九所— 陵水东西向断裂带位于海南岛南部, 该断裂带横贯乐东、三亚和陵水等县市, 东西长100多km, 由九所— 陵水断裂带、崖城— 藤桥断裂带和崖县— 红沙断裂带等组成(图1)。该构造带在海西期和燕山期有强烈活动, 分布有海西期牙笼角岩体, 燕山期罗蓬、千家、保城、税町、高峰、南林、陵水等岩体, 它们形成一条东西向花岗岩穹隆构造带。沿该构造带地震时有发生, 断裂带附近还分布有南田温泉、林旺温泉、半岭温泉等, 热矿泉沿断裂带作东西向排列分布^[3]。

图1

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图1 九所、黄流、崖城测区位置及区域地质概略

九所、黄流、崖城等地地表分布着第四系砂砾、砂、黏土等, 厚度数米至三十多米, 地下侵入岩分别为白垩纪、三叠纪、侏罗纪的花岗岩。断裂带上的中生代侵入岩及中酸性喷出岩形成的山脉呈东西向展布, 断裂带的活动性相当剧烈^[4]。

20世纪90年代, 在九所中环庄园进行地下水物探勘查。测区地表为第四系砂、黏土, 地下基岩为白垩系花岗岩。勘查结果发现, 地下基岩电阻率普遍偏低, 布置在电法联合剖面低阻正交点处的钻孔出水量十分有限。九所测区地下水勘查采用联合剖面法和电测深法, 联合剖面法极距为AB/2=80、160 m, MN/2=20、40 m, 测点间距20 m。图2为九所测区4线联合剖面视电阻率曲线, 在116 号测点附近有一低阻正交异常点, 正交异常形态良好^[5]。

在 4 线联合剖面正交点处布置了ZK2, 钻孔深度近150 m, 上部为灰黑色亚砂土, 砖红、白色亚黏土; 钻进至37 m处遇见灰白、浅蓝色花岗岩, 直至终孔。花岗岩岩芯破碎, 泥化严重, 裂隙发育, 但已被黏土充填。终孔后进行抽水试验, 钻孔出水量贫乏, 仅有28 t/d。

图2

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图2 九所测区4 线联合剖面视电阻率曲线

21世纪初, 随着高密度电法的发展与普及^{[6, 7]}, 在黄流测区勘查时使用高密度电法, 意外发现该地区团块状高阻体蕴含的水量比较丰富。

黄流测区为农业开发用地, 面积约1 km²。地表为第四系砂、黏土, 地下基岩为三叠系花岗岩。物探勘查布置了9条测线, 使用重庆奔腾数控技术研究所WGMD型高密度电法仪, 温纳装置, 测点间距10 m, 60道, 采集数据19层, 获得14个排列高密度电法的电阻率剖面。在物探工作之前, 测区内已经打过6个钻孔, 钻孔深度50~120 m。黄流测区部分钻孔与有关测线的位置见图3, 高密度电法勘查结果见图4。

图3

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图3 黄流测区部分钻孔与有关测线位置

图4a显示, 3线地段的地下花岗岩电阻率仅160~400 Ω · m, 明显偏低, 一般情况下较完整的花岗岩电阻率应大于600 Ω · m。A12 井位于3 线3300号测点一带, 钻孔深度120 m, 钻进至30 m时见花岗岩, 终孔后进行抽水试验, 结果几乎无水, 仅有5 t/d。

图4b中, 位于5线的7120井深68 m, 位于高低阻接触带上, 北侧电阻率300~1 200 Ω · m, 南侧电阻率100~300 Ω · m, 终孔后抽水试验出水量尚可, 达到200 t/d; 7390井孔深50 m, 处在团块状高阻体上, 高阻体电阻率600~1 500 Ω · m, 抽水试验出水量达到480 t/d, 是位于高低阻接触带处的7120井出水量的两倍多。当时怀疑是由于地下介质各向异性的原因造成反常的现象, 会不会在平行5线的方向存在着低阻带?于是在垂直5线方向再增加了一条6号测线, 高密度电法工作参数与5线完全相同。在6线7390孔附近地段, 30 m以浅地层电阻率为100~600 Ω · m, 30~100 m内电阻率为600~1 500 Ω · m; 7390井仍然处在高阻体之中(图4c)。这说明了团块状高阻体处的钻孔出水量较大并不是由于地层各向异性的原因造成的。

图4

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图4 黄流测区高密度视电阻率剖面

结合九所测区的勘查经验, 在团块状高阻体的另一端7310测点处布置了新的钻孔, 由于多种原因未能施工, 失去了一次验证的机会。

崖城测区地表为第四系砂、黏土, 地下基岩为侏罗系花岗岩。温泉从地表花岗岩露头裂隙中溢出, 水温45 ℃, 自流量很小, 约26 t/d。

数年前, 曾经有单位在崖城温泉开展过物探电法勘查工作, 因为没有发现低阻带异常, 所以没有布置钻孔进行温泉勘探工作。2012年, 在崖城测区进行高密度电法勘查, 共布置了10条测线, 温纳装置, 点距15 m, 60 道, 采集数据19 层, 勘探深度约150 m, 获得12 个排列的高密度电法断面电阻率影像^[8]。3、7、10 号三条测线以不同方位从温泉露头附近经过, 3线方位305° , 7线方位65° , 10线方位30° 。图5给出了10线的高密度电法探测成果, 其中图5a为原始视电阻率剖面, 图5c为经过Res2Dinv软件反演的电阻率断面, 图5b是根据图5c数据正演的视电阻率断面。图5a与图5b的形态基本一致, 误差仅为5.1%, 说明反演结果较为可靠。

图5

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图5 崖城测区10线高密度电法探测成果

图6

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图6 崖城测区3线视电阻率剖面

温泉露头位于10线320号测点一带, 周围150~390测点在30~120 m深度范围内电阻率高达600~1 500 Ω · m, 为高阻体。与10线垂直的3线高密度电法影像(图6)中, 温泉露头附近390~560号测点地段也存在类似的高阻异常, 电阻率高达600~1 000Ω · m。勘查结果显示, 崖城温泉露头附近60~200 m地段均为团块状高阻体, 团块状高阻体之间夹杂着中、低阻体。根据以往九所、黄流等地的地下水勘查经验, 将ZK1布置在温泉露头附近的团块状高阻体地段, 获得成功。

ZK1深200 m, 第四系黏土厚度仅3 m, 以下为灰白、肉红色花岗岩, 直至终孔。深度在60 m以内水温约35 ℃, 几乎没有变化, 至120 m深度时, 孔口水温逐渐升至47 ℃, 至165 m时, 水温升至58 ℃, 自流量约300 t/d。终孔后抽水试验, 水量超过800 t/d。

自20世纪90年代在九所测区发现布置在联合剖面低阻正交点的钻孔出水量贫乏之后, 在海南岛昌江、文昌等地也存在类似的情况:虽然基岩中裂缝发育, 但破碎带的岩石已部分风化成泥土, 填充了裂缝, 形成了低阻带, 同时填充物赌塞了地下水流通通道, 导致钻孔出水量贫乏。这种现象不但符合电法勘探一般规律, 也在实践中得到了证实。而且, 黄流、崖城测区富水的钻孔附近互相垂直的测线地下均呈现为高阻体, 可以排除地层各向异性的可能, 是没有疑问的事实。

在黄流、崖城测区勘查时已经使用高密度电法。因为当时常用的高密度电法电缆道距一般不超过10 m, 有效勘查深度不超过100 m。为了得到超过100 m勘查深度的结果, 崖城测区勘查之前, 专门定制了道距20 m的电缆, 使勘查深度达到150 m左右。

根据海南岛九所— 陵水东西向断裂带附近九所、黄流、崖城等地物探电法勘查结果, 结合当地地质特点, 初步认为:海南岛九所— 陵水断裂带具压性特征, 在黄流— 九所— 崖城一带, 低阻带地段地下岩石破碎, 泥化严重, 风化物充填裂缝, 导水性差, 造成电阻率低、钻孔出水量十分有限的局面; 而团块状高阻体地段岩石相对完整, 裂隙得以保留, 横向裂隙不发育, 纵向裂隙虽然规模小但连通性好, 因而出水量比低阻地段成倍增加。

但在团块状高阻体地段蕴含地下水这种特别的实例, 目前还存在许多疑问。首先, 按照电法勘探一般规律, 如果地下高阻基岩中存在裂缝, 而且地下水能够畅通无阻, 地面上观测时为何不出现低阻异常呢?是否因为高密度电法温纳装置深部数据量少, 横向分辨率低, 导致低阻弱异常未能显示?其次, 崖城测区蕴含温泉的裂隙带是否呈二维状态?是否因为二维反演抑制了低阻异常的显示?今后, 随着观测、解释技术不断进步, 条件许可时若进行三维观测、反演, 又将出现什么样的情况呢?再者, 崖城测区100 多米以深电阻率似乎有下降的趋势, 那么团块状高阻体外围及深部的中、低阻体又起了什么样的作用?

下一步, 拟在崖城测区进行探索工作。由于目前常规高密度电法增加勘探深度至300 m尚有一定困难, 拟引进梯度电测深剖面阵列观测与反演新技术^{[9, 10]}勘查, 克服温纳装置深部数据量少、分辨率低的缺点, 了解测区150~300 m深度上的地质情况。同时, 进行钻孔电测井和声波测井, 通过地面、井中综合物探了解裂隙带分布位置, 建立横向裂隙不发育、纵向裂隙虽然规模小但连通性好的地质-地球物理模型进行探索。