音频大地电磁测深在水文地质勘察中的应用

李绍铜，郭祥旭

(黑龙江省生态地质调查研究总院，哈尔滨 150030)

前第四系孔隙裂隙承压水的寻找在水资源贫乏区意义重大。沉积盆地岩性地层的地球物理特征主要表现为相对高阻性和相对富水性。音频大地电磁测深工作方法适应不同深度的水文地质勘察和地质调查。以松嫩平原北部某地区为例，推测工作区前第四系含水层的分布范围、厚度等水文地质特征，将物探勘察成果进行反推演算，与水文地质测绘和钻探工作进行科学比对、验证。

1 工作区范围及工作量布置

工作区位于松嫩平原北部，属中温带大陆性季风气候。为查明前第四系孔隙裂隙含水层分布区，布置相应的地球物理勘察工作，设计2条典型勘测线、39个音频大地电磁测深点，根据典型特征做了5个直流电阻率电测深点。

2 工作方法

本次音频大地电磁测深使用的是加拿大凤凰公司生产的V8电磁法仪，所有点采用电道“十字”部极方式。磁道使用的磁棒布设在电道电线划分的不同“象限”内。使用森林罗盘确定电道Ex、Ey，磁道Hx、Hy的方向。电道Ex、Ey长度均超过50 m，并每点记录长度。电道线使用屏蔽线，接地电阻小于2 000 Ω，并且测量每个点上Ex、Ey的直流电压以及交流电压。测量直流电压判断不极化电极是否能用，测量交流电压判断此点干扰程度是否适合AMT测量。电极线隔段使用土埋，防止因为晃动产生电位差影响测量精度。磁棒距离仪器均大于15 m。磁棒使用水平尺，确定磁棒保持水平。磁棒埋入土中30 cm，在比较难开挖的地点用土埋上，防止因为风产生晃动，影响测量精度。仪器测量时间均超过20 min钟。本次使用一台主机及两台辅助道盒子，采用共用磁道方式进行测量，辅助道盒子距离最远处主机磁道距离不超过2.5 km。

数据质量检查采用“一同三不同”。用同点位、不同仪器、不同操作员、不同时进行。

3 数据处理及成果解释

3.1 数据处理

数据处理分为数据预处理和反演两个部分。本次音频大地电磁测深使用的是V8设备专用的MT EDITER软件进行预处理。V8采集的AMT数据，每个频点采集次数均超过3个。通过MT EDITER软件对每个频点采集的数据删减进而圆滑曲线。针对一些干扰较大的点，对部分频点进行了删除，对于仪器性能接近极限频点数据进行删除处理。反演处理使用成都理工大学开发的MTSOFT 2D软件进行二维反演。

3.2 成果解释

对本区进行音频大地电磁测深得到的电阻率值普遍较低，故进行了5个点的直流电测深工作。选择标准是在二维反演基础上，图上电阻率比较大的和比较低的点进行直流电阻率测深测量，具体情况见表1。

表1 电阻率测深成果

通过本次电阻率测深得出本区地下200 m以上电阻率值比较低。根据与AMT反演剖面对比，对比典型地层L20剖面上2004号点。AB/2在30～150 m的区间内视电阻率均高于20 Ω·m，对应的图上的电阻率值为0.6，超过0.6的电阻率区间应该高于20 Ω·m。另外，观察2条剖面0.6的电阻率，普遍存在于深度50～150 m的范围内，故推断对应的电阻率高于20 Ω·m。

本区测深点在图上显示是0号点代表本条剖面1号点，图上10号点代表剖面2号点，故图上150号点代表剖面上16号点。纵向上标高起始标高大致为250 m左右，到0处深度大概为250 m，整图的测深深度统一为500 m。

L20剖面在30号点处设置了直流电测深点，点号为2004，正是在AB/2为30～150 m的区间内视电阻率均高于20 Ω·m，对应的图上的电阻率值为0.6，以此作为整个项目重要的推断。在图上40～150号点(实际点号为2005～2016)顶板深度大于30～50 m范围内存在一个连续的电性层，厚度为30～50 m，推断为泥岩、砂质泥岩、泥质砂岩、细砂岩、粉砂岩等。

L40剖面0～10号点(实际点号为4001～4002)，顶板深度为20 m左右，厚度为30～40 m，推断为泥岩、砂质泥岩、泥质砂岩、细砂岩、粉砂岩等。对应的是80～110号点(实际点号为4009～4012)顶板深度为20～30 m，厚度为30～40 m，推断为砂质泥岩、泥质砂岩、细砂岩、粉砂岩等。本条剖面10～30号点(实际点号为4002～4004)埋深在120 m，厚度超过80 m，推断为砂质泥岩、泥质砂岩、细砂岩、粉砂岩等。本条剖面70～100号点(实际点号为4008～4011)，埋深在120 m厚度超过80 m，推断为砂质泥岩、泥质砂岩、细砂岩、粉砂岩等。

图1 L20剖面TE方向反演图

图2 L20剖面TM方向反演图

图3 L40剖面TE方向反演图

图4 L40剖面TM方向反演图

4 含水性分析

4.1 音频大地电磁测深测量结果

本次野外工作工区范围内，根据实际测量所得，在地表以下50～150 m空间范围内存在着相对电阻率比较高的地质体，根据此区域的地下水补给情况，从小兴安岭往西侧补给，地下水补给应该充足。

4.2 水文地质测绘和钻探工作结果

根据水文地质钻探工作揭露，工作区水源地主要开采层位为60～90 m、105～125 m、130～160 m，与音频大地电磁测深测量结果基本吻合。

工作区地下水类型如下：

a.碎屑岩类明水组粉细砂岩孔隙裂隙承压水。

主要分布于勘查区东部广大地区，含水层为白垩系明水组泥质砂岩、粉细砂岩、细砂岩，一般单层厚度5～8 m，累计厚度15～44 m，单丼涌水量一般300～600 m3/d。

b.碎屑岩类依安组粉细砂岩、砂砾岩孔隙裂隙承压水。

主要分布于勘查区西南部、西北部大部分地带，含水层为古近系始新统-渐新统依安组泥质砂岩、细砂岩、砂砾岩，以细砂岩和泥质砂岩分布范围较大，呈多层分布，单层厚度变化较大，一般为1.2～26.6 m，累计厚度5～45 m，单丼涌水量500～1 560 m3/d。

经本次勘查，在本地区发现了始新统—渐新统依安组以河流相为主的夹湖相的粗碎屑沉积，主要为弱胶结的砂砾岩及粗砂岩，厚度达9～26 m，呈条带状由东向西延伸，为地下水赋存提供了良好空间。

5 结论

本次音频大地电磁测深测量结果和水文地质钻探工作成果基本吻合。通过综合分析，区内地层主要为白垩系明水组和古近系依安组。古近系依安组和白垩系明水组含水层在勘查区均有分布，厚度变化较大。勘查区北部依安组砂岩砂砾岩厚度大，向南逐渐变薄，而明水组砂岩相对变厚。依安组砂岩、砂砾岩和明水组砂岩、粉细砂岩构成区内主要含水岩组，该含水岩组富含碎屑岩裂隙孔隙承压水，透水性好，渗透系数(K)一般为0.81～14.06 m/d，具备良好的集中供水前景。

本次工作为集中供水水源地的划定以及地下水开采方案的设计奠定了基础，提高了勘察工作精度，为城镇供水水源地的精准勘察和规划建设提供了科学依据。