2019年9月第39卷第3期四川地质学报Vol.39 No.3 Sep., 2019川西凹陷钙芒硝矿地球物理特征分析谢小国1，2,3,陶俊利1,2,3,安艳东12,3,高精理1,2,3,高利剑1,2,3,罗 兵1,2,3（1.四川省华地建设工程有限责任公司，成都610081； 2.四川省地质矿产勘查开发局成都水文地质工程地质中心，成都610081； 3.四川省环境保护地下水污染防治工程技术中心，成都610081）摘要：川西凹陷白垩系灌口组复式沉积多层品位高的钙芒硝矿，为更好地识别钙芒硝矿赋存层位，通过开 展视电阻率、自然伽马测井，以及高密度电阻率法勘探，建立起含钙芒硝矿的地球物理特征。
含钙芒硝矿电阻 率相对于非含矿地层表现为明显的高电阻率，低自然伽马，高密度电阻率剖面表现为明显的高阻特征。
因此分 析川西凹陷钙芒硝矿地球物理特征，有助于提高对该区钙芒硝矿勘查、采空区调查的认识。
关键词：钙芒硝矿；测井；高密度电阻率；新津中图分类号：P631 文献标识码：A文章编号：1006-0995 （ 2019 ） 03-0473-03DOI ： 10.3969/j.issn.l006-0995.2019.03.025作为一种重要的盐类矿物，钙芒硝矿主要为单盐组分硫酸钙（CaSO 4）和单盐组分硫酸钠（Na 2SO4） 组成的CaSO 4 •Na2SO4复盐类矿物，通过对钙芒硝矿开发利用，可提取出工业用途广泛的硫酸钠叭 川 西凹陷蕴藏丰富的钙芒硝矿，分布包括双流、彭山、眉山、新津、洪雅等地，为中新生代陆相碎屑岩型 复式钙芒硝矿床,赋存于白垩系灌口组红层中，一般可划分为上、下两个含矿带,含矿带厚度为90~120m, 纯矿段厚度为20〜50m,工业品位较高，一般为25%~45%,因此具有巨大的开发利用价值耳。
物探方法在矿产勘查中发挥了重要的作用。
四川地矿局二O 七地质队物探组在四川川西凹陷牧马山 向斜中，根据井中钙芒硝矿的自然伽马计算了 Na 2SO 4的工业品位叫 王永等在内蒙统计分析了芒硝矿的 自然伽马测井响应特征％王定英等在河南南阳利用测井方法确定了芒硝层的测井响应特征，芒硝矿电 阻率较高、声波时差较小、密度较低、自然伽马为低值问。
然而针对钙芒硝矿找矿的物探方法应用较少， 特别是川西凹陷钙芒硝矿的地球物理特征鲜有研究。
本文以川西凹陷新津县境内的金华钙芒硝矿、和昌 钙芒硝矿物探资料为例，分析该区钙芒硝矿的地球物理特征，以期为钙芒硝矿勘查、采空区调查等提供 一定支撑。
1地质概况新津县金华钙芒硝矿、和昌钙芒硝矿位于上扬子准地台四川台凹川西凹陷成都断凹西南部眉山一普兴场凹陷内，出露地层主要为白垩系上统灌口组、第三系、第四系，其中白垩系上统第二段为钙芒硝矿层段，属干旱湖泊相沉积环境，岩相由砂质碎屑岩向含钙质粘土碎屑、硫酸盐、粘土质粉砂质碎屑变化，含盐矿物由碳酸盐向硫酸盐变化。
由于气候及地壳升降变化，矿层与堆积粘土物质交互沉积，从而形成复式沉积的钙芒硝矿床SB ］。
据矿区地质资料，钙芒硝矿结晶为自形-半自形结构，致密层状一散点状构造，自上而下划分为上、下两个含矿 带，赋存30余层倾角小于10。
的钙芒硝矿，平均厚度220m,中部由平均104m 厚的泥质粉砂岩隔开。
上矿带为矿区的主要含矿带，由第4〜11结晶钙芒硝矿及3 ~ 10层夹石组成。
钙芒硝矿成复式产出，夹层由紫图1工区钙芒硝矿岩性上图：钙芒硝矿岩心 下图：矿体“结霜”收稿日期：2018-09-25资助项目：成都市规划和自然局“成都市城市地下空间资源地质调查”项目作者简介：谢小国（ 1992-）,男，四川成都人，工程师，工程硕士，从事物探与地质工程工作川西凹陷钙芒硝矿地球物理特征分析红色粘土岩、粉砂质粘土岩、泥质粉砂岩组层。
其中，上矿带下矿组4~6层，单层厚度0.85^2.80m, 品位 34.51% 〜41.61%；上矿组 7 ~ 11 层，单层厚度 0.83 ~ 6.73m,品位 22.95% ~ 36.93%。
金华钙芒硝矿ZK01号钻孔资料表明，该孔揭露地层包括紫红色粉质粘土、砂卵石土、强风化泥岩、 中风化泥岩夹砂岩、含钙芒硝矿泥岩夹砂岩。
其中岩石表面的白色晶体易吸收空气中的水份，从而形成 纤维霜状晶体，这种“结霜”作用是钙芒硝矿物识别的一个重要特征。
2物性条件分析工区第四系主要为黄色成都粘土及冰水堆积粘土夹卵石。
粘土层和砂卵石土层由于其含水性高，导 电性良好，电阻率为相对低值。
作为一种复盐矿物，钙芒硝是由NazSCU 和CaSO4所组成N&2SO4 . CaSO 4o 固体状态下，盐类属于导电性极差的矿物，当其浸泡于井液中，被水溶蚀分解，形成N&2SO4的水溶液, 从而导致井液矿化度升高，电阻率降低。
但总体来看，含钙芒硝矿的岩石层相对于不含矿岩层电阻率为 高值。
湖相沉积过程中，粘土、泥岩由于其泥质成份高，富含有机质放射性物质较多，因此自然伽马值较高。
纯钙芒硝天然放射性极低，因此在沉积过程中，随着结晶程度的增大，相同体积内钙芒硝矿含量越 多，其泥质成分越少，自然伽马值越低。
因此，钙芒硝矿与其它岩性 具有明显的电阻率、自然伽马差 异，这为钙芒硝矿地球物理勘探 提供了很好的物性基础。
深地曆层测井解释岩性厚度（D ）度(m)深120.00自然伽玛（API ）0.00电阻率0・00(Q.m)1200.00岩性描述及岩心照片钙芒硝矿品位0.00 50.003综合研究3.1测井分析ZK01号钻孔孔深92m,针对该孔开展了视电阻率和自然伽 马测井，测井井深18~87m（0~18m 为套管）。
根据测井曲线响应特征，套管以下地层大致可划分为三层，分别为强风化泥岩、中风化泥岩、含钙芒硝矿泥岩。
19.70〜29.75m 为强风化泥岩, 其自然伽马值高，一般为52〜97API,平均为77API ；电阻 率为208~409Q«m ,平均为318Q-m o 29.75~47.05m 为中风化泥岩，自然伽马值较高，一般为46-79API,平均为62API ；电阻 率为193〜351G ・m ,平均为第10四系2070809050灌 口组60304019. 70 19. 7010.05 29.7517. 30 47.0530.25 77.307.10 84.401.38 85. 78粘土夹卵石泥岩含钙芒硝泥岩第四系主要为黄色成都粘土及 冰水堆积粘土夹卵石。
白垩系灌口组岩性为棕红色砂质夹泥 岩及薄层石膏、钙芒硝，岩层产状 120° Z3-5Q ,为谊缘湖相沉积。
图2 ZK01号钻孔测井解释成果图图 例258Q tii o 47.05〜87m 为含芒硝矿泥岩，其自然伽马6^93API,平均为40API;电阻率为140〜1022Q ・m, 平均为530Q.m o 测井曲线分析可知，在含芒硝矿段自然伽马值和电阻率变化较大，含矿段自然伽马值 低，平均为12API,电阻率高，平均为686Q*m o47.05〜87m 含矿段地层自然伽马与视电阻率曲线呈复式交错变化，进一步反映了气候及地壳升降变 化导致盐类矿层与粘土物质交互沉积，从而形成了该区复式沉积的钙芒硝矿床。
资料表明，工区含芒硝矿层自然伽马与矿层品位呈良好的负相关关系⑷:尸51.507-1.955x J?2=0.9式中：y 为矿层品位，%; x 为矿层自然伽马值，APIo利用上式计算钙芒硝矿品位一般为10-39.8%,平均为28%,与实际结果较一致。
3.2高密度电阻率分 析基于地层的电阻 率差异，利用高密度电阻率法对钙芒硝矿 进行剖面探测。
XJ-3测线位于新津县和昌钙芒硝矿区内，测线长 1150m,点距 10m 。
从XJ-3测线视电阻率剖面可以看出, 电阻率成层性较好。
桩号170-610浅部电 阻率变化较大，从 20Q.ni 到 400Q.m 不等，推断为第四系粘土、砂卵砾石层；第离程(m) 500-450-400-350-300-25。
剪 200 300 400 500 600 700 800 9D0 1000 1100新津县和昌钙芒硝矿XJ-3测线高密度电法视电阻率剖面图起点： 终点：N30° 22' 32.83" E1030 52’ 51.11" N30° 22' 54.11" E103° 53’ 25.51"TSo 2^0 3^0 d5o 5^0 6^0 7^0 8^0 9^0 1355 ll O O 电阻率(Q.m)■31623I 3162-1000新津县和昌钙芒硝矿XJ-3测线高密度电法视电阻率推断解释成果图图3 XJ-3测线高密度电阻率剖面图及推断解释成果图粘土夹卵石强风化泥岩含钙芒硝矿泥岩(夹砂岩)图例岩性四系以下有一明显的低阻带，电阻率一般低于50Q.ni,推断为含水的强风化泥岩；强风化泥岩地层以下电阻率不断增大，呈 层性好，电阻率基本大于500Q.ni,推断为含芒硝矿泥岩(夹砂岩)层。
XJ-3测线高密度电阻率法划分的岩性剖面及对应电阻率值，与邻近的ZK01钻孔各岩性视电阻率值一致性较好，说明测井解释与电法推断具有可对比性，能相互验证。
4结论川西凹陷白垩系灌口组蕴含丰富的钙芒硝矿，其厚度大、埋深浅、品位高，具有巨大的开发利用前 景。
通过对新津县金华钙芒硝矿ZK01号钻孔开展测井工作，对和昌钙芒硝矿进行高密度电法勘探，取 得了以下认识：1) 工区含钙芒硝矿的地层为复式沉积，反映在测井曲线上表现为自然伽马与电阻率高低交互反遇。
2) 不同岩石具有不同的测井响应特征，含钙芒硝矿电阻率值高、自然伽马值低，与围岩相比具有明 显的电性差异。
3) 基于测井物性分析，高密度电法能很好地划分地层以及识别含钙芒硝矿。
测井分析与高密度电法 推断吻合性好。
通过建立川西凹陷钙芒硝矿地球物理特征，有助于对该区盐类矿产的勘查、采空区调查以及其它地 质灾害防治提供有效的支撑。
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