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工作方法四 鉆孔的巖性分層、描述及柱狀圖編制

在平原、盆地地區,第四紀地層覆蓋嚴重或露頭不好時,必須借助鉆孔,才能獲得研究區較為詳盡的第四紀地層資料,因此熟悉並掌握野外第四紀鉆孔的巖心編錄及柱狀圖的編制,是第四紀地質工作者應具有的基本技能。

壹、第四紀鉆孔的野外編錄內容

對鉆孔巖心進行客觀、詳細地編錄是平原區第四紀研究工作的重要基礎。鉆孔巖心野外編錄表(表2-2)是最原始的鉆孔資料,也是最為重要的基礎資料,不僅要仔細填寫,而且要妥善保存,不得丟失。在野外編錄表上首先要標明鉆孔編號、坐標、孔口標高、施工日期等,在地形圖上標出鉆孔位置。鉆孔開工後,在施鉆過程中,地質編錄人員在鉆探現場進行及時的巖心編錄,編錄的內容主要包括地層分層序號、巖性特征、層頂深度、層頂標高、層厚、柱狀圖、巖心采取率、樣品取樣深度和樣號等。在巖心編錄表上編繪簡要的巖性柱狀圖,其比例尺壹般采用1∶100或1∶200 ,在巖性柱狀圖上第四系與下伏基巖應表示出不整合接觸關系。

表2-2 鉆孔巖心編錄表

二、第四紀鉆孔巖性分層和描述

鉆孔巖性分層主要根據沈積物的顏色差異、沈積物粒度變化、成分不同、沈積構造,以及壹些特殊特征等,如含化石、斷層等。

在進行詳細的鉆孔巖性描述之前,首先要進行宏觀的觀察和分層,根據第四紀沈積物的顏色、巖性、粒度、風化程度、磨圓度、結構面(侵蝕面)等變化進行自然分層,分層的詳細程度可視研究任務和要求而定。室內綜合研究時可根據野外分層進行適當的合並。巖性從上向下逐漸進行,描述完壹層巖性,再進行下壹層的巖性描述。

第四紀鉆孔巖性描述應分別描述每壹層沈積物成分(礫石、砂成分,充填物成分)、沈積物顏色(幹色和濕色)、沈積物的分選性和磨圓度(主要對礫石)、碎屑物的大小、厚度及其變化、沈積構造、礫石的排列、層與層之間的接觸關系、風化程度、結構面特征(接觸面、侵蝕面)、含化石情況以及成巖性等方面。

根據研究工作精度的需要,以適當的間隔采集系列的年代學、古地磁、化學分析、粒度分析、粘土礦物、微體古生物等測試樣品,若遇見動植物化石應采集化石標本,以便於進行室內分析研究,並在相應采樣部位進行詳細記錄其化石類型、深度和編號。

三、鉆孔柱狀圖編制和鉆孔資料整理

1.柱狀圖的基本內容

巖性柱狀圖的基本內容包括圖名和比例尺、鉆孔的地理位置、鉆孔標高、地層分層、分層代號、厚度、巖性符號、層厚、巖性描述、化石、樣品采集情況以及圖件編制單位等(圖2-15)。

圖2-15 鉆孔巖性柱狀圖格式

2.柱狀圖的表示方法

(1)地層年代的表示方法

主要采用代號法,即用地質年代代號去表示地層的時代,常用的有Qp1代表下更新統,Qp2代表中更新統,Qp3代表上更新統,Qh代表全新統。如果還要對每壹層進行詳細劃分,則可用上標1、2、3等加以區別時代的早晚,如Qp3-1等。

(2)巖性符號

按常用的壹些花紋符號來代表地層巖性。壹般礫石以圓圈表示,砂以實心點表示,粘土以橫虛線表示,顆粒的粗細也可根據圓圈和實心點的大小給予區別,但在野外工作中,還要根據具體巖性組合情況賦予壹定的花紋符號。對於壹些特殊的標誌層、沈積結構和構造,也應用相應符號表示出來。

3.鉆孔柱狀圖的編制

根據鉆孔深度、巖性分層的詳細程度,選取適當的比例尺,繪制完成第四紀鉆孔巖性柱狀圖(圖2-15)。按照鉆孔巖心編錄的巖性分層,用規定的巖性符號填充巖性柱狀圖的相應層位。對於描述中出現的壹些特殊意義的沈積層、標誌層以及沈積夾層等,可適當誇大表示,以準確表達這些特殊的沈積現象。在柱狀圖的相應部位標註采集的樣本情況。

必要時,還要綜合多個第四紀鉆孔的數據資料,進行多個鉆孔巖心聯合剖面圖的繪制,可以進壹步分析研究區的地層空間展布情況,每層的厚度變化以及巖性巖相變化,進行古沈積環境的恢復。

4.鉆孔資料的整理與分析

根據編制的單個第四紀鉆孔巖性柱狀圖,分析第四紀不同時期各巖性分層的沈積特征以及在垂向上的變化規律,進行沈積相的分析,初步確定研究區的第四紀沈積層序或相序,恢復古沈積環境。

(1)鉆孔巖心聯合剖面圖的編制

鉆孔巖心聯合剖面圖是在對壹系列相鄰鉆孔巖心進行巖性巖相分析和地層劃分的基礎上,在橫向上把相同時代的地層連接起來完成的圖件(圖2-16)。整個剖面結構應體現巖性巖相變化規律、沈積成因標誌,反映出沈積環境的橫向變化特征,某些夾層或透鏡體的處理要考慮剖面總體結構的合理性。編制聯合剖面圖時應註意以下幾點:

圖2-16 上海北西-南東向第四紀地質剖面圖

(據Chen Zhongyuan et al.,1995)

確定比例尺 確定水平比例尺,沿剖面的延伸方向,根據鉆孔的實際距離按水平比例尺在剖面線上標明各個鉆孔所在的具體位置;特別註意的是,所用鉆孔巖心柱狀圖都應使用相同的垂直比例尺。

鉆孔巖心的表示 可用壹垂直地面的直線或柱狀剖面表示,把各巖性層的巖性花紋符號繪制在柱狀圖上。

地層連接的方法 根據各鉆孔巖心柱狀剖面反映的巖性、巖相等特點以及地層的年代數據,同時代的地層相互連接,充填巖性花紋符號構成聯合剖面。壹般的作法是,根據深度大致相當,巖性相同或相似的層,或時代相同的巖性層可以進行橫向連接。但是還要註意特殊剝蝕面和接觸面的存在,它們可作為橫向巖性層對比的標誌。因此,除了巖性特征,還要特別註意標誌層(包括海相沈積層中的陸相夾層或陸相沈積層中的海相夾層;特殊巖性、結構、成分的巖層;次級氣候波動形成的次級古土壤層等各種沈積標誌、環境標誌和生物標誌等)。條件允許時,還要運用測年數據建立相互間的對比關系。此外還可以依據地震剖面資料尋求地層相互之間的對比關系。

特殊層位的處理 在某些單個鉆孔中出現的巖性分層,而在其他鉆孔中無法找到相對應的層位時,應根據1/2原則在相應的部位予以尖滅;對於分層數不能完全對應的鉆孔,可以考慮研究區的沈積特征、地貌以及年代學資料,進行不同層位間的連接。

標註沈積物的形成年代及成因。

(2)鉆孔巖心聯合剖面圖的綜合分析

根據鉆孔的聯合剖面,不僅可分析地層的垂向和橫向變化,了解不同區段的地層發育特點,分析研究區的第四紀地層分布的整體特征,而且可以分析形成各種沈積物時的沈積作用,確立研究區完整的第四紀地層層序、埋藏地貌及新構造運動的表現特征,進而認識研究區第四紀環境變遷的過程。

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