江苏丹阳地区第四系物性特征研究
【类型】期刊
【作者】王康东，王宾，郭苗苗（安徽省勘查技术院）
【作者单位】安徽省勘查技术院
【刊名】赤峰学院学报(自然科学版)
【关键词】 丹阳；第四系；电阻率；物性特征；高密度电法
【资助项】2014~2015年中国地质调查局南京地质调查中心地质调查项目:“丹阳城镇地质环境综合调查(江苏1:5万埤城幅、丹阳县幅环境地质调查)”项目中“丹阳城镇地质环境综合调查2014年度高密度电法测量...
【ISSN号】1673-260X
【页码】P111-113
【年份】2019
【期号】第9期
【摘要】江苏省丹阳市位于长江中下游地区,区内大部分被第四系覆盖.通过在调查区采集19块岩土标本,测试了标本的电阻率、极化率、密度、磁化率等物性参数,统计分析得出丹阳地区第四系粉土电阻率范围为45.88-66.48Ω·m,粘土电阻率范围为21.46-52.02Ω·m,下伏强风化砂岩电阻率范围为784.86-899.04Ω·m.结合具有代表性的实测高密度电法剖面,分析认为丹阳地区第四系的电阻率呈现由高到低,再由低再到高的特征,为典型的H型断面.此外,调查区中风化泥质粉砂岩、强风化砂岩、中风化灰岩极化率较高,是较好的含水层.
【全文】 文献传递
江苏丹阳地区第四系物性特征研究
江苏丹阳地区自二十世纪五十年代始至今先后开展过重力、航磁、电法等区域物探工作，部分地区开展过大比例尺综合物探工作[1-4].对该地区的地球物理特征有了一定的研究基础，对丹阳地区第四系工程地质研究较少.为了进一步推进丹阳地区第四系的工程地质水文地质调查研究，对丹阳地区第四系的物性特征进行了分析.在此基础上，结合物探资料和钻孔资料对丹阳地区第四系进行划分，指明该地区的找水方向[5-7].
1 调查区地质特征
图1 江苏丹阳地区地质简图
测区位于下扬子地块之天长—南京—镇江隆起区的宁镇隆起带东端[8].调查区内地层出露比较单一，主要为第四系上更新统滆湖组全新统如东组[9]（图 1）.
（1）前第四纪地层：测区的地层属扬子地层区下扬子地层分区，常州—宣城地层小区，基岩地层主要有二叠系栖霞组、三叠系青龙组灰岩、新近系盐城组泥质粉砂岩、砂岩，均为第四系所覆盖.
（2）第四纪地层：测区自第四纪以来，一直处缓慢的持续下沉阶段，接受沉积，区内平原区第四系缺失早更新统海门组，而晚更新统下蜀组、滆湖组、昆山组、启东组和全新统如东组广泛分布.成因类型主要有冲湖积、湖积、湖沼积和海积等，岩性主要为粘土、粉土、粉质粘土（图1）.
2 标本采集情况
本次在16个钻孔中采集岩心标本19个，深度在20-104米，岩性主要为粘土、粉土、中风化泥质粉砂岩、强风化砂岩、中风化灰岩.采集层位于新近系盐城组和第四系全新统和上更新统中.标本采集尽量做到均匀分布于调查区域，分布丹阳市全州镇、麦溪镇、延陵镇、珥陵镇、导墅镇、陵口镇、访仙镇等地（图1）.现场对每个标本进行了编号，记录了标本所在钻孔编号、采样的深度、岩性等数据（表1）.
表1 岩土标本取样统计表
标本编号 钻孔编号 深度（m） 岩性名称W 1 D Y K 0 0 7 6 6 粘土W 2 D Y K 0 0 7 9 0 中风化灰岩W 3 D Y K 0 0 8 7 9 中风化泥粉砂岩W 4 D Y K 0 0 9 1 0 4 中风化泥粉砂岩W 5 D Y K 0 1 0 6 0 强风化砂岩W 6 D Y K 0 1 3 5 5 中风化泥粉砂岩W 7 D Y K 0 1 4 5 7 粘土W 8 D Y K 0 1 4 7 1 中风化泥质粉砂岩W 9 D Y K 0 1 6 4 5 粉土W 1 0 D Y K 0 2 2 6 3 中风化泥粉砂岩W 1 1 D Y G 0 4 3 2 9 粉土W 1 2 D Y G 0 5 1 2 2 粉土W 1 3 D Y G 0 5 1 2 8 粉土W 1 4 D Y G 0 6 3 2 6 粘土W 1 5 D Y G 0 6 4 2 6 粘土W 1 6 D Y G 0 7 2 2 6 粘土W 1 7 D Y Z 7 Q 7 0 中风化灰岩W 1 8 D Y Z-G 1 4 4 5 粉土W 1 9 D Y S 1 2 7 9 强风化砂岩
3 标本物性特征
岩土标本送到实验室后，依据野外地质人员物性样品送样单的编号、件数进行逐一清点核对无误后，按照样品编号的顺序进行加工.本次物性测量主要参数有电阻率、极化率、磁化率、密度，并对测试资料整理和统计分析（表2、表3）.
通过对丹阳地区第四系岩土标本的物性特征的分析研究，可以用于后期地球物探勘探资料解释工作.从密度参数来看，岩土标本密度均值最小的是粉土1.86g/cm3，均值最大的是中风化灰岩2.31g/cm3，而泥质粉砂岩和强风化砂岩由于风化严重和孔隙度较大等原因，密度较低.从磁化率参数可以看出，丹阳地区第四系岩土的磁性比较低，第四系粘土相对较高一些.标本电性参数中，电阻率均值较低的是粘土33.77Ω·m和粉土54.66Ω·m，其次是中风化灰岩157.79Ω·m，而中风化泥质粉砂岩和强风砂岩的电阻率较高，分别在516.52Ω·m和841.95Ω·m，样品电阻率偏高，分析认为由于样品在钻孔中取出是露天存放在岩性盒子里，水分有所丢失，实际电阻率要低于该测试值.极化率均值最高的是盐城组的强风化砂岩19.91%和中风化泥质粉砂岩13.8%，说明盐城组的上部风化层是较好的含水层，是今后在该地区寻找地下水的有利地层.
表2 丹阳地区第四系地层钻孔中岩土标本密度特征和磁化率特征表
密度 σ（g/c m 3） 磁化率 κ（1 0-5 S I)变化范围 平均值 变化范围 平均值粘土 5 1.5 8-2.2 0 2.0 3 1 3.8-7 1.7 3 5.3粉土 5 1.6 6-2.1 5 1.8 6 1 3.0-3 4.2 1 8中风化泥质粉砂岩 5 1.6 4-2.0 8 1.9 6 2 3.5-3 5.1 3 0.8强风化砂岩 2 1.9 7-2.0 1 1.9 9 2 7.3-2 9.7 2 8.5中风化灰岩 2 2.3 0-2.3 1 2.3 1 3.3-1 8.9 1 1.1岩性 标本数
表3 丹阳地区第四系钻孔中岩土标本电性参数特征表
电阻率 ρ s(Ω·m) 极化率 η s(%)变化范围 平均值 变化范围 平均值粘土 5 2 1.4 6-5 2.0 2 3 3.7 7 0.6 9-8.5 8 2.8 9粉土 5 4 5.8 8-6 6.4 8 5 4.5 6 0.7 4-1.3 9 1.0 7中风化泥质粉砂岩 5 3 7 1.6 3-6 3 3.0 3 5 1 6.5 2 3.3 8-1 8.6 5 1 3.8 0强风化砂岩 2 7 8 4.8 6-8 9 9.0 4 8 4 1.9 5 1 5.7 0-2 4.1 3 1 9.9 1中风化灰岩 2 5 1.8 3-2 6 2.5 1 5 7.7 9 1.0 0-9.8 8 5.4 4岩性 标本数
4 实测高密度电法剖面
在取得丹阳地区第四系物性资料后，利用该资料开展调查区高密度电法实测电阻率剖面解释工作，同时也可以对丹阳地区第四系电性特征有进一步的了解.选取了A-A’剖面和B-B’剖面作为研究对象，其中A-A’剖面长1.4km，B-B’剖面长1.1km.
A-A’剖面位于调查区东北部（图1），处于太湖冲湖积平原.电阻率从上到下有明显的四层结构，第一层电阻率在15～30Ω·m，第二层电阻率在5～15Ω·m，第三层电阻率在 30～200Ω·m，第四层电阻率在 100～1500Ω·m（图 2a）.该剖面附近有一个编号为DYK025钻孔，钻孔揭露各地层深度为，0～0.40m素填土，0.40～13.80m粉质粘土，13.80～28.40m粘土，28.40～132.00m强风化角砾岩，角砾为灰岩.根据该钻孔资料和实测物性资料以及上述四层电性层特征，推测第一层是表层滆湖组的粉土，第二层是昆山组的粘土和粉质粘土，第三层是盐城组的角砾岩，该角砾岩物源来源于附近奥陶系灰岩，第四层是奥陶系灰岩（图2b））.根据实测物性资料，该钻孔地层电性特征为H型断面类型，与高密度电法实测剖面揭示的地层电性特征是一致，验证了高密度电法的资料和物性测试资料的准确性.
图2 高密度电法A-A’综合解释断面图
（a：A-A’反演电阻率断面图，b：A-A’地质推断解释断面图）
B-B’剖面位于调查区东部（图1），处于太湖冲湖积平原.该剖面没有验证钻孔，可结合已有的物性资料和周边的钻孔分析.剖面地层电阻率从上到下有明显的三层结构，第一层电阻率为15～30Ω·m，局部区域电阻率可达到200Ω·m，第二层电阻率在 5～15Ω·m，第三层电阻率在 15～100Ω·m，剖面地层电阻率也呈现明显的H型断面类型特征 （图3a）.根据物性资料推测第一层为如东组的粉土层，第二层为滆湖和昆山组的粘土层，第三层为启东组的泥质粉砂（图3b）.在无钻探验证情况下，也可以通过已有的地质资料结合实测的物性资料数据对物探剖面推断解释，取得较好的解释效果.
图3 高密度电法B-B’综合解释断面图
（a：B-B’反演电阻率断面图，b：B-B’地质推断解释断面图）
5 结论
通过对丹阳地区第四系岩土样品标本的物性测试，得到丹阳地区第四系主要为粘土、粉土.粘土的电阻率均值为33.77Ω·m，粉土的电阻率均值为54.56Ω·m.而下伏的中风化泥质粉砂岩电阻率均值在516.52Ω·m，强风化的砂岩和中风化灰岩的电阻率均值分别为841.95Ω·m和157.79Ω·m，第四系和下伏基岩有明显的电性差异.通过实测的高密度电法剖面也反映了第四系电阻率有由高到低，再由低到高的特点，为典型的H型断面.结合已有的钻探和实测的物性资料对电阻率剖面解释，可得到对应的地质剖面.在缺乏钻探资料的情况下，物探成果剖面可以结合物性资料推测出较准确的地质剖面，补充钻探在松散层厚度调查中钻孔间空白地层信息.值得一提的是，调查区中风化泥质粉砂岩、强风化砂岩、中风化灰岩有较高的极化率，说明该地区下伏基岩含水性较好，对该地区找地下水具有重要的指导意义.
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