system: [SYSTEM]

user: 5. 资料解释 根据侯红星等(2020)、鲁敏等(2020)提出自然资源地表基质“五类三级”分类建议方案，将钻孔编录中各岩性层位与基质层对应如下：粉土–壤土，粉质粘土–黏土，卵石–砾石，中砂–含砾砂，细砂–砂。 5.1. 微动勘探与高密度电法反演对比 在微动测线WD05P9号点(39.174641666N， 115.514302778E)附近，布设钻孔ZK303 (39.175736112N， 115.514300000E)，终孔深度为54.7 m。依据微动反演的结果模型，由图2可以看出，该点下方地层在100 m范围内可以大致划分为九层。自上而下，第一层深度大致在2.2 m左右；第二层厚度为6 m，深度大致在8.2 m左右；第三层厚度为7.2 m，深度在13.4 m附近；第四层厚度为8.64 m，深度在22 m左右；第五层厚度为10.37 m，深度在32.5 m左右；第六层厚度为12.44 m，深度在44.94 m附近；第七层厚度为14.93 m，深度在59.87 m附近；第八层厚度为17.92 m，深度在77.79 m附近；第九层厚度为21.5 m，深度在99.29 m附近，再往深部分界面速度由652.91 m/s急剧跳动至1062 m/s。 对比WD5P9点微动反演结果及钻探ZK303编录结果(见表1)，发现钻孔编录结果中，蓝红相间的层位，如深度2 m左右的壤土–含砂砾层、8 m左右的黏土–壤土层、13.3 m左右的细砂–砾石层、22 m左右的细砂–砾石层，在微动反演结果中均有较为明显的显示。而微动反演结果中，深度34.43 m至61.8 m区间内，波速在约27 m的深度范围内，由680.41 m/s变动至690.65 m/s，波速变化较小，与其余层位的波速差异明显不在一个量级，因此在不考虑钻孔编录结果的情况下，更倾向于认为此处的波速变化反映的是地下介质随深度加深，压实程度变得致密，波速增大的结果，不作为地质界面划分的依据。考虑钻孔编录结果在该波速变化点结果显示为壤土、黏土交替出现，而在浅部的微动结果中壤土、黏土未表现出明显物性差异，该区间内浅部有明显物性差异的成分如含砂砾、细砂层厚且相对较浅，可能是导致微动结果模型深度-速度曲线无法区分的主要原因。微动结果深度61.8 m以下，有736.99 m/s、957.61 m/s、1062.1 m/s三个较为明显的波速分界，虽然钻孔已经封孔，但综合考虑区域地层，结合浅部钻孔信息，推断解释为基岩不同风化程度的反映。 在钻孔编录范围内，微动反演结果的层位均有地质界面与之对应。0~20 m深度范围存在误差，可能原因是数据采集过程中存在一定高频干扰，从而影响反演结果中浅层S波速度变化；微动反演结果无法与地质界面一一对应，这可能既与地层组成成分未有明显物性差异有关，也可能与地层厚度有关。从现有两个钻孔资料来看，微动能够反映出的地层大都在三米以上。地层厚度过小，组分接近无明显物性差异，可能是WD5P9点反演结果对地质层位壤土–黏土识别不敏感的原因。 图2. WD5P9点反演结果模型深度–速度曲线 以WD5P9点及其附近钻孔ZK303对应结果为依据，归纳工区分层规律：最浅部层位大致组成成分为壤土、黏土(包括耕植土、人工填土等)，其视横波速度大部分在200 m/s以下，深度范围大致为10 m以浅；其下部第二层层位组成成分大致为壤土、黏土、细砂及含砂砾等，其视速度大部分在200~350 m/s，深部范围大致到15~20 m左右；其下部第三层位组成部分，视速度大致在350~500 m/s以上，组成成分可能为黏土、砾石等；其下部层位视速度大致在500 m/s以上，组成成分可能为粘土、风化砾石灰岩等。 工程剪切波速度经验认为500 m/s以上时，地层已经成岩，以此为参照标准，综合考虑钻孔编录及微动结果，选取750 m/s作为划分土–岩即第四系与下覆地层分界面的标准。按照视横波速度500~750 m/s为第四层位，组成成分可能为粘土、风化砾石等。 工区大部分基岩岩性为灰岩，以750~950 m/s、950~1050 m/s、1050~1600 m/s作为划分风化程度的标准，将其区分为强风化、中风化及微风化三种类型，作为第五、六、七层位。依据常见岩土介质的密度和波速经验，未风化灰岩的横波速度大致在1200~2400 m/s区间内，结合微动分层结果，认为工区未风化灰岩波速在1600 m/s以上，即为最底部层位。综上，按照反演视横波速度，将微动测线下方地层剖分为八个层位，剖分标准分别为200 m/s、350 m/s、500 m/s、750 m/s、950 m/s、1050 m/s、1600 m/s的视速度界面。 Table 1 Comparison of the borehole ZK303 and the point WD5P9 of microtremor exploratio 分层号 编录分层深度/m 岩性描述 微动界面深度/m 微动界面波速/m/s 1 0.1 壤土 2 0.5 黏土 3 2 壤土 2.22 147.83 4 5.15 含砂砾 5 7.6 壤土 6 7.95 黏土 8.22 188.75 7 10.75 壤土 8 11.70 黏土 9 12.90 壤土 10 13.30 细砂 15.42 342.66 11 19.05 砾石层 12 22.40 细砂 24.06 527.44 13 29.15 砾石层 14 30.25 黏土 15 31 壤土 16 31.65 黏土 17 34.55 壤土 34.43 680.41 18 36.05 细砂 19 38.15 壤土 20 50.3 黏土 46.87 690.65 21 51.3 壤土 22 51.95 含砂砾 23 53 细砂 24 54.7 黏土、风化砾石 25 - 强风化岩石(灰岩) 61.8 736.99 26 中风化岩石(灰岩) 79.72 957.608 27 101.22 652.92 28 弱风化岩石(灰岩) 150 1062.1 表1. 钻孔ZK303与微动WD5P9点对比 以上述层位划分标准为依据，微动WD05剖面与高密度L9剖面对比分析如图所示。 微动05测线角度为135˚，全长900 m，点距50 m，由视横波速度剖面图(图3(a))可知，地下层位浅部成层性较好，各层位相对分布较全，基质层厚度大约在30 m~40 m，小号点相对较薄，大号点相对较厚。剖面图横坐标220~320 m区间，即3号点4号点下方，灰岩界面向上隆起，表现为背形特征。根据钻孔ZK303资料，各基质层划分如图3(b)所示。 同一测线上布设有高密度电法L9剖面(图3(c))，全长1000 m，点距10 m，测线方位角135˚。从电阻率反演剖面图(图3(c))上可见，0~15 m为第四系低阻层，电阻率基本在200 Ω∙m以内。之下有一高阻层，层厚约为20 m，大号点端层厚更大。50 m以下，电性分布并不均匀，存在一些电性不均匀体，总体电阻率值不高，在500 Ω∙m以内，并且小号点一端电阻率明显高于大号点端。在图3(c)剖面450~500 m处出现视电阻率异常，推测应该是断裂破碎带含水所致；在800 m钻孔303来看，深度18~30 m处有高阻异常带，对比钻孔数据(图1、表1)该处为卵石层，孔隙度较大，因此电阻率较高。与微动05剖面结合来看，层位划分形态一致，划分覆盖层分辨率不如微动勘探，但是相对于高密度电法来看，微动勘探横向分辨率有限，缺失细节，仅凭图3(a)来看无法得到450~500 m处断裂破碎带的位置。 综上所述，可划分以下4个层位(图3(c)所示)，从上之下共可以划分四层，第一层为壤土、黏土等基质构成的低阻层，第二层为壤土、黏土、砂砾等基质构成的高阻层，第三层电阻率呈现低阻，可能为强风化灰岩含水所致，第四层灰岩受风化程度较小，含水量越来越低，因而电阻率较第三层更高。 图3. 微动勘探与高密度电法反演剖面对比图。(a) 微动WD05线视横波速度剖面图；(b)微动WD05剖面综合解释图；(c) 高密度电法L9线视电阻率反演剖面图 5.2. 微动勘探与反磁通瞬变电磁法反演对比 微动勘探与反磁通瞬变电磁反演对比图如图4所示。 微动06线北西端起于隆起山体上，基岩出露，岩性为石灰岩夹泥质白云岩，第四系覆盖较浅，200点附近进入山前盆地，全长2 km，点距100米，测线方位角135˚。依据波速200 m/s、350 m/s、500 m/s、750 m/s、950 m/s、1050 m/s、1600 m/s视速度划分界面，如图4(a)所示。微动06线自山前向下倾至平原区，依旧表现出较好的成层性，自上而下前三层(波速500 m/s以内)为砂砾、土质、泥质等基质层覆盖，后三层为岩石基质层。在测点400~900点区间范围内，反演电阻率等值线出现异常梯级带，呈现下凹特征，推断为山前断裂所致行成的破碎带。 同一测线布设有反磁通瞬变电磁L1剖面(图4(b))，全长2000 m，点距50 m，测线东南端穿越南水北调沟渠，因周围围栏阻挡舍弃两个物理测点，为1800点和1850点。经查阅该地区物性参数资料，反演电阻率以250 Ω∙m为界进行了第四系覆盖和基岩界面的划分，小于250 Ω∙m的地层为第四系(Q)，其中包含黏土、壤土及砂砾层，埋藏厚度最深处位于400点附近，埋藏厚度约为30 m，全剖面第四系覆盖埋深平均厚度在18 m左右；大于250 Ω∙m的地层为奥陶系中统马家沟组地层，岩性为灰岩。反演剖面形态与微动剖面图一致，呈现下凹型，微动06剖面750 m/s以内的低速带与瞬变250 Ω∙m以内的低阻带范围划定一致，均划定了第四系与基岩的分界面。在低速带内微动可以划分出3个层位，瞬变电磁剖面上也有3层的显示，但是该3层基质(黏土、壤土及砂砾层)的电性参数差异不太大，无法根据搜集资料电性参数进行分层，仅依据电阻率划分不够充分，结合微动的视横波速度剖面的深度及范围，则可以为反磁通瞬变电磁剖面划分第四系覆盖层位。 图4. 微动勘探与反磁通瞬变电磁法反演剖面对比图。(a) 微动WD06线视横波速度剖面图；(b) 反磁通瞬变电磁L1线视电阻率反演剖面图