馬 健，屈利軍

（1.安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局313地質(zhì)隊(duì)，安徽 六安 237000；2.湖南省地球物理地球化學(xué)勘查院，湖南 長(zhǎng)沙 410000）

物探方法在礦山水文地質(zhì)資源勘查中應(yīng)用廣泛且效果顯著，包括電阻率法、激發(fā)極化發(fā)、核磁共振法、電磁測(cè)深法、反射波法等多種方法。針對(duì)不同地區(qū)的水文地質(zhì)特點(diǎn)，選用何種物探方法能達(dá)到最佳的勘探效果是一個(gè)值得深入研究的課題，靈活組合應(yīng)用不同物探方法能有效降低單一方法的多解性，提高解釋準(zhǔn)確性。

衡陽(yáng)南岳地區(qū)地處衡山大斷裂活動(dòng)區(qū)，屬花崗巖丘陵地貌，當(dāng)?shù)匾寻l(fā)現(xiàn)多處地下水出露。已有資料及地質(zhì)條件均表明，該地區(qū)水文資源開(kāi)發(fā)的潛力較大。礦區(qū)內(nèi)以往水文地質(zhì)研究工作程度較低，僅做過(guò)小比例尺的區(qū)調(diào)工作。為研究區(qū)內(nèi)地下水的形成條件、分布、埋藏深度，查明區(qū)內(nèi)地層、構(gòu)造、巖漿巖及主控構(gòu)造、埋藏條件間的關(guān)系等，結(jié)合當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)條件，決定投入聯(lián)合剖面、可控源音頻大地電磁測(cè)深等綜合物探手段，在充分研究區(qū)內(nèi)物探、地質(zhì)、水文和鉆孔成果資料的基礎(chǔ)上，對(duì)礦區(qū)的水文地質(zhì)資源潛力做出科學(xué)評(píng)價(jià)，為當(dāng)?shù)氐乃馁Y源開(kāi)發(fā)利用、經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供有力的科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 工區(qū)概況

工區(qū)出露地層僅有第四系（Q）及冷家溪群雷神廟組（Ptln2）。

斷裂構(gòu)造主要為F21斷裂（衡山大斷裂）和隱伏斷層F1，其中F21走向北東，延伸長(zhǎng)大于30km，傾向北西，傾角45°～50°，破碎帶寬約30m，為區(qū)內(nèi)區(qū)域性斷裂。該斷裂北東側(cè)切穿石炭系、泥盆系灰?guī)r構(gòu)成導(dǎo)水通道，使北東方向補(bǔ)給來(lái)的地下水匯集于斷裂帶內(nèi)，斷裂帶南西端末見(jiàn)有泉水出露。F1位于勘查區(qū)北部，系一條隱伏斷裂，其貫穿勘查區(qū)東西，區(qū)內(nèi)延長(zhǎng)約5km，平面走向特征為北東東向，斷層傾向北～北西，傾角約45°，斷裂經(jīng)過(guò)處多被農(nóng)田及被第四系殘坡積層所覆蓋，未見(jiàn)基巖露頭。

出露的巖漿巖主要為南岳巖體，巖性為角閃石黑云母花崗閃長(zhǎng)巖、角閃石黑云母二長(zhǎng)花崗巖、黑云母二長(zhǎng)花崗巖、二云母二長(zhǎng)花崗巖。巖體呈巖基狀侵入，屬燕山早期第一次侵入巖。

區(qū)內(nèi)地下水較豐富，其類型主要為松散巖類孔隙水、紅層孔隙裂隙水、基巖裂隙水（碎屑巖裂隙水、淺變質(zhì)巖裂隙水和花崗巖風(fēng)化裂隙水）及碳酸鹽巖裂隙溶洞水等四大類。

2 工作方法

本次工作以聯(lián)合剖面電阻率測(cè)量為基礎(chǔ)，以此測(cè)量成果初步圈定低阻正交點(diǎn)位置，大致確定斷裂（破碎帶）的平面位置，在斷裂（破碎帶）異常范圍內(nèi)，投入一定量的可控源音頻大地電磁測(cè)深（CSAMT）測(cè)量工作，對(duì)斷裂（破碎帶）的深部空間進(jìn)行更深入的探測(cè)和研究，進(jìn)而推斷地下地質(zhì)空間的結(jié)構(gòu)構(gòu)造。

2.1 聯(lián)合剖面

以大致垂直斷裂構(gòu)造走向方向，設(shè)計(jì)聯(lián)合剖面共9條（圖1），長(zhǎng)度0.60km～1.20km不等，測(cè)點(diǎn)距20m。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比試驗(yàn)最終確定，供電極距AO為200m，MN為20m。儀器采用重慶地質(zhì)儀器廠DZD-6A型多功能直流激電儀，延時(shí)觀測(cè)時(shí)間設(shè)置為20ms，采樣寬度為400ms，觀測(cè)次數(shù)1～3次。

圖1 區(qū)域地質(zhì)及物探工程布置圖

2.2 可控源音頻大地電磁測(cè)深 （CSAMT）

針對(duì)聯(lián)合剖面工作發(fā)現(xiàn)的低阻異常帶，結(jié)合勘查區(qū)地質(zhì)和水文地質(zhì)資料，選擇異常較為典型、附近有關(guān)鍵地下出水點(diǎn)的5、7和9號(hào)剖面進(jìn)行可控源音頻大地電磁測(cè)深工作。本次可控源音頻大地電磁測(cè)深使用美國(guó)ZONGE公司生產(chǎn)的多功能電法工作站系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集儀器為小型6通道GDP-32接收機(jī)。采用“一帶四”TM模式，即每次測(cè)量4個(gè)電道Ex和一個(gè)磁道Hy；測(cè)量點(diǎn)距為40m，測(cè)量極距為40m；測(cè)量頻率范圍1Hz～8192Hz，供電極距AB為1200 m，收發(fā)距約為10km。

3 成果解釋推斷

3.1 聯(lián)合剖面

9條聯(lián)合剖面視電阻率測(cè)量結(jié)果（圖2）表明，勘查區(qū)內(nèi)燕山早期第一次傾入花崗巖整體上電性較為穩(wěn)定，視電祖率大部分在511.11Ω·m～1487.5Ω·m范圍內(nèi)浮動(dòng)；而由洪沖層、殘積、坡積等強(qiáng)風(fēng)化松散巖類組成的第四系覆蓋層，其視電阻率主要在253.35Ω·m～735.29Ω·m變化，整體表現(xiàn)為在橫向上連續(xù)低阻響應(yīng)。

圖2 聯(lián)合剖面圖

在F21斷裂帶切過(guò)的2、3、5號(hào)剖面對(duì)應(yīng)的148、164、142號(hào)測(cè)點(diǎn)捕捉到了低阻正交點(diǎn)，出現(xiàn)在斷裂帶左右兩側(cè)。雖然4號(hào)和9號(hào)剖面沒(méi)有發(fā)現(xiàn)正交點(diǎn)，但在斷裂帶穿過(guò)的134/4～140/4號(hào)測(cè)段、136/9～142/9和172/9～178/9測(cè)段其ρsa、ρsb曲線相對(duì)于整條剖面同時(shí)表現(xiàn)為“低谷”形態(tài)，反映地下淺-中部為低阻特征。

同時(shí)，6、7、8號(hào)剖面，分別在136、146和163號(hào)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)視電阻率為678.06Ω·m、587.34Ω·m和415.79Ω·m的低阻正交異常。除6號(hào)剖面異常位于花崗巖地區(qū)外，其余兩點(diǎn)位于溝沖或山包腳下，3個(gè)異常點(diǎn)位置極為鄰近，沿剖面走向上相差60m～150m，平均線距約800m，推斷剖面上的低阻異常為隱伏斷裂F1所引起。巖石破碎、裂隙發(fā)育并富水，是引起連續(xù)低阻帶的主要原因。

3.2 可控源音頻大地電磁測(cè)深 （CSAMT）

從5號(hào)剖面綜合物探推斷解釋圖（圖3）中可以看出，從海拔-150m至-450m，整條剖面其視電阻率值在146號(hào)測(cè)點(diǎn)為最低值；從-450m～-550m，視電阻率最低極值偏向于158號(hào)測(cè)點(diǎn)；從-550m～-900m，低阻極值點(diǎn)又偏向小號(hào)（南東）方向，低阻帶呈“S”型，證明深部斷裂帶產(chǎn)狀變化較大，斷裂面帶扭狀特征。

圖3 5號(hào)剖面綜合物探推斷解釋圖

其次，在0～200m淺-中上部的溝谷洪積層，下伏中風(fēng)化基巖其電阻率橫向連續(xù)，視電阻率整體上為低阻，變化幅值0～680Ω·m；低阻厚度從小號(hào)段的南東方向200m向大號(hào)段的北西方向變薄至50m，推斷在該剖面F21斷裂傾向南東，淺部?jī)A角大致在45°左右，深部整體上變大，局部斷裂面不穩(wěn)定特征。

F21斷裂帶在地表出露于150～158號(hào)測(cè)段，在138～158測(cè)段200m埋深范圍內(nèi)為整條測(cè)深剖面反映最為強(qiáng)烈的低阻異常；異常極值為90Ω·m，深度150m，呈閉合囊狀，從158號(hào)測(cè)點(diǎn)向南東方向深部為長(zhǎng)軸。由于勘查區(qū)內(nèi)第四系覆蓋層最厚為39.08m，推斷該異常主要是局部地表水體和上層滯水向巖石碎裂，裂隙集中地段補(bǔ)給引起。

4 結(jié)論

根據(jù)綜合勘探成果以及已有地質(zhì)資料，選定了5號(hào)剖面148號(hào)點(diǎn)附近，施工驗(yàn)證鉆孔ZK501，在鉆孔中發(fā)現(xiàn)斷裂痕跡，斷裂（破碎）帶位置與測(cè)深低阻位置基本一致，并且鉆出地下水，水量約40m3/d。據(jù)鉆孔資料判定，F(xiàn)21為壓性斷裂，其膠結(jié)物多為泥質(zhì)、硅質(zhì)，裂隙及孔隙多被泥質(zhì)充填，通道不暢，導(dǎo)水性及富水性弱。而隱伏斷層F1為壓扭性斷層，導(dǎo)水性及富水性總體較弱，但相對(duì)F21斷裂而言，其裂隙較發(fā)育，通道較順暢。降雨入滲后，經(jīng)過(guò)深循環(huán)，吸收了巖漿熱及構(gòu)造熱形成地下水，并在F1斷層控制下，導(dǎo)入?yún)^(qū)內(nèi)，并沿F1斷層運(yùn)移，在斷層及花崗巖風(fēng)化裂隙發(fā)育地段溢流出地表?？辈槌晒静槊髁薋21和F1的空間分布規(guī)模、形態(tài)、儲(chǔ)存形式，表明綜合物探方法在此類巖漿斷裂（裂隙）型地下水勘查中具有良好效果。