張愛華
(江西省地質(zhì)調(diào)查研究院,南昌330030)
江西省婺源縣地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀與形成機制研究*
張愛華
(江西省地質(zhì)調(diào)查研究院,南昌330030)
婺源縣是具有悠久歷史的古縣,也是江西省著名的旅游勝地。本文對其地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀與形成機制作了深入研究,為有計劃地開展地質(zhì)災(zāi)害防治,減少災(zāi)害損失,保護(hù)人民生命財產(chǎn)安全提供了技術(shù)依據(jù)。
地質(zhì)災(zāi)害;形成機制;婺源
婺源縣屬江西省上饒市管轄,地處江西省東北邊陲,皖、浙、贛三省結(jié)合部。地理范圍:東經(jīng)117°21′56.6″~118°12′13.7″,北緯29°01′43.3″~29°34′39.3″,東西長83 km,南北寬54 km,面積2 947.51 km2?!熬?婺-黃”高速公路與“景-婺-?!备咚俟?構(gòu)筑成婺源縣與外省,特別是長江三角洲地區(qū)的快速通道。
1.1 氣候條件
婺源縣屬亞熱帶東南季風(fēng)氣候,溫暖濕潤,四季分明。多年平均氣溫16.7°C,年最大降水量出現(xiàn)在1998年,為3036.8 mm,年最小降水量出現(xiàn)在1978年,為1 124.5mm(年份范圍為1957~2006年)。年降雨量、雨日均與地形高程成正比關(guān)系,西南部向東北部遞增,年內(nèi)降水量在時間上的分布季節(jié)性明顯。
1.2 地貌條件
縣域地形以中低山、丘陵為主,地域略呈橢圓形。境內(nèi)山巒起伏,群山縱橫,地勢由北東向西南傾斜。境內(nèi)最高山峰為擂鼓尖山,海拔1 629.8m,系贛皖兩省界山。許村鎮(zhèn)小港河床海拔高程33m,為全縣最低點。根據(jù)地貌形態(tài)及成因可劃分為五種地貌類型:侵蝕構(gòu)造中低山地貌、侵蝕剝蝕丘陵地貌、剝蝕堆積低丘壟崗地貌、碳酸巖巖溶地貌、侵蝕堆積河谷平原。
1.3 巖石類型及分布
區(qū)內(nèi)以變質(zhì)巖為主,沉積巖較少,巖漿活動微弱:變質(zhì)巖面積2 568.49 km2,占全縣總面積的87.14%,主要為變余砂巖、板巖、硅質(zhì)巖等,分布在縣境大部分地區(qū),構(gòu)成山地主體;沉積巖面積201.57 km2,占全縣面積的6.84%,主要有碳酸鹽巖、碎屑巖、紅色碎屑巖,前兩者常組合出露在鎮(zhèn)頭至賦春、中云、戴村一帶,構(gòu)成丘陵、崗地;巖漿巖面積177.45 km2,占總面積的6.02%,可分為燕山期和加里東期花崗巖,前者主要分布在北部和東北部的閬山和大鄣山等地,后者主要分布在南東部的江灣鎮(zhèn)境內(nèi),風(fēng)化剝蝕強烈,構(gòu)成中低山及丘陵。
1.4 地質(zhì)構(gòu)造
調(diào)查區(qū)屬于揚子準(zhǔn)地臺江南臺隆之官帽山臺拱的一部分,北與浙西—皖南臺褶毗鄰,南東與下?lián)P子-錢塘臺拗之弋陽-玉山臺陷相連。區(qū)內(nèi)構(gòu)造形變十分強烈,構(gòu)造面貌復(fù)雜?;讟?gòu)造以強烈的塑性變形為主,形成一系列北東向緊密線狀褶皺,局部發(fā)生倒轉(zhuǎn)并形成一系列規(guī)模較大的韌-脆性斷裂。區(qū)內(nèi)蓋層不發(fā)育,僅局部出露石炭系小型單斜盆地,中生代以后出現(xiàn)一些向斜斷陷盆地。
1.5 新構(gòu)造運動
調(diào)查區(qū)進(jìn)入古近紀(jì)以來,構(gòu)造運動減弱趨緩,地殼一般處于相對穩(wěn)定狀態(tài),新構(gòu)造運動表現(xiàn)為繼承性的抬升為主,以區(qū)域性的地殼抬升、河流下切為其特色,奠定了縣域內(nèi)東高西低的構(gòu)造地貌之基本輪廓。
更新世時期,以樂安江為主體的各級水系,縱橫迂回于崇山峻嶺之間,沿其古河道與漫灘區(qū)段,形成了以砂礫及細(xì)紋狀紅土為主的沖洪積相沉積;在地殼抬升的過程中,更新世地層中偶爾有一些小斷層形成;全新世以來,地殼活動較弱,地殼趨于平穩(wěn)抬升,現(xiàn)代山川地貌已趨完成。
2.1 水資源狀況
縣域內(nèi)河流屬饒河水系,也是樂安河發(fā)源地,流域面積150 km2以上的河流有:段莘水、清華水、小港水、高砂水、中云水和賦春水,總集水面積2404.4 km2,河流總長370.1 km,河流天然落差146~652 m不等,各河均由北東流向南西,注入樂安江,蜿蜒向西匯入鄱陽湖。婺源縣水利水電設(shè)施較完善,蓄水工程以水庫、水塘為主,總蓄水量2.08億m3。地表徑流量與降水量之間具有明顯的同步相關(guān)關(guān)系。
2.2 土地資源
婺源縣于1993年被列為全國51個生態(tài)農(nóng)業(yè)試點縣之一,全縣分為三個生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)域,東北部為生態(tài)林業(yè)區(qū),中部為生態(tài)茶果區(qū),西南部為糧牧漁業(yè)生態(tài)區(qū)。截至2006年末,全縣共有農(nóng)業(yè)人口27.955萬,耕地面積1.76萬hm2,主要農(nóng)作物有糧食、油料、茶葉、水果等,是一個“八分半山一分田,半分水路和莊園”的典型江南山區(qū)縣。
2.3 植被資源
縣域內(nèi)植被以典型的亞熱帶常綠闊葉林和針闊混亂交林為主,在低山丘陵區(qū)主要有馬尾松、濕地松、杉、油茶、和毛竹等樹種。山腰以下部分種有柑橘、梨、板栗、茶葉等經(jīng)濟(jì)果木林。房前屋后,公路、渠道兩旁泡桐、桉樹、苦楝、樟樹、玉楊等零星分布,全縣植被覆蓋率約80%。
3.1 地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀
婺源縣地質(zhì)災(zāi)害類型有崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷。本次共調(diào)查和發(fā)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害點及災(zāi)害隱患點共357處,其中滑坡點209處,崩塌點21處,泥石流點2處,地面塌陷10處,不穩(wěn)定斜坡點115處(表1)。以縣境北東部的段莘鄉(xiāng)、溪頭鄉(xiāng),中部的秋口鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害最為發(fā)育,其次為鎮(zhèn)頭鎮(zhèn)、許村鎮(zhèn)。縣域內(nèi)1968年發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害造成278間房屋損毀。有1人在災(zāi)害中死亡,1人受傷,直接經(jīng)濟(jì)損失202.06萬元;有2208人受地質(zhì)災(zāi)害的威脅,受威脅的財產(chǎn)折算成經(jīng)濟(jì)損失總計達(dá)1460.35萬元。
表1 婺源縣地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查點類型及數(shù)量一覽表Table 1 Quantities and types of geologic disaster investigation sites in Wuyuan County
在已發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害中,以滑坡為主,其它災(zāi)種較少。從災(zāi)害規(guī)模來看,中型的1處,其余均為小型。隨著人口的增長,經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人為活動已經(jīng)成為引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的重要因素。
3.2 地質(zhì)災(zāi)害形成機制
3.2.1 自然因素
(1)地形地貌因素
對已發(fā)生的崩滑災(zāi)點進(jìn)行統(tǒng)計分析表明,區(qū)域地貌形態(tài)決定著縣內(nèi)崩滑流災(zāi)害的總體分布趨勢,微地貌則與其發(fā)育特征密切相關(guān):從災(zāi)點數(shù)量看,北東部中低山區(qū)殘坡積層較厚有1~10 m,且松散破碎,地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育強度較高,西南部丘陵區(qū)次之;從災(zāi)種分析,中低山區(qū)滑坡較多;丘陵及崗埠區(qū)災(zāi)害種類較齊全,山間河谷平原則以土質(zhì)崩滑居多(表2)。
表2 婺源縣各地貌類型崩塌、滑坡災(zāi)害分布統(tǒng)計表Table 2 Statistics of distributions of different geomorphic type collapse and landslide disaster inWuyuan County
崩滑流災(zāi)害發(fā)生與人為活動因素有關(guān),200~300m標(biāo)高地區(qū)人口密集、人為活動較多,災(zāi)害發(fā)生頻率較高。
自然斜坡的坡高、坡度與崩塌、滑坡發(fā)育形成呈正相關(guān)。坡高小于10m,坡度小于或等于15°,邊坡基本上呈穩(wěn)定狀態(tài),崩滑災(zāi)害較少;當(dāng)坡高大于15 m,坡度大于20°時,崩滑災(zāi)害較多。這是由于斜坡高差越大、坡度越陡,則滑坡的勢能就越大。坡面形態(tài)也是影響崩滑發(fā)育的一個重要因素,崩滑中前緣呈凸形坡居多,而階狀坡最少,平直與凹形坡介于二者之間。凸形坡控滑面以上的巖土體體積較大,下滑力則較大,加之凸坡附近的坡腳建房多,切坡形成臨空面時易產(chǎn)生崩滑(表3)。
表3 婺源縣斜坡坡高、坡度與崩塌、滑坡對應(yīng)關(guān)系統(tǒng)計表Table 3 Statistics of corresponding relations of slope heights and grades with collapse and landslip disasters in Wuyuan County
(2)巖土體類型因素
巖土體巖性決定了巖土體的物理力學(xué)特征[1],不同的巖性,地質(zhì)災(zāi)害的類型和發(fā)育程度存在明顯差異??h內(nèi)變質(zhì)巖分布區(qū)地質(zhì)災(zāi)害最為發(fā)育,其余巖土體分布區(qū)則較少(表4)。變質(zhì)巖中變余長石石英砂巖抗風(fēng)能力較強,巖層中節(jié)理裂隙發(fā)育;板巖、千枚巖抗風(fēng)化能力較差,風(fēng)化層厚度一般為2~5 m,最厚處可達(dá)10 m,由松散粘土夾碎石塊構(gòu)成,降雨時下滲水沿強風(fēng)層和弱風(fēng)化層之間順坡徑流,使巖土之間的摩擦力及粘聚力降低,在自身重力作用下,殘坡積層易順界面下滑。
表4 婺源縣各巖土體類型崩塌、滑坡、泥石流地質(zhì)災(zāi)害分布統(tǒng)計表Table 4 Statistics of distributions of different rock and soil type collapse,landslip and mud-rock flow geological disasters in Wuyuan County
(3)地質(zhì)構(gòu)造因素
地質(zhì)構(gòu)造也是影響地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的一個重要因素[2]。在本縣,沿北東向斷裂組和北北東向斷裂帶兩旁,山坡坡度一般較大,崩塌、滑坡往往集中發(fā)育,且沿斷裂走向呈線狀展布。斷裂帶附近巖石破碎,易于風(fēng)化,殘坡積土層厚度大。斷裂帶附近裂隙較為發(fā)育,有利于大氣降水的入滲和地下水的運移,為地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生提供動力條件。
(4)斜坡控滑結(jié)構(gòu)特征因素
本次調(diào)查的崩滑地質(zhì)災(zāi)害,多發(fā)育在巖土混合斜坡中,控滑結(jié)構(gòu)面主要為覆蓋層與基巖接觸面,其次為節(jié)理裂隙面。從已發(fā)生的崩滑災(zāi)點中的230處統(tǒng)計,覆蓋層與基巖接觸面為控滑面的災(zāi)點195處,占84.8%,節(jié)理裂隙面為控滑面的災(zāi)點18處,占7.8%,層內(nèi)錯動帶為控滑面的災(zāi)點10處,占4.3%,老滑面為控滑面的災(zāi)點6處,占2.6%,層理面為控滑面的災(zāi)點只有1處,這是由于巖層軟弱相間,在坡陡或坡腳臨空地段,風(fēng)化殘坡積層常順軟弱結(jié)構(gòu)面蠕變下滑,產(chǎn)生弧形張裂。當(dāng)雨水沿張裂滲入時,在淺層地下水滲透壓力等作用下,沿土體與基巖接觸面形成滑坡。
另外,斜坡的控滑結(jié)構(gòu)面傾向與自然坡向順向時,斜坡穩(wěn)定性較差。
(5)殘坡積層特征、土質(zhì)因素
殘坡積層的巖性結(jié)構(gòu)、厚度等因素往往控制崩滑災(zāi)害的發(fā)育程度。變質(zhì)巖及巖漿巖分布區(qū)的表層多為含碎石粘土,厚度大多1~5 m,少數(shù)達(dá)10 m,土質(zhì)松散,結(jié)構(gòu)零亂,內(nèi)摩擦角一般小于粘性土[3],改變了巖土體的力學(xué)平衡,有利地表水入滲[4],導(dǎo)致滑坡、崩塌產(chǎn)生。
在調(diào)查到的132處殘坡積碎石粘土及土質(zhì)崩滑中,從覆蓋厚度分析,厚度在1m以上時易發(fā)生崩滑,厚度在1m以內(nèi)崩滑較少。土層厚度在1m內(nèi)的11處,占8.3%;1~3m的113處,占85.6%;3 m以上的8處,占6.1%(表5)。
表5 覆蓋層厚度與崩滑相關(guān)統(tǒng)計表Table 5 Statistics of correlations of cover layer thicknesses with collapse and landslip disasters
(6)降雨因素
降雨是縣內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害形成的最重要的誘發(fā)原因,崩滑流受其影響顯著。全縣已發(fā)生的232處崩滑流災(zāi)點,均由降雨入滲誘發(fā)產(chǎn)生。
降雨影響主要表現(xiàn)在三個方面:一是雨水漫流,浸入坡體內(nèi)造成較高的孔隙水壓力[5],增加了坡體自重,加大了土體下滑力;二是雨水浸入坡體所造成土體飽和后,產(chǎn)生地下水浮托力,降低了滑帶抗滑力;三是雨水滲入坡體后,使巖土體軟化,凝聚力降低、內(nèi)摩擦角減小,同時潤滑軟弱結(jié)構(gòu)面,促使坡體崩滑。在崩滑現(xiàn)象較多、溝谷發(fā)育的低山區(qū),崩滑土體淤堵溝谷,在暴雨面流作用下轉(zhuǎn)化成泥石流。通過對縣內(nèi)崩滑流與降雨的對比分析,降雨與崩滑流的發(fā)生具有明顯一致性。日降雨量及降雨集中程度則是誘發(fā)崩滑流的關(guān)鍵要素。
從縣內(nèi)崩滑流發(fā)生的年分布特征看,豐水年高于枯水年;從崩滑流的月份分布特征看,月降雨量與崩滑流發(fā)生具有較好的一致性,絕大多數(shù)災(zāi)害發(fā)生在汛期(4-6月份)。6月的多年的月均降雨量達(dá)376.7mm,該月災(zāi)害占崩滑流災(zāi)害總數(shù)的37.7%(表6)。1998年7月份的特大降雨導(dǎo)致大量的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生,全月降雨達(dá)970.4mm,為百年一遇,僅這一個月發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害50處,占全部災(zāi)害點的21.9%(表7)。
表6 月降雨量與崩滑流災(zāi)害相關(guān)性分析表Table 6 Analysis of correlations of monthly rainfall amounts with collapse,landslip and mud-rock flow disasters
表7 1998年月降雨量與崩滑流災(zāi)害相關(guān)性分析表Table 7 Analysis of correlations of monthly rainfall amounts with collapse,landslip and mud-rock flow disasters in 1998
圖1 婺源縣月均降水量與地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量對照圖1-月均降水量;2-災(zāi)點數(shù)Fig.1 Comparison between monthly average rainfall amounts and geological disaster quantities in W uyuan County
3.2.2 崩滑流災(zāi)害形成的人為因素
人為工程活動是縣內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)的重要因素,本次調(diào)查到的232處崩滑流災(zāi)點中, 212處與人為因素有關(guān)(占91.4%),主要表現(xiàn)在建房切坡、交通建設(shè)等方面。
(1)建房切坡
縣內(nèi)因建房切坡引發(fā)的崩滑177處,占崩滑流災(zāi)點的76.3%。婺源縣屬山區(qū)縣,人口密度為116人/km2,農(nóng)業(yè)人口密度為100人/km2,山區(qū)人均耕地面積一般不足0.5畝。居民大多傍山拓地建房,形成大量的高陡人工邊坡,致使崩滑地質(zhì)災(zāi)害十分發(fā)育。
人工切坡的坡高、坡度是影響坡體穩(wěn)定性的重要因素,縣內(nèi)產(chǎn)生崩滑的人工切坡多為巖土混合邊坡,上部以殘坡積碎石土居多,下部一般為風(fēng)化裂隙極發(fā)育的基巖強風(fēng)化層,純巖質(zhì)或土質(zhì)邊坡的現(xiàn)象較少。人工切坡、劈山修路、切坡依山建房,改變了斜坡的自然坡腳,破壞了斜坡的原始平衡;形成地下水位降落,使斜坡應(yīng)力集中于斜坡前緣,從而導(dǎo)致斜坡失衡而產(chǎn)生變動。
對于巖土混合邊坡,人工切坡高度達(dá)到3m、切坡坡度50°以上時,易產(chǎn)生崩滑;切坡高度小于1m、坡度在40°以下時,則無崩滑現(xiàn)象,參見表8。
表8 人工切坡的坡度、坡高與崩滑災(zāi)害相關(guān)性統(tǒng)計表Table 8 Statistics of correlations of artif icial cut slope heights and grades with collapse and landslip disasters
(2)交通建設(shè)
近幾年婺源縣公路建設(shè)步伐較快,縣境內(nèi)擁有二至四級公路共416.67 km,傍山切坡修路活動強烈,縣域內(nèi)北部、東部及西南部的中低山區(qū),大部分都是傍山切坡修路,坡高路陡,有些地段公路改造拓寬,切坡高度加大。本次調(diào)查到公路不穩(wěn)定斜坡達(dá)87處,坡高3~30m,坡度50~75°,多為巖土混合坡,大多無護(hù)坡等支擋措施,在強降雨的誘發(fā)下易發(fā)生崩滑災(zāi)害,存在較大隱患。
(3)水利建設(shè)及礦山開采
水庫蓄水、泄水等改了坡體的原始平衡狀態(tài),易誘發(fā)崩塌和滑坡。水庫渠道滲漏會浸潤和軟化巖體(土體),可能導(dǎo)致崩塌發(fā)生;阻塞渠道后,會誘發(fā)泥石流。
婺源縣礦山均屬小型,主要開采礦種為硯石、煤、石灰石。據(jù)調(diào)查,煤礦采用地下開采方式,主要分布于鎮(zhèn)頭鎮(zhèn)境內(nèi),煤礦礦山排放的煤矸石廢石量約10萬m3,一般在硐口外就近堆放,少有防范措施;石灰?guī)r礦屬露采礦山,鎮(zhèn)頭、賦春、大鄣山鄉(xiāng)開采較多,不合理的開采易產(chǎn)生崩塌的發(fā)生。
本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)因礦山開采形成的不穩(wěn)定斜坡多個。如處于溪頭鄉(xiāng)硯山村的礦山廢石堆,就近堆積在公路旁邊,高8m,坡度55°,潛在方量350 m3,無任何防護(hù)措施,雨季易發(fā)生災(zāi)害,威脅公路車輛及行人。
(4)農(nóng)業(yè)耕作
農(nóng)業(yè)活動中的囤水耕作、不合理墾殖,也是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的影響因素。不合理的林木砍伐造成植被破壞、水土流失,在強降雨時產(chǎn)生泥石流。據(jù)調(diào)查,縣內(nèi)思口鎮(zhèn)發(fā)生的泥石流在1998年,當(dāng)年該區(qū)植被破壞嚴(yán)重,汛期山上多處可見崩滑現(xiàn)象,7月上、中旬大暴雨時,淤堵溝谷的松散土體及水流從溝口急速沖下,形成泥石流。
婺源縣大鄣山鄉(xiāng)西山村茶家太組地質(zhì)災(zāi)害隱患點即是以上諸因素的綜合體現(xiàn)。
茶家太村位于大山深處,群山懷抱,全村共有28戶176人,滑坡隱患體處于村后的山坡上,山坡陡峻,整個斜坡呈巨大的圈椅狀,原始坡高230 m,坡度40~50°,坡寬180 m,坡向100°,坡面形態(tài)呈凸形,為巖土混合坡,斜坡體巖性為含碎石粘土,結(jié)構(gòu)松散。坡上植被發(fā)育,以毛竹、油茶、果樹為主,山坡上已開墾有較多的梯狀旱地。
該斜坡出露巖性為變質(zhì)砂巖、千枚巖,千枚巖產(chǎn)狀為:130°∠40°,巖石已中等風(fēng)化。
據(jù)調(diào)查,1933年、1976年及1998年滑坡隱患體后緣均出現(xiàn)過數(shù)條拉張裂縫,長15~80 m不等,寬0.03~0.08 m,可見深0.02~0.10 m,目前裂縫已被泥土自然填埋。不穩(wěn)定巖土體潛在規(guī)模預(yù)測70200 m3。
圖2 茶家太滑坡隱患點平面示意圖Fig.2 Planar sketch show ing landslip hidden dangerous sites in Chagiatai village1-災(zāi)害體周界;2-拉張裂縫;3-人工陡坎;4-民房;5-等高級;6-簡易公路
圖3 茶家太滑坡隱患點平面示意圖Fig.3 Planar sketch show ing landslip hidden dangerous sites in Chagiatai village
造成滑坡隱患的主要因素為:①斜坡高陡;②斜坡表部土體結(jié)構(gòu)松散,易接受大氣降水的滲入而降低土體凝聚力;③民房建在山腰及坡腳,破壞了原始斜坡脆弱的自然平衡狀態(tài);④斜坡后緣處切坡修建了一條小路,切坡高2~4m,加劇了整個斜坡的不穩(wěn)定;⑤滑坡隱患體下部有人工形成的多道梯田(寬2~5m,切坡高1.0~1.5m,切坡坡度60~80°),水利灌溉后,影響滑坡體前緣的穩(wěn)定性。
該點穩(wěn)定性等級差,現(xiàn)斜坡變形跡象明顯,時有崩墜現(xiàn)象,汛期持續(xù)強降雨可誘發(fā)滑坡,目前該村已安裝了簡易監(jiān)測樁,應(yīng)加強觀測。
婺源縣崩滑流災(zāi)害發(fā)育特征受控于地形地貌及巖土體類型;覆蓋層厚度、地質(zhì)構(gòu)造、人類工程活動等情況為災(zāi)害發(fā)育的主要影響因素;強降雨是災(zāi)害產(chǎn)生的主要臨界促發(fā)因素。
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Study on geologic disaster status and formation mechan ism in Wuyuan,Jiangxi Province
ZHAN G A i-hua
(J iangx i P rovincial Institution of Geolog ical S urvey,N anchang,J iangx i330030)
W uyuan is an ancient countyw ith long history and also a famous tourist destination in Jiangxi Province.This paper thoroughly studied the status and formation mechanism of geological disasters in the county to provide technical basis for carrying out planned geological disaster prevention,reduction of disaster losses and protection of human life and property.
geologic disaster;formation mechanism;W uyuan
book=221,ebook=93
X14
A
1671-4814(2010)03-221-09
2010-01-14
張愛華(1959~)女,從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)工作。