可控源方法成果介绍.doc

绪 言随着城市化进程的推进，对地下水质的要求越来越高、量的需求越来越大，供需矛盾以及由此引发的各种生态环境问题也日趋严重，水资源问题已成为该区经济发展的“瓶颈”，严重地制约了地方社会经济发展。陕西省国土资源厅为了*进一步开发和现代农业建设的快速发展，促进地方经济可持续发展，为城镇及农村提供安全的饮用水源，为建设和谐社会服务；为了水资源规划、管理、保护和合理开发，促进水资源的可持续利用。省国土资源厅确定实施 *地下水勘查项目。第一节 目的与任务一、目的收集分析研究前人资料，通过综合水文地质测绘、物探和钻探验证等方法，基本查明勘查区水文地质条件，在对本区各主要含水层（段）地下水的赋存、水量、尤其是水质作进一步分析论证的基础上，施工少量严格分层的标准孔，然后在水量和水质均能达到供水要求的地段开展进一步勘查；为本区提供探采示范工程井2眼。二、工作任务本项目物探原设计工作方法是电阻率测深法、可控源音频大地测深，这里主要就可控源音频电磁测深方法及成果作一介绍。物探可控源音频大地电磁测深法具体任务是：1.基本查明测区内第四系覆盖层的岩性、结构、厚度、含水层分布特征和富水性；2.探索测区内含水地段矿化度的电性分布特征，分析测区内含水矿化度的分布情况；3.在相对富水地段，依据其矿化度分布特点，选定取水最佳供水井位。第二节 工作布置及任务完成情况完成可控源音频大地电磁测深法14条，剖面总长度3340m，测点70个，质量检查点3个。剖面布置示意图见图1、完成任务情况详见表一：可控源音频大地电磁测深工作量统计表 表一序号剖面编号剖面长度（km）测量点（个）1L10.852L20.853L30.854L40.855L50.856L60.857L70.858L80.859L90.8510L100.8511L110.8512L120.8513L130.8514L140.85合计14条11.270图1 可控源音频大地电磁剖面布置示意图第三节 地质概况一、 地质构造勘查区位于*，为新华夏一级沉降带中心部位，构造作用微弱，是相对稳定的区域构造部位。区内地层走向近于南北，为一套向西微偏北缓倾的岩层；在这一层缓倾的岩层内，只发育有零星且规模很小的以压性及压扭性为主的错断，尚未发现较大的断层和褶皱。二、地层区内第四纪以来主要作振荡性上升运动，其特点是以整体上升、下降运动为主，在上升阶段全区尽遭侵蚀剥蚀，下降阶段沉积作用主要发生在前期侵蚀沟槽中，而地形较高的梁岗等部位仍然遭受剥蚀侵蚀。区内出露地层主要有白垩系及第四系。在工作区西部的低缓梁岗区，主要由白垩系环河组（K1h）砂泥岩组成，地表多被薄层全新统坡残积（Q42dl+el）粉土、粉砂覆盖。在工作区东部平原地区及其它剩余地区，上部为第四系全新统湖积（Q41l）粉土、粉细砂，中部为上更新统冲湖积萨拉乌苏组（Q31al+l）细砂、粉细砂，下部为白垩系环河组（K1h）砂泥岩。白垩系洛河组埋藏在400m以下。1.白垩系(K)(1)洛河组(K1L)：全区隐伏，为一套砖红色、棕红色粗砂岩、细砂岩与粉砂岩砂质泥岩互层的地层，交错层理发育。(2)环河组砂泥岩（K1h）：全区均有分布，零星出露于低缓梁岗、埋藏于靖定平原，为一套棕红色、棕黄色粉细砂岩与泥岩、砂质泥岩互层，局部发育交错层理，岩性较致密，岩层走向近于南北，倾向北西西，倾角13，岩层厚度350400m。2.第四系(Q)(1) 上更新统萨拉乌苏组冲湖积砂土层（Q31al+l）：分布于靖定平原区，岩性与厚度的变化受古沉积环境控制。岩性主要为浅黄色、褐黄色粉砂、粉细砂层夹粉土、粉质粘土层，厚度变化大，一般3050m，基岩槽谷区厚度可达5080m。(2) 全新统湖积砂土层（Q41l）：分布于靖定平原的表层，岩性为浅黄色、淡黄色粉细砂、粉土、粉质粘土，厚度25m。(3) 全新统坡残积层（Q42dl+el）：分布于低缓梁岗的顶部，岩性为浅黄色、棕黄色粉土和粉砂，局部为灰白色钙质粉质粘土及基岩碎屑，厚度一般小于5m。(4)全新统风积砂（Q42eol）：零星分布于勘查区内，具有一定规模的沙丘地主要集中在平原区的中部和北部，岩性为淡黄色粉细砂，疏松，厚度小于3m。三、水文地质概况勘查区地下水主要赋存在上部第四系萨拉乌苏组砂层以及下部白垩系环河组、洛河组砂岩中，按含水介质分为第四系松散岩类孔隙潜水及中生界碎屑岩类裂隙孔隙、裂隙水与承压水。四、地球物理特征测区内各岩层电参数值的确定主要根据孔旁测深曲线与钻孔剖面及普通电测深曲线求特征标志层综合得出。区内实测孔旁测深点8个，较准确地确定了岩层的电参数值。区内第四系基底为三叠系砂、泥岩，广泛存在，具有一定规模，电性稳定。其电阻率为40-120.m，为区内基岩电性标志层。区内第四系与白垩系之间具有明显的电性差异。通过分析研究实测曲线，结合对比已知钻孔资料，能够较准确地确定第四系地层的厚度。因此，在本区开展可控源音频大地电磁测深法工作是十分有效的。第四节 工作方法与质量评价一、测网布设可控源音频大地测深共布置测线14条，点距200米，以已知井或拟井点为中点布设一条长800米的剖面，每条剖面布设测点5个。二、电极距选择测量电极MN=200米，收发距r=3.55Km，场源电极距AB=1.52Km。采用标量测量，观测电场Ex分量和磁场Hy分量，计算不同频率卡尼亚电阻率。根据试验情况确定观测频率范围为1Hz7680Hz，探测有效深度61000米，观测频点40个，每个测点观测时间40分钟。纵向分辨率随着深度的加大而减小，浅部最大分辨率1米，深部最小分辨率77米，详见频率-深度对应表（表2）。表2 CSAMT频率-深度对应表序号频率（Hz）深度（米）备注序号频率（Hz）深度（米）备注17680.00 6.64 2185.33 182.91 26400.00 7.85 2264.00 201.02 35120.00 9.87 2353.33 225.75 43840.00 12.67 2442.67 247.52 53200.00 16.09 2532.00 272.25 62560.00 20.12 2626.67 301.60 71920.00 24.94 2721.33 328.01 81600.00 30.82 2816.00 358.19 91280.00 37.19 2913.33 396.35 101024.00 44.34 3010.67 430.01 11853.33 52.89 318.00 470.00 12640.00 60.97 326.67 517.65 13512.00 71.06 335.33 558.84 14426.67 81.07 344.00 607.99 15341.33 92.53 353.33 660.51 16256.00 104.13 362.67 722.46 17213.33 118.90 372.00 781.48 18170.67 132.48 381.67 859.24 19128.00 147.84 391.33 923.18 20106.67 166.79 401.00 1000.00 三、工作方法与技术1、执行的技术规范中华人民共和国地质矿产行业标准大地电磁测深法技术规程（编号DZ/T01731997）。中华人民共和国石油天然气行业标准可控源音频大地电磁法勘探技术规程（编号SY/T57722002）。2、技术措施 场源电极(A、B)根据实际地形选择了合适的场地布设，AB间距在1.52公里，AB方位误差小于3； 供电电极采用多块铝箔，选择潮湿处挖坑埋设，并在坑内浇上盐水，保证接地良好，AB场源接地电阻5080； 测量电极采用不极化电极，并浇盐水压实，与土壤接触良好，接地电阻小于1k； 水平磁棒的方位(Hy)采用罗盘定位，误差小于1； 测点观测在场源AB垂直平分线两侧30角扇形范围内进行； 采用延测线多道同时观测(共用一个磁探头)，即排列测量； 在观测每个频点时，在屏幕上显示曲线，从曲线的整体形态上判断是否有频点数据畸变，并及时检查观测； 在视电阻率曲线的关健部位，如极值点处，进行重复观测，确保数据精度。3、使用仪器仪器采用加拿大凤凰地球物理公司生产的V8网络化多功能电法仪，包括V8网络化多功能接收机、RXU3ER电道采集站及TXU30大功率发射机。最大发射功率30kw。四、质量评价在野外工作中，测线方向、测点位置的移动及观测误差均严格按规范和设计的要求执行，对每个观测点都进行了漏电检查。在不影响施工生产的情况下，定期对所使用仪器进行可靠性检查，并校正各极距的距离，为了保证观测准确，达到要求的精度，对原始观测点进行了质量检查观测，其质量检查点在随机抽查，每个检查点的均方误差均小于3%，质量检查工作采用同仪器、换人、在不同时间进行。可控源音频大地测深共做70个点，质量检查点3个，质量检查点占总观测点的4.28%，总均方相对误差为3.56%。从检查结果看，其检查方法及检查精度均满足设计及规范要求，野外作业质量是可靠的。第四节 室内资料整理一、资料的验收和整理在野外数据采集过程中，按设计要求填写了野外班报和原始数据记录表。野外班报填写内容包括日期、工作内容、工作进度、质量检查情况、班组自检情况、存在问题等。野外班报当日填写，并由班组负责人每天进行检查，对野外观测过程中存在的问题及时进行了处理。所有原始资料每天都由室内组长进行检查和验收，验收合格后作为正式原始资料交室内进行数据整理。二、资料处理对CSAMT资料主要进行了以下处理。（1）对测点中偏离大、明显畸变的数据进行平滑，主要采用多点圆滑滤波处理；（2）进行了近场影响分析，对有近场附加效应的曲线进行了近场校正；（3）静态位移校正。由于测量在非水平地层的不均匀介质地表上进行，近地表地层的电阻率较高，由于天然电磁场的作用，在近地表高阻不均匀体的分界面上产生积累电荷，这些积累电荷在高阻围岩中不能及时逃逸，将产生畸变电场，影响CSAMT的实测结果。因此，根据已知地质资料和视电阻率、相位断面图及地形起伏情况，进行了静态位移校正；（4）采用博斯蒂克反演模型，对视电阻率进行了BOSTICK一维反演；（5）对视电阻率进行了二维反演。二维反演时，以视电阻率为主要参数，并参考相位观测结果，建立初始模型进行二维反演；（6）结合地质资料对二维反演结果进行了解释推断。可控源音频大地电磁测深数据处理及资料解释流程如图2。图2 可控源音频大地电磁测深数据处理及资料解释流程图第四节 资料解释的依据和思路本次资料解释以已知井的CSAMT剖面的电性特征为依据，通过分析已知井不同含水层的电阻率特性，对拟井点的CSAMT剖面含水层的深度和矿化度做出解释和推断。本次工作完成的14条CSAMT剖面，有8条剖面都有已知井。根据已知井含水层的静水位及矿化度，和CSAMT二维反演电阻率剖面特征，总结本区含水层的电阻率率特性如表3所示。以已知井矿化度为横轴，以CSAMT剖面二维反演电阻率为纵轴，绘制本区矿化度-电阻率散点图（图3上图），寻找矿化度和电阻率的定性定量关系。为了总结本区矿化度和电阻率之间变化关系的一般规律，去掉矿化度-电阻率散点图中个别离散点，做出了本区矿化度-电阻率对应关系曲线图（图3下图）。已知井不同含水层的电阻率特性显示，本区含水层CSAMT二维反演电阻率值在3-27欧姆米之间，含水层矿化度随电阻率的增大而减小。矿化度-电阻率对应关系曲线呈近似反比列函数关系（图3下图），在电阻率10欧姆米和矿化度2g/L处曲线出现拐点。当矿化度小于2g/L或电阻率大于10欧姆米时，电阻率随矿化度的增大急剧减小，电阻率变化量大而矿化度变化量小；当矿化度大于2g/L或电阻率小于10欧姆米时，矿化度随电阻率的减小急剧增大，矿化度变化量大而电阻率变化量小。根据矿化度-电阻率对应关系曲线所反映的这种定性定量关系，对工作区内14条剖面的含水层和含水矿化度进行推断解释表3 含水层电性特征统计表已知井CSAMT剖面含水地层层位深度(m)静水位(m)矿化度(g/L)电阻率特征（欧姆米）最小值最大值平均值*已知井L1K1h32-22618-251.4515.822.419.1K1h239-55782-1064.614.117.815.95K1l568-8371601.797.115.811.45*已知井L3Q30-120540.952022.421.2K1h120-585861.517.82018.9K1l585-9302741.0717.82018.9*已知井L7Q30-1240.7525.128.226.65K1h124-290952.52028.224.1K1l290-6801462.52028.224.1*已知井L9Q30-3761.0317.82018.9K1h37-40010515.842017.92K1l400-70010415.842017.92*已知井L12Q2+30-119K1h119-702144.63.067.1108.55K1l759-1051296.36.956.3108.15*已知井L13Q30-6K1h6-245571.752.543.25K1l245-59057.312.53.553.025*已知井L14Q30-40K1h40-4401632.46.312.69.45K1l440-7761461.97.912.610.25*AQ30-1.15K1h1.15-473.571.9619.7622.020.88K1l473.57-844.44.4919.7622.321.03*BQ30-2.65K1h2.65-533.23.261218.015.0K1l533.2-882.34.345.49.17.75图3 矿化度-电阻率散点图及对应关系曲线图第五节 CSAMT剖面成果解释根据以上对比分析统计的电阻率和矿化度对应关系的一般规律，结合已知井资料，对本区CSAMT剖面推断解释，以下为LO4剖面、LO6剖面的解释结果。（1）L04剖面推断解释L04剖面位于定边县砖井孙坑拟井点附近，剖面走向90，拟井点位于剖面中段。图4为该剖面CSAMT二维反演电阻率剖面图和解释剖面图。该剖面CSAMT二维反演电阻率等值线显示，Q3为相对高阻层，电阻率在25-50欧姆米之间；白垩系高低阻相间分布，低阻层为含水层，电阻率在11-18欧姆米之间；侏罗系为相对高阻层，电阻率在40-70欧姆米之间。Q3厚度5-30米，西薄东厚；白垩系环河组（K1h）底界埋深400-480米，西浅东深，厚度390-460米，中段薄两端厚；白垩系洛河组（K1l）底界埋深890-900米，厚度约400-480米，从西向东逐渐变薄。推断解释了四个含水层，含水层1位于剖面右段白垩系环河组（K1h）上部，含水层深度40-65米，静水位20-25米，推断矿化度为1-1.5g/L；含水层2位于白垩系环河组（K1h）中部，含水层深度120-170米，静水位约20-45米，推断矿化度为0.9-1.4g/L；含水层3位于白垩系环河组（K1h）下部，含水层深度230-260米，静水位约20-45米，推断矿化度为0.9-1.4g/L；含水层4位于白垩系洛河组（K1l），含水层深度560-820米，静水位约180-240米，推断矿化度为2.5-3.5g/L。图4 L04剖面CSAMT二维反演电阻率剖面图和解释剖面图（2）L06剖面推断解释L06剖面位于定边县白泥井衣食梁拟井点附近，剖面走向90，拟井点位于剖面中段。图5为该剖面CSAMT二维反演电阻率剖面图和解释剖面图。该剖面CSAMT二维反演电阻率等值线显示，Q3为相对高阻层，电阻率在60-125欧姆米之间；白垩系高低阻相间分布，低阻层为含水层，电阻率在20-30欧姆米之间；侏罗系为相对高阻层，电阻率在55-75欧姆米之间。Q3厚度50-80米，中段稍薄两端较厚；白垩系环河组（K1h）底界埋深480-500米，从西向东略变浅，厚度400-420米，厚度变化不大；白垩系洛河组（K1l）底界埋深940-960米，厚度420-460米，厚度变化不大。推断解释了三个含水层，含水层1位于剖面右段白垩系环河组（K1h）上部，含水层深度70-120米，静水位20-60米，推断矿化度为0.5-1.5g/L；含水层2位于白垩系环河组（K1h）下部，含水层深度340-420米，静水位约60-80米，推断矿化度为0.5-1.5g/L；含水层3位于白垩系洛河组（K1l），含水层深度580-880米，静水位160-300米，推断矿化度为0.5-1.5g/L。图5 L06剖面CSAMT二维反演电阻率剖面图和解释剖面图第六节 结论本次可控源音频大地电磁测深CSAMT工作完成了14条剖面，结合已知井资料和地质资料对CSAMT二维反演电阻率剖面进行了推断解释，达到了预期工作的目的。1、根据不同地层的电性特征划分了第四系松散层Q3或Q2+3、白垩系环河组（K1h）、白垩系洛河组（K1l）、侏罗系（J）之间的界限，解释