李向前，趙增玉，程 瑜，郭 剛，盛 君，金永念，張祥云

(江蘇省地質(zhì)調(diào)查研究院，南京 210018)

平原區(qū)多層次地質(zhì)填圖方法及成果應(yīng)用
——以江蘇港口、泰縣、張甸公社、泰興縣、生祠堂鎮(zhèn)幅平原區(qū)1∶50000填圖試點為例

李向前，趙增玉，程 瑜，郭 剛，盛 君，金永念，張祥云

(江蘇省地質(zhì)調(diào)查研究院，南京 210018)

以江蘇港口、泰縣、張甸公社、泰興縣、生祠堂鎮(zhèn)幅平原區(qū)1∶50000填圖試點為例，圍繞深覆蓋平原區(qū)1∶50000基礎(chǔ)地質(zhì)填圖的不同深度層次目標(biāo)任務(wù)，采取多種有效技術(shù)方法組合，分別對淺表(0～4 m)沉積物、第四紀(jì)以來松散層、以及基巖地質(zhì)等3個深度層次的有效地質(zhì)填圖技術(shù)方法進(jìn)行研究。淺表采用槽型鉆+DEM+RS的綜合填圖方法，第四紀(jì)以來松散層采用鉆孔、綜合地球物理測井相結(jié)合的方法建立地層格架，基底地質(zhì)特征通過區(qū)域重磁資料結(jié)合淺層地震勘查研究，有效填繪各層次地質(zhì)信息?；诙喾N信息源，建立了不同深度、不同精度的多尺度三維地質(zhì)模型，通過三維建模客觀表達(dá)多層次地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征，豐富了平原區(qū)1∶50000填圖成果圖件體系。最后，探索了不同層次填圖成果的應(yīng)用領(lǐng)域，為平原區(qū)1∶50000填圖的地質(zhì)圖件表達(dá)及成果應(yīng)用提供示范。

平原區(qū)；1∶50000填圖；三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)；成果應(yīng)用

0 引言

我國主要經(jīng)濟(jì)區(qū)和大中型城市大多位于平原區(qū)，如環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)圈、長三角經(jīng)濟(jì)圈、珠三角經(jīng)濟(jì)圈等。深覆蓋平原區(qū)的基礎(chǔ)地質(zhì)填圖與基巖出露區(qū)，如造山帶區(qū)[1]，有明顯不同，其研究對象主要為第四紀(jì)以來的松散沉積物，研究內(nèi)容主要為松散沉積物的物質(zhì)組分、顆粒大小、化學(xué)成分、地質(zhì)年齡、形成環(huán)境、物質(zhì)來源等，工作成果強調(diào)可用性、科學(xué)性、針對性，核心工作任務(wù)是構(gòu)建第四紀(jì)以來不同層次松散沉積地層的空間三維結(jié)構(gòu)模型，重點服務(wù)于重大工程建設(shè)論證以及區(qū)域性戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃編制。

針對深覆蓋平原區(qū)如何開展地質(zhì)工作，邱鴻坤等[2]以1∶250000杭州市幅第四紀(jì)研究和填圖實踐為例，系統(tǒng)闡述了深覆蓋區(qū)1∶250000區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作方法；Weertsa等[3]充分利用已有的鉆孔資料，結(jié)合新的填圖單元，以巖石地層為基礎(chǔ)，開展了荷蘭第二代地質(zhì)填圖工作，建立了荷蘭第四紀(jì)地層格架；李繼軍[4]以天津為例，闡述了天津松散層地質(zhì)結(jié)構(gòu)調(diào)查、工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)調(diào)查、水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)調(diào)查和基巖地質(zhì)調(diào)查的工作思路和技術(shù)方法；繆衛(wèi)東等[5]研究了淺層地震勘查在南通地區(qū)第四紀(jì)地層劃分、古河道、基底斷裂等中的應(yīng)用?？v觀前人在深覆蓋地區(qū)開展的地質(zhì)研究工作，大多側(cè)重于第四紀(jì)地層的研究，對淺表和基底地質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究工作開展較少，對填圖成果表達(dá)及如何使成果更好地服務(wù)于城市社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，提高城市資源與環(huán)境協(xié)調(diào)水平等方面鮮有涉及，這也是當(dāng)前平原區(qū)地質(zhì)工作的熱點及難點。

本文以江蘇港口、泰縣、張甸公社、泰興縣、生祠堂鎮(zhèn)幅平原區(qū)1∶50000填圖試點工作為例，從淺表、第四系、基巖面3個方面，采取多種填圖技術(shù)方法組合、多種模型構(gòu)建方法，研究了試點區(qū)3個深度層次的沉積結(jié)構(gòu)特征，并開展了不同深度層次填圖成果的應(yīng)用研究。

1 區(qū)域地質(zhì)地貌特點

1.1 地質(zhì)地貌特點

試點區(qū)位于長三角經(jīng)濟(jì)區(qū)的中心地帶(見圖1)。近20年來，該區(qū)域城鎮(zhèn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、固定資產(chǎn)投入大幅增長。在取得巨大發(fā)展成就的同時，也面臨著嚴(yán)峻的地質(zhì)資源保障與地質(zhì)環(huán)境安全形勢，如：在重大基礎(chǔ)設(shè)施項目的選址、地面沉降災(zāi)害預(yù)防與監(jiān)控、地下資源分布狀況、地質(zhì)資源持續(xù)利用等方面缺乏前期地質(zhì)工作技術(shù)支撐；國土資源、生態(tài)環(huán)境預(yù)警預(yù)報監(jiān)控系統(tǒng)不夠完善；局部地區(qū)水土質(zhì)量惡化、因?qū)Φ刭|(zhì)條件認(rèn)識不夠?qū)е鹿こ探ㄔO(shè)投入加大等。為確保工作區(qū)國民經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展，開展基礎(chǔ)性地質(zhì)調(diào)查工作具有重要的戰(zhàn)略性和前瞻性意義。

圖1 試點圖幅地理位置Fig.1 Geographic location of mapping sheets area

試點區(qū)屬于江淮兩大水系沖積平原，南面屬長江三角洲沖積平原，北面屬里下河沖積平原，地勢呈南高北低。南邊長江三角洲地區(qū)高程主體4～5 m，向南靠近長江高程略有降低；北邊里下河地區(qū)標(biāo)高主體2 m左右，為低洼水網(wǎng)密集地區(qū)。地表均被第四系覆蓋，松散層(Q+N)厚度由南向北呈遞增趨勢，南端松散層一般厚200～300 m，北側(cè)最深處松散層厚達(dá)1200 m以上。

試點區(qū)大致以新通揚運河為界，分為南通和東臺2個第四紀(jì)地層小區(qū)，2個小區(qū)第四系在地層結(jié)構(gòu)、巖性組合特征、海侵層分布、物質(zhì)來源及水文地質(zhì)條件等方面均存在較明顯的差異。南側(cè)南通小區(qū)屬于長江三角洲地層分區(qū)；北側(cè)東臺小區(qū)屬于灌南—鹽城地層分區(qū)。兩區(qū)第四紀(jì)地層均發(fā)育齊全，沉積厚度相當(dāng)，但部分層位沉積厚度有差異。物質(zhì)組成有較大的差異(見表1)，南側(cè)南通小區(qū)沉積物更新統(tǒng)以含礫粗砂、中—細(xì)砂為主，夾少量的粉砂質(zhì)黏土層，北側(cè)東臺小區(qū)更新統(tǒng)以粉砂質(zhì)黏土為主，夾含礫粗砂、中—細(xì)砂，亦即前者沉積物中的砂/泥比遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于后者。此外，南通小區(qū)全新統(tǒng)沉積厚度較大(20～40 m)，沉積物以粉砂為主，夾粉砂質(zhì)黏土、淤質(zhì)粉砂質(zhì)黏土；東臺小區(qū)全新統(tǒng)厚度較薄(3～5 m)，沉積物以黏土、淤泥質(zhì)粉砂質(zhì)黏土為主，砂/泥比明顯小于前者，并且局部地區(qū)可見黑色泥炭夾層。

表1 試點圖幅第四紀(jì)地層簡表

1.2 填圖技術(shù)路線

本次試點填圖以1∶50000區(qū)域地質(zhì)調(diào)查與水工環(huán)調(diào)查規(guī)范為指導(dǎo)，綜合調(diào)研國內(nèi)外覆蓋區(qū)填圖工作現(xiàn)狀，系統(tǒng)收集和消化研究前人工作基礎(chǔ)，重視已有地質(zhì)調(diào)查成果的發(fā)掘與利用；以現(xiàn)代地質(zhì)科學(xué)理論為指導(dǎo)，從整體角度系統(tǒng)地調(diào)查不同層次三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征，有針對性地部署調(diào)查研究工作；遵循傳統(tǒng)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究與綜合地質(zhì)研究需要相結(jié)合、自然地質(zhì)作用與人為地質(zhì)作用調(diào)查相結(jié)合、地表調(diào)查與地下調(diào)查相結(jié)合、靜態(tài)地質(zhì)調(diào)查與動態(tài)地質(zhì)演化趨勢調(diào)查相結(jié)合、重點區(qū)與一般區(qū)相結(jié)合的工作原則，充分發(fā)揮現(xiàn)代地質(zhì)探測手段和方法，利用新的信息獲取手段，提高獲取三維地質(zhì)信息的能力與效率；開展區(qū)域地層、構(gòu)造、新構(gòu)造運動相關(guān)的地質(zhì)地貌調(diào)查，并對與區(qū)域經(jīng)濟(jì)相關(guān)的水文、工程、環(huán)境、災(zāi)害地質(zhì)發(fā)育情況進(jìn)行分析，為國土資源規(guī)劃、生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)決策依據(jù)；充分考慮社會需求與成果轉(zhuǎn)化，堅持發(fā)揮基礎(chǔ)性、公益性、戰(zhàn)略性地質(zhì)調(diào)查工作的作用，并以松散層空間結(jié)構(gòu)模型建設(shè)為主線，實現(xiàn)地質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的高效管理、成果顯示以及紙介質(zhì)表達(dá)與電子介質(zhì)地學(xué)數(shù)據(jù)庫的動態(tài)顯示相結(jié)合。試點填圖技術(shù)路線見圖2。

圖2 深覆蓋平原區(qū)1∶50000填圖技術(shù)路線Fig.2 Technology roadmap of 1∶50000 mapping in the deep-covered plane area

核心工作內(nèi)容是：綜合利用遙感、地球物理、地球化學(xué)、地質(zhì)鉆探等各方面資料，運用沉積學(xué)思想和層序地層學(xué)理論，進(jìn)行第四紀(jì)地層特征研究；采用巖石地層、生物地層、氣候地層、磁性地層、年代地層、層序地層等多重地層劃分研究手段，吸收第四紀(jì)全球變化和區(qū)域整體演化研究成果，以標(biāo)準(zhǔn)孔研究為主，控制孔研究為輔，深化鉆孔剖面剖析，合理構(gòu)建區(qū)域松散地層三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型。重建關(guān)鍵地質(zhì)時期巖相古地理演化，確定第四紀(jì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)縱向和橫向的變化依據(jù)，特別是晚更新世以來沉積相和地理環(huán)境的變遷，分析預(yù)測海侵、海退及江海岸線的演化規(guī)律，為國土資源開發(fā)提供基礎(chǔ)性科學(xué)支撐。

2 淺表地質(zhì)填圖

2.1 淺表地質(zhì)填圖方法

本次1∶50000淺表試點填圖主要面臨以下問題：如何確定填圖單元；如何合理設(shè)置線距和點距，既高效、經(jīng)濟(jì)，又能達(dá)到地質(zhì)填圖的要求；如何找尋并解決區(qū)內(nèi)重要地質(zhì)問題；成果如何表達(dá)既能滿足傳統(tǒng)地質(zhì)工作的要求，同時也緊扣地方及國家的應(yīng)用需要；填圖方法和傳統(tǒng)方法區(qū)別在哪兒，創(chuàng)新有哪些。

根據(jù)深覆蓋平原區(qū)地質(zhì)特點，確定淺表地質(zhì)填圖單元是淺表一定深度的地層巖性組合，以此填繪剝?nèi)ジ矊雍蟮谋韺拥刭|(zhì)圖。填圖手段主要采用槽型鉆揭露，揭露深度一般為4 m，更深者可達(dá)5 m。地質(zhì)路線與地質(zhì)點的精度根據(jù)所填繪地質(zhì)體的大小確定，以生祠堂鎮(zhèn)幅為例，根據(jù)遙感影像地貌解譯結(jié)果(見圖3)，影像特征主要在南北方向上有變化，而東西方向上影像特征類似，因此設(shè)置調(diào)查線方向為北北西向，線距2000～2500 m，點距則為1500 m左右。

圖3 生祠堂鎮(zhèn)幅遙感地貌解譯圖Fig.3 Geomorphologic interpretation based on remote sensing image of Shengcitangzhen sheet

淺表地質(zhì)結(jié)構(gòu)采用槽型鉆揭露+DEM分析+遙感影像地貌解譯相結(jié)合方法加以研究。槽型鉆揭示一定深度的地表松散層巖性組合，反映最新的沉積環(huán)境；DEM反映全新世地貌微地貌特征；遙感影像則從宏觀上詮釋不同地貌單元、沉積單元形成的先后期次。三者結(jié)合能夠有效地描繪表層地質(zhì)沉積特征，從而客觀高效地填繪表層地質(zhì)圖。

圖4 槽型鉆揭露長江三角洲淺表典型沉積組合特征(深度單位：m)Fig.4 Typical sedimentary assemblages exposed by groove drill in the Yangtze delta

通過生祠堂幅淺表槽型鉆揭露，總結(jié)出不同沉積環(huán)境下形成的不同沉積物組合類型，共歸納出河口砂壩、分支河道、河漫灘、分支間灣等4種典型沉積組合(見圖4)，此4種沉積組合屬于典型長江三角洲沖積平原淺表沉積組合。

對每個地質(zhì)點巖性組合進(jìn)行了沉積相及成因類型劃分，同時對不同地質(zhì)點巖性柱開展對比分析研究，利用沉積物成因類型+沉積亞相或微相組合的方法，區(qū)分不同地質(zhì)點的地質(zhì)意義，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了淺表地質(zhì)圖的勾繪(見圖5)。生祠堂幅淺表松散沉積物主要包括河口砂壩亞相沉積組合、分支河道亞相沉積組合和現(xiàn)代漫灘相沉積組合。河口砂壩亞相主體為粉砂，早期以青灰色粉砂為主，晚期以灰黃色粉砂為主，自下而上粒度變化不明顯，單色調(diào)由氧化色轉(zhuǎn)變?yōu)檫€原色，表現(xiàn)出海退進(jìn)積層序；分支河道亞相組合下部為青灰色或灰色粉砂，中部淺黃綠、灰綠色粉細(xì)砂或粉砂，上部為灰黃色粉砂質(zhì)黏土，自下而上粒度先變粗后變細(xì)，顏色由還原色漸變?yōu)檠趸?，表現(xiàn)出海退進(jìn)積層序，中部粒度加粗明顯區(qū)別于其他沉積組合；現(xiàn)代河漫灘沉積組合下部為青灰色粉砂，中部少量灰黃色粉砂或不發(fā)育，上部漸變?yōu)榛尹S色黏土質(zhì)粉砂或粉砂質(zhì)黏土，黏土質(zhì)含量明顯，自下而上表現(xiàn)出由還原色變?yōu)檠趸?，粒度逐漸變細(xì)，表現(xiàn)出明顯二元結(jié)構(gòu)。

圖5 生祠堂鎮(zhèn)幅淺表地質(zhì)圖Fig.5 The geologic map of shallow deposits of Shengcitangzhen sheet

2.2 淺表高精度地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型建立

由于淺表信息更易獲取，地質(zhì)點的部署能達(dá)到2.0 km×1.5 km的精度，使建立高精度的淺表三維地質(zhì)模型成為可能。同樣以生祠堂鎮(zhèn)幅為例，利用槽型鉆獲取的垂向巖性剖面，將全圖幅劃分為約1600×104個扁長方體，長方體大小為60 m×45 m×0.04 m，以層面為空間約束條件，以各層沉積物粒度為屬性約束條件，建立了淺表三維模型，直觀展示研究區(qū)縱向及橫向上的沉積相變化(見圖6)，對淺表沉積環(huán)境、沉積分區(qū)劃分具有重要意義。

圖6 生祠堂幅淺表高精度地質(zhì)模型建立Fig.6 The high-precision geological model of shallow deposits of Shengcitangzhen sheet

3 第四紀(jì)以來松散層地質(zhì)填圖

3.1 松散層地質(zhì)結(jié)構(gòu)調(diào)查方法

平原區(qū)第四紀(jì)地層巖性、巖相及厚度變化大，鉆探是獲取深部地質(zhì)信息的最直接手段，也是進(jìn)行第四系地質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的常用方法。此外，地球物理方法也是一種重要技術(shù)手段，在探索第四系覆蓋層厚度、地層結(jié)構(gòu)等方面，高密度電法、反射地震、區(qū)域重力、綜合測井等勘查手段均比較有效。地質(zhì)鉆探結(jié)合地球物理剖面可以客觀勾勒一定深度松散層的空間三維結(jié)構(gòu)。

本次填圖試點按每幅圖構(gòu)建“二橫二縱”聯(lián)合剖面的原則安排鉆孔工作量(見圖7)，同時每個圖幅部署標(biāo)準(zhǔn)孔一個，進(jìn)行年代、巖石、磁性、化學(xué)、生物等方面的測試分析，并基于此開展多重地層劃分研究，力圖在圖幅內(nèi)建立一個標(biāo)準(zhǔn)地層對比柱，為區(qū)域第四紀(jì)松散地層與沉積環(huán)境的分析對比提供最科學(xué)的依據(jù)。

圖7 試點圖幅施工鉆孔平面分布一覽Fig.7 Distributions of boreholes in mapping area

如泰縣幅以TZK9為標(biāo)準(zhǔn)孔，通過多重地層研究，以年代地層框架為主體建立了里下河沉積區(qū)的年代與巖石地層框架(見圖8)。早更新世五隊鎮(zhèn)組底界為251.6 m，下段表現(xiàn)為黃—黃棕色泛濫平原相黏土，中段為河床—決口扇—泛濫平原相的一個完整河流沉積旋回，上段以泛濫平原相灰黃色黏土為主；中更新世小腰莊組底界為76.1 m，以泛濫平原相灰色黏土質(zhì)粉砂、粉砂質(zhì)黏土為主；晚更新世灌南組底界為44.86 m，表現(xiàn)為二個旋回的濱?！簽E平原灰色調(diào)為主的黏土、黏土質(zhì)粉砂；全新世淤尖組埋藏底界為3.33 m，表現(xiàn)為湖沼相的灰—灰黑色黏土層。TZK9孔的古地磁結(jié)果顯示：M/G界限位于鉆孔250.3 m處，B/M界線位于78.5 m，129.0～150.2 m和172.55～192.80 m分別對應(yīng)Jaramillo和Olduvai正極性亞時。

圖8 里下河沉積區(qū)TZK9鉆孔綜合柱狀圖Fig.8 Columnar section of drill TZK9 in the Lixia River area

根據(jù)各圖幅建立的標(biāo)準(zhǔn)地層對比柱，進(jìn)行區(qū)域地層對比研究，構(gòu)建鉆孔聯(lián)合剖面，也稱“沉積相橫剖面圖”，主要表達(dá)區(qū)域沉積相的橫向和縱向變化，是對區(qū)域沉積環(huán)境變遷的綜合認(rèn)識，也是對平面巖相古地理圖的重要補充。將不同剖面中的同時相和同類相用不同的線條連接起來，即可反應(yīng)研究層位在某一方向上沉積環(huán)境的變遷及時間上的演變。

以溱潼—梁徐—張甸—張橋南北向第四紀(jì)地質(zhì)剖面(見圖9)為例，充分展現(xiàn)了試點區(qū)第四紀(jì)以來長江三角洲和里下河沉積區(qū)沉積特征的差異及關(guān)聯(lián)。里下河沉積區(qū)整體以黏土、含粉砂黏土、粉砂質(zhì)黏土的泛濫相沉積為主，局部層位受到分支河道的影響，沉積了一套含礫中粗砂、細(xì)砂的河道相沉積；長江三角洲沉積區(qū)第四紀(jì)以來受到長江主河道的影響，主要為砂礫層、礫質(zhì)中粗砂、中粗砂的河床相沉積。圖9很好地反映了長江主河道由北向南的遷移過程，早更新世早期，長江河道的北界在TZK7和TZK9之間，至早更新世晚期早時，河道逐漸向南遷移至TZK2與TZK3之間，隨后向北遷移至TZK6與TZK7之間。中更新世時期以來，長江的影響北界主要在TZK3與TZK6之間。

圖9 溱潼—梁徐—張甸—張橋第四紀(jì)地質(zhì)剖面圖Fig.9 Quaternary geological section of Qintong-Liangxu-Zhangdian-Zhangqiao

而小紀(jì)—華港—沈高—南莫東西向第四紀(jì)地質(zhì)剖面(見圖10)則展現(xiàn)了里下河沉積區(qū)由西向東的沉積變化特征。受基底影響，第四系埋深自西向東逐漸加深，為190～280 m。晚更新世以前，該區(qū)持續(xù)拗陷，沉積環(huán)境較穩(wěn)定，主要發(fā)育灰色黏土、含粉砂黏土、粉砂質(zhì)黏土的泛濫相沉積，局部層位發(fā)育分支河道，沉積灰色、灰黃色細(xì)砂、粗砂、含礫中粗砂，在河流和湖泊等外動力作用下，該區(qū)逐漸夷平，發(fā)展為平原。晚更新世早期，由于全球氣候變暖，海平面升高，該區(qū)發(fā)育灰色粉砂、粉砂與黏土互層的濱岸相沉積；晚更新世晚期，全球呈現(xiàn)冷-暖-冷的氣候波動，自下而上分別發(fā)育了灰黃色黏土的泛濫相、灰色粉砂、粉砂夾黏土、黏土的濱岸相及棕黃色黏土的泛濫相。全新世時期，TZK10與QZK1孔發(fā)育灰黃色黏土質(zhì)粉砂的濱岸相沉積，其他鉆孔則發(fā)育灰色黏土的湖沼相沉積。

圖10 小紀(jì)-華港-沈高-南莫第四紀(jì)地質(zhì)剖面圖Fig.10 Quaternary geological section of Xiaoji-Huagang-Shengao-Nanmo

3.2 第四紀(jì)以來松散層地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型

前人針對松散層的三維地質(zhì)模型，提出了很多不同的方法[4,6～7]，本文基于鉆孔數(shù)據(jù)，分別以時代、巖性為主線建立松散地層的三維結(jié)構(gòu)模型，直觀反應(yīng)區(qū)域內(nèi)不同時代沉積界面的起伏和不同巖性層的空間分布特征(見圖11)。

二怪是，或許也有人知道錯了，可因為是某領(lǐng)導(dǎo)寫的，或者是某領(lǐng)導(dǎo)的朋友寫的，不敢說，也不讓說，就像我遭遇的尷尬一樣，說也不對，不說也不對，那就只能任他丟人去了。

圖11 Q1、Q2、Q3、Q4地質(zhì)界面起伏以及第四紀(jì)以來黏土、中砂的空間分布Fig.11 Strata interfaces of Q1、Q2、Q3、Q4 and spatial distributions of Quaternary clay and medium sands

從圖11中可以清楚看出，第四紀(jì)以來，北部里下河平原區(qū)黏土豐富，而南部長三角平原區(qū)砂層分布廣泛，說明南部長三角平原地下水資源量明顯比北部里下河平原區(qū)豐富。從環(huán)境地質(zhì)角度而言，北部的湖沼相黏土、淤泥等是區(qū)域性地面沉降的不利地質(zhì)背景和條件，南部砂層的廣泛分布則要注意砂土液化、滲流變形等工程地質(zhì)問題。

4 基底地質(zhì)結(jié)構(gòu)研究

4.1 基底地質(zhì)格架調(diào)查方法

覆蓋層下的基巖地質(zhì)調(diào)查在平原區(qū)1∶50000填圖工作中同樣重要，調(diào)查對象是基巖面埋深與起伏變化以及隱伏基巖的地層、巖石、構(gòu)造特征，尤其要注意隱伏斷裂的活動性研究。由于深覆蓋區(qū)基巖埋深較深，采用鉆孔技術(shù)對基巖開展調(diào)查效益不明顯，因而目前國內(nèi)外普遍采用物探方法組合對深覆蓋區(qū)基底結(jié)構(gòu)開展填圖工作[8～9]。

針對基底構(gòu)造格局，需開展區(qū)域重力、航磁資料的分析解釋，在平面上判斷斷裂構(gòu)造、坳陷、隆起、巖體等的具體位置；再結(jié)合鉆探及部分地球物理勘查資料，查明基底地質(zhì)構(gòu)造格局。如圖12所示，試點區(qū)燕山晚期以來構(gòu)造運動以差異升降作用為主，基本上形成了區(qū)內(nèi)沉積構(gòu)造格局；新生代繼承了白堊紀(jì)晚期以來的地貌特征，構(gòu)造作用逐步趨于穩(wěn)定，在河流沖積作用和海侵的影響下，區(qū)內(nèi)古地貌被逐漸填平，形成了現(xiàn)今一系列的平原地貌。新生代以來區(qū)內(nèi)沉積區(qū)主體位于蘇北盆地中，南部橫跨蘇北盆地與蘇南隆起過渡帶，新近紀(jì)以來也沉積了大量松散沉積物，并出現(xiàn)了新近紀(jì)松散堆積物超覆在南部白堊系基底之上的現(xiàn)象。北部沉積區(qū)主體屬于金湖—東臺坳陷，西面為江都隆起，東南側(cè)為區(qū)域重要分區(qū)斷層——江南斷裂，因此區(qū)內(nèi)新生代沉積物表現(xiàn)出向南逐漸減薄的趨勢。另外，在北部金湖—東臺坳陷內(nèi)部，又發(fā)育了許多次級凹陷和凸起，使得區(qū)內(nèi)沉積物分布更為復(fù)雜。

圖12 試點圖幅基巖地質(zhì)簡圖Fig.12 Geological sketch of bedrock in mapping area

由于試點區(qū)新近紀(jì)地層膠結(jié)程度很低，仍然屬于松散巖層，所以基底一般反映古近紀(jì)及以前的地質(zhì)信息。對于基底垂向上的構(gòu)造分層特征是在分析深部巖石地層密度參數(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合地震勘查獲取的地質(zhì)界面頂、底特征，建立重力-地震聯(lián)合反演剖面初始模型，結(jié)合鉆孔揭露、以往資料以及地球物理測井，對初始模型中的界面的分布位置及埋深加以修正，再通過測井測量的物性數(shù)據(jù)進(jìn)行人機(jī)交互計算，獲取剖面反演圖，解釋深部重大地質(zhì)界面的位置及埋深。圖13反映了試點區(qū)第四系、新近系、古近系、白堊系等基底地層的界面起伏特征。

圖13 重力-地震聯(lián)合反演剖面(蘇陳鎮(zhèn)-生祠堂)Fig.13 The gravity and seismic inversion profile (Suchenzhen-Shengcitang)

隱伏斷裂的活動性可依據(jù)淺層地震解譯斷層錯動的最新地質(zhì)年代進(jìn)行判斷。如試點區(qū)通過淺層地震方法，對北東向斷裂構(gòu)造泰州斷裂進(jìn)行了有效控制。圖14所示斷層是控制泰州隆起與溱潼凹陷的邊界斷裂，正斷層性質(zhì)明顯，斷層傾角較陡。地震剖面解譯結(jié)果顯示斷層上覆的上新世地層沉積連續(xù)，未見明顯錯動，表明該斷層上新世以來，活動性較弱，構(gòu)造沉降作用穩(wěn)定。

Q—第四紀(jì)；N1-2yn2—鹽城組上段；N1-2yn1—鹽城組下段；E2-3s—三垛組圖14 泰州斷裂淺地震剖面解釋Fig.14 The Taizhou fault revealed by shallow seismic profile

4.2 基底界面起伏推斷模型

圖15 基底界面起伏三維模型(綠色為新近系底界，藍(lán)色為新生界底界，黃色為中生界底界)Fig.15 3D model of basement interfaces

5 成果推廣應(yīng)用探索

在平原區(qū)填圖成果的應(yīng)用方面，前人做了很多嘗試，如胥勤勉等[10]圍繞渤海灣北岸生態(tài)文明建設(shè)遇到的主要地質(zhì)問題，結(jié)合區(qū)調(diào)工作分析了平原區(qū)1∶50000區(qū)域地質(zhì)調(diào)查在解決這些地質(zhì)問題中所能起的作用，并指出平原區(qū)1∶50000區(qū)域地質(zhì)調(diào)查能夠為區(qū)域經(jīng)濟(jì)和地方政府在管理決策、環(huán)境治理、災(zāi)害防治等方面提供基礎(chǔ)地質(zhì)資料。本文從三維不同深度層次的填圖成果出發(fā)，探索了各層次成果推廣應(yīng)用的思路。

0～4 m的淺層地質(zhì)結(jié)構(gòu)客觀表達(dá)了包氣帶巖土結(jié)構(gòu)分布，對淺表天然地基(民房建設(shè))、淺層排水能力及防污性能評價、小型工廠選址中的生態(tài)環(huán)境影響等方面都具有很重要的作用。圖5所示的對淺層巖性三維空間分布特征的建模，反映了不同巖性，如黏土、粉砂等的三維空間位置，成果表達(dá)更直觀，且在每個空間位置上均有巖性屬性信息，直接應(yīng)用于巖性滲透系數(shù)、防污性能的研究，成果對于當(dāng)前海綿城市[11]的建設(shè)具有重要的地質(zhì)意義。

第四紀(jì)以來松散層巖性層空間結(jié)構(gòu)模型應(yīng)用領(lǐng)域更為廣泛，可以在重大工程選址論證、地下空間開發(fā)利用適宜性、應(yīng)急水源地建設(shè)論證等方面發(fā)揮作用。砂層的空間分布可以直接展示區(qū)域含水層的空間展布，黏土層的空間分布為區(qū)域工程地質(zhì)條件分析提供最直接的依據(jù)，綜合巖性、含水層可以客觀評價區(qū)域淺層地?zé)崮艿馁x存狀況與開發(fā)利用條件，為淺層地?zé)崮艿暮侠砝锰峁┛茖W(xué)支撐。

推斷的地質(zhì)構(gòu)造及深部構(gòu)造層空間展布對深部地?zé)嵴业V具有指導(dǎo)性意義：一是提供熱儲條件比較好的新近紀(jì)、古近紀(jì)、古生代地層的空間深度位置；二是指出了主要控水構(gòu)造分布狀況，如泰州—安豐斷裂、長新—姜堰斷裂、溱潼—沈灶斷裂等；三是在隆起與凹陷之間確立了本區(qū)幾種高熱流構(gòu)造位置，分別是盆地中的凸起、凹陷外斜坡帶、凹陷邊緣斷階帶、隆起區(qū)邊緣、隆起區(qū)隱伏背斜等等。

6 結(jié)論

平原區(qū)1∶50000填圖強調(diào)多方法、多途徑組合開展。以長三角平原區(qū)為例，探索總結(jié)深覆蓋平原區(qū)不同層次地質(zhì)結(jié)構(gòu)調(diào)查有效技術(shù)方法組合，淺表槽型鉆+DEM+RS填圖客觀高效，平原區(qū)松散地層結(jié)構(gòu)研究的核心是多重地層劃分對比，深部基底的探測研究以多種地球物理方法組合分析為主。

三維地質(zhì)表達(dá)是平原區(qū)1∶50000填圖成果圖件展示的必然趨勢，試點圖幅分別建立淺表3～5 m、第四紀(jì)以來、基底不同層次、不同精度的地下結(jié)構(gòu)模型，大大豐富了傳統(tǒng)地質(zhì)圖件的表達(dá)方式。

成果的推廣應(yīng)用是平原區(qū)1∶50000填圖生存和發(fā)展的根本條件，深入探索研究平原區(qū)地質(zhì)調(diào)查成果在區(qū)域國土資源空間規(guī)劃、地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測、綠色能源開發(fā)等方面的應(yīng)用途徑，有效推進(jìn)了平原區(qū)地質(zhì)調(diào)查成果的轉(zhuǎn)化應(yīng)用機(jī)制。

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MULTI-LEVEL GEOLOGICAL MAPPING APPROACHES OF THE PLANE AREA AND APPLICATIONS: A CASE STUDY IN 1∶50000 SHEETS OF GANGKOU, TAIXIAN, ZHANGDIANGONGSHE, TAIXINGXIAN AND SHENGCITANGZHEN

LI Xiang-qian, ZHAO Zeng-yu, CHEN Yu, GUO Gang,SHENG Jun, JIN Yong-nian, ZHAGN Xiang-yun

(GeologicalSurveyofJiangsuProvince,Nanjing210049,China)

To take geological survey of 1∶50000 sheets of Gangkou, Taixian, Zhangdiangongshe, Taixingxian and Shengcitangzhen for an example, geological mapping technologies for three depth levels of shallow (0 to 4 m), Quaternary and bedrock depth have been discussed in this paper. Different combination of effective mapping methods should be selected to determine different mapping targets of different depths. Shallow deposits are mapped by the methods of groove drilling, DEM analyzing and RS (remote sensing) image interpretation. The stratigraphic framework of Quaternary deposits is established by combination of drilling and integrated geophysical logging. The bedrock geological characteristics are studied according to the regional magnetic data combined with the shallow seismic exploration method. These geological methods could obtain geological information effectively. The multi-scale three-dimensional geological models of different depth and precision are established based on a variety of geological information. The multi-level geological structure characteristics are presented by three-dimensional modeling, which enriches 1∶50000 geological mapping results. Finally, the applications of different level mapping results are discussed, leading the way of expression and application of 1∶50000 geological mapping results in plane area.

plane area; 1∶50000 mapping; 3D geological structure; results application

1006-6616(2016)04-0822-15

2016-09-15

中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項目(DD20160060)

李向前(1969-)，研究員級高級工程師，主要研究方向為區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、城市綜合地質(zhì)調(diào)查、遙感地質(zhì)調(diào)查等。E-mail：82681378@qq.com

P546;P623

A