高密度物探法在新疆吉朗德村泥石流灾害勘查中的应用

(新疆地矿局第一水文工程地质大队，新疆 乌鲁木齐 830091)

高密度物探法在新疆吉朗德村泥石流灾害勘查中的应用

王君

(新疆地矿局第一水文工程地质大队，新疆 乌鲁木齐 830091)

吉朗德村位于新疆阿克陶县恰尔隆乡，地处山区，属于泥石流多发区，泥石流灾害点位于该区域。为查明该区域泥石流地质灾害情况，依据地质设计要求，采用高密度物探法探测了勘查区内泥石流、洪水冲沟物探剖面位置处地下15m以内地层电性特征及波速特征，了解其电阻率与波速变化特征，从而划分电性层及波速层，进而推断第四系覆盖层厚度并划分其与基底分界面，在勘查区内共完成WT2～WT6共5条高密度剖面，点距1～5 m，完成高密度勘探点165点。勘查结果表明：WT3～WT6线以50Ω·m等值线作为物探推测第四系覆盖层与基底的分界线，推测WT3线第四系覆盖层的厚度在0～6 m，WT4线第四系覆盖层的厚度在0.5～7 m，WT5线第四系覆盖层厚度在2.5～11 m，WT6线第四系覆盖层的厚度在0～11 m，WT2线受地形限制，高密度布设长度有限，该剖面反演深度最大2.5 m，电阻率值在50～220 Ω·m之间，通过对比面波推断解释成果，误差在0.2～2.0 m之间，其结果基本符合要求。研究成果为该区域地质灾害专项勘查工作提供基础资料。

高密度法；泥石流灾害；勘查；新疆吉朗德村

1 勘查区概况

1.1 地形地貌

新疆阿克陶县恰尔隆乡吉朗德村，行政区划上隶属于阿克陶县恰尔隆乡，勘查区面积约13.44 km2。勘查区地处帕米尔高原，交通条件较差。勘查区地处山区，由东帕米尔高原和少部分的西昆仑山脉组成，海拔一般在4 000～5 000 m之间。西北部为昆盖山脉，海拔一般在5 000～5 800 m，西南部是萨雷阔勒岭，海拔多在4 500 m以上；中部有著名的山脉：公格尔山，海拔7 719 m，公格尔九别峰海拔7 530 m，慕士塔格峰海拔7 546 m。常年白雪皑皑，多为冰川所覆盖，人类活动及植被稀少。

1.2 气象水文

勘查区属高山寒冷型气候，无明显的四季之分，仅有寒暖两季之别。勘查区属东帕米尔高原，海拔多在4 000 m以上，寒冷多雪，气温常年在0℃以下。山区积雪面积790 km2，冰川面积600 km2。常年积雪，冰川融化形成众多河流、湖泊，并有众多泉水溢出。

1.3 水文地质概况

工作区地下水按其赋存条件与水力特征，地下水的类型分为第四系松散岩类孔隙水、中新生界碎屑岩类裂隙孔隙水、基岩裂隙水和冻结层水。

1.3.1 第四系松散岩类孔隙水

主要分布在山区各沟谷中和山前洪积倾斜平原及山前冲积平原区。山区主要以第四系孔隙潜水形式存在，只在萨依乌托克以北的沟谷中有小面积的承压水。潜水的富水性等级为中等和水量贫乏，承压水富水性等级中等。潜水含水层一般以卵砾石组成，承压水含水层由细砂、粉砂等组成。平原区存在两类孔隙水。一类是埋藏于50～60 m以上的松散岩类孔隙潜水；一类是埋藏于60 m以下的松散岩类孔隙承压水。潜水的富水性等级由北向南，从水量极丰富过渡到水量极贫乏。承压水富水性等级为水量丰富，仅在东北角有一处富水性等级为水量中等。水质矿化度一般小于1 g/L，含水层岩性一般由砂砾石、细砂和粉砂组成。

1.3.2 中新生界碎屑岩类裂隙孔隙水

在详查区均有分布，分为碎屑岩类裂隙孔隙水和块状岩类裂隙水。碎屑岩类裂隙孔隙水出露的地层有新近系、古近系、白垩系和侏罗系，含水层岩性为砂岩、粉砂岩、砾岩。块状岩类裂隙水出露地层为华力西期花岗岩，含水层岩性为花岗岩。

1.3.3 基岩裂隙水

主要分布在山区裂隙发育的地层之中，出露地层为石炭系、泥盆系和奥陶系，地下水类型为层状岩类或轻变质岩类裂隙水，含水层一般以砂岩、页岩、砾岩、灰岩等组成。

2 勘查目的及方法选择

2.1 勘查目的

依据地质设计要求，物探工作的目的是探测区内泥石流、洪水冲沟物探剖面位置处地下15 m以内地层电性特征及波速特征，了解其电阻率与波速变化特征，从而划分电性层及波速层，进而推断第四系覆盖层厚度并划分其与基底分界面，为地质灾害专项勘查工作提供基础资料。

2.2 勘查方法及具体步骤

根据本次地质灾害专项勘查设计书要求，此次物探工作采用高密度方法进行施测，采用重庆地质仪器厂生产的WGMD-5型分布式高密度点法仪进行野外施测，物探剖面沿泥石流、洪水冲沟垂直方向布设;布设高密度150点，面波10点；其中高密度点距10 m，探测深度不小于15 m。高密度实际测点坐标、高程由区内1：5 000比例尺地形图切取，在施测过程中对岩性变化的点位进行记录；测点布设完毕后对接地电阻进行检查，对接地电阻较大的测点进行浇水处理，确保接地电阻小于2 K欧姆；高密度测线方向角偏差小于5°。共完成高密度质检剖面2条，完成高密度质量检查点50点，质量检查工作量占完成总工作量的30.3%；高密度质量检查均方根误差分别为4.5%、4.1%。完成的质检工作量及质检结果均达到设计及规范要求。

3 数据处理与反演计算

3.1 原始资料处理

(1)原始数据由高密度电法仪传至计算机。

(2)利用BTRC数据传输与转换软件对原始数据进行格式转换。

(3)对原始数据进行预处理，对于过大或过小且与前后数据相差较为明显的测点进行删除处理。

3.2 资料处理原则

野外观测时如出现跳点，适度移位、重复观测消除跳点。通过数据分析，视电阻率值超大或超小不符合规律时仅作参考或删除。

3.3 反演计算

数据处理采用RES2高密度视电阻率反演软件进行二维反演，具体过程为先将原始数据由高密度电法仪传至计算机，利用BTRC数据传数与转换软件对原始数据进行格式转换，最后利用Res2高密度电法反演软件对数据进行反演处理并添加地形数据，利用surfer软件对反演数据成图，形成最终成果图件，具体流程如图1所示。

图1 RES2二维高密度反演流程图

4 剖面解释及成果推断

新疆阿克陶县地质灾害详细调查项目恰尔隆乡吉朗德村泥石流灾害勘查项目物探工作共布置高密度探测剖面5条，剖面沿泥石流沟依次布设。由于WT6剖面位于泥石流沟沟口，剖面第四系覆盖层具有较大的厚度，目的层与探测深度有较大的纵深比；剖面两侧较缓，且基岩出露，高密度工作能够涵盖两侧基岩出露区域，故勘查区物探工作实际选取WT6线作为区内电性特征剖面，高密度剖面解释顺序从南向北。

4.1 WT6线特征剖面解释

(1)WT6线高密度剖面位于泥石流沟沟口堆积区，剖面垂直于泥石沟布设，剖面布置方向位北向东56°方向布设，小号点位于北侧；该剖面布置高密度勘探点30点，点距5 m，剖面总长度为150 m；剖面有效反演深度最大为16 m。在高密度工作布设过程中发现，WT6线27-30号点位置处基岩明显出露，1-4号点以北不远处基岩出露，出露岩性为石炭系砂岩；剖面其余位置出露岩性为第四系含土砾石层。

(2) 从图2WT6线高密度剖面视电阻率等值线断面图可以看出，该剖面视电阻率值在0～200 Ω·m之间变化，剖面电性特征在垂直方向上具有明显的低阻-高阻-低阻变化特征，剖面上部为低阻区域，电阻率只在0～50 Ω·m之间；中部为高阻区域，电阻率只在50～200 Ω·m之间变化；底部为低阻区域，电阻率值在20～50 Ω·m之间变化。结合地面岩性出露情况，以50 Ω·m等值线作为该剖面地层分界线，以上电阻率值在0～50 Ω·m的低阻区域为第四系覆盖层，岩性为含土砾石层；以下电阻率值在50～200 Ω·m的高阻区域，推测为基岩，岩性为石炭系砂岩。

图2 WT6线高密度剖面视电阻率等值线断面图

4.2 WT5线高密度剖面解释

(1)WT5线高密度剖面位于泥石流沟沟南侧，剖面垂直于泥石沟布设，剖面布置方向为东向南20°方向布设，小号点位于西侧；该剖面布置高密度勘探点30点，点距3 m，剖面总长度为90 m；剖面有效反演深度最大为15 m。在高密度工作布设过程中发现，WT5线端点西侧基岩明显出露，终点东侧不远处基岩出露，出露岩性为石炭系砂岩；剖面其余位置出露岩性为第四系含土砾石层。

(2)从图3 WT5线高密度剖面视电阻率等值线断面图可以看出，该剖面视电阻率值在0～200 Ω·m之间变化，剖面电性特征在垂直方向上具有明显的高阻-低阻-高阻变化特征，剖面浅表局部出现高阻区域，电阻率只在50～100 Ω·m之间；中部为低阻区域，电阻率只在20～50 Ω·m之间变化；底部为高阻区域，电阻率值在50～200 Ω·m之间变化。该剖面布置Tj3、Tj2和Tj1共计三眼探井，探井分别位于高密度剖面3号点、11-12号点和19-20号点之间，探井井深分别为4.9 m、4.2 m、3.7 m，探井揭露覆盖层岩性为含土砾石层，探井均未揭穿第四系覆盖层。结合地面岩性出露情况及探井资料，以低阻区域下部50 Ω·m等值线作为该剖面地层分界线，以上电阻率值在20～100 Ω·m的低阻区域为第四系覆盖层，岩性为含土砾石层；以下电阻率值在50～200 Ω·m的高阻区域，推测为基岩，岩性为石炭系砂岩。

图3 WT5线高密度剖面视电阻率等值线断面图

4.3 WT4线高密度剖面解释

(1)WT4线高密度剖面位于泥石流沟中上部，剖面垂直于泥石沟布设，剖面布置方向为东向北15°方向布设，小号点位于西侧；该剖面布置高密度勘探点40点，点距2 m，剖面总长度为80 m；剖面有效反演深度最大为8 m。在高密度工作布设过程中发现，WT4线剖面端点两侧不远处均基岩明显出露，出露岩性为石炭系砂岩；剖面其余位置出露岩性为第四系含土砾石层。

(2)从图4中 WT4线高密度剖面视电阻率等值线断面图可以看出，该剖面视电阻率值在0～160 Ω·m之间变化，剖面电性特征在垂直方向上具有明显的低阻-高阻-低阻变化特征，剖面上部为低阻区域，电阻率只在15～50 Ω·m之间；中部为高阻区域，电阻率只在50～160 Ω·m之间变化；底部为低阻区域，电阻率值在20～50 Ω·m之间变化。该剖面布置Tj11、Tj10和Tj9共计三眼探井，探井分别位于高密度剖面9-10号点、17号点和21号点，探井井深分别为4 m、5 m、4.6 m，探井揭露覆盖层岩性为含土砾石层，探井均为揭穿第四系覆盖层。

结合地面岩性出露情况及探井资料，以50 Ω·m等值线作为该剖面地层分界线，以上电阻率值在15～160 Ω·m的低阻区域为第四系覆盖层，岩性为含土砾石层；以下电阻率值在20～50 Ω·m的高阻区域，推测为基岩，岩性为石炭系砂岩。

图4 WT4线高密度剖面视电阻率等值线断面图

4.4 WT3线高密度剖面解释

(1)WT3线高密度剖面位于泥石流沟中上部，剖面垂直于泥石沟布设，剖面布置方向为北向东50°、近西南北东方向布设，小号点位于西北侧；该剖面布置高密度勘探点35点，点距2 m，剖面总长度为70 m；剖面有效反演深度最大为7 m。在高密度工作布设过程中发现，剖面端点两侧基岩出露，出露岩性为石炭系砂岩；剖面其余位置出露岩性为第四系含土砾石层。

(2)从图5中 WT3线高密度剖面视电阻率等值线断面图可以看出，该剖面视电阻率值在10～160 Ω·m之间变化，剖面电性特征在垂直方向上具有明显的高阻-低阻-高阻变化特征，剖面上部为高阻区域，电阻率值在50～160 Ω·m之间；中部为低阻区域，电阻率只在10～50 Ω·m之间变化；底部为高阻区域，电阻率值在50～120 Ω·m之间变化。该剖面布置Tj6、Tj5和Tj4共计三眼探井，探井分别位于高密度剖面17号点、21-22号点和30号点，探井井深分别为3.4 m、5.1 m、3.4 m，探井揭露覆盖层岩性为含土砾石层，探井均为揭穿第四系覆盖层。结合地面岩性出露情况，以50 Ω·m等值线作为该剖面地层分界线，以上电阻率值在10～160 Ω·m的低阻区域为第四系覆盖层，岩性为含土砾石层；以下电阻率值在50～120 Ω·m的高阻区域，推测为基岩，岩性为石炭系砂岩。

图5 WT3线高密度剖面视电阻率等值线断面图

图6 WT2线高密度剖面视电阻率等值线断面图

4.5 线高密度剖面解释

WT2线高密度剖面位于泥石流沟上部，剖面垂直于泥石沟布设，剖面布置方向位东向北19度方向布设，小号点位于北侧；该剖面布置高密度勘探点20点，点距1 m，剖面总长度为20 m；剖面有效反演深度最大为2.5 m。 WT2剖面位置两侧基岩出露，地形陡峭，物探能够布置的最大宽度仅十几米，受地形限制，高密度探测深度有限。该剖面布置探井2眼，分别为TJ7、TJ8，探井井深为2.6 m和2.5 m，分别位于WT2号剖面1-2号点和8-9号点之间，探井未揭穿第四系覆盖层。从图6中 WT2线高密度剖面视电阻率等值线断面图可以看出，该剖面电阻率值在50～270 Ω·m之间变化，电性特征主要表现为高阻。结合地质及探井资料，该剖面未揭露第四系覆盖层。

5 推测结果对比分析

将高密度推测成果与同期采用面波勘查法所得结果进行对比，如表1所示，面波及高密度推测第四系厚度误差在0.2～2.0 m之间，由于区内未布置钻孔，仅有的探井也未揭穿第四系覆盖层，无论是面波还是高密度推测成果均无法得到有效的验证，但从面波及高密度推测成果来看，其结果基本吻合，达到设计要求。

表1 高密度法推测成果与采用面波法所得结果比较

6 结语

(1)勘查区内共完成高密度剖面5条，点距1～5 m，完成高密度勘探点165点；物探工作量达到总体设计要求。勘查区内完成高密度质检剖面2条，完成高密度质量检查点50点，其质量检查工作占完成高密度工作量的30.3%；高密度质量检查均方根误差分别为4.5%、4.1%；质检点时距曲线形态基本一致，同向轴清晰。高密度方法所得结论与面波质量检查工作量及之间结果符合设计要求，物探数据采集真实有效。

(2)WT3-WT6线以50 Ω·m等值线作为物探推测第四系覆盖层与基底的分界线，推测WT3线第四系覆盖层的厚度在0～6 m，WT4线第四系覆盖层的厚度在0.5～7 m，WT5线第四系覆盖层厚度在2.5～11 m，WT6线第四系覆盖层的厚度在0～11 m。

(3)WT2线受地形限制，高密度布设长度有限，该剖面反演深度最大2.5 m，电阻率值在50～220 Ω·m之间 ，电性剖面未见明显分层界限 ，结合探井资料显示，该处物探工作未揭穿第四系覆盖层。

(4)通过对比高密度、面波推断解释成果，其推测第四系厚度误差在0.2～2.0 m之间，由于区内未布置钻孔，仅有的探井也未揭穿第四系覆盖层，无论是面波还是高密度推测成果均无法得到有效的验证，但从推测成果来看，其结果基本符合要求。达到两种方法相互验证的目的。

[1]新疆地质工程勘察院. 新疆阿克陶县地质灾害详细调查项目恰尔隆乡吉朗德村泥石流灾害勘查物探成果报告[R].2013.11.

[2]刘瑞，王家鼎，谢婉丽. 延安地区泥石流灾害的特征分析[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，四川遂宁人，工程师，主要从事物探方面的工作。