Electrical characteristics and storage rules of groundwater in granite area of Qiongzhong County Hainan Province
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摘要:
海南省琼中县侵入岩分布广泛，历经白垩纪、侏罗纪、三叠纪、二叠纪侵入期，以花岗岩、花岗闪长岩为主。地质构造相对不发育，岩体完整性好，岩石结构致密，地下水富水性差异大，找水难度大。在地质调查、物探勘探、水文钻探相互验证的基础上，较系统地分析了花岗岩区断裂构造裂隙水、风化壳网状裂隙-孔隙水和接触带型基岩裂隙水3种地下水类型的赋存规律及含水层电性特征。研究结果表明，断裂构造裂隙水主要赋存于构造破碎带中，尤其是走向北西的张性或张扭性构造带中，一般富水性好，水量大；风化壳网状裂隙-孔隙水分布普遍，多赋存于沟谷或山间凹谷地貌的风化壳中，一般富水性差，水量小；接触带型基岩裂隙水主要赋存于花岗岩与沉积岩、花岗岩与变质岩、不同侵入期次花岗岩接触带上，富水性差异大。在视电阻率等值线断面上，花岗岩断裂构造裂隙水呈现为陡降低阻"条带"或"漏斗"状异常电性特征曲线；花岗岩风化壳网状裂隙-孔隙水呈现为"洼地"或"凹槽"状低阻电性特征；接触带型基岩裂隙水呈现为"层"或"带"状低阻电性特征曲线。
Abstract:Intrusive rocks, mainly granite and granodiorite, are widely distributed in Qiongzhong County of Hainan Province.They were emplaced in Cretaceous, Jurassic, Triassic, and Permian.It is difficult to find groundwater because of the relatively underdeveloped structure, good integrity and dense structure of rocks and various water richness of groundwater.Based on the mutual verification of geological survey, geophysical exploration and hydrologic drilling, this paper systematically analyzes the electrical characteristics and storage rules of three types of groundwater (structural fissure water, weathered crust netted fissure-pore water and contact bedrock fissure water) in granite area.The research results show that structural fissure water mainly exists in the structural fracture zone, especially in NW-trending tensional structural zones with good water richness and large water volume.The weathered crust netted fissure-pore water is widely distributed, mostly in the weathering crust of gully or mountain valley landform with poor water richness and low water volume.The contact type bedrock fissure water is mainly distributed in the contact zone of granite and sedimentary rocks, granite and metamorphic rocks, and sub-granite of different stages, and its water abundance is greatly different.On resistivity isopleth section, the structural fissure water of granite is electrically characterized by "stripe" and "funnel" abnormal curves with steeply decreasing resistance, and the electrical characteristics of granite weathered crust netted fissure-pore water by "lowland" and "groove" shape low resistance electrical characteristics, and contact bedrock fissure water by "layer" and "band" shape with low resistance.
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黄金是人类发现的第一种贵金属，是美好和富有的象征，一直受到人类的喜爱。胶东是中国最重要的黄金基地、世界闻名的黄金产区，也是全球金矿床勘查和研究的热点区域。胶东金矿的开采历史悠久，最早可上溯至唐代。新中国成立以来，国家对胶东金矿的勘查一直非常重视，部署了大量地质工作。胶东地区也不负众望，不断涌现新的找矿突破，由建国初期的仅20余吨金资源量，到现今金资源总量超过5000 t，成为世界第三大金成矿区。目前，中国的黄金产量连续十多年居世界第一，其中胶东的三山岛、焦家、玲珑和新城4座矿山建国以来累计生产黄金均超过100 t，胶东为中国的黄金产业乃至经济社会发展做出了重要贡献。
胶东屡现金矿找矿奇迹，产生了找矿勘查的多项第一。1965年，首次在胶东三山岛断裂的破碎蚀变带中发现了金矿体；1966年，在焦家断裂带中发现破碎带蚀变岩型金矿体并肯定了其工业价值。1969年完成的三山岛金矿区勘探，提交金资源量63.56 t，是中国探明的第一个特大型蚀变岩型金矿床；其后于1972年完成了焦家金矿床勘探，提交金资源量70余吨。1977年，全国第二次金矿地质工作会议以纪要形式，将焦家式破碎带蚀变岩型金矿(简称焦家式金矿)确定为中国新发现的金矿床类型。焦家式金矿的发现，突破了当时地学界“大断裂只导矿不贮矿”的传统认识，指导地质人员将找矿方向由以往的石英脉型金矿转向破碎带蚀变岩型金矿，陆续发现和探明了新城、河西、河东、新立、仓上、大尹格庄、台上等大型金矿床，奠定了胶东作为中国第一黄金基地的地位，推动了中国黄金产业的发展。1985年，《焦家式新类型金矿的发现及其突出的找矿效果》荣获国家科技进步特等奖(图片1)，焦家式金矿成矿和找矿理论为中国的金矿勘查提供了重要指导。
进入21世纪，中国的地下浅表部金矿资源严重枯竭，地质人员在胶东地区开展了深部找矿探索。于2006年首先探明了莱州寺庄深部特大型金矿床，实现了“攻深找盲”的率先突破；2008年，完成了莱州焦家深部金矿详查，提交金资源量105 t，是胶东地区第一个一次性提交详查资源量超过百吨的金矿床；其后，胶东地区陆续探明了10余个资源量超过100 t的超大型金矿床，尤其是探明了三山岛北部海域、西岭、纱岭3个资源量均超过300 t的金矿床。2014年，在莱州湾东侧的浅海海域探明的三山岛北部海域金矿床，勘探资源量470余吨，是中国和世界上最大的海域金矿。随着深部找矿的持续推进，胶东地区的勘查和钻探深度不断刷新纪录。目前，已施工1500~3000 m深度的钻孔300余个，其中，三山岛、焦家、水旺庄、大尹格庄等矿区控制矿体的深度均已超过2000 m，是国内平均勘查深度最大的金矿区；已施工超过3000 m深度的钻孔3个，在莱州三山岛金矿深部(西岭矿区)施工的4006.17 m深孔被誉为中国岩金勘查第一深钻，在焦家断裂带深部施工的3266.06 m深度的钻孔是该成矿带见矿深度最深的钻孔。2011年全国找矿突破战略行动以来，胶东作为全国重要的整装勘查区之一，深部找矿取得了新的重大突破，10年新增深部金资源量约2958 t，新增资源量约占全国同期的40%，超过了胶东历史上累计探明金资源量的总和，三山岛、焦家和招平3条成矿带的金资源量均已超过千吨。深部找矿的过程也是找矿理论认识和找矿方法不断提升的过程，胶东型金矿热隆-伸展成矿理论、阶梯成矿模式、阶梯找矿方法、先进的地球物理勘探技术、深孔和海域钻探方法等在深部找矿中发挥了重要作用。通过三维可视化分析发现，三山岛和焦家地区的多个原来认为独立的金矿床在深部合为一体，实际上是2个资源量均超过千吨的超巨型金矿床。2014年，《胶东金矿理论技术创新与深部找矿突破》成果获得国家科技进步二等奖。2017年5月3日，原国土资源部专门举行胶东地区深部金矿找矿成果新闻发布会指出：“胶东地区金矿深部勘查重大突破具有世界级影响”。
全国找矿突破战略行动的实施，为胶东深部找矿突破提供了重要机遇。本专辑撷取了找矿突破战略行动以来有关人员在胶东深部找矿中开展的部分工作和取得的部分成果予以展示，主要包括以下4方面内容：矿床三维地质建模及基于三维模型对深部矿床空间分布和成矿规律的新认识，稳定同位素、矿石微量元素和矿物微区地球化学分析测试结果及对金成矿的指示，流体包裹体测试结果及成因解释，地球物理方法及其在胶东深部找矿中的作用。期望本专辑阐述的成果能为深化胶东金成矿的认识及指导进一步找矿提供启发和帮助，也期望中国其他地区的深部找矿和相关研究能从中得到有益借鉴。
胶东地区金矿找矿不断取得新突破，得益于国家有关部门的高度重视和大力支持，得益于地勘队伍、科研院所和矿山企业的共同努力，得益于广大工程技术人员、基础理论研究人员的艰苦努力和无私奉献。山东省地质矿产勘查开发局第六地质大队无疑是胶东金矿找矿的突出贡献者，该队探获了胶东50%以上金资源量，发现并建立了焦家式金矿矿床式，创新了金矿成矿理论，提出了金矿找矿新方法，也因其突出的找矿贡献获得了崇高的荣誉：1992年10月19日国务院下达了《国务院关于表彰山东省地质矿产局第六地质队的决定》(国发〔1992〕59号)，授予六队“功勋卓著无私奉献的英雄地质队”荣誉称号(图片2)，于1992年12月10日在北京举行了隆重的命名大会，并授予奖旗；2009年9月19日，时任国务院总理温家宝在原国土资源部转呈的山东地矿六队胶东找矿成果汇报材料上亲笔批示“请国土资源部转告六队职工：祝贺他们在金矿勘探中取得的重大发现，向大家致以亲切的问候。”
2022年是山东地矿六队被国务院授予“功勋卓著无私奉献的英雄地质队”荣誉称号30周年，谨以此专辑纪念这一光荣的时刻，并向为胶东地区金矿勘查和找矿突破战略行动取得重大成果做出贡献的所有人致以崇高的敬意！
致谢: 论文在撰写过程中得到中国地质大学(武汉)谢先军教授和陈剑文副教授的指导，中国地质调查局水文地质环境地质调查中心张福存教授提出了宝贵建议，在此表示衷心的感谢。 -
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图 1 海南省琼中县地质简图及水井分布图
Figure 1. Simplified geological map showing distribution of well in Qiongzhong County of Hainan Province
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图 2 榕木村音频大地电磁测深法(EH4)物探剖面与地质解译剖面图
Figure 2. Audio-frequency magnetotelluric geophysical profile and geological interpretation section of Rongmu Village
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图 3 南吉村高密度电阻率剖面与地质解译剖面图
Figure 3. The high density resistivity profile and geological interpretation section of Nangji Village
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图 4 毛枞村可控源音频大地电磁测深(CSAMT)物探剖面与地质解译剖面图
Figure 4. The CSAMT geophysical profile and geological interpretation section of Maozong Village
表 1 单孔最大涌水量及地下水类型划分
Table 1 The maximum water inflow of a single drilling and the classification of groundwater types
村名 井深/m 最大水位降深/m 最大涌水量/(m3·d-1) 区域地层 地下水类型 岸山村 150 36.40 206 二叠纪侵入岩(γP)、长城系戈枕村组(Chg) 接触带型基岩裂隙水 毛枞村 251.82 36.51 720 三叠纪侵入岩(γT)、白垩系鹿母湾组(K1l) 接触带型基岩裂隙水 加剧村 182 32.60 192 三叠纪侵入岩(γT)、白垩系鹿母湾组(K1l) 接触带型基岩裂隙水 深湴村 123 45.60 192 二叠纪侵入岩(γP) 断裂构造裂隙水 深湴村 200 65.00 60 二叠纪侵入岩(γP) 断裂构造裂隙水 上瑞村 179 38.70 192 二叠纪侵入岩(γP) 断裂构造裂隙水 什日宛村 120 43.20 192 二叠纪侵入岩(γP) 断裂构造裂隙水 长征居 220 36.50 480 二叠纪侵入岩(γP) 断裂构造裂隙水 南湴村 202 45.20 268 侏罗纪侵入岩(γJ) 断裂构造裂隙水 干埇村 66 28.60 480 二叠纪侵入岩(γP) 断裂构造裂隙水 大埇村 185 34.70 840 侏罗纪侵入岩(γJ) 断裂构造裂隙水 茅桥 100.66 52.68 150 三叠纪侵入岩(γT) 断裂构造裂隙水 橡胶园 200.16 75.45 187 三叠纪侵入岩(γT) 断裂构造裂隙水 榕木村 168 58.05 603 三叠纪侵入岩(γT) 断裂构造裂隙水 深联队 100 18.99 737 二叠纪侵入岩(γP) 断裂构造裂隙水 山心村 161 29.60 192 三叠纪侵入岩(γT) 断裂构造裂隙水 大丰居 100.2 55.38 241 三叠纪侵入岩(γT) 断裂构造裂隙水 高利埇村 200 60.50 480 三叠纪侵入岩(γT) 断裂构造裂隙水 罗运村 185 30.50 550 侏罗纪侵入岩(γJ) 断裂构造裂隙水 双万村 141 48.10 144 三叠纪侵入岩(γT) 断裂构造裂隙水 头鹿村 160 56.50 60 二叠纪侵入岩(γP) 风化壳网状裂隙-孔隙水 百花村 180 73.30 50 二叠纪侵入岩(γP) 风化壳网状裂隙-孔隙水 槟榔园 213 73.30 57 白垩纪侵入岩(γK) 风化壳网状裂隙-孔隙水 大保村 300.1 36.51 75 三叠纪侵入岩(γT) 风化壳网状裂隙-孔隙水 新进农场五队 120.7 36.31 78 三叠纪侵入岩(γT) 风化壳网状裂隙-孔隙水 新进农场四队 192 78.45 86 三叠纪侵入岩(γT) 风化壳网状裂隙-孔隙水 南吉村 150 32.75 357 三叠纪侵入岩(γT) 风化壳网状裂隙-孔隙水 南吉村 120 51.63 86 三叠纪侵入岩(γT) 风化壳网状裂隙-孔隙水 风流村 171 57.50 132 三叠纪侵入岩(γT) 风化壳网状裂隙-孔隙水 合计 8087 
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表 2 不同地下水类型含水岩组地球物理特征
Table 2 Geophysical characteristics of water-bearing rock formations of different groundwater types
地下水类型 电阻率值范围/(Ω·m) 电性特征曲线形态 围岩 含水岩组 断裂构造裂隙水 400~9000 50~500 边界清晰，呈陡降低阻“条带”或“漏斗”状异常电性特征曲线 风化网状裂隙-孔隙水 200~5000 10~150 呈“洼地”或“凹槽”状低阻电性特征曲线 接触带型基岩裂隙水 400~7000 100~400 呈“层”或“带”状低阻电性特征曲线
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段佳松. 浅层地震折射波法配合电测深法在花岗岩地区找水[J]. 地质与勘探, 1999, (3): 46-48. doi: 10.3969/j.issn.0495-5331.1999.03.014 田蒲源, 朱庆俊. 综合物探在花岗岩严重缺水区地下水勘查中的应用[J]. 地下水, 2012, (3): 125-127. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DXSU201203054.htm 张先林, 许强, 彭大雷, 等. 高密度电法在黑方台地下水探测中的应用[J]. 地球物理学进展, 2017, 32(4): 1862-1867. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQWJ201704062.htm Schirov M, Legchenko A, Creer G. A new direct noninvasive groundwater detection technology for Australia[J]. Explor. Geophys., 1991, 22: 333-338. doi: 10.1071/EG991333
Shen X, Liu L, Li P. Determining water well sites based on electrical structure in Taobei District of Baicheng[J]. Global Geology, 2020, 23(3): 173-179. http://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?dbcode=CJFD&filename=DBYD202003005
Naziya J, Singh N P. Identification of fracture zones for groundwater exploration using very low frequency electromagnetic (VLF-EM) and electrical resistivity (ER) methods in hard rock area of Sangod Block, Kota District, Rajasthan, India[J]. Groundwater for Sustainable Development, 2018, 7: 195-203. doi: 10.1016/j.gsd.2018.05.003
杨剑, 王永华, 焦彦杰, 等. EH4电磁系统在西南抗旱救灾找水中的应用[J]. 物探与化探, 2011, 35(6): 754-757. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-WTYH201106008.htm 吴璐苹, 石昆法, 李荫槐, 等. 可控源音频大地电磁法在地下水勘查中的应用研究[J]. 地球物理学报, 1996, 39(5): 712-717. doi: 10.3321/j.issn:0001-5733.1996.05.015 Chen J, Li Z, Tian B, et al. Using the CSAMT method to predict deep mineralisation of copper and molybdenum: a case study of the Zhongxingtun area in Inner Mongolia, China[J]. Exploration Geophysics, 2020, 51(2): 203-213. doi: 10.1080/08123985.2019.1669441
潘玉玲, 贺颢, 李振宇, 等. 地面核磁共振找水方法在中国的应用效果[J]. 地质通报, 2003, 22(2): 135-139. doi: 10.3969/j.issn.1671-2552.2003.02.009 Pan Y, Jean B. Surface nuclear magnetic induction system and its' application in hydrogeological investigations[J]. Computerized Tomography Theory and Applications, 2000, 9(2): 37-43. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-CTLL2000S1008.htm
Legchenko A, Valla P. A review of the basic principles for proton magnetic resonance sounding measurements[J]. Journal of Applied Geophysics, 2002, 50(1): 3-20. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926985102001271
Wattanasen K, Elming S. Direct and indirect methods for groundwater investigations: a case study of MRS and VES in the southern part of Sweden[J]. J. Appl. Geophys., 2008, 66: 104-117. doi: 10.1016/j.jappgeo.2008.04.005
李慧杰, 朱庆俊, 李伟, 等. 山东临朐新生代玄武岩地下水赋存规律及电性特征[J]. 南水北调与水利科技, 2012, 10(6): 65-69. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-NSBD201206016.htm 刘伟朋, 卢放, 韩振, 等. 阜平县太古界变质岩区地下水的赋存规律与电性特征[J]. 南水北调与水利科技, 2019, 17(6): 170-177. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-NSBD201906022.htm 李巨芬, 李伟, 冯庆达, 等. 山东临朐盆地新构造运动特征及其对地下水的控制作用[J]. 水文地质工程地质, 2020, 47(1): 28-36. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SWDG202001004.htm 邓启军, 李伟, 朱庆俊, 等. 河北坝上张北县玄武岩区蓄水构造特征与找水实践[J]. 地质通报, 2020, 39(12): 1899-1907. http://dzhtb.cgs.cn/gbc/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20201204&flag=1 黄道顺. 花岗岩裂隙水的赋存特征及找水要点[J]. 矿产保护与利用, 2005, 4: 51-54. doi: 10.3969/j.issn.1001-0076.2005.04.014 张彪, 刘良志, 倪进鑫, 等. 综合物探方法在花岗岩严重缺水地区找水勘查中的应用[J]. 工程地球物理学报, 2015, 12(4): 501-507. doi: 10.3969/j.issn.1672-7940.2015.04.015 李国占, 王璇. 综合物探在花岗岩地区找水应用效果[J]. 勘察科学技术, 2009, 4: 55-57. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KCKX200904014.htm
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