江蘇丹陽地區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，區內大部分被第四系覆蓋.通過在調查區采集19塊巖土標本，測試了標本的電阻率、極化率、密度、磁化率等物性參數，統計分析得出丹陽地區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，下伏強風化砂巖電阻率范圍為784.86-899.04Ω·m.結合具有代表性的實測高密度電法剖面，分析認為丹陽地區第四系的電阻率呈現由高到低，再由低再到高的特征，為典型的H型斷面.此外，調查區中風化泥質粉砂巖、強風化砂巖、中風化灰巖極化率較高，是較好的含水層.

關鍵詞：丹陽;第四系;電阻率;物性特征;高密度電法

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

江蘇丹陽地區自二十世紀五十年代始至今先后開展過重力、航磁、電法等區域物探工作，部分地區開展過大比例尺綜合物探工作[1-4].對該地區的地球物理特征有了一定的研究基礎，對丹陽地區第四系工程地質研究較少.為了進一步推進丹陽地區第四系的工程地質水文地質調查研究，對丹陽地區第四系的物性特征進行了分析.在此基礎上，結合物探資料和鉆孔資料對丹陽地區第四系進行劃分，指明該地區的找水方向[5-7].

1 調查區地質特征

測區位于下揚子地塊之天長—南京—鎮江隆起區的寧鎮隆起帶東端[8].調查區內地層出露比較單一，主要為第四系上更新統滆湖組全新統如東組[9]（圖1）.

（1）前第四紀地層：測區的地層屬揚子地層區下揚子地層分區，常州—宣城地層小區，基巖地層主要有二疊系棲霞組、三疊系青龍組灰巖、新近系鹽城組泥質粉砂巖、砂巖，均為第四系所覆蓋.

（2）第四紀地層：測區自第四紀以來，一直處緩慢的持續下沉階段，接受沉積，區內平原區第四系缺失早更新統海門組，而晚更新統下蜀組、滆湖組、昆山組、啟東組和全新統如東組廣泛分布.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、粉質粘土（圖1）.

2 標本采集情況

本次在16個鉆孔中采集巖心標本19個，深度在20-104米，巖性主要為粘土、粉土、中風化泥質粉砂巖、強風化砂巖、中風化灰巖.采集層位于新近系鹽城組和第四系全新統和上更新統中.標本采集盡量做到均勻分布于調查區域，分布丹陽市全州鎮、麥溪鎮、延陵鎮、珥陵鎮、導墅鎮、陵口鎮、訪仙鎮等地（圖1）.現場對每個標本進行了編號，記錄了標本所在鉆孔編號、采樣的深度、巖性等數據（表1）.

3 標本物性特征

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

通過對丹陽地區第四系巖土標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.從密度參數來看，巖土標本密度均值最小的是粉土1.86g/cm3，均值最大的是中風化灰巖2.31g/cm3，而泥質粉砂巖和強風化砂巖由于風化嚴重和孔隙度較大等原因，密度較低.從磁化率參數可以看出，丹陽地區第四系巖土的磁性比較低，第四系粘土相對較高一些.標本電性參數中，電阻率均值較低的是粘土33.77Ω·m和粉土54.66Ω·m，其次是中風化灰巖157.79Ω·m，而中風化泥質粉砂巖和強風砂巖的電阻率較高，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風化砂巖19.91%和中風化泥質粉砂巖13.8%，說明鹽城組的上部風化層是較好的含水層，是今后在該地區尋找地下水的有利地層.

4 實測高密度電法剖面

在取得丹陽地區第四系物性資料后，利用該資料開展調查區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第四系電性特征有進一步的了解.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’剖面位于調查區東北部（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構，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粉質粘土，13.80～28.40m粘土，28.40～132.00m強風化角礫巖，角礫為灰巖.根據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巖，第四層是奧陶系灰巖（圖2b））.根據實測物性資料，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確性.

B-B’剖面位于調查區東部（圖1），處于太湖沖湖積平原.該剖面沒有驗證鉆孔，可結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構，第一層電阻率為15～30Ω·m，局部區域電阻率可達到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明顯的H型斷面類型特征（圖3a）.根據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粉砂（圖3b）.在無鉆探驗證情況下，也可以通過已有的地質資料結合實測的物性資料數據對物探剖面推斷解釋，取得較好的解釋效果.

5 結論

通過對丹陽地區第四系巖土樣品標本的物性測試，得到丹陽地區第四系主要為粘土、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.而下伏的中風化泥質粉砂巖電阻率均值在516.52Ω·m，強風化的砂巖和中風化灰巖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，可得到對應的地質剖面.在缺乏鉆探資料的情況下，物探成果剖面可以結合物性資料推測出較準確的地質剖面，補充鉆探在松散層厚度調查中鉆孔間空白地層信息.值得一提的是，調查區中風化泥質粉砂巖、強風化砂巖、中風化灰巖有較高的極化率，說明該地區下伏基巖含水性較好，對該地區找地下水具有重要的指導意義.

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參考文獻：

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