江蘇丹陽地區(qū)第四系物性特征研究

王康東　王賓　郭苗苗

摘要：江蘇省丹陽市位于長江中下游地區(qū)，區(qū)內(nèi)大部分被第四系覆蓋.通過在調(diào)查區(qū)采集19塊巖土標(biāo)本，測試了標(biāo)本的電阻率、極化率、密度、磁化率等物性參數(shù)，統(tǒng)計分析得出丹陽地區(qū)第四系粉土電阻率范圍為45.88-66.48Ω·m，粘土電阻率范圍為21.46-52.02Ω·m，下伏強(qiáng)風(fēng)化砂巖電阻率范圍為784.86-899.04Ω·m.結(jié)合具有代表性的實測高密度電法剖面，分析認(rèn)為丹陽地區(qū)第四系的電阻率呈現(xiàn)由高到低，再由低再到高的特征，為典型的H型斷面.此外，調(diào)查區(qū)中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、強(qiáng)風(fēng)化砂巖、中風(fēng)化灰?guī)r極化率較高，是較好的含水層.

關(guān)鍵詞：丹陽;第四系;電阻率;物性特征;高密度電法

中圖分類號：P319? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 文章編號：1673-260X（2019）09-0111-03

江蘇丹陽地區(qū)自二十世紀(jì)五十年代始至今先后開展過重力、航磁、電法等區(qū)域物探工作，部分地區(qū)開展過大比例尺綜合物探工作[1-4].對該地區(qū)的地球物理特征有了一定的研究基礎(chǔ)，對丹陽地區(qū)第四系工程地質(zhì)研究較少.為了進(jìn)一步推進(jìn)丹陽地區(qū)第四系的工程地質(zhì)水文地質(zhì)調(diào)查研究，對丹陽地區(qū)第四系的物性特征進(jìn)行了分析.在此基礎(chǔ)上，結(jié)合物探資料和鉆孔資料對丹陽地區(qū)第四系進(jìn)行劃分，指明該地區(qū)的找水方向[5-7].

1 調(diào)查區(qū)地質(zhì)特征

測區(qū)位于下?lián)P子地塊之天長—南京—鎮(zhèn)江隆起區(qū)的寧鎮(zhèn)隆起帶東端[8].調(diào)查區(qū)內(nèi)地層出露比較單一，主要為第四系上更新統(tǒng)滆湖組全新統(tǒng)如東組[9]（圖1）.

（1）前第四紀(jì)地層：測區(qū)的地層屬揚(yáng)子地層區(qū)下?lián)P子地層分區(qū)，常州—宣城地層小區(qū)，基巖地層主要有二疊系棲霞組、三疊系青龍組灰?guī)r、新近系鹽城組泥質(zhì)粉砂巖、砂巖，均為第四系所覆蓋.

（2）第四紀(jì)地層：測區(qū)自第四紀(jì)以來，一直處緩慢的持續(xù)下沉階段，接受沉積，區(qū)內(nèi)平原區(qū)第四系缺失早更新統(tǒng)海門組，而晚更新統(tǒng)下蜀組、滆湖組、昆山組、啟東組和全新統(tǒng)如東組廣泛分布.成因類型主要有沖湖積、湖積、湖沼積和海積等，巖性主要為粘土、粉土、粉質(zhì)粘土（圖1）.

2 標(biāo)本采集情況

本次在16個鉆孔中采集巖心標(biāo)本19個，深度在20-104米，巖性主要為粘土、粉土、中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、強(qiáng)風(fēng)化砂巖、中風(fēng)化灰?guī)r.采集層位于新近系鹽城組和第四系全新統(tǒng)和上更新統(tǒng)中.標(biāo)本采集盡量做到均勻分布于調(diào)查區(qū)域，分布丹陽市全州鎮(zhèn)、麥溪鎮(zhèn)、延陵鎮(zhèn)、珥陵鎮(zhèn)、導(dǎo)墅鎮(zhèn)、陵口鎮(zhèn)、訪仙鎮(zhèn)等地（圖1）.現(xiàn)場對每個標(biāo)本進(jìn)行了編號，記錄了標(biāo)本所在鉆孔編號、采樣的深度、巖性等數(shù)據(jù)（表1）.

3 標(biāo)本物性特征

巖土標(biāo)本送到實驗室后，依據(jù)野外地質(zhì)人員物性樣品送樣單的編號、件數(shù)進(jìn)行逐一清點核對無誤后，按照樣品編號的順序進(jìn)行加工.本次物性測量主要參數(shù)有電阻率、極化率、磁化率、密度，并對測試資料整理和統(tǒng)計分析（表2、表3）.

通過對丹陽地區(qū)第四系巖土標(biāo)本的物性特征的分析研究，可以用于后期地球物探勘探資料解釋工作.從密度參數(shù)來看，巖土標(biāo)本密度均值最小的是粉土1.86g/cm3，均值最大的是中風(fēng)化灰?guī)r2.31g/cm3，而泥質(zhì)粉砂巖和強(qiáng)風(fēng)化砂巖由于風(fēng)化嚴(yán)重和孔隙度較大等原因，密度較低.從磁化率參數(shù)可以看出，丹陽地區(qū)第四系巖土的磁性比較低，第四系粘土相對較高一些.標(biāo)本電性參數(shù)中，電阻率均值較低的是粘土33.77Ω·m和粉土54.66Ω·m，其次是中風(fēng)化灰?guī)r157.79Ω·m，而中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖和強(qiáng)風(fēng)砂巖的電阻率較高，分別在516.52Ω·m和841.95Ω·m，樣品電阻率偏高，分析認(rèn)為由于樣品在鉆孔中取出是露天存放在巖性盒子里，水分有所丟失，實際電阻率要低于該測試值.極化率均值最高的是鹽城組的強(qiáng)風(fēng)化砂巖19.91%和中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖13.8%，說明鹽城組的上部風(fēng)化層是較好的含水層，是今后在該地區(qū)尋找地下水的有利地層.

4 實測高密度電法剖面

在取得丹陽地區(qū)第四系物性資料后，利用該資料開展調(diào)查區(qū)高密度電法實測電阻率剖面解釋工作，同時也可以對丹陽地區(qū)第四系電性特征有進(jìn)一步的了解.選取了A-A’剖面和B-B’剖面作為研究對象，其中A-A’剖面長1.4km，B-B’剖面長1.1km.

A-A’剖面位于調(diào)查區(qū)東北部（圖1），處于太湖沖湖積平原.電阻率從上到下有明顯的四層結(jié)構(gòu)，第一層電阻率在15～30Ω·m，第二層電阻率在5～15Ω·m，第三層電阻率在30～200Ω·m，第四層電阻率在100～1500Ω·m（圖2a）.該剖面附近有一個編號為DYK025鉆孔，鉆孔揭露各地層深度為，0～0.40m素填土，0.40～13.80m粉質(zhì)粘土，13.80～28.40m粘土，28.40～132.00m強(qiáng)風(fēng)化角礫巖，角礫為灰?guī)r.根據(jù)該鉆孔資料和實測物性資料以及上述四層電性層特征，推測第一層是表層滆湖組的粉土，第二層是昆山組的粘土和粉質(zhì)粘土，第三層是鹽城組的角礫巖，該角礫巖物源來源于附近奧陶系灰?guī)r，第四層是奧陶系灰?guī)r（圖2b））.根據(jù)實測物性資料，該鉆孔地層電性特征為H型斷面類型，與高密度電法實測剖面揭示的地層電性特征是一致，驗證了高密度電法的資料和物性測試資料的準(zhǔn)確性.

B-B’剖面位于調(diào)查區(qū)東部（圖1），處于太湖沖湖積平原.該剖面沒有驗證鉆孔，可結(jié)合已有的物性資料和周邊的鉆孔分析.剖面地層電阻率從上到下有明顯的三層結(jié)構(gòu)，第一層電阻率為15～30Ω·m，局部區(qū)域電阻率可達(dá)到200Ω·m，第二層電阻率在5～15Ω·m，第三層電阻率在15～100Ω·m，剖面地層電阻率也呈現(xiàn)明顯的H型斷面類型特征（圖3a）.根據(jù)物性資料推測第一層為如東組的粉土層，第二層為滆湖和昆山組的粘土層，第三層為啟東組的泥質(zhì)粉砂（圖3b）.在無鉆探驗證情況下，也可以通過已有的地質(zhì)資料結(jié)合實測的物性資料數(shù)據(jù)對物探剖面推斷解釋，取得較好的解釋效果.

5 結(jié)論

通過對丹陽地區(qū)第四系巖土樣品標(biāo)本的物性測試，得到丹陽地區(qū)第四系主要為粘土、粉土.粘土的電阻率均值為33.77Ω·m，粉土的電阻率均值為54.56Ω·m.而下伏的中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖電阻率均值在516.52Ω·m，強(qiáng)風(fēng)化的砂巖和中風(fēng)化灰?guī)r的電阻率均值分別為841.95Ω·m和157.79Ω·m，第四系和下伏基巖有明顯的電性差異.通過實測的高密度電法剖面也反映了第四系電阻率有由高到低，再由低到高的特點，為典型的H型斷面.結(jié)合已有的鉆探和實測的物性資料對電阻率剖面解釋，可得到對應(yīng)的地質(zhì)剖面.在缺乏鉆探資料的情況下，物探成果剖面可以結(jié)合物性資料推測出較準(zhǔn)確的地質(zhì)剖面，補(bǔ)充鉆探在松散層厚度調(diào)查中鉆孔間空白地層信息.值得一提的是，調(diào)查區(qū)中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、強(qiáng)風(fēng)化砂巖、中風(fēng)化灰?guī)r有較高的極化率，說明該地區(qū)下伏基巖含水性較好，對該地區(qū)找地下水具有重要的指導(dǎo)意義.

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