揭示天電打井找水儀測水原理:談高低值下傳規律對天電圖的影響
所謂低值下傳是指某個或某些測點的數值明顯比兩邊(或一邊)測點數值低,其淺表層的數值更低一些,受其影響它下邊的數值也比兩邊低。沒有兩側的高值作為襯托也就沒有所謂的低值下傳。同理,高值下傳也是這樣。高值低值都是相比較而言,都是相對的。
1、電磁波向地下傳播,首先要經過淺部的地層,由淺層傳到深層,它與光線的傳播規律是一樣的。光也是一種電磁波。可見光通常是指頻率范圍在3.9×1014~7.5×1014Hz之間的電磁波,其在真空中的波長約為400~760nm。在晴天,如果空中出現了一片烏云,光的電磁波被烏云屏蔽吸收了,它的陰影會一直傳到地面,就好像如來佛“一手能遮天”。這就是電磁波的低值下傳現象。在多云天氣,如果空中出現了局部的藍天,光線沒有被吸收,陽光會一直傾瀉到大地,用一句俗話說就是“給點陽光就燦爛”。這就是電磁波的高值下傳現象。天電圖中經常遇到的低值異常點或高值異常點,出現的異常大多也是直達圖底,道理是相同的。實際上高低值下傳的表現形式比常見的的“紅柱子”、“藍柱子”要復雜得多。
2、低值下傳的原因是某些測點在地下的淺表層或某個深度出現了“屏蔽效能”相對較強的極性物質,它的吸收屏蔽電磁波的能力比兩邊明顯增強,這就造成了自上而下的“陰影”。如果該測點與兩邊的測點沒有差別,低值下傳是看不出來的。高值下傳的成因是某些測點與兩邊的測點相比較而言,在淺表層出現了“屏蔽效能”更弱的非極性物質,使電磁波更容易向下傳播,形成了自上而下的“光柱”。高值下傳不是“屏蔽”電磁波的結果,這與高阻層能屏蔽電流的傳播是兩碼事。這也是天電法與電阻率法的根本區別。這就為天電法能解決電阻率法無法逾越的“高阻屏蔽層”開辟了新的途徑。
3、造成高值下傳的源頭是,淺表層的數值比左右的數值高。例如常見的有,淺表層局部有干砂、干礫卵石、回填土中有石塊、堅硬巖石埋藏很淺等。從橫向來看不論淺層深層它的數值都比其他點高。
造成低值下傳的源頭是,淺表層的數值比左右的數值低。例如常見的有,局部的土層厚度偏大、局部的強風化層厚度偏大、灰巖表面有被粘土充填的溶溝溶槽、回填土的巖性很不均勻等。從剖面圖橫向來看不論淺層深層它的數值都比其他點低。
4、在山丘剝蝕地區土層一般很薄,土層越薄的地方各測點相比而言,土層厚度相差的倍數就越大,例如有的測點土層厚度為半米,有的為2米,后者土層厚度就是前者的4倍,后者就可能因低值下傳形成低值異常,而前者就可能形成高值異常。所以說,土層越薄出現的假異常就越多,越容易造成誤判。
5、各點之間土層厚度的絕對值相差不大,為何會有這么大的影響呢?這是因為土層中的礦物大多是粘土礦物,是極性物質。再加上土層的孔隙率和含水率都比堅硬巖石大得多,水的極性很大,很容易吸收電磁波。所以土層厚一點薄一點對淺表層的天電值影響是很大的,如果不去進一步分析低值異常的成因,而是“見藍則喜”,“見低則喜”是會吃大虧的。
6、身在野外,對每條測線都要觀察分析土層的厚薄和變化趨勢。測區如果是在山地或緩坡地,在地貌形態上屬于剝蝕區,土層大都較薄。如果是在河流兩側的平地,土層很薄的可能性不大。一條測線兩端的地形如果是一端高一端低,地勢較高的一端土層更薄的可能性更大。
7、高低值下傳是一種規律,只是一種表象,是否可以利用它還要研究它的成因。我們根據其成因劃分為兩大類:一類是構造成因,一類是非構造成因。前者造成的低值下傳往往與斷層或構造破碎帶有關,它在淺層裂隙會更發育,充填的泥質會更多,成為低值下傳的源頭,一般會打出好井。后者與構造無關,打井無水的可能性更大,有水無水就是碰運氣。
8、非構造成因的主要表現形式之一是“單點低值下傳”,在淺部低值異常只有相鄰的1~2個點,淺層(即頭部)的低值比左右兩側更明顯,寬度不大,淺層和深層都是低值(見2個圖一)。在一條測線上可以出現多個“單點低值下傳”,但它們互不連接,都是孤立的。
9、非構造成因的另一種主要表現形式是“多點低值下傳”,即相鄰的低值點較多,寬度較大,并連接成一個低值段。與這個低值段相鄰的高值段之間的接觸帶就是常說的“梯度帶”。這樣的梯度帶是否真實,是否可用,首先要看這些低值點的淺部是否也是低值,高值點的淺部是否也是高值。如果這個梯度帶與淺層的數值沒有關聯,不是下傳造成的,就是可用的,如果有關聯就要加個問號,需要進一步做工作(見3個圖二)。
10、非構造成因的第三種主要表現形式是“漸變式低值下傳”,即打井找水儀剖面圖的一端從淺到深數值都偏大,而另一端都偏小,等值線明顯向一端傾斜。遇到這種圖形不要先考慮巖層的傾向是否也是這樣傾斜,因為這種可能性很小。應該首先考慮的是,表層數值小的一端是否地勢更低?土層更厚一點?整個打井找水儀圖是不是高低值下傳的結果?(測線的一端有輸變電設施也會出現這種這種圖形)這樣的打井找水儀圖形失敗的案例屢見不鮮,值得警惕(見2個圖三)。
11、理解了以上三種主要的低值下傳形式,也就會理解高值下傳了,不再贅述。善于識別高低值下傳現象,并能排除假異常,利用真異常,是天電法的要害。鑒別真假異常(即排除非構造性高低值異常)最好的方法就是平行錯位復測。
如果經過錯位復測,原測線中的高低值異常發生了改變,再結合上述的野外觀察分析,這樣的異常基本上可以判定為假異常。錯位復測就像照妖鏡,一做錯位復測假異常就曝光了。用排除法排除了假異常之后,異常點是否可以定井,再結合巖性條件、數據條件、地下水補排條件、計劃打井深度、要求最小水量、預計靜水位及可能出水深度等情況進行分析確定。