打井找水儀天電圖中的低值為啥有的有水有的無水？甚至一些電阻率很高的堅硬巖石也表現(xiàn)為低值？深思起來十分奧妙。

　　高值低值都是相對的，本文所說的低值不包括因有飛點或飛線把整個原始圖壓制成大面積深藍色的那種情況，那不叫低值。

　　在巖石的裂隙中有裂隙水，砂礫石在顆粒孔隙中有孔隙水，大多為低值。還有很多巖石中的礦物含有“礦物水”，也是極性分子，吸收電磁波，使某些堅硬巖石成為“高阻低值層”，這樣的低值層如果沒有明顯異常，含水一般不好（即硬度很大，電阻率法測出的是高阻，天電法測出的是低值）。

　　礦物中的水，總共有三種形式：

　　當大氣降水滲透進入地下后，如果巖層內(nèi)缺少“隔水層”，地下水就會繼續(xù)往下流，一直流到地層深處的巖漿，轉(zhuǎn)化為高溫蒸汽。當巖漿向地表流動，緩慢遠離地心并冷卻凝固形成礦物的時候，流入巖漿中的水也會成為礦物分子結(jié)構(gòu)的一部分，被稱為“結(jié)構(gòu)水”。

　　第二種是在某些礦物的晶體中含有水分子H2O，比如石膏、芒硝、藍礬，大多是從干旱的湖泊水體中析出結(jié)晶的，所以水也會混進礦物晶體中，被稱為“結(jié)晶水”。

　　第三種是吸附水。就是礦物的質(zhì)地不夠緊密，存在微小空隙或細小裂隙，就會有水分子擠進去，附著在顆粒周圍，這就是“吸附水”。

　　吸附水，最為活潑。例如蛋白石中的水就是以吸附形式存在的。吸附水顧名思義，就是在礦物形成過程中，吸附在礦物顆粒表面或微小裂隙中的水，是礦物水里最“自由”的一種形式。吸附水的水分子很獨立，它不與礦物分子結(jié)合。如果把含有吸附水的礦物加熱到100℃，或者把它長期放在特別干燥的地方，水分子就會離開礦物，回到空氣中。

　　蛋白石是一種非晶質(zhì)的寶石。雖然名叫“蛋白”，但其實它們并不是有機物，化學成分和石英一樣是二氧化硅。只不過蛋白石的晶體結(jié)構(gòu)比較特殊，是顆粒極細的“凝膠體”，里面還含有5～10%的水分。正是這些水分，讓蛋白石很美麗。失水后的蛋白石，在礦物學上就成了另一種礦物——燧石。

　　我們種養(yǎng)植物常用的蛭石，就是一種特別能吸水的粘土礦物。嚴格來說蛭石中的水并不只是吸附水，也有結(jié)晶水。蛭石受熱時，里面的水發(fā)生氣化，把薄薄的層間縫隙撐大，然后蛭石就膨脹了。

　　含結(jié)晶水最典型的礦物是藍礬（也叫膽礬）——“五水硫酸銅”，它原本是藍色的，加熱變成“無水硫酸銅”，變成白色粉末了。藍礬在常溫下每個硫酸銅分子搭配五個結(jié)晶水分子，加熱到100℃時會失水變成“一水硫酸銅”，400℃時就成無水硫酸銅了。結(jié)晶水是一個個完整的水分子，卻基本喪失了獨立地位，不能自由活動，經(jīng)過加熱才能獲得足夠的能量、從礦物中逃脫。

　　石膏中的結(jié)晶水在天然條件下，大部分以生石膏的形態(tài)存在，每個硫酸鈣分子搭配兩個水分子，晶體發(fā)育良好的話就是透明或半透明的。如果受熱失水，生石膏先是轉(zhuǎn)變?yōu)楹Y(jié)晶水較少的熟石膏；最后完全失去結(jié)晶水，只剩下硫酸鈣，變成硬石膏。

　　在高嶺石、膨潤石、水云母、綠泥石等粘土礦物中都含較多的結(jié)晶水。例如高嶺石的化學式為2SiO?·Al?O?·2H?O，每個分子含兩個結(jié)晶水。

　　除了上面那些含結(jié)晶水的礦物外，其他像蛇紋石、角閃石、綠簾石、云母等這些地層中的常見的造巖礦物，還含有“結(jié)構(gòu)水”。結(jié)構(gòu)水以極性基團(OH）的形式存在，含這些礦物的巖石也是極性物質(zhì)。只不過這種結(jié)構(gòu)水就算加熱也很難跑出來。除非把礦物加熱到600℃~1000℃，破壞掉它們的晶體結(jié)構(gòu)，才能把里面的水釋放出來。只要巖石中或多或少的有一些含水的礦物，就會在一定程度上表現(xiàn)為低值。例如，云母的化學式為KAl2(AlSi3O10)(OH)2，其中H2O占4.5%，是極性礦物。所以許多巖石含云母等極性礦物會顯示低值。石英和長石是非極性物質(zhì)，不含礦物水，所以長英巖脈容易顯高值。各種巖石的礦物成分及含量千差萬別，因而其極性強弱和吸收電磁波的能力十分復雜。

　　強風化層和泥巖的低值也是因為含孔隙水或礦物水較高造成的。不論是裂隙水、孔隙水、“礦物水”，只要是有“水”就會吸收電磁波，形成低值。但礦物水只會形成低值，打井是取不出水來的，這就是有的低值有水，有的低值無水的道理。

　　為了驗證上述觀點，我們做了一個簡單的試驗：把兩個相同的玻璃酒杯放入微波爐，一個盛滿水，一個是空杯，加熱了28秒，盛水的杯子水開了，而空杯一點也不熱。然后又把一個重137克的干瓷碗和一塊重170克的黑色砂巖共同放入微波爐同時加熱了20秒，結(jié)果瓷碗一點也不熱，而砂巖非常燙手，不敢用手去拿。隨后我們又用一塊重410克的蛇紋石大理巖和一塊重426克的紫紅色細砂巖同時放入微波爐，加熱了20秒，結(jié)果細砂巖少有微熱，不燙手，蛇紋石大理巖則燙手厲害，不敢用手拿。

　　本次試驗的幾件樣品說明，水吸收電磁波最快，其次是黑砂巖和蛇紋石大理巖。同樣是不含水的干物質(zhì)吸收電磁波的能力各不相同。不同的巖石吸收電磁波的能力也相差很大。這與組成巖石的礦物是不是含礦物水大有關(guān)系。吸收電磁波能力強的巖石“屏蔽效能”大，在天電圖上就可能會顯示低值。我們認為，這就是為什么同樣是電阻率很大但不含裂隙水的巖石，有很多會在天電圖上表現(xiàn)為低值層的道理。

　　由上述可知，打井找水儀天電的數(shù)值與電阻率是完全不同的兩個概念，打井找水儀天電值是無法換算成電阻率值的。含水體容易表現(xiàn)為低值，少數(shù)情況下也會表現(xiàn)為大致水平的低值層，但低值層不一定是含水層，實踐中發(fā)現(xiàn)有不少層位是上述原因造成的“高阻低值層”（即電阻率高，天電值低）。具體分辨低值層有水無水？哪些低值層是因含有裂隙水造成的？哪些低值層是因含有礦物水造成的？可以根據(jù)低值層的形態(tài)、巖性、數(shù)值大小、已知井狀況等條件去總結(jié)探索。

　　在數(shù)值較低的的泥質(zhì)巖石中如果有含泥質(zhì)少的砂巖或礫巖，巖性較硬脆，往往表現(xiàn)為高值層、高值段、高值點，容易有裂隙水。這是因為在較硬的砂礫巖中雖然可能有大裂隙，但總體上裂隙率較低，仍不如泥巖的“水”多（泥巖中的粘土礦物含大量的結(jié)晶水），所以砂礫巖仍會顯示相對高值，這在泥質(zhì)巖石地區(qū)找水時值得注意。（若在構(gòu)造線附近，當砂礫巖裂隙率和含水率較高時，也可以表現(xiàn)為高值層中的低值點）。

　　總之，打井找水儀天電法在相同的電磁環(huán)境下，其數(shù)值的大小都是由“水”決定的，不論它是有用的裂隙水、孔隙水，還是無用的結(jié)晶水、結(jié)構(gòu)水、吸附水。

　　如何區(qū)分有水和無水的低值層，待以后討論。

　　作者：湖南普奇研究院高級顧問楊佃俊教授