地球物理技術(shù)在地下水資源勘查中的作用

地球物理技術(shù)在地下水資源勘查中的作用本文扼要分析了地球物理方法在水文地質(zhì)調(diào)查工作中的現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題，簡(jiǎn)述了地球物理方法在地下水資源調(diào)查中所解決的問(wèn)題及其技術(shù)途徑。內(nèi)容包括構(gòu)造、地層結(jié)構(gòu)、地層巖性、地下水富集程度、地下水水位、地下水礦化度、巖性結(jié)構(gòu)、沉積特征、地下水運(yùn)移特征等。地球物理勘探技術(shù)作為地球探測(cè)的重要手段已在石油、煤炭、礦產(chǎn)、水文、工程、環(huán)境等領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用。地球物理勘探方法按其觀測(cè)方式劃分不下百十余種，形成探測(cè)淺數(shù)十公分深達(dá)數(shù)十千米的勘探系列方法，可用于不同用途和目的地球探測(cè)；涉及巖石的物理性質(zhì)則涵蓋了物質(zhì)的電性、磁性、彈性、放射性、溫度等特性。應(yīng)該說(shuō)地球物理勘探技術(shù)的發(fā)展是人類(lèi)認(rèn)識(shí)地球結(jié)構(gòu)需要促進(jìn)的結(jié)果，與此同時(shí)地球物理技術(shù)的提高反過(guò)來(lái)促進(jìn)了人們對(duì)地球構(gòu)造、結(jié)構(gòu)更全面科學(xué)的認(rèn)識(shí)。目前地球物理探測(cè)已形成了以地震勘探和電磁法勘探為主要方法的勘探技術(shù)體系，特別是近年發(fā)展起來(lái)的多分量三維地震勘探技術(shù)和高靈敏電磁勘探技術(shù)更是將地球探測(cè)的技術(shù)推向與一個(gè)新的高度。伴隨著勘探技術(shù)的發(fā)展勘探理論也不斷地創(chuàng)新，勘探工作已經(jīng)從簡(jiǎn)單的構(gòu)造勘探、地層勘探、發(fā)展到現(xiàn)階段的巖性勘探，其為認(rèn)識(shí)地層結(jié)構(gòu)、分析資源儲(chǔ)藏、研究大地構(gòu)造演變提供了豐富的信息[2]。面對(duì)全球性水資源匱乏地下水資源的合理開(kāi)發(fā)和保護(hù)日益重要，但與石油、煤炭等工業(yè)資源的勘探工作相比，地下水資源的勘探的物探理論與技術(shù)均較落后，這一方面是由于地下水資源本身的特點(diǎn)所致，另一方面也與行業(yè)存在不夠重視等因素有關(guān)。概括地講有以下幾個(gè)方面：（1）地下水資源為非工業(yè)性資源，受傳統(tǒng)觀念影響在大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用階段忽略了它的資源屬性和潛在的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，至今未形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈，使得地下水勘探投入缺乏應(yīng)有的保障機(jī)制，造成行業(yè)發(fā)展后勁不足、技術(shù)裝備落后、技術(shù)人員匱乏，技術(shù)開(kāi)發(fā)與研究停滯不前的狀況。（2）由于地下水開(kāi)發(fā)面對(duì)的是基層用戶(hù)，其勘探技術(shù)追求實(shí)用、簡(jiǎn)便，從而導(dǎo)致忽視理論發(fā)展和技術(shù)的集成和提煉，未形成真正意義上的水文物探學(xué)科。（3）水文地質(zhì)界存在著對(duì)地球物理方法的一些片面觀念，主要表現(xiàn)在：一是對(duì)物探工作的認(rèn)識(shí)仍停留在早期水文地質(zhì)工作的理解階段；二是將物探結(jié)果絕對(duì)化，簡(jiǎn)單地把物探成乞郭建強(qiáng)：男，醫(yī)1964偏年出生，果1985府年畢業(yè)于長(zhǎng)安帥大學(xué)，現(xiàn)在中偵國(guó)地質(zhì)調(diào)查局麗水文地質(zhì)工程匆地質(zhì)技術(shù)方法葛研究問(wèn)所從事水文、級(jí)工程物探工作躁，高級(jí)工程師爆，現(xiàn)在中國(guó)地順質(zhì)大學(xué)攻讀博述士學(xué)位。朵果與鉆探結(jié)果嬸進(jìn)行比較，從敵而得出物探方錄法不可信或不露可靠的片面結(jié)真論；三是對(duì)物賄探成果多尖解性的誤解，竄物探成果的多紡解性主要表現(xiàn)閱在認(rèn)識(shí)上的多鋼解性而非結(jié)果教的多解，由于石對(duì)地質(zhì)條顆件、巖性特征奔等資料掌握不用足而造成認(rèn)識(shí)嗎的多義性本是梁符合客觀認(rèn)識(shí)吊過(guò)程的，但這訊往往引起榜對(duì)物探成果客霞觀性的誤解。瞇（暮4并）專(zhuān)業(yè)上存在帖著概念的不一抵致的問(wèn)題，物育性層的劃分（待速度層、電性由層）與年代地祖質(zhì)層的劃分依麻據(jù)不同，造成敘了兩種層界面校不一定完全吻咽合的現(xiàn)象。物殊探數(shù)據(jù)是從物煉性角度分礎(chǔ)析地質(zhì)結(jié)構(gòu)，黃具有其合理性伙，是提高勘探算認(rèn)識(shí)主要的依刃據(jù)，應(yīng)客觀地連對(duì)待。隙（驚5軍）學(xué)科間的相濫互配合橫向交叢流不夠。從地鑼下水資源勘查幣角度看物探工宿作是勘查工作酸的一部分，不遭是孤立的。首袖先是舞壇資料倍分析解譯要全低面參考已有各蒸類(lèi)地質(zhì)、水文粱地質(zhì)資料，對(duì)其次地球物理棍資料的解譯分插析過(guò)程應(yīng)該與腰水文地質(zhì)人員剩共同進(jìn)行以使珍推斷解釋更接技近于實(shí)際。墻地下水資源調(diào)戲查、勘查工作寶性質(zhì)不同地球罷物理方法所發(fā)壘揮的作用也有咐所不同，根據(jù)偶地威球物理勘探技蘋(píng)術(shù)的特點(diǎn)，其攔在水文地質(zhì)工識(shí)作中的應(yīng)用體隆現(xiàn)在兩個(gè)層面誕，一是工作區(qū)北宏觀結(jié)構(gòu)爹性探測(cè)；二是藍(lán)確定勘探孔、自開(kāi)采孔的具體翻位置，即通常厚所說(shuō)的找水技嚴(yán)術(shù)。按地球物瘋理反映的區(qū)水文地質(zhì)調(diào)查頌內(nèi)容則包括：傲構(gòu)造、地層結(jié)富構(gòu)、地層巖性熟、地下水富集均程度、地下水痕水位、地需下水水質(zhì)、巖島性結(jié)構(gòu)、沉積對(duì)規(guī)律、地下水桂運(yùn)移特征等。1構(gòu)造惹構(gòu)造是地質(zhì)工初作的基礎(chǔ)，宏渾觀上它控制著帝水文地質(zhì)單元?jiǎng)莸倪吔?，地下脊水不同?lèi)型的銳分臥布，其對(duì)地下抱水的形成、演很化具有重要影赴響，是地質(zhì)模饞型建立的主要漂因素之一。構(gòu)退造探測(cè)可賄以通過(guò)巖石電煤阻率、波速、妻放射性、重、麥磁等物理參數(shù)萍確定。區(qū)域探查測(cè)常用方法有根電阻率測(cè)至深、音頻大地瞧電磁測(cè)深和地拜震勘探等方法管。阿斷層構(gòu)造的位重置和性質(zhì)是確錦定基巖裂隙水逝、巖溶裂隙孔鴨隙水賦存的主款要依據(jù)。由于殊構(gòu)萍造擠壓形成的籍巖石破碎帶是死基巖地下水富梅集的主要場(chǎng)所跡，其結(jié)構(gòu)特征的，物性特征以哪及地下富笨集氣體的運(yùn)移究特征均隨之變喉化，這些都是顆利用地球物理債方法探測(cè)地下赤水的基本前提殺。國(guó)內(nèi)外喜在此方面的研佩究工作較多，析應(yīng)用方法也較傘多，主要包括蘆：電阻率剖面儉法、音頻大地涼電場(chǎng)法、縮甚低頻電阻率舍法、電磁剖面述法、放射性方吊法、地震、激鍵發(fā)極化法、核環(huán)磁共振法、汞質(zhì)蒸氣測(cè)量王法等。通常是夾選擇簡(jiǎn)單方法蘋(píng)探查斷裂構(gòu)造訂的位置、走向器、規(guī)模，然后冰用精確方法確洪定其斷裂脾性質(zhì)，富水特增征等。2地層結(jié)構(gòu)臂勘查區(qū)的地層域結(jié)構(gòu)不僅是刻齊畫(huà)地質(zhì)模型的將基本因素，也梅是工程設(shè)計(jì)的拐主要依據(jù)。由解于佳地層的巖性結(jié)役構(gòu)、狀況等條震件不同，不同降的特征的巖層夢(mèng)表現(xiàn)出不同的基物理性質(zhì)，如與電阻率、座密度、波速、幻磁性等均有所討不同，根據(jù)物洽性特征的不同刑，用地球物理祖方法可以按不爐同性質(zhì)劃競(jìng)分地層結(jié)構(gòu)。仁劃分確定地層癥結(jié)構(gòu)較有效的悼方法有測(cè)井、倚地震勘探和電蛙磁測(cè)深法，此說(shuō)外也常用丟電阻率測(cè)深和省瞬變電磁測(cè)深碑法。3地層巖性蒸地層巖性劃分站是確定含水層魂、隔水層的基槍礎(chǔ)，也是分析桑地層富水性的營(yíng)依據(jù)。對(duì)不同夢(mèng)巖影性的地層，其瓶電阻率、波速欄、放射性含量遣特征均有所不抱同，根據(jù)它們副的特征值范圍夏并參照地唉質(zhì)資料可以通擾過(guò)物探資料確獅定其巖性特征起，主要方法有鋤電阻率法、地徹震法、測(cè)井等鞭。簡(jiǎn)4蔑地層富水性涼富水性是地下突水開(kāi)采利用、越施工設(shè)計(jì)的主業(yè)要依據(jù)。不同音巖性的地層其奇富水的特征和江性翅質(zhì)不同。對(duì)孔伸隙類(lèi)地層，其毫含水率隨著孔覺(jué)隙度增高而增扮加，但富水性劃則隨著孔隙度轉(zhuǎn)增加先增著大，達(dá)到某一瀉極值后，又隨慧孔隙度增加而但減??；對(duì)致密福結(jié)構(gòu)地層，其姥富水性則與構(gòu)止造裂隙的楊發(fā)育程度有關(guān)使，一般張性裂隱隙比壓掃性裂案隙富水性要好舌，此外，該類(lèi)失裂隙水的富集績(jī)程度與所看處的水文地質(zhì)智條件、巖石的朝可溶性、脆性費(fèi)相關(guān)，一般水體文地質(zhì)條件好昆，可溶性強(qiáng)，左脆性巖石衡的構(gòu)造裂隙水戶(hù)富水性強(qiáng)。因月此，判斷構(gòu)造叢裂隙水的富水艷性要從巖性、苦水文地質(zhì)條件翻、構(gòu)造條摟件幾個(gè)方面綜預(yù)合考慮，而巖減性與構(gòu)造特征殼可通過(guò)視電阻寧率、密度等參盯數(shù)加以分析。旋目前能夠姑直接反映地層團(tuán)中富水特征的敘地球物理方法宵有核磁共振法霉、激發(fā)極化法賄、介電常數(shù)法子，其磁共系振強(qiáng)度、馳豫淚時(shí)間、極化率爺、衰減時(shí)、介乞電常數(shù)均與地寶下水的貯量及知狀況密切關(guān)聯(lián)秀。黎5棚地下水水位臥未知區(qū)域判斷塊地下水水位埋片藏深度是一項(xiàng)務(wù)重要任務(wù)，對(duì)茶水文地質(zhì)條件霉分析、鉆孔設(shè)臂計(jì)欠具有重要的指絮導(dǎo)意義。目前天較常用的方法綿是激發(fā)極化法賢，參數(shù)以激化煎率、激發(fā)比為似主。在地妖層條件比較簡(jiǎn)惕單的松散類(lèi)地計(jì)區(qū)電阻率法和歪地震法也可以梯用于確定地下支水水位埋藏條城件。島6腹地下水礦化度置地下水礦化度叫是利用地下水嗎的主要參考標(biāo)德準(zhǔn)，也是水資竟源評(píng)價(jià)的主要幻內(nèi)容之一。影容響這地下水礦化度肝的因素包括地孕層沉積環(huán)境和冶地下水的運(yùn)移瞞條件。對(duì)于孔輛隙結(jié)構(gòu)地層，遞由于地層網(wǎng)電阻率主要由款地層格架特征確和貯存于其中徹的地下水電阻賞率決定，通過(guò)減地層電阻率值恐和獲取的冒地層格架參數(shù)壁可以反算出地默下水電阻率，抹再根據(jù)地下水泳的水化學(xué)類(lèi)型淺，地下水的溫念度值可粗暫略估算出地下理水的礦化度預(yù)務(wù)測(cè)值。目前電浮阻率方法是唯中一可用于地下墳水礦化度分析趟的地球物睜理方法，實(shí)際也應(yīng)用中也常用目電阻率類(lèi)比法許來(lái)判斷水質(zhì)。伶利用測(cè)井方法附確定地下水礦見(jiàn)化度除用動(dòng)電阻率法以外深，自然電位也創(chuàng)可判斷咸淡水精，基巖裂隙水珠礦化度的確定古目前尚為待攻予關(guān)的難關(guān)。7巖性結(jié)構(gòu)畝巖性結(jié)構(gòu)主要托指巖石的粒度場(chǎng)、孔隙度、泥跡質(zhì)含量、膠結(jié)峽狀況等，是確伴定地下水富水猛性、眼滲透特征的主沫要參量。確定汁巖性結(jié)構(gòu)特征名主要通過(guò)測(cè)井益方法，主要有幸密度測(cè)井、伽悄瑪測(cè)井、舉聲波測(cè)井等方牲法。地面方法礎(chǔ)中地震勘探技弓術(shù)可通過(guò)約束翁條件反演得到酸地層有效孔隙罵度剖面，抵震電效應(yīng)也可甚以獲取有關(guān)地滲層結(jié)構(gòu)信息，蛇目前該類(lèi)技術(shù)龍已應(yīng)用于石油澆勘探工作之中妹。8沉積特征壩地層的物性參果數(shù)從物理特征兩的角度的反映鋪了巖石的巖性爸、結(jié)構(gòu)特征，粥因此通過(guò)物性柜的爬宏觀和微觀變貿(mào)化可以獲取地怠層的沉積特征器，如洪積扇、灰古河道、沉積費(fèi)韻律等，沉積蝶特征在電晉阻率剖面、波蠢速剖面上其結(jié)秧構(gòu)特征和參量邀值均有所反映也。石油地震目筆前最新的研究凝領(lǐng)域便是陸通過(guò)地震勘探獲資料恢復(fù)沉積利的微環(huán)境特征荷以此指導(dǎo)石油需勘探與開(kāi)發(fā)。漂地層電阻率值剛的變化一擁方面顯示地層瞎巖性的變化，陷另一方面則顯往示了地下水水稍質(zhì)的變化，這沸種變化在穩(wěn)定減環(huán)境中與季沉積的小氣候皂環(huán)境密切相關(guān)嘩。缸9風(fēng)地下水運(yùn)移特雷征任地下水資源的辨一個(gè)主要特征少是其具有活動(dòng)仆性，是一種運(yùn)選動(dòng)著的資源形物態(tài)。由于水文養(yǎng)地質(zhì)淋條件不同地下薦水運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致地匠下水礦化度狀減況不同，對(duì)于認(rèn)特定的區(qū)域物遭性的變化可以某反映地下摔水運(yùn)動(dòng)的規(guī)律期和特點(diǎn)，這對(duì)澡分析地下水的聲運(yùn)動(dòng)規(guī)律具