基于高密度電測深法的新疆葉城縣泥石流災害易發(fā)區(qū)勘查評價

，

(新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊，新疆 烏魯木齊 830091)

1 區(qū)域概況

1.1 勘查區(qū)位置

勘查區(qū)位于葉城縣柯克亞鄉(xiāng)境內(nèi)，距葉城縣城60 km，有山區(qū)簡易道路通往葉城縣城，交通條件較差(圖1)。

圖1 勘查區(qū)交通位置圖

1.2 地形地貌

勘查區(qū)位于葉城縣南部昆侖山中山區(qū)，其南、北兩側(cè)為起伏的中山，中間為提孜那甫河山間河谷，地勢整體呈西北高東南低，勘查區(qū)內(nèi)最大海拔高程2 685 m，最低海拔高程1 705 m，相對高差980 m，河谷寬800～1 200 m，提孜那甫河自西向東徑流。勘查區(qū)位于勘查區(qū)位于提孜那甫河河谷北側(cè)，北岸發(fā)育一、二級階地，一級階地寬600～8 000 m，高出河道1～1.5 m；二級階地寬50～120 m，高差2～8 m，階地面較平坦，沿河岸一、二級階地分布有耕地、草地及林地，地表植被發(fā)育。

1.3 地層巖性

勘查區(qū)出露的地層主要有：新近系上新統(tǒng)(N1)、中更新統(tǒng)冰水沉積層(Q2fgl)、上更新統(tǒng)風積層(Q3eol)、全新統(tǒng)坡積層(Q4dl)、全新統(tǒng)沖洪積層(Q4apl)，由老到新分述如下：

1.3.1 新近系中新統(tǒng)(N1)

勘查區(qū)北側(cè)山體坡腳陡崖主要出露新近系中新統(tǒng)(N1)基巖,巖性主要為土黃色砂巖、紫紅色礫巖夾薄層泥巖等,傾向北東，傾角15°～50°。

1.3.2 第四系(Q)

(1)中更新統(tǒng)冰水沉積層(Q2fgl)

分布在勘查區(qū)北部山坡前緣，巖性為漂石、卵石、砂礫石、亞砂土，青灰色，分選較差、磨圓度較好，沉積物厚度6～30 m。

(2)上更新統(tǒng)風積層(Q3eol)

廣泛分布于提孜那甫河兩岸山坡上，不整合覆蓋在不同層位之上，下伏基巖僅于溝谷較陡處出露。其巖性較單一，為土黃色粉土堆積，較松散，粒度細，分選好，水平層理發(fā)育，厚度隨地形而異，由幾m至幾十m。

(3)全新統(tǒng)坡積層(Q4dl)

主要分布于斜坡坡腳處，巖性主要由塊石、碎石、粉土組成，厚度小于5 m，分選差，分層不明顯。

(4)全新統(tǒng)沖洪積層(Q4apl)

分布在河床、河漫灘及其兩側(cè)階地上，一、二級階地上出露巖性為粉土，土黃色，較松散，半濕潤；河床及漫灘出露巖性為漂礫、卵礫，礫石成分復雜，有砂巖、片麻巖、硅質(zhì)巖、砂屑灰?guī)r、泥巖、花崗巖等，礫徑一般2～20 cm，大的可達100 cm，呈次圓-圓狀，磨圓度較好，分選差，填隙物為較小礫石及細砂，以細砂為主。

1.4 水文地質(zhì)概況

勘查區(qū)地下水根據(jù)其賦存條件，水理性質(zhì)及水力特征，可以劃分為第四系松散巖類孔隙潛水和碎屑巖類孔隙裂隙水。

1.4.1 第四系松散巖類孔隙潛水

潛水分布于果薩斯河谷沖洪積層中，分布范圍較小，一般寬100～200 m，厚度小于10 m。含水層巖性為卵石層，地下水位埋深一般小于1 m。

1.4.2 碎屑巖類裂隙孔隙水

分布在勘查區(qū)河谷兩側(cè)中山區(qū)，含水巖組為第三系中新統(tǒng)砂巖，水位埋深較大，水量貧乏。主要接受冰雪融水和大氣降水的補給，由于該區(qū)地形陡峭，匯水面積小，對地下水的補給量小。經(jīng)調(diào)查，勘查區(qū)內(nèi)無泉水出露，地下水在深切的溝谷處多以潛流的形式排泄。

2 勘查目的及方法步驟

2.1 目的

本次物探工作主要布置在葉城縣柯克亞鄉(xiāng)阿曼夏村、依格孜亞村泥石流地質(zhì)災害區(qū)域。采用高密度電測深法，了解勘查區(qū)內(nèi)泥石流溝地下巖(土)體的電性特征及其在地下空間的分布和變化情況，結(jié)合地質(zhì)、鉆探和探井等資料推斷其第四系覆蓋層厚度、巖性、空間分布情況，為泥石流地質(zhì)災害勘查提供基礎資料。

2.2 具體方法及步驟

本次物探方法采用高密度電測深法，所選用的儀器為WDJD-4型集中式高密度電阻率儀進行數(shù)據(jù)采集此次選用儀器設備性能狀態(tài)良好，可以滿足此次物探工作需要。葉城縣柯克亞鄉(xiāng)阿曼夏村、依格孜亞村泥石流地質(zhì)災害勘查區(qū)共13條支溝，通過地質(zhì)工作初步調(diào)查，滿足物探施工條件的泥石流溝有8條，擬布設8條高密度電測深剖面，主要布設在泥石流勘查區(qū)堆積區(qū)和排導工程處，與地質(zhì)勘探線重合，每條剖面長度約100～250 m，點距4～5 m，共計點數(shù)192個,控制勘探深度30 m以內(nèi)。該方法需要一定的施工場地，如現(xiàn)場有不滿足物探施工條件的地方可以根據(jù)環(huán)境進行調(diào)整，確保物探工作順利開展。

圖2 Res2D二維高密度反演流程圖

3 數(shù)據(jù)處理與反演計算

3.1 原始資料處理

(1)原始數(shù)據(jù)*.fda文件由高密度電測深儀傳至計算機。

(2)使用轉(zhuǎn)換軟件對文件進行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為適用RES2D反演軟件的*.dat文件。

(3)對原始數(shù)據(jù)進行預處理，對于過大或過小且與前后數(shù)據(jù)相差較為明顯的測點進行刪除處理。

3.2 資料處理原則

(1)野外觀測時如出現(xiàn)跳點，適度移位、重復觀測消除跳點。

(2)通過數(shù)據(jù)分析，視電阻率值超大或超小不符合規(guī)律時僅作參考或刪除。

3.3 反演計算

數(shù)據(jù)處理采用Res2D高密度視電阻率反演軟件進行二維反演，將原始數(shù)據(jù)由高密度電測深儀傳至計算機，利用WDDS-2轉(zhuǎn)換軟件對原始數(shù)據(jù)進行格式轉(zhuǎn)換，利用Res2D高密度電測深反演軟件對數(shù)據(jù)進行反演處理并添加地形數(shù)據(jù)，利用Surfer軟件對反演數(shù)據(jù)成圖，形成最終成果圖件。具體流程如圖2所示：

4 剖面解釋與成果推斷

勘查區(qū)內(nèi)共完成7條條高密度電測深剖面，主要布設于泥石流溝口流通區(qū)和堆積區(qū)處。根據(jù)地質(zhì)初步調(diào)查結(jié)果，勘查區(qū)內(nèi)第四系厚度較大，本次物探工作無法完全揭露第四系基底，但根據(jù)區(qū)內(nèi)地層巖性及時代差異，可以將淺部Q3-4松散覆蓋層和深部Q1-2膠結(jié)覆蓋層進行劃分，為泥石流地質(zhì)災害勘查提供基礎資料，滿足地質(zhì)需求。

回流提取時間為1、2、3、4、5 h時，實驗結(jié)果如圖8所示.1～5 h范圍內(nèi)，多糖得率隨回流時間延長先增加后下降，當3 h時達最大值.這是由于：時間越長，會有更多多糖通過通道浸出荸薺皮進入溶液，但時間過長時通道內(nèi)外多糖濃度接近于平衡，果膠酶也會使更多浸出的多糖分解變質(zhì)[22].因此，最佳回流提取時間為3 h.

4.1 WT1號剖面

該剖面位于勘查區(qū)N1號泥石流溝堆積區(qū)處，呈西南至東北方向布設，共38個測點，長185 m。從視電阻率擬斷面圖中可以看出，該剖面電阻率在12～222 Ωm之間變化，藍色表示低阻，紫紅色代表高阻。該剖面地表出露巖性為砂土、砂礫石，結(jié)合電性和地質(zhì)資料可對剖面劃分為三層：(1)ρ=12～100 Ωm，推測為第四系(Q3-4)砂土，厚度在2.3～12 m之間變化，主要分布于剖面0～60 m上層和100～185 m上層；(2)ρ=100～222 Ωm，推測為第四系(Q3-4)卵礫石，推測厚度在9.4～24.5 m之間變化，主要分布在剖面中部和和60～100 m上層；(3)ρ=50～100 Ωm，分布于剖面底部，推測為第四系(Q1-2)膠結(jié)砂礫石。

4.2 WT4號剖面

該剖面位于勘查區(qū)N6號泥石流溝流通區(qū)內(nèi)，呈近南北向布設，共36個測點，長175 m。

從視電阻率擬斷面圖中可以看出，該剖面電阻率在5～123 Ωm之間變化，藍色表示低阻，紫紅色代表高阻。該剖面地表出露巖性為砂土、砂礫石，結(jié)合電性和地質(zhì)資料可對剖面初步劃分為兩層：(1)ρ=5～100 Ωm，推測為第四系(Q3-4)砂土、砂礫石，厚度在3.8～14 m之間變化，主要分布于剖面上層；(2)ρ=15～123 Ωm，推測為第四系膠結(jié)(Q1-2)砂礫石(砂礫巖)，主要分布在剖面底部。

4.3 WT9號剖面

該剖面位于勘查區(qū)N9和N11號泥石流溝流通區(qū)內(nèi)，呈西南至東北方向布設，共43個測點，長210 m。從視電阻率擬斷面圖中可以看出，該剖面電阻率在5～111 Ωm之間變化，藍色表示低阻，紫紅色代表高阻。該剖面地表出露巖性為砂土、砂礫石，結(jié)合電性和地質(zhì)資料可對剖面初步劃分為兩層：(1)ρ=11～100 Ωm，推測為第四系(Q3-4)卵礫石，厚度在8～18.5 m之間變化，主要分布于剖面上層；(2)ρ=5～90 Ωm，推測為第四系(Q1-2)膠結(jié)砂礫石(砂礫巖)，主要分布在剖面底部。剖面100～130 m中部有一處封閉低阻區(qū)域，該區(qū)域位于兩條泥石流溝中間，推測為堆積巖性發(fā)生的變化引起的。

4.4 WT10號剖面

該剖面位于勘查區(qū)N14號泥石流溝形成區(qū)內(nèi)，呈東南至西北方向布設，共35個測點，長170 m。從視電阻率擬斷面圖中可以看出，該剖面電阻率在10～365 Ωm之間變化，藍色表示低阻，紫紅色代表高阻。該剖面地表出露巖性為砂土、砂礫石，結(jié)合電性和地質(zhì)資料可對剖面初

步劃分為三層：(1)ρ=80～365 Ωm，推測為第四系(Q3-4)卵礫石，厚度約10 m，主要分布于剖面75～90 m上層；(2)ρ=10～40 Ωm，推測為第四系(Q3-4)砂土，厚度在10～22.5 m之間變化，主要分布在剖面上層。(3)ρ=40～80 Ωm，推測為第四系(Q1-2)膠結(jié)砂礫石(砂礫巖)，主要分布在剖面底部。

4.5 WT11號剖面

該剖面位于勘查區(qū)N14號泥石流溝流通區(qū)內(nèi)，呈西南至東北方向布設，共50個測點，長245 m。從視電阻率擬斷面圖中可以看出，該剖面電阻率在16～204 Ωm之間變化，藍色表示低阻，紫紅色代表高阻。該剖面地表出露巖性為砂土、砂礫石，結(jié)合電性和地質(zhì)資料可對剖面劃分為兩層：(1)ρ=16～204 Ωm，推測為第四系(Q3-4)砂土、砂礫石互層，厚度在6.6～24 m之間變化，主要分布于剖面上層；(2)ρ=42～60 Ωm，分布于剖面底部，推測為第四系(Q1-2)膠結(jié)砂礫石。

4.6 WT14號剖面

該剖面位于勘查區(qū)N18號泥石流溝流通區(qū)內(nèi)，呈西南至東北方向布設，共32個測點，長155 m。從視電阻率擬斷面圖中可以看出，該剖面電阻率在6～181 Ωm之間變化，藍色表示低阻，紫紅色代表高阻。該剖面地表出露巖性為砂土、砂礫石，結(jié)合電性和地質(zhì)資料可對剖面劃分為兩層：(1)ρ=18～181 Ωm，推測為第四系(Q3-4)砂土、砂礫石互層，厚度在6～13.6 m之間變化，主要分布于剖面上層；(2)ρ=6～30 Ωm，分布于剖面底部，推測為第四系(Q1-2)粘土或新近系砂泥巖。

4.7 WT16號剖面

該剖面位于勘查區(qū)N20號泥石流溝流通區(qū)內(nèi)，呈西南至東北方向布設，共34個測點，長165 m。從視電阻率擬斷面圖中可以看出，該剖面電阻率在8～111 Ωm之間變化，藍色表示低阻，紫紅色代表高阻。該剖面地表出露巖性為砂土、砂礫石，結(jié)合電性和地質(zhì)資料可對剖面劃分為兩層：(1)ρ=20～111 Ωm，推測為第四系(Q3-4)砂土、砂礫石互層，厚度在6.6～19.8 m之間變化，主要分布于剖面上層；(2)ρ=8～40 Ωm，分布于剖面底部，推測為第四系(Q1-2)粘土或新近系砂泥巖。

5 結(jié)語

(1)小黑溝泥石流地質(zhì)災害初步勘查區(qū)共完成高密度電測深剖面7條，點距5 m，共計完成高密度電測深勘探點268點，剖面總長度1 305 m，完成率為設計工作量的139.58%。

(2)完成高密度電測深質(zhì)量檢查點36個，占完成高密度電測深工作總量的13.43%，均方根誤差為0.17% ，質(zhì)檢工作量及質(zhì)檢結(jié)果均達到設計及規(guī)范要求。

(3)通過本次物探工作，結(jié)合地質(zhì)調(diào)查及鉆探資料，基本了解了勘查區(qū)內(nèi)第四系松散層的厚度及巖性分布情況。第四系厚度最大可達28 m，位于溝口堆積區(qū)Ⅲ號剖面北部，多數(shù)區(qū)域以5～10 m為主，區(qū)域分布規(guī)律為自西向東逐漸變薄，巖性以卵礫石為主，部分剖面夾雜砂土、粉土。

(4)通過本次物探工作的推測，結(jié)合探井、鉆孔等其他地質(zhì)手段，勘查區(qū)內(nèi)主要為第四系松散層(Q3-4)和膠結(jié)層(Q1-2)，劃分了兩者接觸面，研究目標層主要為松散層(Q3-4)，推斷了區(qū)內(nèi)松散層厚度及巖性分布情況，物探推測成果基本上符合實際情況，并滿足設計目的任務和規(guī)范要求。

[1]新疆地質(zhì)工程勘察院. 葉城縣柯克亞鄉(xiāng)阿曼夏村、依格孜亞村泥石流地質(zhì)環(huán)境專項勘查物探成果報告[R].2017.03.

[2]劉瑞，王家鼎，謝婉麗. 延安地區(qū)泥石流災害的特征分析[J]. 地下水.2013.35(2):130-131.