5万地质调查方法（精选2篇）
1.5万地质调查方法 篇一
1.1 调查区大地构造位置
调查区位于华北板块北部大陆边缘镶黄旗-赤峰火山型Ⅲ级大地构造单元, 区域上位于二连浩特-贺根山缝合带以南, 阴山北麓-赤峰深大断裂以北。古生代受东西向西拉木伦河板块的俯冲作用, 造就了本区东西向为主的古生界基底构造格架, 形成了一系列近东西向的褶皱、断裂构造。中生代受滨太平洋板块向西北的俯冲作用形成了北东向为主的侏罗世火山岩盆地、岩浆侵入等。新生代以大陆裂谷型基性火山喷发的地壳差异升降运动为主要特点 (如图1) 。
1.2 构造格架
调查区的大地构造位置显示了构造行迹在古生代受南北向的压应力场作用, 形成了近东西向的褶皱和断裂, 之后在北西向应力作用下, 形成了构造的叠加, 后期构造叠加的强度较前期要小。
2 地表地层与岩浆岩组合
2.1 地表地层特征与规律
经1∶5万区域地质调查工作证实, 区内较老地层为志留系中统晒勿苏组 (S2sh) , 其岩性为浅海相结晶灰岩、砂质板岩沉积;石炭系、二叠系为海陆交互相沉积含火山碎屑;缺失了泥盆系地层;侏罗系以沉积凝灰岩为主;白垩系下部为酸性流纹斑岩、流纹岩, 白垩系上部为陆相湖河沉积;新近系为玄武岩喷出和陆相含煤沉积 (如图2) 。
地层在大区域上表现为北东向的新老地层相间排列。从西到东62km共记有四个北东向地层出露规律带;相互为新老相间。第一个带:侏罗纪沉凝灰岩为主带, 带宽7~8km, 北东延伸超过36km;第二个带:新近系为玄武岩喷出带, 带宽带宽7~8km, 北东延伸约23km;第三个带:石炭纪、二叠纪、侏罗纪地层带, 带宽23km, 北东延伸约30km以上;第四个带:新近系为玄武岩喷出带和陆相含煤沉积带, 带宽32km, 北东延伸约50km。重要的是水地幅的 (第三个带) 地层, 从南向北中间为老地层, 老地层为前侏罗纪地层, 在红石拉山到兴隆沟, 带宽7km, 东西向延伸约24km。向北和南均为侏罗纪地层 (图2) 。也就是说, 本区地层具有东西向和北东向的叠加特点。水地幅二叠地层在图幅两侧呈Z字型或反S型构造, 显示了沿北东向地层受北西向压扭性地应力的作用。
2.2 地表岩浆岩特征与规律
(1) 岩浆岩的侵入时代和岩性。
岩浆岩以二叠纪、三叠纪花岗闪长岩、闪长岩等中基性侵入岩为主。侏罗纪侵入以花岗岩为主。白垩纪以花岗斑岩为主。
(2) 岩浆岩的出露特点。
岩浆岩出露以早期辉长岩呈近东西向出露, 岩体形态的长轴近东西向, 而北东向和北西向为主, 二叠三叠纪花岗闪长岩为北东向, 较晚的花岗岩呈北西向为特征。
3 深部基底构造的地面磁测特征
众所周知, 高磁测量仪器本身对磁性物体的感应是有一定范围的, 这就是说对磁力仪器的水平方向的移动会因为地质体磁性的变化而变化;当我们沿山体从下向上或从上向下移动时, 磁力仪器因为上下地质体不同而产生感应变化。磁测数据的综合特性表现了高磁仪测点处磁力的综合反映 (图3) 。通过实验可以定量的发现磁力仪的测量范围, 也可以发现高磁仪对不同磁性岩石在距离磁力仪距离变化时的数据变化。从现实的内蒙赤峰市水地幅等磁测资料看, 在水地乡东大面积汉诺贝组玄武岩出露, 在水地幅的西山弯子、前窑子也有汉诺贝组玄武岩出露, 但是有趣的是汉诺贝组玄武岩出露在地表厚度不大, 多数在100m左右, 根据物探磁测岩性的磁化率, 汉诺贝组玄武岩在埋藏深度变化时, 磁测数据就会有变化, 变化规律为:
因此, 埋藏深度大时, 磁测强度就会减弱。化极上延就是对地表高磁性物体的过滤, 化极上沿1500m磁异常等值线平面图就是对工作区基底构造的显示。
3.1 低磁性物质沉积岩的化极上延1 5 0 0 m磁异常等值线平面图
(1) 低磁性物质沉积岩在化极上延1500m磁异常等值线平面图上的大致分布特征。
在化极上沿1500m磁异常等值线平面图上我们看到低磁性物质的等值线趋势呈北东向, 在北东向的低等值线基础上叠加了近东西向的小圈闭形态, 这一特征显示基底构造为东西走向的构造线和北东向的叠加。这种特征和1∶20万航磁异常所揭示的基底构造规律很相似。东西向的异常残留在桥头幅很明显, 而在六分地和水地以北东向异常为大趋势。
在化极上沿500m磁异常等值线平面图桥头幅兰色的低负磁异常表现出近南北向的短轴形态, 异常圈闭范围小, 共有21个圈闭出露, 而在高磁异常覆盖下, 至少要有13个小的异常圈闭。在六分地幅, 这种小的异常圈闭也有27个, 高磁异常覆盖下应该有至少7~8个。通过对比, 我们可以知道在水地幅和木头沟幅因构造叠加引起的基底构造变形褶皱在数量上是相近的, 约为34个/每幅, 走向为北东向的大趋势叠加在东西方向上。
(2) 低磁性物质沉积岩在化极上延1500m磁异常等值线平面图上的大致分布特征对基底构造的揭示。
基底构造在本区是以北东向为主叠加有近东西向的构造线和面组成的褶皱叠加和断层分布规律。基底褶皱为东西向和北向叠加的马鞍状褶皱, 整体上在桥头幅表现为近东西向长轴褶皱向斜构造, 桥头东向斜构造, 桥头西向斜构造, 两个大的向斜加背斜, 背斜核为后期岩浆岩的通道。而在木头沟幅, 木头沟东向斜和木头沟西向斜加木头沟背斜, 该背斜为后期岩浆岩侵入的通道。在六分地幅, 北东向的褶皱和东西向褶皱叠加, 以北东向向斜为主构成了六分地大基底向斜。这种褶皱的形态组合也可能显示了水地幅的基底是以复式背斜为主的岩浆岩侵入区。地表地层出露应符合这一规律, 水地幅出露较老的地层。
3.2 高磁性物质岩浆岩的化极上沿1 5 0 0 m磁异常等值线平面图
(1) 高磁性物质岩浆岩在化极上延1500m磁异常等值线平面图上的大致分布特征。
高磁性物质岩浆岩在化极上沿1500m磁异常等值线平面图上的大致分布特征大体上呈北东向, 其分布范围以水地幅为主, 桥头幅图幅中间和木头沟东北部有高磁异常分布。整体上高磁异常为Z字形, 从桥头到木头沟高磁异常带宽4~8km为主长约20km组成了Z字形的上边, 而水地幅东边宽约20km, 长30km, 组成Z字形的下边。这样上边窄, 下边宽的大Z字形, 高磁性物质岩浆岩构成的不对称形态表明近水地东侧热流值高, 为本区高应力, 高热流带。
在高磁性物质岩浆岩在化极上延500m磁异常等值线平面图上高磁异常圈闭在桥头幅有12个, 在木头沟幅有18个, 在水地幅有14个。每个高磁异常圈闭的范围大致1~2km2。
(2) 高磁性物质岩浆岩在化极上延1500m磁异常等值线平面图上的大致分布特征对基底构造的揭示 (如图4) 。
基底构造中的岩浆岩是较沉积地层晚的侵入体, 侵入体以岩体或隐伏岩体的形式存在于自然界地层当中, 而岩浆岩的侵入受区域构造格局的控制, 反过来岩浆岩可以显示区域构造格局的状况。高磁性异常圈闭显示的岩体形态规律告诉我们, 岩浆岩侵入受北东向构造带的控制, Z字形形态表明岩浆受北西向压扭性区域应力场的作用, 岩浆岩高磁异常形态的北东向狭长, 北西向的宽带说明了北西向的张性应力场作用, 因此当北西向张性或张扭性侵入和北东向压扭性断裂汇合时, 是最易成矿的区域, 而这些区域在Z字形的转折端。从化极上延500m磁异常等值线平面图上看, 鸡冠山 (红石拉山) 成矿区、陕北营子 (西山弯子) 成矿远景区、窑沟成矿远景区、平顶山成矿远景区、八盖梁—头道杖房成矿远景区 (见内蒙古赤峰市桥头等四幅1∶5万区域地质略图) 。
4 难解的问题
2.5万地质调查方法 篇二
关键词：花都地区,水文地质结构调查,工作方法,三维水文地质结构模型
1 工作背景
自2005年9月开始, 中国地质调查局与广州市人民政府针对城市可持续发展中存在的地质问题合作开展了“广州城市地质调查”工作项目, 按照项目总体设计要求, 项目工作时间为2005年至2008年。其中《广州城市地质三维地质结构调查》为“广州城市地质调查”项目的专项, 该专项以查明广州市城市建设和发展规划区松散沉积层和基岩的基础地质、工程地质和水文地质特征, 重点查明地表向下50m深度的松散沉积层底界和基岩微风化层顶界的深度、主干隐伏断裂位置及其空间展布特征, 构建三维空间地质结构模型。其中专项工作依据广州市发展规划要求又划分为若干工作区, 主要有都会-南沙工作区、花都片区、白云新城、广州新城和南沙近期重点发展区以及荔城-三江片区等工作区。各区又分别包括基础地质、水文地质及工程地质结构调查。
2 工作内容和目标介绍
从本次工作背景可知, 花都地区为广州城市地质三维地质结构调查专项中水文地质专业的工作区块之一, 需要查明工作区水文地质结构, 建立工作区三维水文地质结构模型。为城市规划、发展、管理及应急等服务。具体来说主要有:基本查明工作区地下水补给、径流、排泄条件与运动规律, 地下水开采现状, 掌握工作区地下水动态变化规律及影响和控制因素。基本查明工作区主要城镇及城市规划发展区主要含水层及隔水层的岩性及其分布、厚度变化, 基本查明主要含水层的水文地质参数;查明工作区各含水层的富水性状况及水力联系、查明工作区地下水水化学特征, 对工作区地下水质量、污染程度、地下水资源可利用性、资源潜力进行评价, 建立三维地质结构模型。[1]
3 工作思路和方法介绍
上面已述, 工作区此次水文地质工作任务和目标是查明工作区水文地质结构特征和建立水文地质三维结构模型。因而在开展本次水文地质调查工作中, 为能较好地完成专项工作内容和达到工作目标, 需要对专业工作手段、工作思路和方法进行探讨和研究。三维水文地质结构模型, 即以三维可视化形式展示工作区水文地质结构特征, 而工作区工作程度和资料的可利用程度决定了模型的精度、客观性、可靠性和可利用性。
因而结合工作内容分解, 工作区三维水文地质结构调查工作思路应该是充分利用工作区已有的各类地质资料, 特别是钻孔资料, 按不同专业和目点进行归类整理, 按照规范规定的精度对资料进行筛选, 经过此阶段的工作, 达到对工作区工作程度和精度以及资料的可利用程度有了基本的认识, 结合工作区要求和规范, 有针对性的进行专业工作部署, 以便更好对工作区的工作程度进行控制和对已有资料进行一定的验证。
在完成了面上的调查、钻探、现场试验及样品采集测试工作后结合已已有的资料, 并按照规范要求筛选出基准控和骨干孔, 利用基准孔和骨干孔, 绘制控制工作区水文地质结构单元的若干水文地质剖面, 在绘制剖面的过程中, 通过对剖面钻孔分层资料进行分析对比, 在地层时代划分的基础上, 结合各地层岩性组合特征确定水文地质分层标准层;结合依据分层标准及厚度变化, 划分含水及隔水岩组, 并对含水层的富水性进行划分。
在水文地质分层标准、含水层及隔水层的划分及富水性划分的基础上, 通过一定的参数和代码依次对基准孔和骨干孔进行数字化处理;通过数字化处理后, 反过来对建模剖面进行水文地质分层和连接, 并对剖面各层赋以一定的参数和属性, 对剖面之间的交叉孔进行校准, 完成剖面的标准化处理, 在此基础上利用三维可视化处理软件, 分别将剖面导入软件中, 分别对相同的水文地质分层进行连接, 建立工作区水文地质结构框架, 接着通过给定的剖面的属性, 对结构框架进行充填实现构体。完成了工作区水文地质结构模型的建立。工作区的其他水文地质特征如地下水水化学特征也可以以某种属性的形式导入模型中与模型进行嵌套, 放入模型当中, 方便查询。总之, 建立的水文地质结构模型可以实现对指定区域水文地质结构、富水性及水文地质特征的查询。达到为城市规划、建设、管理及应急提供简洁、快捷、直观形象的水文地质信息的目的。
4 工作步骤介绍
4.1 资料的收集整理
水文地质结构调查需要多种水文地质参数信息, 资料收集的范围和内容包括水文地质测绘、水文地质钻探、水文地质试验、地下水水化学分析、同位素测试、地下水动态监测及统测、开采量资料等。因而需要充分收集工作区此类地质资料, 对资料进行综合整理, 基本查明工作区各地的工作程度、已有资料存在的问题和可利用程度。
在资料的收集和整理过程中, 需要重视工作区资料在时间系列上的完整性及不同时间系列的可对比性, 为此, 在收集水文地质资料过程中, 对某一阶段的工作资料要尽量收集全面, 把同一阶段的水文地质调查、钻探、试验、样品测试及评价资料搜全;在资料的整理过程中除了注重对资料进行分类整理外, 对同类资料也要求能按不同年代进行细分。
同时根据资料 (尤其是钻孔资料) 的详尽程度、完整性和可利用性, 选出建模基准孔和骨干孔。按照项目总体设计和专项设计的要求, 建模的深度大约50m左右, 主要是松散层范围和基岩微风化层。因而水文地质基准孔要求选取有较全的水文地质参数、地层、水化学、同位素等专业属性资料的水文地质孔, 最好是揭露松散地层完全的、地层时代界限清楚、各地层顶底板界面清晰的、分层描述具体和详细的、并处于地下水系统代表性控制点上的钻孔, 以利于对水文地质结构单元控制。这些孔是用以构建建模剖面、进行水文地质结构划分、对比、地层时代鉴别、水文地质填图单位确定及水文地质结构格架建立的标准钻孔, 可以作为邻近地区的标准地层及横向对比依据, 研究其它水文地质钻孔结构的参照。整体要求基准孔达到分布相对均匀, 对工作区水文地质结构进行有效控制的目点。此外除了选取基准孔外, 对那些较好地揭穿研究地层、地层描述较详细具体的、分层清晰、具有较多测试资料和水文地质属性的钻孔可以挑出来作为骨干孔。在钻孔资料整理过程中, 应特别重视对钻孔分层和岩性描述、地下水水位动态监测及水文地质钻孔抽水试验、水质取样分析测试结果的分析和处理。建立工作区已有地质资料数据库, 在此过程中要强调和重视对入库的原始数据进行校对核实。
4.2 水文地质地面调查
水文地质调查应以已有调查研究成果为基础, 基本查明重点地区包气带岩性、厚度及其区域分布;重点查明区域地下水补给、径流和排泄条件变化及影响变化的自然因素及贡献, 建立、完善地下水系统结构模式或模型;查清重要的人类活动 (例如土地利用、水资源开发等) 情况, 重点是地下水开发利用状况, 集中开采水源地分布及其开采量等[2]。
4.3 水文地质钻探
水文地质结构调查主要为弥补和验证某些含水层组的水文地质参数, 补充资料空白区和欠缺地区, 进行水文地质观测、抽水试验, 必要时留做地下水长期动态观测孔。水文钻探工作部署的依据是工作目标任务以及在收集整理以往资料的基础上, 主要部署在需要进行含水层水文地质参数验证的地区、资料空白区和欠缺地区。钻孔设置要求目的明确, 尽量一孔多用, 如水样和/或岩 (土) 样采取、试验等, 项目结束后应留作监测孔。
4.4 水文地质试验
水文地质试验主要是现场的抽水试验, 抽水试验是分析研究水文地质结构的重要手段, 通过抽水试验可以了解含水层的富水性以及与含水层之间的水力联系等信息。此阶段的工作部署也是在分析整理研究前人工作成果的基础上进行的, 主要在具有供水意义的地区和层位以及水文地质参数缺乏的地区布置抽水试验, 获取工作区系统完整的抽水试验资料和水文地质参数, 以此为基准, 利用这些试验资料来验证和整理工作区已有的相关资料。
4.5 水文地质样品测试
水文地质样品测试包括水化学分析 (无机分析和有机分析) 和同位素测年。作为水文地质结构调查工作的重要内容, 地下水的水化学成分及其时空变化规律是水文地质结构研究的重要方面。水化学分析主要用于对工作区水化学状况进行分析研究, 评价工作区水质及污染程度。通过和以前的测试分析结果进行横向对比, 研究地下水化的演化规律。同位素测年用于进行地下水测年, 分析不同水文地质结构单元之间的水力联系。
在本次水文地质调查工作中, 在重点地区按照一定的精度采集了地表水和地下水样品, 特别是每个水文地质钻孔都采集了水样, 并送交专业规范的测试中心进行测试, 主要进行了水质全分析, 测试项目包括颜色、浑浊度、肉眼可见物、嗅和味、游离CO2、Ca2+、Mg2+、Na+、K+、NH4+、TFe、Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-、NO3-、NO2-、PO43-、OH-、H2SO4-、F-、pH值、耗氧量、总硬度、溶解性总固体。同位素测试主要系统采集大气降水、河流、不同深度地下水的同位素样品, 分析各含水层之间的水力联系。分析项目为14C、18O、D、氚[3]。
4.6 所有资料的综合整理
完成了面上的调查、水文地质钻探、现场试验及样品测试工作后, 即需要对所有的资料包括前面提到的收集的钻孔资料进行综合整理, 在整理过程中, 重视用本次调查结果尤其是水文地质钻探、现场试验及样品测试结果对收集的资料进行验证, 并对资料进行归纳分类、建立基准孔和骨干孔数据库, 图件库、样品测试结果如水化学、同位素测试结果等数据库。
4.7 利用基准孔和骨干孔绘制基准剖面, 建立三维水文地质结构模型
钻孔是建立是查清工作区水文地质结构的基础, 从钻孔中筛选出的基准孔和骨干孔是构建三维水文地质结构模型的基础, 利用已选定的基准孔和骨干孔建立钻孔数据库是三维地质结构的基础。然后利用已有的基准孔和骨干孔绘制剖面, 首先布置近东西和近南北的两条主干剖面, 其余剖面的布设应以能控制工作区水文地质结构为目的。要求与主要水文地质构造面线平行或垂直, 能贯穿工作区主要水文地质构造单元。
通过对同一剖面内和不同剖面之间的钻孔进行分析对比, 建立工作区水文地质分层标准和富水性划分原则, 确定含水层和隔水层的岩性以及含水层的富水性。通过建立的水文地质分层标准、含水层隔水层岩性及含水层富水性的划分原则, 对基准孔和骨干孔进行数字化, 即以一定的参数表述钻孔不同层的水文地质特征包括含水性隔水性、所处时代、富水性, 根据这些划分特征, 而后同一剖面内不同之间通过属性进行连接, 完善基准剖面, 同时对剖面不同区段赋以一定的参数属性, 分别导入三维建模软件中, 由于剖面内部不同区与都有一定的属性, 导入软件内后, 剖面之间不同的区域通过属性进行连接充填构体, 形成三维立体框架。在剖面之间连接的过程中, 需要地质人员的认识, 以便更贴近实际, 模型也更可靠准确。在这一过程中, 专业技术人员对工作区认识和熟悉程度差异会对剖面之间的连接差生差异, 建立的模型效果精确程度有差别, 因此这一过程之前需要专业技术人员对工作区背景、水文地质条件要有全面深刻的了解。
5 水文地质综合研究
根据广州花都地区地下水资源开发利用状况, 地下水资源形势, 城市发展规划等。水文地质结构调查工作应加强对现有城镇地区和规划区的调查, 其次为了进一步查明工作区地下水资源量, 对流经工作区大型河流如流溪河和巴江流域等重点地区开展调查。查明工作区地下水资源量和地下水水质, 评价区内地下水资源状况和地下水质量及污染程度, 提出区内地下水资源管理、开发利用、规划建议, 提出地下水资源污染防治对策和保护措施, 并找出地下水资源开发利用前景地段。总之, 水文地质结构的成果应主要用于当前今后地下水资源的规划、管理、开发利用、保护及污染防治。
5.1 含水层结构的划分
在地层时代划分的基础上, 以各地层岩性组成、以地下水埋藏条件等水文地质条件为依据, 进行水文结构划分, 建立三维水文地质结构模型。
首先根据地层成因时代、岩相变化、含水砂层空间展布和水动力条件, 进行含水层组的划分, 划分出主要含水层组及隔水层组, 然后根据含水层组的厚度、埋藏条件、砂层粒度及其水文地质参数, 分析含水层组的富水性, 并进一步划分出含水层段。
5.2 含水层的富水性与渗透性
根据大量的抽水试验资料, 统计分析不同水文地质区段、不同深度、不同粒度含水层的涌水量, 了解含水层的富水性与渗透性能, 地下水的水力性质。掌握不同深度含水层水位的变化特点, 分析与判断不同深度含水层之间的水力联系以及补给排泄关系。
5.3 地下水水化学与同位素特征
通过对地下水的化学组分、浓度、特征元素的迁移规律、地球化学作用等方面的系统分析研究, 认识地下水的形成条件、古地理古气候环境、水循环交替条件, 以便更完整地认识工作区水文地质结构的特征。通过统计分析区域地下水水化学时空变化, 分析研究地下水的演化发展规律[4]。
5.4 地下水流场变化研究
花都地区松散层地下水系统是由多层砂构成的含水系统所组成。工作区地下水尤其是岩溶地区地下水水文变化较大, 区内地下水被大量抽取后, 地下水流场发生了明显的变化。形成了地下水降落区, 引起了一系列环境地质问题如岩溶地面塌陷, 深层地下水被污染等。
为了更好地掌握区域地下水流场的发展演化, 为城市规划建设、地下水开发利用服务, 需要重视和加强对区域地下水流场的研究。通过系统调查及对区内地下水监测资料分析研究, 分析浅层地下水的补给、径流、排泄特征, 基本可以了解地下水的天然流场特征和开采条件下流场的变化, 分析研究当前开采利用条件下地下水流场演化及预测在不同开采规模和强度下地下流场的变化。
6 结语
城市地质调查工作的核心是三维地质结构调查, 水文地质结构调查作为地质结构调查三大内容之一, 意义重大, 可以用来查明工作区含水层的分布、各含水层的富水性及地下水水化学及地下水流场特征, 通过建立三维水文地质结构模型可以直观、立体想象地展示出来, 可为城市的规划、管理、应急等提供指导和参考。
水文地质结构调查工作的基本思路和方法是充分利用工作区已有的各类资料, 在分析整理已有资料的基础上, 补充必要的地面调查、水文地质钻探、抽水试验、水化学分析及同位素分析已达到对现有资料的补充验证重点地区的加密, 达到项目和规范要求的精度和控制要求, 在此基础上, 对已有资料进行分类整理入库, 选出基准孔和骨干孔并通过基准孔和骨干孔绘制建模剖面, 通过对剖面钻孔进行分析对比, 结合地层时代划分、水文地质条件建立水文地质分层标准, 对含水层隔水层进行划分, 在此基础上结合含水层砂层厚度、粒度、埋藏条件, 进行富水性划分, 完成钻孔资料的标准化和数字化, 进而完成剖面的标准化和数字化, 最后通过三维建模软件建立三维水文地质结构模型。与此同时, 通过对水化学分析资料、地下水动态观测资料及地下水开采利用资料的额综合分析研究, 可认识工作区地下水化学和地下水流场的发展演化规律, 并进行预测。
参考文献
[1]庄文明等.广州城市地质调查总体设计.广州:广东省地质调查院, 2006
[2]中国地质调查局.地下水污染调查评价规范 (1:50000-1:250000) [M].中国地质调查局, 2006
[3]李继军.天津市三维地质结构调查工作方法的应用.地质调查与研究, 2006, 29-3