說長(zhǎng)道短議普奇自動(dòng)成圖找水儀讀圖經(jīng)驗(yàn)十
1.天電法與各種電阻率法相比,它最大的長(zhǎng)處,一是設(shè)定好的電極距較小且是固定不變的,不需要電線越放越遠(yuǎn),極距越來越大,這就從根本上解決了電測(cè)深法在極距越放越大的過程中在橫向上地表地質(zhì)條件的變化造成的大量出現(xiàn)的假象;二是它的探測(cè)深度是由電磁波的頻率決定的,其探測(cè)深度是等距離的,從根本上解決了電阻率法測(cè)的越深精度越差的問題;三是天電法測(cè)出的數(shù)據(jù)是電磁波垂直地面入射到某一深度后從地質(zhì)界面反射上來的電磁信號(hào)取出的電分量,它的每一個(gè)測(cè)點(diǎn)就如同是做了一個(gè)井下電法測(cè)井。電測(cè)井是將電極系放入井下,一個(gè)深度一個(gè)深度測(cè)上來取其數(shù)據(jù)繪制成的圖,電法測(cè)井與天電法測(cè)深的道理是相同的,它不需要像地質(zhì)分析法找水那樣還要根據(jù)地表出露的巖層或斷層的傾向傾角計(jì)算出需要離開多少米定井位。巖層大多是傾斜的,天電法測(cè)出的某個(gè)深度的含水部位可能是相距十幾米或幾十米之外的一層裂隙發(fā)育的巖石或斷層斜插過來的,不需要再從地質(zhì)角度分析它是從左邊還是右邊插到這里的,這就為不是深諳地質(zhì)的人員創(chuàng)造了更好的條件。
2.然而天電法也有其短。欲知其短需要先了解天然電磁波的來源。根據(jù)教科書介紹,天然電磁波的來源十分廣泛,既包括天然產(chǎn)生的,也包括人為產(chǎn)生的。天然產(chǎn)生的有地球的地磁脈動(dòng)、太陽黑子活動(dòng)、地震、雷電,甚至大風(fēng)也能產(chǎn)生低頻電磁波。這些原因產(chǎn)生的電磁波強(qiáng)度都不是穩(wěn)定的,是瞬間變化的,只不過有時(shí)相對(duì)穩(wěn)定,有時(shí)變化劇烈而已,當(dāng)其相對(duì)穩(wěn)定時(shí)用打井找水儀兩次測(cè)出來的圖一致性很好,甚至連細(xì)節(jié)都一致。當(dāng)其變化劇烈時(shí)就會(huì)測(cè)一次一個(gè)樣。人工產(chǎn)生的電磁波包括各種無線電廣播、通訊、雷達(dá)、軍事用途的電磁干擾機(jī)、導(dǎo)航臺(tái)、大功率引擎、交變電場(chǎng)產(chǎn)生的交變電磁場(chǎng)等等。這些場(chǎng)源的任何變化都會(huì)使天電數(shù)值發(fā)生變化。有人說,我們這里看不見干擾源??!這么多電磁場(chǎng)的場(chǎng)源誰都能看見?
3.電磁波的頻率從高到低可分為特高頻、甚高頻、高頻、中頻、低頻、甚低頻、特低頻、超低頻、極低頻,天電打井找水儀使用的頻率以普奇300型為例,其最小值到最大值為10~6000赫茲,都在甚低頻以下的頻率范圍,頻率再高的電磁波難以向地下傳播,所以不會(huì)對(duì)天電法造成干擾。天電找水儀雖然只是人為選取了一部分頻率,但由于電磁波的頻率是大小連續(xù)的,其間并無間隔,所以與儀器所選的這些頻率十分接近的其他頻率就會(huì)或多或少地進(jìn)入儀器,造成干擾。
4.造成干擾的電磁波尤其需要重視的,一是工頻電磁波。各種輸電線路、變電站、變壓器都會(huì)形成或強(qiáng)或弱的交頻電場(chǎng),產(chǎn)生交頻電磁波,其頻率為50赫茲(也叫工頻),恰好在儀器的選頻范圍之內(nèi),電壓越高,電流越大,距離越近對(duì)打井找水儀的干擾越大,打井找水儀很難將其完全濾掉。工頻干擾容易發(fā)現(xiàn),測(cè)量時(shí)能停電的盡量停電,不能停電的要盡量離它遠(yuǎn)一點(diǎn)且平行電線測(cè)量;二是深潛通訊用的超低頻電磁波。頻率為30~300赫茲(美國(guó)使用76赫茲,俄國(guó)使用82赫茲),深潛通訊用的電磁波穿透力強(qiáng),傳播距離遠(yuǎn),發(fā)射功率大,對(duì)我國(guó)沿海地區(qū)天電測(cè)量會(huì)產(chǎn)生很大的干擾。在沿海地區(qū)測(cè)出的天電圖經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)有莫名其妙的強(qiáng)干擾,我們懷疑是與這種用途的電磁波有關(guān)。
5.造成干擾的第二個(gè)重要原因是工業(yè)游散電流,凡是有三相電機(jī)接地的,三個(gè)相位不可能完全平衡,就會(huì)有剩余電流通入地下,形成大地游散電流,游散電流的特點(diǎn),一是忽大忽小,極不穩(wěn)定;二是入地電流越大影響越遠(yuǎn);三是地下巖石的電阻率越小影響越遠(yuǎn)。在用電較多的村莊和廠區(qū)可以影響幾百米,在電氣化鐵路兩側(cè)可以各影響幾公里,測(cè)出的剖面圖就會(huì)測(cè)一遍一個(gè)樣。游散電流往往會(huì)使多個(gè)頻率和多個(gè)測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)高值異常。此外,在用藍(lán)牙無線傳輸設(shè)備的近處,在物探使用人工電場(chǎng)法向地下供電的電場(chǎng)范圍內(nèi),在混有金屬物質(zhì)的回填土或土壤中產(chǎn)生的氧化還原電位都是可能存在的干擾源。
6.由趨膚效應(yīng)形成的高值下傳和低值下傳,它雖然不屬于干擾現(xiàn)象,但很容易造成誤判。如果只有1~2個(gè)測(cè)點(diǎn)呈現(xiàn)高值,上頂天下觸地,兩側(cè)則是一片藍(lán),如同插在水中的一根紅蠟燭,這樣的圖形很少不是高值下傳的產(chǎn)物。如果只有1~2個(gè)測(cè)點(diǎn)呈現(xiàn)低值,直插圖底,兩側(cè)是高值,如同一條藍(lán)柱子,這樣的圖形大多是低值下傳的結(jié)果,但很難判斷是否可取。藍(lán)柱子有的是表層的泥層阻擋電磁波下傳形成的,這種成因不可定井。有的則是斷層中的物質(zhì),如斷層泥、斷層裂隙中充填的泥質(zhì)或斷層淺部的強(qiáng)風(fēng)化等形成的低值阻擋電磁波下傳形成的,若是這種成因這就是一個(gè)好點(diǎn)。對(duì)于這樣的圖形要慎重分析,切不可見藍(lán)柱則喜。真實(shí)的高低值下傳形成的紅柱藍(lán)柱復(fù)測(cè)時(shí)一致性好。插頭沒插到底,電極和導(dǎo)線連接不好,某個(gè)測(cè)點(diǎn)接地不良等也會(huì)出現(xiàn)藍(lán)柱子,但復(fù)測(cè)不一致,這是它和真實(shí)的高低值下傳形成的紅柱藍(lán)柱的重要區(qū)別,這樣的原因一經(jīng)過復(fù)測(cè)就知道了。
7.趨膚效應(yīng)造成的低值下傳現(xiàn)象除去水平成層的剖面圖不存在之外,在絕大多數(shù)圖形中都有它的身影,是讀圖中最大的難點(diǎn)之一,往往容易忽視。在較易成井的地層中即使對(duì)它有所忽視而誤判照樣可以有水,只是水量大小而已,但在不易成井的地區(qū)誤判了就會(huì)打干眼,甚至?xí)?duì)儀器的信心。低值下傳現(xiàn)象除去少數(shù)情況能造成藍(lán)柱子之外,還可概括有其他三種類型:一是楔形下傳型。在曲線圖上為V字形,在打井找水儀剖面圖上呈楔形,上寬下窄,頂部的藍(lán)色越向下藍(lán)色濃度越淺,這種低值楔子可以下插得很深,頂部藍(lán)色區(qū)域是下傳的源頭,容易有水,但再向下一兩個(gè)色區(qū)之后下傳得很深的低值區(qū),若再無新的低值往往就沒有水了;二是頂部藍(lán)色突變下傳型。剖面圖頂部一部分測(cè)點(diǎn)沒有藍(lán)區(qū)或較薄,一部分測(cè)點(diǎn)藍(lán)區(qū)較厚,其交界處是突變的,藍(lán)色較厚的一側(cè)低值下傳的結(jié)果使其所對(duì)應(yīng)的深層的數(shù)值會(huì)變小,顏色變藍(lán),在它與沒有低值下傳一側(cè)的邊界上,等值線基本直立。這樣的直立邊界只要能排除干擾,是斷層成因的可能性較大,但也不排除巖石突變的可能,是一個(gè)多解問題;三是頂部藍(lán)色漸變下傳型。其頂部的藍(lán)色也是一邊厚一邊薄,但其變化不是突變而是漸變的,受其下傳影響,與其相對(duì)應(yīng)的深部的各電性層的顏色也是一邊深一邊淺,并且也是漸變的,淺部藍(lán)色較濃的一側(cè)的深層的顏色同樣也是偏藍(lán)色。這樣的圖形不排除兩邊的巖性不一致,但在一二十米之內(nèi)巖性有如此大的變化是難以從地質(zhì)成因的角度來解釋的,也很難用鉆探來證實(shí)。這樣的圖形如無等值線形態(tài)的變化做支持,不應(yīng)視為異常。
8.干擾現(xiàn)象隨時(shí)隨地都可能出現(xiàn),只不過有的嚴(yán)重有的輕微罷了,同一條線測(cè)兩次連細(xì)節(jié)都完全一致的少之又少,若不復(fù)測(cè)僅憑主觀判斷是否有干擾是很不可靠的。打井找水儀有以下幾類圖形復(fù)測(cè)不一致的概率很高:一是垂直分帶型的,尤其是有多個(gè)紅色和藍(lán)色豎向條帶相間排列,等值線直立的圖形,大多都是干擾造成的,少數(shù)是下傳造成的,不能理解為豎向條紋就是構(gòu)造;二是雜亂無序型的。它在剖面圖上等值線毫無規(guī)律,在曲線圖上每條線都是忽高忽低;三是在原始剖面圖上各等值色區(qū)都十分接近的圖形。這樣的圖總體上看全圖的顏色層次感不強(qiáng),等值線無規(guī)律,復(fù)測(cè)時(shí)數(shù)值少微有變化,圖的等值線就會(huì)不一樣;四是帶黑邊的小菱形星羅棋布的圖。這些小菱形大多是干擾點(diǎn),復(fù)測(cè)時(shí)有的消失有的位移;五是同一個(gè)測(cè)點(diǎn)上部與下部不銜接,中間有一個(gè)帶黑邊的小菱形隔斷的圖,這種情況不是上部就是下部是干擾造成的;六是水中瑪瑙型的,圖的周邊或一邊兩邊是深藍(lán)色,中間有一大塊高值團(tuán)塊。這種情況有的打高邊成功了,但出水部位并不在高邊,而是在上部的藍(lán)色區(qū)域,只是一種巧合而已。
9.上面既講了天電法特有的長(zhǎng)處,也分析了它諸多的短處,要做到取長(zhǎng)補(bǔ)短、揚(yáng)長(zhǎng)避短最有效的方法就是重復(fù)測(cè)量。經(jīng)過復(fù)測(cè),打井找水儀如果所選的異常點(diǎn)兩次測(cè)的結(jié)果完全一致,說明沒有干擾,可以進(jìn)一步去分析是否有下傳現(xiàn)象,是否有多解問題,深度是否合適等等。如果兩次測(cè)的結(jié)果有的異常一致,有的不一致,就要去偽存真,留同除異。如果兩次測(cè)的結(jié)果完全不一致,可以再測(cè)一遍,選取3次測(cè)的結(jié)果中有兩次一致的異常點(diǎn),因?yàn)楦蓴_都是隨機(jī)發(fā)生的,很難有三分之二的概率重復(fù)出現(xiàn)。如果3次測(cè)的結(jié)果面貌全非這條測(cè)線就可放棄。在打井很難有水的地方,真異常很少,而干擾造成的假異常不會(huì)減少,往往正不壓邪,更容易測(cè)一遍一個(gè)樣,必須多測(cè),反復(fù)測(cè),不能怕麻煩。
10.對(duì)真假異常去偽存真需要對(duì)原測(cè)和復(fù)測(cè)圖反復(fù)地仔細(xì)地進(jìn)行比對(duì)。如果異常是的低值圈,要比對(duì)兩次的圖是否都有,是否同行同列。如果異常是個(gè)高值邊,要比對(duì)是否同列,比對(duì)是否是同一個(gè)高值的同一邊。如果異常是縱向的低谷或高峰,就要比對(duì)他們是否是出現(xiàn)在同一列等等。如果在一條測(cè)線上測(cè)點(diǎn)數(shù)不是特別多,為便于比對(duì),也可以將原測(cè)和復(fù)測(cè)圖放在同一條測(cè)線號(hào)上,中間用一個(gè)空測(cè)點(diǎn)隔開即可,不會(huì)影響其他測(cè)點(diǎn)等值線的走向。
目前應(yīng)用度較廣的打井找水方法是電法勘探。
電探方法又分為人工電場(chǎng)法及自(天)然電場(chǎng)法。人工電場(chǎng)又包括直流供電、激電、可控源等專業(yè)方法,這些方法多用于各類大的地質(zhì)普查項(xiàng)目,涉及上千條測(cè)線和測(cè)點(diǎn),但使用時(shí)頗有不便,尤其是搬運(yùn)供電裝置,往往需要大量人工。天然電場(chǎng)法經(jīng)過數(shù)十年
普奇研究院高級(jí)顧問楊佃俊