长江三角洲地区第四纪地质及环境地质研究.pdf

长江三角洲地区第四纪地质及环境地质研究 第六图书馆 长江 三角洲 第四纪地质学江苏地质方家骅 邵国光不详1989第六图书馆 第六图书馆 4 期 江苏地质 长江三角洲地 区第四纪地质及环境地质研 究 方 家 骅 邵 国光韦兴 星周振 龙 江苏省地 矿局 江 苏省 地矿局第 一水文工 程地质 大队 车 文 主 要 探讨 长 江 三 角 ’ 州地 区第 四系及 其 发育 特 征 ， 区域 台 水层 特 征 及地 下水 资 源 一岩 土 体 工 程地 质特 -世．并 对 匡 内的 主 要地 质 环 境 问题 诸 如 深层 地 下 水 资源 贫 乏 ，单 井水 量 锐减 一水 位 大幅 度持 续 下 降 中心城 市 地 面 j冗降 等现 象进 行 了论 述试 图 弄 清地 下 水 资 源 与环 境研 究、 国土 规 划 与重 点 工 程 建设 布 局等 基 本 问题 。 一 、区域地质条件 长江三 角洲地 区除太湖 地 区，浙江 I临平及 上海金 山等地 有零星 的前第 四纪地层 出露 外 ， 其余均 为第 四系所覆 盖 。 老地层 自前震 旦 系至 白垩系出露 齐 全 ， 第三 系多潜伏 于第 四系之下 。 一 第 四纪地 质 长 江三 角洲地 区 的第 四系沉积 物 为一套泥 砂迭置 、具明显 韵律 变化 的松散 碎屑沉 积 ，其 旨相 、岩性 、厚度等 变化均 很复 杂 l 、 沉积物特 征 沉 积厚度 ．受基 底呈北 东一南 西 向展布 的凹陷和 凸起控 制 ， 总体上看 自西南部的4 0 --2 0 0 m 向 彖北 逐渐增 至3 0 0 m 左 右 ，最 大厚度 在崇 明一带 ，厚达 3 5 0 m 以上 岩性结构 特征 ，在空 间 上呈现粗 细 交替 ，软硬 相 间，纵 向及横 向变 化复 杂的特点 但从 总体 上看 ， 长江沉积 区 多砂性 土，且 上 部砂 性 土颗 粒细 而疏 橙 ，下部砂 性土颗 粒粗而密 实 ； 太湖沉 积区 则 以粘性 土 为主 ，其上 部粘性 土 为较软 弱 的灰 色层 ，下部 则主要是 杂色硬 土层 。 第 四系成 因类型 ，主要 为陆相 冲 积 冲一湖 积 、海 陆过 渡 相 滨海 河 口、河流 三 角 洲 1 海 相 【 浅海 三大沉 积 系列 。 自西 向东 由陆相 向海相过渡 。 自上而 下 由海 陆交替 到 以 陆相沉积 为主 2 ，第 四系底 界及地 层 划分 以岩 石地层 为基础 、气候 地层 为依据 ，结 台海侵 期 次 古地磁极 性 事件 进行 综台分 析 和 对 比 一初 步确 定 以 部灰 绿 棕黄色硬 质粘 土 亚粘 土 底 部含砂砾 层 为本 区第四系 底界 标 志 层 ． H 州 代 今 约 3 0 0 万 年 左 右 。 根 据 四纪沉 积物 中所含 孢粉 组合 的研究 ，认 为 自第 四纪 以来 的气候变化 大致可 划分 为 8 胡和 7次海侵 ，并以古地磁极性事件 中的马莫斯事件的结束作为划分标志。 ≥甜r 世与 更 新世 分界 ， 以第 8寒冷 期转 向 i 水后期 ，作为全新 世的开 始 ，距 今 11 ． 2万 肆 一相应 的沉 积 物为第 Ⅶ海侵 期 的底面 与第 8寒 冷期河 湖沉积的 暗绿色 或棕 黄色 碗土 层 ， 本 文 I 9 8 9 年 4月 1 2日收 到 一 6月 2 5 r l 改 回 ， 詹赓 申编 辑 。 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 江荪地匾 1 9 8 9年 并以此作为全新统与更新统分界的标志古地磁以布容正极性时的哥德堡 t GO 极性亚时结 束为准 。 更新世 内分 ，以第 4寒 冷期 的结 束作 为早更 新世 的界限 ，距 今约 7 3 万年 ，以全 区广 泛分 布的第 6杂色硬 土层顶 面 L 埋 深 1 4 0 1 6 0 m 作 为分 界标 志 。 以第 6寒 冷期结 束，与 在本 区 出现大 范围 的海侵作 为 中更新 世与晚 更 新世 的分 界 ．距今 约 1 8 万 年 。岩性 以第 4杂色硬 土层 顶面 埋 深8 0 一 】 1 0 m 】作 为分 界标 志 表 1 ．． 二 第 四纪更新世 三 角洲 发育特 征 长江 三角 洲地区整个 第 四纪地质 发展历 史，是古气 候 周期性 冷暖交 替 、海水 进退 、三角 洲 形成 和 发展及 其古 河道 产生 、发展 以及太 湖形成和 演变 的历史 。 早更 新世长 江三角洲处 于雏 形及其 支流幼 年发育 时期 ，古 长 江进 入本 区 ， 由于受 仪 征 、 镇 江山体 约束 ，大 量泥沙 出峡谷 呈幅射 状扩散 ．形成扇 状 的砂 ，砂砾 石古 河床沉 积。古 长江 在泰 兴 口岸一 带分 成南 、北 两 大支 。北 支仍 为 叉河型河 床 ；南支分布 于泰 兴一 靖 江一 湖河一 川沙一 南 汇一线 ，并出现 三 角洲雏 形 。常州及 东青河古 河床开 始形成 。钱 塘江 古 河床 主流 线 由斜桥 经嘉 兴东 、枫 泾 ，洙 } 至 闵行一 带汇入古 长江南 支河道 。 中更新 世为长江三 角洲形成 、发展及 其支流发 育旺盛 时期 。在如 皋 ，南通 市 、嘉 定 ，上 海辛庄 及奉城 一线 以东 河 口地 区．形成 三 角洲前缘 叉道河床 。 ” 古 钱塘江 ” 呈北 东 向展 布 ，北 河道从余 杭 马牧一 斜桥一 干 窑与古 长江 支流汇合 ，折 向 洙泾 ，奉贤汇入 三 角洲叉道河床 。南 河道 从 海宁 马桥一 海盐至 金 山 两方 向进 入 现今杭 州湾 晚 更新世长 江三角 洲趋 于完善 ，也 是 太湖形成 时期 ．距 今 】 8 万年至 I 1 万年 。三 角 洲前缘 至 泰兴 口岸一带 ．南侧 翼 同古 苕溪 与古 钱塘 江支流 在嘉善 、海盐 附近形成 泻湖 。海退后 全 区逐 渐形成广 阔的冲湖积 平原 ．泻 湖也 演变 成淡水 湖。距 今 1 0 万 年至 3万年 ， “ 涌 湖海侵 ”深 入 到现在 的i 鬲湖 、长荡 湖一带 并连 同杭 嘉湖 平原 的大部地 区．成 了浅 海环 境 ，这 时期长 江三 角洲发育 亦进入 了盛期 。 由于长 江 、钱塘 江 形成 的滨 海砂堤 、砂坝 ，在太 湖东部 封闭 ，使太 湖 由滨 、浅海演变成 泻湖 。距今 3万年左 右 海水 始退 出 。 泻湖演变 成淡水 湖 t 古 太湖 的时 间约距 今 2万 年至 1 ． 5 万年。 其后古太 湖地 区演变成广 阔 的冲 湖积平 原与现 今的太 湖概貌 。 二 、水 文地质 特征 一 地 下水 类型及含 水层特 征 区内地 下水可 分 为松散 岩 类孔 隙水 、碳 酸盐岩类 岩溶水 及基岩 裂 隙水 三大类 型 ．其 中以 松散岩类孔隙水分布最广 、水量丰富，但水质在垂直方向上变化复杂 I 孔 隙水 第 四系孔 隙水含 水层 自三 角洲 顶端 向东 ，由单 层 到多层 ；含 水层 由厚 到薄 ；含 水层岩性 由粗 到 细 ；含水 层水质 特征 是浅部含 水 层 t 中 更新统 以上 由西向东 从淡水 到半咸水 、 成水 ． 深部含水 层 以淡 水为 主 ，地 下水富水 性 由强 到弱 各 承压含水 组均 以古 河道 形式展 布 ，因此 ，含水 砂层颗 粒粗 细及厚度变 化 ，水量大小 与 长江 、钱 塘江古 河床分 布密 切相关 。 按含 水层垂直 结 构及水 力性 质可 分 为潜水 、第 1、 I I 、 Ⅱ I 承压 4个 含水组 ，时代分 别相 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 第 4期 方家骅 等 长} T三 角洲 地 i 第 阻纪 地质 硬环 境 地 质研 究 2 9 拈 墓 廿 廿 J 二 J T I 2 l I 兰 墨 蠹 l J I 薯 J I 器 蠹 Ⅱ 蝾 。 嚣 廿 一一 一0一⋯ 】 一一 釜三萋 三 J}卜 ● l茎 檀 富 一 U 0 逗 毳 鼹 娃 糕 矧 l捌 鲁 盥 _ 难 蛞 一 上 Ⅱ 甚 钵 鬟 莹 轻 茸 鞋掣 窖 惺 莓 嚣 窖 肇 要蹑 菇 要蔷 隶 苗 旱 珏菇 疑珏 藏 疑番 番疑 疑番 疑霉疑 翻 整 ． K牝 佥 螫 靶 型 馨 舒 馨 靶 馨 Q 燕 骷 啊 擤 } 嚷 * 喟 擤 } 赠 磺 嘣 精 赡 擤 } 赠 精 把 卜 l 哥 茸 拜撩 培 瓣 瓣 辩 垛 瓣 掂 瓣 瓣 瓣 摊 瓣 精 犁 * 珏 瑟 蜒 蹙 难 难 难 建 避 嫩 彘 __ 磊 芒 性 避 蜒 盛 建 嶷 誊 硅 雀 避 匪 誊 最 赡 菇 叠 嚣 础 叫 岛 j J 盎 霹 捶 叠 辋 茸 囊 岳 ．落 握 嚣 喾 一 缸 学 皆 纂 札 纂 舞 札 脚． 捌 督 叫 叫 二 叠 台 措 龟 姐 器 掘 祖 金 - H 。 H 磐 岛 ■ 器 导 襄 岳 蜒 再 寝 器 磐 霎 冀 套 脚 岳 捌 醑 捌 脚 嚣 枢 醋 捌 强 堰 皆 童 枢 { 葺 逝 叠 强 喏 ． ， 匣 磷 话 齄 雅 话 黠 鞋 旌 话 话 齄 齄 话 话 齄 掘 餐 a ∞ 一 一 ～ 一 0 a 疑 疑 菇 疑 瑟 疑 舞 疑 瑟 菇 器 Z 型 岳 斗 馨 基 馨 子 窖 圭】 电 州 精 鲁 g 赣 圭】 岳 臻 斗 赣害 】 赣 蝗 叠 ⋯ 职 搽 哥 职 瓣 鞲 疆求 蕃詈f碧甜目娃 凼碧幕 ⋯ 半 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 } r 地质 9 8 9芷 当于全 新世及 晚 、中、早更新 世 根据 基底 构造 沉积 物来源 和沉积环 境 的不 同 ，以及 水文 地质 条 件的差异 ，可将 长江三 角洲地 区分 为三个水 文地 质区 表 2 。 2 ．岩 溶水及 裂隙 水 在江苏 沿 太湖 、常熟 、江 阴及 浙江 、上海 局部 地段 分布有 覆盖型碳 酸盐 岩 岩溶水 、基岩 裂 隙水 岩溶水上覆 松散 层厚 l O O m ， 岩溶 发育 ， 以三 叠系青龙群 灰岩 为主 ，单 井涌水量 一般 5 o 0 一l O 0 0 t ／ d ，水质 良好 ，适宜 于 中小 型饮 用水源 基 岩地下水 以泥盆 纪石英砂 岩裂隙 水为 主 ，在 张性 断裂带有 科部 位 、单井 出水 量一般 为5 0 0 t ／ d ，水 质极 佳 ，可 作矿 泉水 用 。 二 地下水资 源及其 利 用 据 多年平 均降水 资料计 算 ，长江 三 角洲 地 区的地表水资 源约4 5 0 亿万 ／ 年 其 中地表 迳流 量约 1 5 0 L方／ 年 ，入渗 量 1 3 0 亿方／ 年 ，蒸 发及植物蒸 腾量 1 7 0 亿方 ／ 年 ； 太湖 等湖 水多年 平均 调节量 为2 6 亿 方／ 年；长 江水多年 平均过 境流量9 7 3 0 亿方 ／ 年 。 经 计算 ，全 区地下 淡水天 然资源 为 1 2 6 ． 7 2 f L方 ／ 年 其 中大气 降水入 渗量9 4 亿方 ／ 年 ，灌 溉水 回渗量3 1 ．4 5 亿方／ 年，山前侧向渗 入量 1 亿方／ 年， 岩裂隙水及岩溶裂隙水为0 ． 2 7 亿方 ， 年 。 开 采资源 中潜 水 以多年平均 调节 量表示 。承压水 以每年水位 下降 1 m 的弹 性释放 量表示 计算结 果 全 区地下 水调节 资源 为4 8． 1 5 亿方 ／ 年 ，承压水 当水头降低 l m 时的 弹性 释放 黾为1 ． 2 亿方 ／ 年 。 由于 长江 切 割深度 较 大 ，江 水与地下 水水 力联 系密 切，沿 江地段在 特定开 采条件 下可获 得江水 的激化 补给 量，按距江 边 2 0 0 m 处平均 水位下 降 1 m 时预计 ，可获得侧 向补给 量 1 ． 6 8 亿方 ／ 年 ；江底越流 量0 ． 5 7 f L方／ 年 。 目前 ，各城 市 主要 开采第 二 、三承压 孔隙含水 层 ， 以用于工 业生 产为主 。据不完 全统计 ， 全区每 年开采 各承压含水 层地 下水 约4 ． 5 亿 方 ，民用潜 水井6 ． S T 余眼 三 、工程地质特征 一 岩 、土体工程 地质特 征 1 ．岩体 工程地质 层组 划分及其特 征 按岩石 的形成 条件 以及岩石 的结构类 型 、抗 压强度等 工程物 理 力学性 质 ，将 区内岩体 工 程 地质 分为碎 屑岩 、碳酸 盐 岩 火山岩 和侵 入岩 4 ， 、 类 型 ，再根 据不 同时代 的地层岩性 特征 分成 泥盆 系石 英砂 岩 ，志 留纪砂 页岩 白垩纪红 色砂 页岩，石炭 、二 叠 、 三 袭纪 碳酸盐 ． 震 旦 、寒 武 奥 陶纪 白云质 灰 嚣 白云岩 ，侏 罗纪 火【 l 【 岩，燕山期 花岗岩 等 7个工 程地质 层 组 ，其中 除 白垩 纪砂 页岩 与 侏 纪火 山岩 外 其它 各 组 的力学性质 均甚好 。 2 ．土体 工程 地质 层 组划分及 其特 征 平原 地 区土体 由多层软 土 、硬 土 和砂 性 土构成 根据 土层 沉积顺 序和成 因类型及 工程 地 质层 的物理 力学差异 ，在 3 0 5 0 m 以浅土体 可分为 3组 9层三 角洲序 列的工程 地质 层组 。各 组均 由顶部三 角洲 平原 相硬 上工程 地质层 中部滨 海河 口相砂性 土工 程地质层 ；底 部滨海 一 浅海 相软 土工程 地质 层构 成 。 早期三 角洲工程 地质 层组 Q j9 主要分 布 了 江南 广大 地 区和苏北 杨州一 泰州一 如 东一 线以北地 区。硬 土层 的顶面埋 深2 0 m 左右 ．底部 软 土层底面深 度 自西 向东 由3 0 m至5 O m 。 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 ． 第 4期 方宋 噼 等 Ki I 洲 地 苹 纪 地 质 厦工 彳 境 地 质 研究 3 表 2 第四系含 水层组 特征一览表 地 含 含水层组水文地质特征 富术 性 水化学特征 层 水 单 井 诵 时 层 项板埋操 底板埋 i 幂 含 水组 厚鹰 主要岩性 求饶埋 深 水 量 矿化 度 水 化 学 类 型 代 组 层教 t m 1 t ／ d } 【 g ．I I 潜水 l 83 5 l 5 3 0 粉 砂 亚牯土 5 。 o 。 HC0a Ca- Na CaMg q I承压 5 0 一 【 2 C 2 6 7 0 边 缘 为粉 细 边 缘 l 0 0 一 C】-HCO3 Ca Na 砂 、 粉砂 ， 三 C卜Na 角洲顶部 为 砾 石粗 砂 1 0 0 0 5 o 0 0 HC O C a Na 局 部 5 o _ 1 3 C卜 Na H C0 Na 2 1 0 南 【 o 0 0 5 0 o o HC0 C aNa l Ca- M g q 1 1 】 【 承 压 l 8 0 3 2 0 通 市 选 4 0 l 0 0一 【 州 HC0 C1 N a CI - Ca Na Q4 t I CO 3 Ca Na I 潜水 5 亚粘 土 Q3 散承压 3一l O l 0 一 0 粉砂 亚粉 土 HCO 一 Ca Mg HC0 C卜Na H C0| Ca 糟 砂 一 8 l 0 0 l 一 q 3 I承压 局 言 B HC0| 一 Ca Na 糟细 砂 l 00 一 l 00 [ 1 5 C】 HC03 Ca -Na 一一 5 3 O l l 】 一 0 HCO3 Ca Na Q2 I 】 承 医 局 部 细中砂 局 部 1 u 0 一 l 0 o c l HC O N a 3 0 50 l l ’ 5 2 0 粉缅砂 【 0 2 0 1 0 0 q1 l 畦R压 l 6 0 一 l1 局都 脯 盅 f ； 1 O 0 一 l 0 0 [ HCO3 一 Ca Na HC 0， 一 Na 2 0 4 O j U 1 0 0 0 3 00 H CO 3 一 Ca Ca -M g 牯性 土夹糟 1 0 HCO 3 C I Ca Mg C a Na Q{ 潜东 0 -2 l o l 0 0 CI HCO3 Na t Na- M g 缅砂 【 0 0一 【 00 0 C卜Na HC0 1 SO 4 Ca HC0 1 一 Na Ca Ca Naj 轿 刿砂 l 0 0 一 HC0 C 卜Ca Na Q3 I承 压 砂砾石 ， 加 0 0 el C a Na M g Cl Na 中 细 砂 为 主 【 HC03 一 Na Q2 旺承压 5 9 一l I u 7 0 一 ． - 占河床上 游 5 o 0 0 o 十别 HCO| CI NaCa 为秽 砾 石 l 一3 el HCO3 一 Na Ca M g 中 粗 砂 B 4 2一 HC03 一 Na 日1 田承 匪 1 8 0 一 0 g r n r e z M 1 s h a ve be e n di vi de d in t hi s a r ea ，a c c or ding t o t h e s t r uc t ur e of b as em e nt ．o r i gin o f s e di m e nt ，s e di m e n t a r y e n vir o nm e nt a nd hy dr o- g e ol ogi c a I c o ndi t i o ns A t p r es e n t ．t h e c o nf ine d por e wa t e r In f i r s t a nd s e c o nd be d ha s b t c ， 一 ． c’ d Som e e ngine e r ing g eol o gi c a l b e ds o r g r oup s a nd s t r uc t ur e r e gion s L 1 f t h e e ar t h m a s s a r e di vi de d，b a se d oD t he inve s t i g a t i on of e ngine e r ing g e ol o gi c a l p r o pe r t i e s of t he r oc k a nd e a r t h m a s s at t he s c al e w j t L 【 in 3 0 m o r 3 0 - 5 O m ． The m a i n p r o bl e ms o n e nv i r onm e nt a l ge o l og y in t h e de l ta a r e a s f ol l ows 1 t he 1 ac k of gr ou ndwa t e r r e s our c e s i n de e p b e ds 2 t he s h a r pl y de c r e as e d wa t er am o unt i n s i ngl e w e l l a nd wa t e r lev e1 ． 3 t he dr opp e d g rn u od s ur f ac e in t he 1 a r ge a n d m i ddl e ci t i e s 4 ． t he ag r icu l t ur a 1 s t a i n e d s o i l ． 5 ．t he t r a ns f o r m t r e nd of m u d a nd s an d 1 1 1 t h e m o ut h of t h e Ya ngt z e Ri ve r ．e t c O h the b a s i s o f t h e e v o l a t i o n l a w o f t h e Qu a t e r n a r y g e o l o g i n t h e Ya n g t z e d e l t a ．s o me b as i c p r obl e m s o n s t u dying b ot h g r ou ndwa t e r r e s ou r c e s a nd e nvi r o nm e nt al g e ol ogy h av e b ee n m a de c l e a r ，p r ov idi ng a r e f e r e nc e f or t he t e r r i t or y pl a nni ng； ‘ man ge m e nt a nd t he a r r a ng eme r a n d c o n s t r u c t i o n o f t h e p r i o r i t y p r o j e c t s 詹 赓 申译 j 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆