(新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊，新疆 烏魯木齊 830091)

高密度物探法在新疆吉朗德村泥石流災害勘查中的應(yīng)用

王君

(新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊，新疆 烏魯木齊 830091)

吉朗德村位于新疆阿克陶縣恰爾隆鄉(xiāng)，地處山區(qū)，屬于泥石流多發(fā)區(qū)，泥石流災害點位于該區(qū)域。為查明該區(qū)域泥石流地質(zhì)災害情況，依據(jù)地質(zhì)設(shè)計要求，采用高密度物探法探測了勘查區(qū)內(nèi)泥石流、洪水沖溝物探剖面位置處地下15m以內(nèi)地層電性特征及波速特征，了解其電阻率與波速變化特征，從而劃分電性層及波速層，進而推斷第四系覆蓋層厚度并劃分其與基底分界面，在勘查區(qū)內(nèi)共完成WT2～WT6共5條高密度剖面，點距1～5 m，完成高密度勘探點165點?？辈榻Y(jié)果表明：WT3～WT6線以50Ω·m等值線作為物探推測第四系覆蓋層與基底的分界線，推測WT3線第四系覆蓋層的厚度在0～6 m，WT4線第四系覆蓋層的厚度在0.5～7 m，WT5線第四系覆蓋層厚度在2.5～11 m，WT6線第四系覆蓋層的厚度在0～11 m，WT2線受地形限制，高密度布設(shè)長度有限，該剖面反演深度最大2.5 m，電阻率值在50～220 Ω·m之間，通過對比面波推斷解釋成果，誤差在0.2～2.0 m之間，其結(jié)果基本符合要求。研究成果為該區(qū)域地質(zhì)災害專項勘查工作提供基礎(chǔ)資料。

高密度法；泥石流災害；勘查；新疆吉朗德村

1 勘查區(qū)概況

1.1 地形地貌

新疆阿克陶縣恰爾隆鄉(xiāng)吉朗德村，行政區(qū)劃上隸屬于阿克陶縣恰爾隆鄉(xiāng)，勘查區(qū)面積約13.44 km2?？辈閰^(qū)地處帕米爾高原，交通條件較差。勘查區(qū)地處山區(qū)，由東帕米爾高原和少部分的西昆侖山脈組成，海拔一般在4 000～5 000 m之間。西北部為昆蓋山脈，海拔一般在5 000～5 800 m，西南部是薩雷闊勒嶺，海拔多在4 500 m以上；中部有著名的山脈：公格爾山，海拔7 719 m，公格爾九別峰海拔7 530 m，慕士塔格峰海拔7 546 m。常年白雪皚皚，多為冰川所覆蓋，人類活動及植被稀少。

1.2 氣象水文

勘查區(qū)屬高山寒冷型氣候，無明顯的四季之分，僅有寒暖兩季之別?？辈閰^(qū)屬東帕米爾高原，海拔多在4 000 m以上，寒冷多雪，氣溫常年在0℃以下。山區(qū)積雪面積790 km2，冰川面積600 km2。常年積雪，冰川融化形成眾多河流、湖泊，并有眾多泉水溢出。

1.3 水文地質(zhì)概況

工作區(qū)地下水按其賦存條件與水力特征，地下水的類型分為第四系松散巖類孔隙水、中新生界碎屑巖類裂隙孔隙水、基巖裂隙水和凍結(jié)層水。

1.3.1 第四系松散巖類孔隙水

主要分布在山區(qū)各溝谷中和山前洪積傾斜平原及山前沖積平原區(qū)。山區(qū)主要以第四系孔隙潛水形式存在，只在薩依烏托克以北的溝谷中有小面積的承壓水。潛水的富水性等級為中等和水量貧乏，承壓水富水性等級中等。潛水含水層一般以卵礫石組成，承壓水含水層由細砂、粉砂等組成。平原區(qū)存在兩類孔隙水。一類是埋藏于50～60 m以上的松散巖類孔隙潛水；一類是埋藏于60 m以下的松散巖類孔隙承壓水。潛水的富水性等級由北向南，從水量極豐富過渡到水量極貧乏。承壓水富水性等級為水量豐富，僅在東北角有一處富水性等級為水量中等。水質(zhì)礦化度一般小于1 g/L，含水層巖性一般由砂礫石、細砂和粉砂組成。

1.3.2 中新生界碎屑巖類裂隙孔隙水

在詳查區(qū)均有分布，分為碎屑巖類裂隙孔隙水和塊狀巖類裂隙水。碎屑巖類裂隙孔隙水出露的地層有新近系、古近系、白堊系和侏羅系，含水層巖性為砂巖、粉砂巖、礫巖。塊狀巖類裂隙水出露地層為華力西期花崗巖，含水層巖性為花崗巖。

1.3.3 基巖裂隙水

主要分布在山區(qū)裂隙發(fā)育的地層之中，出露地層為石炭系、泥盆系和奧陶系，地下水類型為層狀巖類或輕變質(zhì)巖類裂隙水，含水層一般以砂巖、頁巖、礫巖、灰?guī)r等組成。

2 勘查目的及方法選擇

2.1 勘查目的

依據(jù)地質(zhì)設(shè)計要求，物探工作的目的是探測區(qū)內(nèi)泥石流、洪水沖溝物探剖面位置處地下15 m以內(nèi)地層電性特征及波速特征，了解其電阻率與波速變化特征，從而劃分電性層及波速層，進而推斷第四系覆蓋層厚度并劃分其與基底分界面，為地質(zhì)災害專項勘查工作提供基礎(chǔ)資料。

2.2 勘查方法及具體步驟

根據(jù)本次地質(zhì)災害專項勘查設(shè)計書要求，此次物探工作采用高密度方法進行施測，采用重慶地質(zhì)儀器廠生產(chǎn)的WGMD-5型分布式高密度點法儀進行野外施測，物探剖面沿泥石流、洪水沖溝垂直方向布設(shè);布設(shè)高密度150點，面波10點；其中高密度點距10 m，探測深度不小于15 m。高密度實際測點坐標、高程由區(qū)內(nèi)1：5 000比例尺地形圖切取，在施測過程中對巖性變化的點位進行記錄；測點布設(shè)完畢后對接地電阻進行檢查，對接地電阻較大的測點進行澆水處理，確保接地電阻小于2 K歐姆；高密度測線方向角偏差小于5°。共完成高密度質(zhì)檢剖面2條，完成高密度質(zhì)量檢查點50點，質(zhì)量檢查工作量占完成總工作量的30.3%；高密度質(zhì)量檢查均方根誤差分別為4.5%、4.1%。完成的質(zhì)檢工作量及質(zhì)檢結(jié)果均達到設(shè)計及規(guī)范要求。

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)由高密度電法儀傳至計算機。

(2)利用BTRC數(shù)據(jù)傳輸與轉(zhuǎn)換軟件對原始數(shù)據(jù)進行格式轉(zhuǎn)換。

(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

野外觀測時如出現(xiàn)跳點，適度移位、重復觀測消除跳點。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RES2高密度視電阻率反演軟件進行二維反演，具體過程為先將原始數(shù)據(jù)由高密度電法儀傳至計算機，利用BTRC數(shù)據(jù)傳數(shù)與轉(zhuǎn)換軟件對原始數(shù)據(jù)進行格式轉(zhuǎn)換，最后利用Res2高密度電法反演軟件對數(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1所示。

圖1 RES2二維高密度反演流程圖

4 剖面解釋及成果推斷

新疆阿克陶縣地質(zhì)災害詳細調(diào)查項目恰爾隆鄉(xiāng)吉朗德村泥石流災害勘查項目物探工作共布置高密度探測剖面5條，剖面沿泥石流溝依次布設(shè)。由于WT6剖面位于泥石流溝溝口，剖面第四系覆蓋層具有較大的厚度，目的層與探測深度有較大的縱深比；剖面兩側(cè)較緩，且基巖出露，高密度工作能夠涵蓋兩側(cè)基巖出露區(qū)域，故勘查區(qū)物探工作實際選取WT6線作為區(qū)內(nèi)電性特征剖面，高密度剖面解釋順序從南向北。

4.1 WT6線特征剖面解釋

(1)WT6線高密度剖面位于泥石流溝溝口堆積區(qū)，剖面垂直于泥石溝布設(shè)，剖面布置方向位北向東56°方向布設(shè)，小號點位于北側(cè)；該剖面布置高密度勘探點30點，點距5 m，剖面總長度為150 m；剖面有效反演深度最大為16 m。在高密度工作布設(shè)過程中發(fā)現(xiàn)，WT6線27-30號點位置處基巖明顯出露，1-4號點以北不遠處基巖出露，出露巖性為石炭系砂巖；剖面其余位置出露巖性為第四系含土礫石層。

(2) 從圖2WT6線高密度剖面視電阻率等值線斷面圖可以看出，該剖面視電阻率值在0～200 Ω·m之間變化，剖面電性特征在垂直方向上具有明顯的低阻-高阻-低阻變化特征，剖面上部為低阻區(qū)域，電阻率只在0～50 Ω·m之間；中部為高阻區(qū)域，電阻率只在50～200 Ω·m之間變化；底部為低阻區(qū)域，電阻率值在20～50 Ω·m之間變化。結(jié)合地面巖性出露情況，以50 Ω·m等值線作為該剖面地層分界線，以上電阻率值在0～50 Ω·m的低阻區(qū)域為第四系覆蓋層，巖性為含土礫石層；以下電阻率值在50～200 Ω·m的高阻區(qū)域，推測為基巖，巖性為石炭系砂巖。

圖2 WT6線高密度剖面視電阻率等值線斷面圖

4.2 WT5線高密度剖面解釋

(1)WT5線高密度剖面位于泥石流溝溝南側(cè)，剖面垂直于泥石溝布設(shè)，剖面布置方向為東向南20°方向布設(shè)，小號點位于西側(cè)；該剖面布置高密度勘探點30點，點距3 m，剖面總長度為90 m；剖面有效反演深度最大為15 m。在高密度工作布設(shè)過程中發(fā)現(xiàn)，WT5線端點西側(cè)基巖明顯出露，終點東側(cè)不遠處基巖出露，出露巖性為石炭系砂巖；剖面其余位置出露巖性為第四系含土礫石層。

(2)從圖3 WT5線高密度剖面視電阻率等值線斷面圖可以看出，該剖面視電阻率值在0～200 Ω·m之間變化，剖面電性特征在垂直方向上具有明顯的高阻-低阻-高阻變化特征，剖面淺表局部出現(xiàn)高阻區(qū)域，電阻率只在50～100 Ω·m之間；中部為低阻區(qū)域，電阻率只在20～50 Ω·m之間變化；底部為高阻區(qū)域，電阻率值在50～200 Ω·m之間變化。該剖面布置Tj3、Tj2和Tj1共計三眼探井，探井分別位于高密度剖面3號點、11-12號點和19-20號點之間，探井井深分別為4.9 m、4.2 m、3.7 m，探井揭露覆蓋層巖性為含土礫石層，探井均未揭穿第四系覆蓋層。結(jié)合地面巖性出露情況及探井資料，以低阻區(qū)域下部50 Ω·m等值線作為該剖面地層分界線，以上電阻率值在20～100 Ω·m的低阻區(qū)域為第四系覆蓋層，巖性為含土礫石層；以下電阻率值在50～200 Ω·m的高阻區(qū)域，推測為基巖，巖性為石炭系砂巖。

圖3 WT5線高密度剖面視電阻率等值線斷面圖

4.3 WT4線高密度剖面解釋

(1)WT4線高密度剖面位于泥石流溝中上部，剖面垂直于泥石溝布設(shè)，剖面布置方向為東向北15°方向布設(shè)，小號點位于西側(cè)；該剖面布置高密度勘探點40點，點距2 m，剖面總長度為80 m；剖面有效反演深度最大為8 m。在高密度工作布設(shè)過程中發(fā)現(xiàn)，WT4線剖面端點兩側(cè)不遠處均基巖明顯出露，出露巖性為石炭系砂巖；剖面其余位置出露巖性為第四系含土礫石層。

(2)從圖4中 WT4線高密度剖面視電阻率等值線斷面圖可以看出，該剖面視電阻率值在0～160 Ω·m之間變化，剖面電性特征在垂直方向上具有明顯的低阻-高阻-低阻變化特征，剖面上部為低阻區(qū)域，電阻率只在15～50 Ω·m之間；中部為高阻區(qū)域，電阻率只在50～160 Ω·m之間變化；底部為低阻區(qū)域，電阻率值在20～50 Ω·m之間變化。該剖面布置Tj11、Tj10和Tj9共計三眼探井，探井分別位于高密度剖面9-10號點、17號點和21號點，探井井深分別為4 m、5 m、4.6 m，探井揭露覆蓋層巖性為含土礫石層，探井均為揭穿第四系覆蓋層。

結(jié)合地面巖性出露情況及探井資料，以50 Ω·m等值線作為該剖面地層分界線，以上電阻率值在15～160 Ω·m的低阻區(qū)域為第四系覆蓋層，巖性為含土礫石層；以下電阻率值在20～50 Ω·m的高阻區(qū)域，推測為基巖，巖性為石炭系砂巖。

圖4 WT4線高密度剖面視電阻率等值線斷面圖

4.4 WT3線高密度剖面解釋

(1)WT3線高密度剖面位于泥石流溝中上部，剖面垂直于泥石溝布設(shè)，剖面布置方向為北向東50°、近西南北東方向布設(shè)，小號點位于西北側(cè)；該剖面布置高密度勘探點35點，點距2 m，剖面總長度為70 m；剖面有效反演深度最大為7 m。在高密度工作布設(shè)過程中發(fā)現(xiàn)，剖面端點兩側(cè)基巖出露，出露巖性為石炭系砂巖；剖面其余位置出露巖性為第四系含土礫石層。

(2)從圖5中 WT3線高密度剖面視電阻率等值線斷面圖可以看出，該剖面視電阻率值在10～160 Ω·m之間變化，剖面電性特征在垂直方向上具有明顯的高阻-低阻-高阻變化特征，剖面上部為高阻區(qū)域，電阻率值在50～160 Ω·m之間；中部為低阻區(qū)域，電阻率只在10～50 Ω·m之間變化；底部為高阻區(qū)域，電阻率值在50～120 Ω·m之間變化。該剖面布置Tj6、Tj5和Tj4共計三眼探井，探井分別位于高密度剖面17號點、21-22號點和30號點，探井井深分別為3.4 m、5.1 m、3.4 m，探井揭露覆蓋層巖性為含土礫石層，探井均為揭穿第四系覆蓋層。結(jié)合地面巖性出露情況，以50 Ω·m等值線作為該剖面地層分界線，以上電阻率值在10～160 Ω·m的低阻區(qū)域為第四系覆蓋層，巖性為含土礫石層；以下電阻率值在50～120 Ω·m的高阻區(qū)域，推測為基巖，巖性為石炭系砂巖。

圖5 WT3線高密度剖面視電阻率等值線斷面圖

圖6 WT2線高密度剖面視電阻率等值線斷面圖

4.5 線高密度剖面解釋

WT2線高密度剖面位于泥石流溝上部，剖面垂直于泥石溝布設(shè)，剖面布置方向位東向北19度方向布設(shè)，小號點位于北側(cè)；該剖面布置高密度勘探點20點，點距1 m，剖面總長度為20 m；剖面有效反演深度最大為2.5 m。 WT2剖面位置兩側(cè)基巖出露，地形陡峭，物探能夠布置的最大寬度僅十幾米，受地形限制，高密度探測深度有限。該剖面布置探井2眼，分別為TJ7、TJ8，探井井深為2.6 m和2.5 m，分別位于WT2號剖面1-2號點和8-9號點之間，探井未揭穿第四系覆蓋層。從圖6中 WT2線高密度剖面視電阻率等值線斷面圖可以看出，該剖面電阻率值在50～270 Ω·m之間變化，電性特征主要表現(xiàn)為高阻。結(jié)合地質(zhì)及探井資料，該剖面未揭露第四系覆蓋層。

5 推測結(jié)果對比分析

將高密度推測成果與同期采用面波勘查法所得結(jié)果進行對比，如表1所示，面波及高密度推測第四系厚度誤差在0.2～2.0 m之間，由于區(qū)內(nèi)未布置鉆孔，僅有的探井也未揭穿第四系覆蓋層，無論是面波還是高密度推測成果均無法得到有效的驗證，但從面波及高密度推測成果來看，其結(jié)果基本吻合，達到設(shè)計要求。

表1 高密度法推測成果與采用面波法所得結(jié)果比較

6 結(jié)語

(1)勘查區(qū)內(nèi)共完成高密度剖面5條，點距1～5 m，完成高密度勘探點165點；物探工作量達到總體設(shè)計要求?？辈閰^(qū)內(nèi)完成高密度質(zhì)檢剖面2條，完成高密度質(zhì)量檢查點50點，其質(zhì)量檢查工作占完成高密度工作量的30.3%；高密度質(zhì)量檢查均方根誤差分別為4.5%、4.1%；質(zhì)檢點時距曲線形態(tài)基本一致，同向軸清晰。高密度方法所得結(jié)論與面波質(zhì)量檢查工作量及之間結(jié)果符合設(shè)計要求，物探數(shù)據(jù)采集真實有效。

(2)WT3-WT6線以50 Ω·m等值線作為物探推測第四系覆蓋層與基底的分界線，推測WT3線第四系覆蓋層的厚度在0～6 m，WT4線第四系覆蓋層的厚度在0.5～7 m，WT5線第四系覆蓋層厚度在2.5～11 m，WT6線第四系覆蓋層的厚度在0～11 m。

(3)WT2線受地形限制，高密度布設(shè)長度有限，該剖面反演深度最大2.5 m，電阻率值在50～220 Ω·m之間 ，電性剖面未見明顯分層界限 ，結(jié)合探井資料顯示，該處物探工作未揭穿第四系覆蓋層。

(4)通過對比高密度、面波推斷解釋成果，其推測第四系厚度誤差在0.2～2.0 m之間，由于區(qū)內(nèi)未布置鉆孔，僅有的探井也未揭穿第四系覆蓋層，無論是面波還是高密度推測成果均無法得到有效的驗證，但從推測成果來看，其結(jié)果基本符合要求。達到兩種方法相互驗證的目的。

[1]新疆地質(zhì)工程勘察院. 新疆阿克陶縣地質(zhì)災害詳細調(diào)查項目恰爾隆鄉(xiāng)吉朗德村泥石流災害勘查物探成果報告[R].2013.11.

[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.

P42.23

B

1004-1184(2017)06-0136-03

2017-08-20

王君(1983-)，男，四川遂寧人，工程師，主要從事物探方面的工作。