物探方法在乌拉特金泉工业园区地下水水源地范围选定中的运用.docx

1、物探方法在乌拉特金泉工业园区地下水水源地范围选定中的运用中国地质大学（北京）成人高等教育 毕业设计（论文）题目：内蒙古乌拉特金泉工业园区地下水水源地范围的选定与结论 姓名 摘 要金泉工业园区位于内蒙古自治区乌拉特中旗乌不浪沟沟口处，是2006年3月31日巴彦淖尔市第一届人民代表大会第三次会议通过的巴彦淖尔市国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要园区建设中指出的重点建设四大重化工业园区之一。 远期重点规划建设以3000万吨洗煤、1200万吨煤焦化、460万千瓦火力发电和300万吨煤制油项目为核心的煤化工园；规划建设40万吨铜冶炼和1万吨镍冶炼等产业为核心的有色金属冶炼产业园；规划建设以铬盐无钙焙

2、烧项目为核心的铬盐清洁化工产业园。随着园区的建设发展，对水资源需求量较大，近期工业用水2000万m3/a，生活用水216万m3/a。远期工业用水2亿m3/a，生活用水1000万m3/a。工业用水主要用地表水，生活用水主要用地下水，地下水需水量为3万m3/d。本次工作通过了解了含水层分布规律及地下水富水性、水质、水位变化情况，选择供水有利地段，确定供水方案，评价地下水资源，使之达到C级精度要求，为金泉工业园区确定13万m3/d水源地提供依据。关键词：乌拉特金泉工业园区；地下水源；含水层分布规律。目 录第一章 绪论 1第一节 序言 1第二节 工作区范围和地理条件 1一、地理位置及交通 1二、自然地

3、理、气候与水文条件 2第三节 以往地质及水文地质工作程度 5第四节 水文地质物探具体任务 6第二章 水文地质、地球物理特征 6第一节 区域地质概况 6一、地层 6二、岩浆岩 8三、构造 8第二节 地球物理特征 8一、岩性、沉积岩相物理参数的选择原则 8二、岩性、沉积岩相物理参数分析 9三、地层电性参数分析 10第三章 方法技术效果分析及提交成果 11第一节 地面物探完成情况 11第二节 视电阻率测深方法有效性分析 12第四章 工区供水水文地质详查电测深勘查成果的解释推测 13第一节 电测深曲线的解释方法 13第二节 详查区视电阻率测深（s）综合断面图的解释推测 13一、100134点/1线综合

4、断面解释 13二、108/2112/10134/2点线综合断面解释 14三、100/3128/3122/10点线综合断面解释 14四、100130点/4线综合断面解释 14五、100130点/5线综合断面解释 14六、100134点/6线综合断面解释 15七、100130点/7线综合断面解释 15八、100130点/8线综合断面解释 15九、100124点/9线综合断面解释 16十、100186点/10线综合断面解释 16十一、100156点/11线综合断面解释 16第三节 视电阻率测深等AB/2平面图类的解释推测 17一、AB/2=150米视电阻率平面等值线图的解释推测 17二、AB/2=3

5、40米视电阻率平面等值线图的解释推测 17三、AB/2=500米视电阻率平面等值线图的解释推测 17四、AB/2=750米视电阻率平面等值线图的解释推测 17第五章 地下水水源地范围的初步选定 18第六章 结论与建议 19第一节 结论 19第二节 建议 19结束语 20致谢 21参考文献 22第一章 绪论第一节 序言乌拉特金泉工业园区位于内蒙古巴彦淖尔市乌拉特中旗境内，地处阴山山脉南麓，东西长6.5公里，南北宽0.3-3公里，规划面积20平方公里，人口2万人。远期规划面积30平方公里，人口10万人。2003年内蒙古自治区政府批准设立。2006年3月巴彦淖尔市巴彦淖尔市国民经济和社会发展第十一个

6、五年规划纲要，金泉规划为全市重点建设四大重化工业园区之一。根据内蒙古自治区地质矿产勘查项目任务书，在编写内蒙古自治区乌拉特中旗金泉工业园区供水水文地质详查设计书后，立即按设计任务书规定各类勘察项目和指标开展了项目的实施工作并按照设计任务书的要求，编写内蒙古自治区乌拉特旗金泉工业园区供水水文地质详查电测深勘察报告。第二节 工作区范围和地理条件一、地理位置及交通 工作区行政区划隶属于巴彦淖尔市乌拉特中旗，主要属德令山镇管辖。北起狼山山地的查干楚鲁图、特默图，南至德岭山镇天胜兴、秃盖壕；西起德岭山镇阳光小队；东至霍布河一带，东西长37公里，南北宽16 公里。详查区面积为258.29平方公里，地理坐标

7、为：东经：10821051084005；北纬：411426411926。其余为外围区，面积251.71平方公里。区内交通较为方便，南侧有110国道。211省级公路由海流图镇经工作区通往五原县与110国道相接，与各旗县间有公路相通，各村、嘎查之间有简易公路，居民点间有土路可行。(见工作区交通位置图)二、自然地理、气候与水文条件 1、自然地理（1）地形地貌工作区跨越多个地貌单元，在工作区北部主要为山地，仅在其东北部为波状平原，山地往南，为第三系、第四系组成的山前台地，台地往南，为冲洪积平原，再往南为冲、湖积平原。区内地形总趋势为西北高、东南低。最高点在工作区北部鄂尔多斯温都尔，海拔高度1480.1

8、m，最低点在工作区南部牧养公司海子南，海拔高度1020.3m。工作区地貌按其成因可划分为：侵蚀构造类型、构造剥蚀类型、剥蚀堆积类型与堆积类型四类（见工作区地貌简图）。 各类地貌特征如下：A、侵蚀构造类型（）由中低山组成。主要分布于工作区北部狼山山地。山势陡峻，长期经受构造运动和剥蚀、侵蚀，基岩裸露，节理裂隙发育。部分有薄层土壤覆盖，海拔高程12001480m，相对高差100200m（见右图）。B、构造剥蚀类型（）由高平原组成。分布于工作区东北部，构成海流图盆地的南缘。地面微向北倾，海拔高程11001200m。C、剥蚀堆积类型（）由山前台地组成。主要分布于狼山南麓。台面平坦，与南部冲洪积平原多以

9、陡坎相接，海拔高程10601020m。D、堆积类型（）可概述为两种类型:a、冲洪积平原（1）分布于山前台地以南，由海流图沟、乌不浪沟、哈拉达巴沟等大小不等冲洪积扇裙组成，从东到西呈条带状分布，其中以海流图冲洪积扇最大。地势平坦，由北往南倾斜，海拔高程10301200m，是本次工作的重点区域。b、冲、湖积平原（2）分布于工作区南部，地势相对低洼。其上渠系纵横，湖淖、洼地较多，海拔高程1020m左右（图工作区南部冲湖积平原上的灌渠）。2、气象与水文A、气 象工作区属典型的温带大陆性气候。其特点是：冬季严寒而漫长，夏季温热而短暂。寒暑变化剧烈，降水量少而集中，蒸发强烈，光能资源丰富。风速较大，大风日

10、数也较多。 工作区属干旱半干旱地区，根据海流图镇气象站观测资料：多年平均气温为4.3，一月最低，多年平均值-15.4；七月最高，多年平均值22.0。年平均降水量为212.5mm，年平均蒸发量2674.06mm。降水主要集中于七、八、九三个月，占全年总降水量的60以上；年平均风速3.2m/s。B、 水 文区内主要为间歇性河流，多属于黄河水系，且多为季节性沟谷，从西到东主要有：哈拉达巴沟、乌兰不浪沟、海流图、克本沟、石哈河等。除上述沟谷外，工作区南部外围乌加河是本区重要的地表水系，现将本区最重要的海流图和乌加河特征分述如下：（）海流图河：该河发源于海流图镇北部山区的敖伦呼都格，由北向南流经海流图盆

11、地，汇入德令山水库后，穿越德令山，最终注入乌加河。流域面积约1900平方公里，该河在狼山山前形成的冲洪积扇，赋存着较丰富的地下水。（）乌加河：位于工作区外围，原为黄河主流，后因流沙浸入和狼山山洪冲积，使河床抬高淤断，主流向南移。河套灌溉河道开掘后，成为排水渠，余水在巴彦淖尔市乌拉特前旗西部注入乌梁素海。现已成为河套灌区的主排干渠。此外，据有关资料，工作区各沟谷注入平原的洪水流量可达数百万立方米/年，除少量引洪灌溉外，大部分以地面径流方式排泄，部分补给了地下水。第三节 以往地质及水文地质工作程度本区水文地质、环境地质、地下水资源的研究始于二十世纪五十年代。涉及本区的主要有150万和120万区域水

12、文地质普查，110万农田供水水文地质勘察等。现将涉及本次工作区域的主要水文地质工作参见表报告名称完成单位完成年份解决的问题可利用程度内蒙古自治区水文地质普查（1：50）内蒙古水文地质工程地质大队19581962年全面论述了区域水文地质条件，评价了地下水资源为本次工作提供了具有参考价值的水文地质资料内蒙古巴盟德岭山山前地区农业供水水文地质勘查报告内蒙古水文地质工程地质大队1971年初步查明了区域水文地质条件，进行了开采条件分区。是本次工作的主要依据乌拉特中旗120万区域水文地质普查内蒙古114水文地质工程地质队1981年基本查明了乌拉特中旗区域水文地质条件，概算了地下水资源为本次工作提供了较系统

13、的水文地质资料，是本次工作的主要依据内蒙古巴盟河套平原土壤盐渍化水文地质条件及其改良途径的研究内蒙古水文地质工程地质大队1982年重点研究了河套地区土壤盐渍化水文地质条件涉及本工作区资料较少，仅做参考第四节 水文地质物探具体任务以垂向电测深法为主要手段，在详查区内开展面积性的垂向电测深普查工作，并结合卫星遥感影像、钻孔地质编录和水文测井资料，对进行综合对比分析，推测和研究区内断裂构造的分布、冲洪积扇、冲、湖积平原、山前台地岩层结构、岩性分布及含水层厚度变化规律；了解冲洪积扇、冲、湖积平原、山前台地之间的地层关系及水力联系；初步了解冲、湖积平原及冲洪积扇边缘咸淡水分布的情况。第二章 水文地质、地

14、球物理特征第一节 区域地质概况一、地层工作区出露地层主要有元古界渣尔泰群、下二叠统大红山组，第三系及第四系。现将区内主要地层由老至新分述如下：1、元古界渣尔泰群（Ptzh）零星分布于勘查区北部西德勒山等地，主要为一套薄层状灰岩、薄层状碳质泥灰岩、碳质泥板岩，厚度30m左右。2、下二叠统大红山组（P1d）分布于勘查区北部大红山。在枣树口一带枣树口一带为一套凝灰质砂砾岩、碳质板岩、安山玢岩组成；在大红山一带仅出露0.4km2，主要岩性为堇红石空晶角岩、碳质板岩夹煤层。厚度大于40m。3、古近系（E）主要分布在工作区东部山前台地下部，主要由棕红色泥岩、砂质泥岩夹砂岩组成。厚度大于100m。4、新近系

15、上新统（N2）主要分布于工作区外围调查区海流图盆地，岩性主要为红色砂质泥岩、浅灰色泥岩、泥质细砂岩。厚度达417m。5、第四系（1）中下更新统冲湖积层（Q1+2al+l）主要分布于狼山南麓，沿山麓近东西向展布，构成山前台地，岩性主要为肉红色半胶结砂砾层夹粉砂岩、土黄色似层状粉砂，地表可见最大厚度69m。（2）中更新统湖积层（Q2l）广泛分布于工作区南部的冲湖积平原，由厚层淤泥质粉质粘土夹粉细砂组成。厚度大于120m。（3）中更新统冲湖积层（Q2al+l）分布在山前冲洪积扇下部，为淤泥质粉质粘土与砂、砂砾石互层。厚度大于150m。（4）上更新统全新统冲湖积地层（Q3+4al+l）广泛分布于勘查区

16、南部的冲湖积平原，岩性主要为黄色、灰黄色中细砂、粉细砂和粉质粘土。厚度一般大于80m。（5）上更新统全新统冲洪积层（Q3+4al+pl）分布于狼山山前的冲洪积平原，主要由大小不等，分选性差，砾石成分复杂的砂砾石层构成，厚度大于60m。（6）全新统湖积层（Q4l+ eol）分布在冲湖积平原湖泊分布区，由淤泥质粉质粘土夹粉细砂组成，厚度小于15m。另有零星分布在湖积平原上少量以粉细砂为主的风积层。二、岩浆岩工作区主要分布印支期和华力西晚期侵入岩。狼山山地的主体即由其构成。各期侵入岩经历了多次的地质构造运动与长期的风化作用，构造节理与风化裂隙都很发育，为基岩山区地下水接受补给提供了较为有利的条件。三

17、、构造工作区跨越两个二级构造单元。工作区北部为二级构造单元内蒙台隆中的三级构造单元阴山断隆；南部为二级构造单元鄂尔多斯台坳中的三级构造单元河套断陷，其基底为太古界，基底埋深自北向南呈增加趋势，在乌拉山山前大断裂附近大于600m，以南大于1100m。工作区处于阴山纬向构造带中段与狼山弧形构造带之复合部位。褶皱、断裂较为发育。主要有：1、狼山复背斜：该背斜其轴部位于德令山，由乌拉山群组成，其本身为一保存不完整的向斜。其翼部位于工作区内，由元古界渣尔泰群和下二叠统大红山组组成。其枢纽走向南东。2、乌拉山山前大断裂：位于工作区山前台地前缘，走向近东西，为工作区最主要的断裂。常呈阶梯状分布，为高角度的正

18、断层。本次电阻测深显示，山前新生界（部分）厚度至少600m，据测推本山前断裂的断距应大于600m。3、圐圙补隆乌加河断裂：位于河套断陷北缘。走向大致东西，断层面南倾，断距500m以上。其下盘为中新世、上新世之泥岩、砂砾岩，上盘为广厚的第四系覆盖，为一正断层。4、海流图沟断裂：位于乌兰敖包北，呈北东南西向分布，断裂两侧地层时代、岩性有较大差异，断裂性质为向西倾的正断层，地层相对落差北大南小，北部最大为230m。 第二节 地球物理特征 一、 岩性、沉积岩相物理参数的选择原则依前人工作成果，工作区沉积建造主要为湖积、冲积、滨湖积、洪积、冲湖积，岩性主要为淤泥质粉质粘土夹粉细砂、砂砾石层、灰黄色中细砂

19、、粉细砂和粉质粘土、红色砂质泥岩、浅灰色泥岩、泥质细砂岩；结合本次水源地地球物理测量成果和对水源地水文地质单元、含水组物理性认识要求，将工作区沉积建造类型（岩相）分为，湖积、冲积、滨湖积、冲洪积、冲湖积、五种类型，以达到对含水单元及含水岩组有一个准确的把握。一般冲积层、砂层分布稳定，孔隙度高，富水性能好，多为含水组中重要层段，湖积、滨湖积较次，多含有淤泥质，以淤泥质粉质粘土为主。基本依据是各沉积建造间均是相互联系的，这种联系可将水源地各含水层段有机联系起来，从而组成不同的含水组及地下水系统。二、岩性、沉积岩相物理参数分析据1826个电测深非重合（除出补测的）数据统计，025m、2550m、50

20、300m及300m四个分布频率峰值区，基本上代表了本区沉积物的电性特点，其中，025m、550m这两个区间总数为1665个，占总数的91%，表明本区松散岩类呈低阻特征为主。一般电阻率越低，粘土含量越高，沉积水动力也越弱，从右图，在6m点，曲线有个拐点，因此06m归为一类，经查，这一数值（0-3m以上测量数据）多在湖积与冲、湖积区，如4线的114点、3线的128点等。也由于它是最低的区间，同时工作区又有湖相沉积类型，因此，将此类定义为湖相沉积层电性范围。 依前人对松散层电阻率范围研究，卵石层在300m以上，而一般这种建造为洪积产物，结合本区统计结果，在280m处有个拐点，因此将大于280m电性的

21、地层定义成洪积层；因卵石层或含水或夹砂层或夹粘土层，使得其电阻率降低，以表中含水卵石层电性为例，其可低至100m，而含水的本层一般多夹有分选性较好的冲积层，因此，该电性层段必然有冲积与洪积的混成层、冲积层、含水洪积层三种可能，为了便于解译，将混成层及含水洪积层归为一类，以冲洪积层代之。依冲积沉积建造电性特点，在测井曲线上多呈现指型特点，即具有一层砂一层粘的二重结构，因此不同深度数值之间必然变差较大，依平均变差计算，一般其值大于0.2多分布于冲积物区，故将100180m物性数值区间定义为冲积物，在此区间内小于0.2者，定义为冲洪积物。同理在280300m也会夹有粘土及含水砂层，其数据变化也应具此

22、特点，故在此区间内平均变差大于0.2为冲积层，小于该数的为冲洪积层。在50280m之间存在一个正态分布区间，这个区间频率应该受本地地质沉积作用控制，在这个区间内一般是粘土夹砂层的区间，也是洪积之外的一个区间，而亚粘土一般小于100m，因此他不属于沉积动力小的沉积环境，应变属于洪积之下，湖积之上的沉积环境，这个环境应该是冲积环境，因此将这个区间定义成冲积建造层电性范围（除去前面论述过的参数部分）。除了洪积、冲积、冲洪积和湖积之外，余下就是滨湖积和冲湖积了。从频率图中可以看出，650m有两个小频率分段，即625m和2550m。这两个区段各代表不同成因的沉积物点，一般滨湖积是湖泊沉积中水动力相对小、

23、季节性水平变动沉积的，冲湖积则代表动力条件较大的环境中沉积的，一般在河口附近，根据这两个特征，将625m和2550m的电性层分别定义为滨湖积和冲湖积。三、地层电性参数分析根据工作区地层特点，全新统主要为湖积与风积，含有淤泥质，且地层较薄而稳定（15m），主工分布于台前地区。因此可以将台前地区15m以浅定为全新统地层。上更新统以不含淤泥的冲洪积、冲湖积（应该为冲积）为特点，本层厚度较为稳定，主要分布于台前地区，一般厚度为6080m，故将台前地区埋深1595m定为上更新统。中更新统，本区以含淤泥质为特点，主要为冲湖积、湖积，以粘土夹粉细砂、砾石为主，主要分布于工作区台前地带，地层稳定，本区厚度为1

24、20150m，取其中值，故本层埋藏深定为230m。下更新统，依内蒙古区域地质志，河套地区揭露最大厚度为222米，按此厚度计，工作区台前地区地层底界埋深为452m，山前台地区，依本次物探结果较台前区浅。 本次电测深校正系数为0.6，测得的深度为600m，除去第四系外还有148m，为老地层，按内蒙古区域地质志，河套地区上新统乌兰图克组最小厚度为222m，为此确定这148m，应属于该组地层。该组地层为棕褐色、黄灰色的泥岩为主夹少量粉细砂为特点，应属干旱湖沉积，泥岩比例较大，电阻率值应为低值；本次物探的结果也显示，在AB/2大于等于750m时，大多数测深点均为低值，这一深度按0.6系数计算为450m深

25、度，可见这一深度与上述深度基本一致，仅差2m，故此认为452m以下至600m为上新统乌兰图克组。因此，在详查区利用四极测深的手段寻找和勘测深部的含水层还是可行的。第三章 方法技术效果分析及提交成果第一节 工作方法与技术 使用仪器为重庆DZD-5型多功能电法勘探仪，配套电源为日本本田2.5千瓦直流发电机组和国产整流调压系统。采用直流电法勘探中的的垂向电测深法，对称四极装置，AB/3MNAB/30；其它方法和技术要求按中华人民共和国地质矿产行业标准Dz/T 0072-93电阻率测深法技术规程执行。网度AB/2=1000米，点距为1000米，线距2500-4000米，布置测深点用GPS定位，各个间隔

26、点采用测绳量距。本次工作共布置了11条物探线，其中有9条呈南北向分布，有2条呈东西向分布。在南北向分布的物探线中，15号线，主要了解第四系全新统上更新统地层岩性与含水层分布规律；了解山前大断裂的位置；了解冲洪积扇与冲湖积平原下部是否有潜伏断裂分布；了解冲洪积扇与冲湖积平原，尤其是冲湖积平原咸淡水与地下水矿化度分布规律。 第二节 视电阻率测深方法有效性分析垂向电测深勘测是探寻隐伏构造和地下水的重要手段。在野外复杂地质环境中，特别是测深的体积勘测效应，深部的含水层上的视电阻率异常在视觉上是很难区分的，这些异常曲线往往是含水层和围岩（顶板和底板）电阻率特征的综合反映。其中的含水层异常的信息是很微弱的

27、。因此，准确的判断引起异常的地质体性质、空间分布形态和产状，实现异常解释数字化，提高成井率，是我们目前面临的主要问题。多年来，经过在东北、内蒙古中部、东部数百眼机井（钻孔）的野外勘查实践和对国内各省（区）有关测深资料的处理和分析，深入研究了视电阻率（S）、视极化率（s）、半衰时（th）、偏离度（R）和衰减曲线等地球物理参数，在不同地貌单元和岩层的含水构造和金属矿化建造上反映的共同特点及各参数间相互关系和作用，建立了在测深断面(或剖面)上描述和反映深部相对低阻高极化地质体（含水构造、金属矿化建造和破碎带等均属这一性质）性质、规模、空间分布形态和产状的数学模型衍生指数（）。衍生指数的一个重要性质是

28、：在测深断面或剖面上，相对低阻高极化地质体上反映的衍生指数0；当0时，对应的是围岩或含水层的顶.底板，属非探测体。只要根据衍生指数数值的性质（正值或负值）即可确定出被探测体；或者利用测深断面上的衍生指数反演彩色图像，被探测体的形态，就可一目了然，使勘测过程和异常解释实现了数字化、自动化和可视化，消除了人为的解释误差。在本区进行测深只观测一项视电阻率参数，因此，我们只能利用衍生指数数据处理模型的一部分模块，对视电阻率的测深数据进行反演，并将反演结果与钻孔地层资料进行吻合对比。从视电阻率反演曲线和钻孔岩性对比图上看，凡地下深部的含水层均对应有视电阻率的正值，而含水层的顶板和底板的岩性，如泥岩，粉砂

29、岩等对应的视电阻率大部分为负值。不同的只是随着深度的增加，视电阻率的强度逐渐减小。因此，选用电测深方法在本区进行地下水的勘测，是十分有效的。第四章 工区内供水水文地质详查电测深勘查成果的解释推测第一节 电测深曲线的解释方法由于测深的体积勘测效应，深部的含水层上的视电阻率异常在视觉上是很难区分的，这些异常曲线往往是含水层和围岩（定板和底板）电阻率特征的综合反映。在进行电测深资料解释时，采用了综合研究和对比的方法，在对孔旁的视电阻率测深曲线反演对比的基础上，求出AB/2勘测深度校正系数，然后，用计算机对所有的电测深资料进行系统反演和定量计算，并根据其计算结果编译地质解译断面，使物探异常的解释实现数

30、字化和可视化。按设计要求，本次测深测点间隔距离采用的是对数间隔，深度越大，测点的间隔距离就越大。因在各个地质时期，发生的地质事件均有穿时性，所以地层建造也具有这一特点；同时不同时代也有同一种建造情况的发生，测深曲线往往是这些地层建造的宏观反映，使用物探数据界定地层存在着局限性。因此，本次应用测深数据进行地质解释时主要是利用这些数据来分析和推测地下深部地层岩相结构。在详查区的具有含水层的冲洪积和冲积层的含水层岩性颗粒较粗，电阻率相对较高，电阻率（）30120m之间，与其围岩（顶板和底板）泥质岩类的电阻率（）3-10.0m之间，是具有一定的电性差异的。由于测深的体积勘测效应，在深部存在的含水层因其

31、规模相对围岩较小，故在测深曲线上的反映不甚明显，但是，我们可以对测深数据进行处理、分析，把有关的断裂构造和含水层的异常筛选出来。第二节 详查区视电阻率测深（s）综合断面图的解释推测一、100134点/1线综合断面解释1线电测深100134测点，电测深曲线类型主要为KH型，112点、120点为KHK型，124点、128点为HK型。推测在1测线上的沉积建造：在该区域内，视电阻率较低，s25m，绝大部分为湖积层、滨湖积层。仅在134点浅部出现冲、湖积层、冲积层以及冲洪积层。本剖面上有打钻钻孔ZK12（112点），电阻率s较低，在215m，据钻孔揭示，岩性为粉细砂、粘土以及淤泥等；推测在1线上108点与112点之间、128点与132点之间、132点与134点之间可能存在断裂构造。二、108/2112/10134/2点线综合断面解释电测深108134测点，其曲线类型分别为，108点、112点为KH型， 116点