何 勝，潘 軍，萇有全

1. 青海省環(huán)境地質(zhì)勘查局，青海 西寧 810008；2. 青海省環(huán)境地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海 西寧 810008；3. 青海省地質(zhì)環(huán)境調(diào)查院，青海 西寧 810008；4. 青海九零六工程勘察設(shè)計(jì)院，青海 西寧 810008

0 引言

甘肅民勤地處石羊河流域最下游，具有豐富的自然資源。冬寒夏熱，多風(fēng)沙、少降雨的大陸性沙漠氣候特征十分明顯，其日照時(shí)間長，光輻射強(qiáng)，晝夜溫差大，非常適宜于農(nóng)作物生長。根據(jù)民勤縣鄧馬營灘地農(nóng)田供水規(guī)劃，筆者在該區(qū)進(jìn)行了農(nóng)田供水水文地質(zhì)詳查物探工作，主要目的是了解湖盆地層巖性結(jié)構(gòu)，尋找隱伏斷層的位置，查明其邊界條件，為農(nóng)業(yè)開發(fā)合理有效利用地下水（布孔打井）資源提供詳實(shí)的水文地質(zhì)資料。

聯(lián)合剖面法是地球物理勘探領(lǐng)域一種重要的方法[1]，該方法是以巖（礦）石的電阻率差異為基礎(chǔ)，通過測量地下不同深度以及不同位置的視電阻率的變化規(guī)律，研究地下各種地質(zhì)構(gòu)造和地質(zhì)異常體的發(fā)育和分布情況，可提供構(gòu)造破碎帶的位置、規(guī)模、走向和傾向等資料，具有簡單直觀、分辨能力強(qiáng)和異常明顯等優(yōu)點(diǎn)，適合于探測一切形狀和產(chǎn)狀的地質(zhì)構(gòu)造[2-3]。

1 自然地理地質(zhì)概況

鄧馬營灘地是騰格里沙漠西部較大的湖積盆地之一，居沙漠腹地，交通極為不利。測區(qū)周圍多為固定、半固定新月型沙丘，灘地內(nèi)地勢相對平坦開闊，海拔1 450～1 500 m，總體地勢自西南向北東傾斜。灘地表層以鹽漬土為主，植被大部分為鹽生灌叢。區(qū)內(nèi)年降水量120～160 mm，蒸發(fā)量達(dá)2 600 mm左右。

測區(qū)處于河西構(gòu)造體系中三級構(gòu)造單元湯家?！囻R營湖新近系—全新統(tǒng)斷陷湖盆南部，從區(qū)域構(gòu)造對比分析，湖盆東緣陡、西緣緩，斷陷軸面傾向北東。新構(gòu)造運(yùn)動十分強(qiáng)烈，從地形地貌看，湖盆與外圍地塊均產(chǎn)生不均勻升降，風(fēng)積沙與湖盆邊界和斷裂帶分布走向大體一致，從而為物探尋找追索隱伏斷層構(gòu)造具有良好的間接標(biāo)志作用?；诪樾陆瞪闲陆y(tǒng)（N2）含礫砂巖、泥巖等，該巖性分布廣泛，構(gòu)成湖盆區(qū)良好的隔水地板。第四系巖性主要有湖湘特征的中—下更新統(tǒng)、中—上更新統(tǒng)、全新統(tǒng)的湖積細(xì)砂，粉砂夾粘土及中粗砂、中細(xì)砂和含鹽量較高的鹽漬土。上部為潛水，下部為承壓水的第四系孔隙水含水層主要巖性為粗中砂、細(xì)粉砂等，地下水主要接受來自湖盆南部地下水徑流補(bǔ)給，在湖盆東北部邊緣以泉水或潛流形式注入湯家鹽海。

2 工作原理

聯(lián)合剖面法是電剖面法中最重要的方法[4]。由于它是由2個(gè)三極裝置組合而成，因此提供了較為豐富的地質(zhì)信息[5-6]。視電阻率聯(lián)合剖面法是利用供電電極與測點(diǎn)的不同位置關(guān)系，對地下（巖層中）局部電阻率異常體的規(guī)模、位置、產(chǎn)狀進(jìn)行勘查，在構(gòu)造帶探查中具有明顯的效果[7-9]。聯(lián)合剖面裝置是由裝置AMN和MNB組成的（見圖1），其中A、B為供電電極，M、N為測量電極，當(dāng)裝置通過某界面時(shí)其所對應(yīng)的ρsA和ρsB剖面曲線的特征是不同的[1]，如圖2所示，如果測區(qū)內(nèi)有與測線相交的斷裂帶存在，曲線將有低阻正交點(diǎn)出現(xiàn)（地下水位以下的基巖破碎帶表現(xiàn)為低阻異常），據(jù)此可大致推定異常位置，并利用改變極距的方法判定傾向[2-3]。

圖1 聯(lián)合剖面法裝置圖Fig. 1 Schematic diagram of combined electrical resistivity

圖2 低阻體上聯(lián)剖和對稱四極剖面法 ρs 曲線Fig. 2 ρs curves of low resistivity body upper symmetrical section and symmetrical quadrupole section method

3 灘地巖性地球物理特征

依據(jù)物探資料，經(jīng)統(tǒng)計(jì)、分析后可以看出：第四系不同巖性之間均有電性差異，特別是第四系的粗中砂與基底新近系泥巖、泥質(zhì)砂巖電性差異甚大，且在電測深曲線上反映明顯，易于分辨、解釋。各巖性層視電阻率如下：鹽漬土ρs=5～10 Ω·m，亞砂土ρs=15～30 Ω·m，粉細(xì)砂夾粘土層ρs=40～55 Ω·m，中細(xì)砂ρs=70～95 Ω·m，粗中砂ρs=90～110 Ω·m，泥巖、泥質(zhì)砂巖（N2）ρs=15～20 Ω·m，詳見表1。測區(qū)第四系不同巖性堆積物，其電阻率大小主要受碎屑物的成份、粒徑、含泥砂量、濕度、地下水礦化度等因素制約，在垂向上呈現(xiàn)由淺及深逐漸減小的電性變化規(guī)律，這也為利用聯(lián)剖方法探測隱伏構(gòu)造（巖性）提供了地球物理前提。

表1 測區(qū)介質(zhì)物性參數(shù)Table 1 Physical properties of medium in the measuring area

4 測線布置與工作方法

由于測區(qū)缺少詳細(xì)地質(zhì)資料，工作時(shí)根據(jù)野外現(xiàn)場實(shí)際踏勘情況和地形地貌條件，在湖盆東、西、北部邊緣布置了多條近東西向或南北向的聯(lián)合剖面測線。聯(lián)合剖面法采用的裝置形式為A225M50N∞M50N225B同向同步逐點(diǎn)進(jìn)行觀測。AO=250 m，MN=50 m，點(diǎn)距=25 m，縮小極距后AO=110 m，MN=20 m，點(diǎn)距=25 m。其中3條剖面布置在地形地貌條件反映有隱伏斷層發(fā)育分布的東、北部邊緣地形相對開闊平坦部位，主要是探尋湖盆東部邊緣北西向隱伏構(gòu)造分布、發(fā)育情況等。

本次物探工作采用重慶奔騰數(shù)控技術(shù)研究所研制的WDJD-3多功能數(shù)字直流激電儀。剖面方向采用GPS、森林羅盤定向，測點(diǎn)定位以GPS測定坐標(biāo)并以實(shí)物（木樁、竹簽）作標(biāo)記。

5 資料分析解釋

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ線聯(lián)合剖面分別布設(shè)于鄧馬營灘地東、北部邊緣的南井、堿槽子、甘草秧井三個(gè)地段。Ⅰ、Ⅱ線垂距1 km，Ⅱ、Ⅲ線垂距3.5 km，三條剖面近東西向布設(shè)，Ⅰ線剖面長300 m，Ⅱ線剖面長400 m，Ⅲ線剖面長450 m，見Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ線ρS剖面平面圖（圖3），作圖時(shí)只截取剖面部分長度。、ρSB兩支曲線反映在Ⅰ線48～50號測點(diǎn)間，Ⅱ線50～52號部位，Ⅲ線52～54號測點(diǎn)處各有一明顯的低阻正交點(diǎn)異常反映，且ρSA、ρSB曲線在交點(diǎn)兩側(cè)的極小值基本一致，曲線跳躍變化較小，分離度稍差，據(jù)以上異常特征結(jié)合地形地貌地質(zhì)條件，綜合分析推斷上述3處為一低阻斷層構(gòu)造帶的反映（3條剖面低阻正交點(diǎn)連線方向即為斷層構(gòu)造帶走向）。ρSA、ρSB兩支曲線變化平緩，呈現(xiàn)無明顯的梯度帶變化特征，說明斷層兩側(cè)巖性均勻相同，表現(xiàn)為相對低阻的電阻率態(tài)勢，為新近系的含礫砂巖反映。

圖3 聯(lián)合剖面法 ρs 剖面平面圖Fig. 3 Plan of ρs section of combined section method

Ⅲ線反演成果如圖4所示，當(dāng)OA=110 m時(shí)，聯(lián)合剖面曲線在50號點(diǎn)附近出現(xiàn)視電阻率低阻正交點(diǎn)，當(dāng)OA=250 m時(shí)，聯(lián)合剖面曲線在52號點(diǎn)附近出現(xiàn)視電阻率低阻正交點(diǎn)，通過將其兩極距正交點(diǎn)連線，推斷出該處為一傾向東的斷層，斷層?xùn)|側(cè)為上升盤，西側(cè)為下降盤，傾角較大，為陡傾斷層，傾角約80°。由此可以看出Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ線聯(lián)合剖面所探尋到的斷層即是貫穿南北的北西向大斷裂（F6），它控制了湖盆的東緣邊界，這一推論與地質(zhì)測繪航衛(wèi)解譯完全一致。通過上述物探工作結(jié)合地面地質(zhì)調(diào)查，最終孔位定于Ⅲ線52號測點(diǎn)（實(shí)施鉆孔為ZK2號鉆孔）。

圖4 聯(lián)合剖面法Ⅲ線不同極距 ρ s 曲線圖Fig. 4 ρ s curves of different polar distances in line III of joint section method

圖5為ZK2鉆孔柱狀圖，ZK2號鉆孔位于Ⅲ線52號測點(diǎn)附近，從鉆孔柱狀圖可以清楚的看到在47.6 m揭露斷層破碎帶，與物探推測斷層位置基本吻合。

圖5 ZK2鉆孔柱狀圖Fig. 5 Histogram of ZK2 borehole

6 結(jié)論

（1）通過對物探野外采集數(shù)據(jù)的處理并結(jié)合區(qū)域水文地質(zhì)資料，分析推斷出了測區(qū)湖盆東部邊緣的北西向主斷層構(gòu)造帶。建議在構(gòu)造部位施工成井，后經(jīng)鉆探揭露驗(yàn)證與物探推斷斷層特征相吻合，日涌水量達(dá)千余立方，水質(zhì)水量滿足單井要求。

（2）聯(lián)合剖面應(yīng)盡可能地布置在地形地貌條件相對平坦開闊、障礙物影響較小的地段。應(yīng)布設(shè)不同的AO極距，才能精確評判斷層的傾向，且應(yīng)先探測斷層的走向后，在異常地段再布置小極距精確判斷其傾角。

（3）聯(lián)合剖面曲線上的“低阻正交點(diǎn)”是隱伏斷層的明顯標(biāo)志。通過實(shí)踐工作，該方法尋找隱伏斷層的成本低，易于開展野外工作，能夠準(zhǔn)確的判斷隱伏斷層的特征。因此，該方法可以廣泛運(yùn)用于尋找隱伏構(gòu)造中。