南祁连盆地岩石物性特征分析

摘 要：研究区位于南祁连盆地，属于南祁连褶皱带，构造特征明显，其断裂、褶皱、凹陷发育，以往的地质勘探较少。由于其复杂的地质特征和高原环境，人们至今未对其进行详细勘察。本文通过对研究区所获取的岩心进行采样，分析了泥岩、砂岩等47件标本的电参数，29件标本的密度参数，53件标本的放射性参数及磁化率参数，32件标本的纵波波速等物性特征。其间通过分析岩石的物性特征差异，归纳总结了岩矿石的电性、密度、放射性、磁化率及纵波波速等物性特征。

关键词：南祁连;盆地;岩石;物性分析

中图分类号：P618.13;TE312 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2020）17-0146-04

Analysis of Rock Physical Properties in South Qilian Basin

ZHANG Baoqiang1，2，3，4

（1. Shaanxi Provincial Land Engineering Construction Group Co.， Ltd.，Xi'an Shaanxi 710075;2. Institute of Land Engineering and Technology， Shaanxi Provincial Land Engineering Construction Group Co.， Ltd.，Xi'an Shaanxi 710075;3. Key Laboratory of Degraded and Unused Land Consolidation Engineering， the Ministry of  Natrual Resource，Xi'an Shaanxi 710075;4. Shaanxi Provincial Land Consolidation Engineering Technology Research Center，Xi'an Shaanxi 710075）

Abstract： The study area is located in the South Qilian Basin and belongs to the South Qilian Fold Belt， the structural features are obvious， and its fractures， folds and depressions are developed， and there have been few geological explorations in the past. Due to its complex geological features and plateau environment， people have not carried out detailed surveys to date. In this paper， by sampling the cores obtained in the study area， The physical parameters of 47 specimens such as mudstone and sandstone， density parameters of 29 specimens， radioactivity and magnetic susceptibility parameters of 53 specimens， and longitudinal wave velocity of 32 specimens were analyzed. During the analysis of the differences in physical properties of rocks， the electrical properties， density， radioactivity， magnetic susceptibility and longitudinal wave velocity of rock ores were summarized.

Keywords： South Qilian;basin;rock;physical property analysis

研究区位于青藏高原东北缘南祁连盆地的哈拉湖，研究區常年冻土发育，构造复杂，是祁连山西部的一个山间凹陷盆地，属于高山内陆湖泊，其湖泊与河流水系发育复杂[1]。研究区属于高海拔区域，气候恶劣，具有高原亚寒带草原半干旱气候。由于冰川和积雪的存在，整个冻土区的寒冻风化作用十分明显[2-3]。研究区位于青藏高原的东北部，受地壳影响明显，周边的地形起伏较大。研究区内的河流较多，主要分为内流和外流两大水系，区内总计发育14条河流，其多发源于山区，其中4条为常年流水，最终注入哈拉湖内，哈拉湖内所形成的沉积物主要就是由源河流所携带的大量碎屑物质堆积而来[4]。采样区位于哈拉湖的西侧，属于南祁连盆地区域。哈拉湖以往的研究程度较低，基本为开展过相关的地质地貌调查，因此在该地区开展岩石物性特征的分析很有研究意义。

1 区域地质特征

哈拉湖地处青藏高原东北部祁连山腹地，其海拔相对较高，平均高于4 300 m，有着明显的冰川遗迹[5]。研究区位于南祁连盆地褶皱带哈拉湖的北部，区域内构造受碰撞造山作用的影响，走向以北西西向为主，褶皱断裂较为发育。哈拉湖的北侧为疏勒南山，其平均海拔在5 000 m以上，南侧为哈拉湖南山，平均海拔在5 000 m以下，低平的丘陵地带是其盆地东西两侧的分水岭[6-8]。其地层分布为石炭系、二叠系、三叠系，石炭系仅在坳陷的东北侧分布，二叠系和三叠系的分布不广泛，表层被第四系的沉积物覆盖。哈拉湖湖水的最深处为65 m，水深平均为27 m[9-10]。湖泊总体呈斜三角状，东西向的长度为32 km左右，南北向的宽度为24 km左右，湖泊面积约为580 km2。其周边的其余湖泊相对于哈拉湖分布面积较小，总体的发育集中，但数量较少，湖泊的发育相对复杂[11-13]。

2 岩矿石物性特征分析

标本物性参数测量如下：对47件标本电参数进行了测定;对29件标本进行了密度测定;对53件标本进行了放射性强度及磁化率测定;对32件标本进行了纵波波速测定。测定的标本共计3大类10小类，包括：粉色泥岩岩1件;粉砂质泥岩2件;泥岩8件;黄色泥岩11件;含石膏泥岩1件;灰绿色泥岩2件;褐色页岩2件;砂岩17件;含砾砂岩8件;粗砂岩1件。

2.1 标本电性特征

对于电性特征，本研究测量了标本的极化率和电阻率，统计了标本电参数极化率和电阻率的最小值、最大值和平均值。根据各类岩矿石标本电参数统计情况，绘制标本极化率的统计条形图，如图1所示。绘制标本电阻率的统计条形图，如图2所示。

由图1可以看出，在参与测定电参数的标本中，含石膏泥岩岩极化率相对最高，极化率为1.639%;粗砂岩、黄色泥岩及粉色泥岩的极化率则相对较低，极化率分别只有0.11%、0.127%及0.134%，均没有达到0.2%;砂岩及灰绿色泥岩的极化率仅次于基性岩，分别为1.49%、1.48%;含砾砂岩的极化率为0.728%;泥岩及粉砂质泥岩的极化为0.276%、0.212%。

由图2可以看出，在这次参与测定电参数的标本中，砂岩的平均电阻率最大，为789 Ω·m;其次为含石膏泥岩，其电阻率为507 Ω·m;黄色泥岩的平均电阻率则低于100 Ω·m，其平均电阻率只有87 Ω·m;灰绿色泥岩、粉色泥岩及粗砂岩的平均电阻率为100～200 Ω·m，分别为131、154、178 Ω·m;泥岩及含砾砂岩的平均电阻率介于200～500 Ω·m;安山岩及闪长岩的平均电阻率介于1 000～1 500 Ω·m。

综合图1、图2可以得出，在本次参与测定电参数的标本中，粗砂岩的综合电性特征为低极化率中低电阻率特征;含砾砂岩的综合电性特征为中高极化率中高电阻率特征;砂岩的综合电性特征为高极化率高电阻率特征;灰绿色泥岩的综合电性特征为中高极化率高电阻率特征;含石膏泥岩综合电性特征为高极化率高电阻率特征;黄色泥岩综合电性特征为低极化率低电阻率特征;泥岩综合电性特征为中等极化率中低电阻率特征;粉砂质泥岩综合电性特征为中高极化率中低电阻率特征;粉色泥岩综合电性特征为中低极化率中低电阻率特征。

2.2 标本密度特征

标本密度参数统计最小值、最大值和平均值。由图3可以看出，本次测定的砂岩的平均密度最大，为2.62 g/cm3，表现为高密度特征，粉砂质泥岩及粗砂岩的平均密度分别为2.43 g/cm3及2.01 g/cm3，以上两类岩性的标本表现为中高密度特征;含砾砂岩的平均密度为1.90 g/cm3，表现为中等密度特征;闪长岩、凝灰岩及安山岩的平均密度介于2.38～2.48 g/cm3，表现为中等密度特征;粉色泥岩、含石膏泥岩、泥岩及灰绿色泥岩平均密度均介于1.75～1.85 g/cm3，表现为中低密度特征;而黄色泥岩的密度最小，为1.73 g/cm3，表现为低密度的物性特征。

2.3 标本放射性特征

标本放射性强度参数统计最小值、最大值和平均值。根据各类岩矿石标本放射性强度，绘制的标本放射性强度统计条形图，如图4所示。

由图4可以看出，在本次参与放射性强度测定的标本中，相对而言，粉色泥岩的平均放射性强度最大，达到4.70 cps，表现为高放射性强度的物性特征;其次为含砾砂岩、黄色泥岩及褐色页岩，分别为3.50、3.40、3.08 cps;这三类标本的平均放射性强度均大于3.00 cps，表现为中高放射性强度的物性特征;泥岩、砂岩的平均放射性强度保持在2.8～3.0 cps，表现为中等放射性强度的物性特征;粗砂岩、含石膏泥岩、的放射性强度介于2.50～2.60 cps，表现为中低放射性强度特征;粉砂质泥岩及灰绿色泥岩的平均放射性强度介于2.10～2.30 cps，表现为低放射性强度特征。

2.4 标本磁化率特征

标本磁化率参数统计最小值、最大值和平均值。根据各类岩矿石标本磁化率，绘制标本磁化率统计条形图，如图5所示。

由5图可看出，在参与测定的53件标本中，相对于本次测量的其他标本而言，粉色泥岩的平均磁化率最大，达到0.201，表现为高磁化率的物性特征;其次为黄色泥岩的0.134、砂岩的0.112及含砾砂岩的0.109，三者表现为中等磁化率的物性特征;灰绿色泥岩、褐色页岩、粗砂岩、含石膏泥岩及泥岩的平均磁化率均介于0.06～0.10，未超过为0.1，表现为低磁化率的物性特征;粉砂质泥岩磁化率更低至0.051，表现为低磁化率特征，近似无磁性。

2.5 标本纵波波速特征

標本纵波波速参数统计最小值、最大值和平均值。根据各类岩矿石标本纵波波速，绘制标本纵波波速统计条形图，如图6所示。

由图6可以看出，在参与纵波波速测定的32件标本中，砂岩的平均纵波波速最大，达到4.400 km/s，表现为高纵波波速的物性特征（相对于本次测量的其他标本而言），其次为粉砂质泥岩，其纵波波速为3.027 km/s，表现为中等纵波波速的物性特征;而粗砂岩、泥岩及含砾砂岩的纵波波速介于2.300～2.600 km/s，三者表现为中低纵波波速的物性特征;黄色泥岩纵波波速只达到1.806 km/s，表现为低纵波波速的物性特征。

3 结论

本研究综合分析参与测定的各件标本电参数及放射性强度、密度、磁化率及纵波波速，对测定的10类标本进行了物性分析。结果发现，砂岩的放射性强度较低，但极化率和电阻率、密度、磁化率纵波速度相对较高;粉色砂岩的极化率、电阻率、密度较低、磁化率表现为中等，放射性强度较高;含砾砂岩的磁化率较高，极化率、电阻率、密度、纵波速度表现为中等，放射性强度表现为中高;粗砂岩的极化率、电阻率、放射性强度较低，密度和纵波速度表现为中等，其磁化率基本无磁性;灰绿色的泥岩电阻率、放射性强度、密度较低，极化率为中等，磁化率为中低;含石膏的泥岩电阻率、低放射性强度、密度、磁化率较低，极化率为中等;粉砂质的泥岩放射性强度、磁化率、极化率较低，电阻率为中等、密度为中高等，纵波波速较高;黄色泥岩的纵波波速、极化率较低，密度表现为低高，放射性强度、磁化率为中高等，电阻率为高;褐色泥岩的磁化率较低，放射性强度为中等。

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