半干旱平原盐碱区浅部地层基本物质成分粒度结构与极化率相关性及研究.pdfVIP

·1448 · 中国地球科学联合学术年会 2014 半干旱平原盐碱区浅部地层基本物质成分的粒度结构 与极化率的相关性研究 1,2 *，1 武羡慧 杨 进 1.中国地质大学 北京市 100083；2.内蒙科技大学包头师范学院 包头市 014030 研究意义 我国盐碱化土地面积约为 1 亿 hm2，接近于我国 17亿亩基本农田的面积，并有逐年扩大 的趋势。盐碱化已成为我国乃至世界的主要环境问题之一。我国的盐碱化现象主要发生在内陆干旱半干 旱地区，其发生和发展除了受气候等因素的影响之外，浅部地层（即潜水面以上地层）的透水性、隔水 性、持水性等水文地质特征是重要的影响因素，而对此因素起决定性作用的是地层的粒度结构。在广大 的盐碱区，浅部地层的粒度结构直接影响地下水盐的侧向和竖向位移，是影响地表盐碱化强度的主要地 层因素。本文重点研究半干旱盐碱区浅部地层粒度结构的激发极化特征，探寻在地下水矿化度较高的盐 碱区地层组成物质的粒度结构与极化率的关联性，可为不断扩大环境电法的研究和应用领域、为区域盐 碱化的监测、预警和治理提供依据，具有重要的理论及实践意义。 材料与方法 选择典型的内陆半干旱平原区呼包平原作为研究区，在区内重度、中度及轻度盐碱化 地段各建立一垂直于地层走向的研究剖面，沿剖面线每隔 1km 布设一样方点，采用系统采样法，在每个 样方点自地表向下采样，每个岩性层采集 5 个重复，采样到潜水面以下的 1 个岩性层为止。对于厚度大 于 20cm 的岩性层，每隔 20cm 深采样；考虑到地表土壤层由于受大气、地表径流影响，物性变率较大， 为提高样本的代表性和实验的精确度，在 0-5cm深的表层采集样本 8 个重复，每个重复相距 50m，沿“W” 型路径采样。采样中，所有样本都迅速入袋密封，以减少鲜样水分及其他物质成分的流失；在室内按照 实验规程分别测试样本的粒度结构 （用济南润之科技有限公司产 Rise-2008 型激光粒度仪）、极化率 （用 北京地质仪器厂产 DJF-10A 型激电仪）、含水量和含盐量；利用 SPSS 软件对实验数据进行统计分析。 结果与分析 粒度结构分析共获得 5 组数据，即粗砂、中砂、细砂、粉砂、粘粒等 5 种粒级组分在 样本中的百分含量值（5组数据基本统计值见表1）。从表1中我们可以看出，在5组数据中，0.05-0.005mm 表 1 样本粒度结构分析实验数据统计值 粒级组（mm） 1.0-0.5 0.5-0.25 0.25-0.05 0.05-0.005 0.005 均 值 6.2857 5.0143 20.8271 52.4014 15.4714 标 准 差 1.6324 1.6426 2.7837 3.5972 2.8947 变异系数 0.2597 0.3276 0.1337 0.0755 0.1871 与极化率的 0.8442 0.9363 0.7620 -0.6362 -0.8704 相关系数 （r) （即粉砂级）组分的均值最大，变异系数最小，说明在本研究区的浅部地层中粉砂级组分的含量最高， 并最为稳定。但从各粒级组分与极化率的相关度来看，粉砂级组分的相关系数值最小（r=-0.6362），说 明该组分的变化对极化率参数的影响较小；相比之下，1.0-0.5mm（粗砂级）和0.5-0.25mm（中砂级） 组分的均值较小，而变异系数较大，与极化率参数存在高度正相关（r0.8），说明在本研究区的浅部地 层中粗颗粒组分的含量最低，同时也最不稳定，但对极化率参数的变化影响最大。事实上，也正是这种 含量低、变率大的粗颗粒组分的变化极大地影响着地层水文地质特征的变化。表 1 中我们还可以看出， 0.005mm(粘粒级)组分与极化率存在高度负相关（r=-0.8704）,说明地层中粘粒级组分含量越高，极化 率越小。 上述各项实验结果的出现，与研究区的