰岩、 白云岩中的裂隙、 破碎带及岩溶。 完 ［10 ］ 实践表明， 在 利 用 当 地 水 文 地 质 资 料 的 基 础 上， 整岩体中出现裂隙、 断裂 及岩溶并充水或充泥 ［2 ］ ［3 － 9 ］ 时，含水矿物质电解导电能力增强， 电阻率下降， 高密度电阻率法 和激发极化法的有机结合 在很大程度上提高了定井的速度和成功率， 为尽 快解决旱情争取了时间。 出现相对低阻。 所以在本区寻找相对低阻层， 可 寻找碳酸盐岩裂隙岩溶含水岩组 。 该地区的物性资料见表 1 。在新生界覆盖层找 水主要寻找相对粘土的高阻区， 对基岩区找水主 要寻找相对完整基岩的低阻区， 表征岩溶发育或 裂隙。新近系含水岩组和奥陶系碳酸盐岩裂隙岩 溶含水岩组表现为高极化率、 高半衰时、 高衰减 度，这对评价激电异常和利用激电法找水具有重
1003 ； 改回日期： 20141212 ； 责任编辑： 戚开静。 收稿日期： 2014“淮河流域严重缺水地区地下水勘查” （ 1212011121181 ） 。 基金项目： 中国地质调查局地质大调查项目 作者简介： 苏永军，男，工程师，1981 年出生，地球物理和地质工程专业，主要从事地球物理勘查和研究工作。 Email： syj95123@ 163. com。
（ 中国地质调查局 天津地质调查中心，天津 300170 ）
菲
摘要： 针对河南省新乡市凤泉区严重缺水现状，利用高密度电阻率法、 高密度电阻率法与激发极化对称四极测深组合 在水文地质条件复杂的松散层和基岩干旱地区勘查地下水，结合水文地质资料和成井条件所定的井位，后经施工钻孔 验证，定井成功率 100% ，解决了人、畜急需用水问题。通过以上两种方法结合或单一方法在该地区不同水文地质条件 下的实际应用和应用效果分析，总结出针对该地区特定的水文地质条件选择高密度电阻率法 、 高密度电阻率法与激发 极化法组合模式。密度电阻率法和激发极化法组合模式在该地区地下水勘查中的运用提高了地质解释的准确性和可靠 性，值得在类似水文地质条件和地区推广应用 。 关键词： 干旱地区； 地下水； 高密度电阻率法； 激发极化对称四极测深； 物探方法组合； 新乡市凤泉区 中图分类号： P641. 7 文献标志码： A 文章编号： 1000 － 8527 （ 2015 ） 02 － 0265 － 07
2
物探方法
高密度电阻率法 高密度电阻率法
［11 － 17 ］
在原理上属于电阻率法
第2 期
苏永军等： 高密度电阻率法和激发极化法在抗旱找水定井位中的应用
267
的范畴，它是一种以地下介质体的电阻率差异为 ［18 ］ 地球物理前提 ， 研究在施加电场作用下地下传
过激发极化法从而可以排除泥岩 （ 层） 的干扰。
表1 新乡测区电阻率统计表
岩性 疏松砂岩 致密砂岩 泥灰岩 石灰岩 白云岩 电阻率 / （ Ω·m） 20 ～ 50 20 ～ 1 000 5 ～ 500 60 ～ 6 000 50 ～ 6 000
1
区域地质概况及地球物理特征
研究区位于中朝准地台南部， 中太古界登封 群经嵩阳运动和中条运动， 强烈褶皱与变质， 构 成中朝地台结晶基底， 中元古界—新生界形成地 台盖层。本区基底构造复杂， 主要为一组近南北
自 2010 年 10 月以来， 华北、 黄淮等地降水 持续偏少， 山东、 河南、 河北、 山 西、 安 徽、 江 苏等冬小麦主产区出现不同程度的旱情。 河南省 大部分地区出现了多年不遇的大旱， 应做好抗旱 找水打井工作。据中国地质调查局 2011 年抗旱找 ［1 ］ 水总体安排 ， 天津地质调查中心主要承担河南 省新乡市凤泉区内的抗旱找水任务， 本文基于此 项目完成。 根据河南省水文地质图， 天津地质调查中心 进一步细化具体工作安排， 初步定为松散岩类成 井 7 眼，基岩井 3 眼，其中松散层成井深度 200 m 以内，基岩井成井深度 350 m 左右， 据此投入多 种物探方法， 同时结合水文地质资料进行井位确 定，定井 11 眼 （ 2 眼未施工 ） ， 钻井 9 眼， 出水 9
第 29 卷 第 2 期 2015 年 4 月
现
代
地
质
GEOSCIENCE
Vol. 29 No. 2 Apr. 2015

高密度电阻率法和激发极化法在抗旱 找水定井位中的应用
苏永军，马 震，孟利山，梁建刚，张国利，李建国，滕
Application of Highdensity Ｒesistivity Method and Induced Polarization Method to DeteBiblioteka Baidumine a Good Well Location in Groundwater Prospecting
SU Yongjun，MA Zhen，MENG Lishan，LIANG Jiangang，ZHANG Guoli，LI Jianguo，TENG Fei
266
现
代
地
质
2015 年
0
引
言
要是新近系碎屑岩类孔隙裂隙含水岩组、 新近系 泥灰岩裂隙岩溶含水岩组和奥陶系裂隙岩溶含水 岩组。新近系泥灰岩虽然是碳酸盐岩， 但是较破 碎、裂隙岩溶发育 （ 或较发育 ） 的泥灰岩的地球物 理特征与新近系碎屑岩类孔隙裂隙含水岩组的地 球物理特征基本一致。 由于泥灰岩与泥岩、 砂岩 交互沉积，本文中将新近系碎屑岩类孔隙裂隙含 水岩组、新近系泥灰岩裂隙岩溶含水岩组统称为 新近系含水岩组。 新近系含水岩组含水层主要是指砂岩、 粉砂 岩及泥灰岩的裂隙、 岩溶等， 本区内主要的隔水 层为泥岩（ 粘土 ） 及完整的泥灰岩， 砂岩、 粉砂岩 和泥灰岩的 裂 隙、 岩 溶 （ 即 新 近 系 地 层 中 的 含 水 层） 相对泥岩（ 粘土） 颗粒粗、孔隙度大，从而电阻 率相对高，这样含水层相对隔水层表现为相对高