基于高密度电测深法的新疆叶城县泥石流灾害易发区勘查评价

2018-04-25，

地下水 2018年2期

关键词：第四系砂砾砂土

，

(新疆地矿局第一水文工程地质大队，新疆乌鲁木齐 830091)

1 区域概况

1.1 勘查区位置

勘查区位于叶城县柯克亚乡境内，距叶城县城60 km，有山区简易道路通往叶城县城，交通条件较差(图1)。

图1 勘查区交通位置图

1.2 地形地貌

勘查区位于叶城县南部昆仑山中山区，其南、北两侧为起伏的中山，中间为提孜那甫河山间河谷，地势整体呈西北高东南低，勘查区内最大海拔高程2 685 m，最低海拔高程1 705 m，相对高差980 m，河谷宽800～1 200 m，提孜那甫河自西向东径流。勘查区位于勘查区位于提孜那甫河河谷北侧，北岸发育一、二级阶地，一级阶地宽600～8 000 m，高出河道1～1.5 m；二级阶地宽50～120 m，高差2～8 m，阶地面较平坦，沿河岸一、二级阶地分布有耕地、草地及林地，地表植被发育。

1.3 地层岩性

勘查区出露的地层主要有：新近系上新统(N1)、中更新统冰水沉积层(Q2fgl)、上更新统风积层(Q3eol)、全新统坡积层(Q4dl)、全新统冲洪积层(Q4apl)，由老到新分述如下：

1.3.1 新近系中新统(N1)

勘查区北侧山体坡脚陡崖主要出露新近系中新统(N1)基岩,岩性主要为土黄色砂岩、紫红色砾岩夹薄层泥岩等,倾向北东，倾角15°～50°。

1.3.2 第四系(Q)

(1)中更新统冰水沉积层(Q2fgl)

分布在勘查区北部山坡前缘，岩性为漂石、卵石、砂砾石、亚砂土，青灰色，分选较差、磨圆度较好，沉积物厚度6～30 m。

(2)上更新统风积层(Q3eol)

广泛分布于提孜那甫河两岸山坡上，不整合覆盖在不同层位之上，下伏基岩仅于沟谷较陡处出露。其岩性较单一，为土黄色粉土堆积，较松散，粒度细，分选好，水平层理发育，厚度随地形而异，由几m至几十m。

(3)全新统坡积层(Q4dl)

主要分布于斜坡坡脚处，岩性主要由块石、碎石、粉土组成，厚度小于5 m，分选差，分层不明显。

(4)全新统冲洪积层(Q4apl)

分布在河床、河漫滩及其两侧阶地上，一、二级阶地上出露岩性为粉土，土黄色，较松散，半湿润；河床及漫滩出露岩性为漂砾、卵砾，砾石成分复杂，有砂岩、片麻岩、硅质岩、砂屑灰岩、泥岩、花岗岩等，砾径一般2～20 cm，大的可达100 cm，呈次圆-圆状，磨圆度较好，分选差，填隙物为较小砾石及细砂，以细砂为主。

1.4 水文地质概况

勘查区地下水根据其赋存条件，水理性质及水力特征，可以划分为第四系松散岩类孔隙潜水和碎屑岩类孔隙裂隙水。

1.4.1 第四系松散岩类孔隙潜水

潜水分布于果萨斯河谷冲洪积层中，分布范围较小，一般宽100～200 m，厚度小于10 m。含水层岩性为卵石层，地下水位埋深一般小于1 m。

1.4.2 碎屑岩类裂隙孔隙水

分布在勘查区河谷两侧中山区，含水岩组为第三系中新统砂岩，水位埋深较大，水量贫乏。主要接受冰雪融水和大气降水的补给，由于该区地形陡峭，汇水面积小，对地下水的补给量小。经调查，勘查区内无泉水出露，地下水在深切的沟谷处多以潜流的形式排泄。

2 勘查目的及方法步骤

2.1 目的

本次物探工作主要布置在叶城县柯克亚乡阿曼夏村、依格孜亚村泥石流地质灾害区域。采用高密度电测深法，了解勘查区内泥石流沟地下岩(土)体的电性特征及其在地下空间的分布和变化情况，结合地质、钻探和探井等资料推断其第四系覆盖层厚度、岩性、空间分布情况，为泥石流地质灾害勘查提供基础资料。

2.2 具体方法及步骤

本次物探方法采用高密度电测深法，所选用的仪器为WDJD-4型集中式高密度电阻率仪进行数据采集此次选用仪器设备性能状态良好，可以满足此次物探工作需要。叶城县柯克亚乡阿曼夏村、依格孜亚村泥石流地质灾害勘查区共13条支沟，通过地质工作初步调查，满足物探施工条件的泥石流沟有8条，拟布设8条高密度电测深剖面，主要布设在泥石流勘查区堆积区和排导工程处，与地质勘探线重合，每条剖面长度约100～250 m，点距4～5 m，共计点数192个,控制勘探深度30 m以内。该方法需要一定的施工场地，如现场有不满足物探施工条件的地方可以根据环境进行调整，确保物探工作顺利开展。

图2 Res2D二维高密度反演流程图

3 数据处理与反演计算

3.1 原始资料处理

(1)原始数据*.fda文件由高密度电测深仪传至计算机。

(2)使用转换软件对文件进行转换，转换为适用RES2D反演软件的*.dat文件。

(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

(1)野外观测时如出现跳点，适度移位、重复观测消除跳点。

(2)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Res2D高密度视电阻率反演软件进行二维反演，将原始数据由高密度电测深仪传至计算机，利用WDDS-2转换软件对原始数据进行格式转换，利用Res2D高密度电测深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2所示：

4 剖面解释与成果推断

勘查区内共完成7条条高密度电测深剖面，主要布设于泥石流沟口流通区和堆积区处。根据地质初步调查结果，勘查区内第四系厚度较大，本次物探工作无法完全揭露第四系基底，但根据区内地层岩性及时代差异，可以将浅部Q3-4松散覆盖层和深部Q1-2胶结覆盖层进行划分，为泥石流地质灾害勘查提供基础资料，满足地质需求。

回流提取时间为1、2、3、4、5 h时，实验结果如图8所示.1～5 h范围内，多糖得率随回流时间延长先增加后下降，当3 h时达最大值.这是由于：时间越长，会有更多多糖通过通道浸出荸荠皮进入溶液，但时间过长时通道内外多糖浓度接近于平衡，果胶酶也会使更多浸出的多糖分解变质[22].因此，最佳回流提取时间为3 h.

4.1 WT1号剖面

该剖面位于勘查区N1号泥石流沟堆积区处，呈西南至东北方向布设，共38个测点，长185 m。从视电阻率拟断面图中可以看出，该剖面电阻率在12～222 Ωm之间变化，蓝色表示低阻，紫红色代表高阻。该剖面地表出露岩性为砂土、砂砾石，结合电性和地质资料可对剖面划分为三层：(1)ρ=12～100 Ωm，推测为第四系(Q3-4)砂土，厚度在2.3～12 m之间变化，主要分布于剖面0～60 m上层和100～185 m上层；(2)ρ=100～222 Ωm，推测为第四系(Q3-4)卵砾石，推测厚度在9.4～24.5 m之间变化，主要分布在剖面中部和和60～100 m上层；(3)ρ=50～100 Ωm，分布于剖面底部，推测为第四系(Q1-2)胶结砂砾石。

4.2 WT4号剖面

该剖面位于勘查区N6号泥石流沟流通区内，呈近南北向布设，共36个测点，长175 m。

从视电阻率拟断面图中可以看出，该剖面电阻率在5～123 Ωm之间变化，蓝色表示低阻，紫红色代表高阻。该剖面地表出露岩性为砂土、砂砾石，结合电性和地质资料可对剖面初步划分为两层：(1)ρ=5～100 Ωm，推测为第四系(Q3-4)砂土、砂砾石，厚度在3.8～14 m之间变化，主要分布于剖面上层；(2)ρ=15～123 Ωm，推测为第四系胶结(Q1-2)砂砾石(砂砾岩)，主要分布在剖面底部。

4.3 WT9号剖面

该剖面位于勘查区N9和N11号泥石流沟流通区内，呈西南至东北方向布设，共43个测点，长210 m。从视电阻率拟断面图中可以看出，该剖面电阻率在5～111 Ωm之间变化，蓝色表示低阻，紫红色代表高阻。该剖面地表出露岩性为砂土、砂砾石，结合电性和地质资料可对剖面初步划分为两层：(1)ρ=11～100 Ωm，推测为第四系(Q3-4)卵砾石，厚度在8～18.5 m之间变化，主要分布于剖面上层；(2)ρ=5～90 Ωm，推测为第四系(Q1-2)胶结砂砾石(砂砾岩)，主要分布在剖面底部。剖面100～130 m中部有一处封闭低阻区域，该区域位于两条泥石流沟中间，推测为堆积岩性发生的变化引起的。

4.4 WT10号剖面

该剖面位于勘查区N14号泥石流沟形成区内，呈东南至西北方向布设，共35个测点，长170 m。从视电阻率拟断面图中可以看出，该剖面电阻率在10～365 Ωm之间变化，蓝色表示低阻，紫红色代表高阻。该剖面地表出露岩性为砂土、砂砾石，结合电性和地质资料可对剖面初

步划分为三层：(1)ρ=80～365 Ωm，推测为第四系(Q3-4)卵砾石，厚度约10 m，主要分布于剖面75～90 m上层；(2)ρ=10～40 Ωm，推测为第四系(Q3-4)砂土，厚度在10～22.5 m之间变化，主要分布在剖面上层。(3)ρ=40～80 Ωm，推测为第四系(Q1-2)胶结砂砾石(砂砾岩)，主要分布在剖面底部。

4.5 WT11号剖面

该剖面位于勘查区N14号泥石流沟流通区内，呈西南至东北方向布设，共50个测点，长245 m。从视电阻率拟断面图中可以看出，该剖面电阻率在16～204 Ωm之间变化，蓝色表示低阻，紫红色代表高阻。该剖面地表出露岩性为砂土、砂砾石，结合电性和地质资料可对剖面划分为两层：(1)ρ=16～204 Ωm，推测为第四系(Q3-4)砂土、砂砾石互层，厚度在6.6～24 m之间变化，主要分布于剖面上层；(2)ρ=42～60 Ωm，分布于剖面底部，推测为第四系(Q1-2)胶结砂砾石。

4.6 WT14号剖面

该剖面位于勘查区N18号泥石流沟流通区内，呈西南至东北方向布设，共32个测点，长155 m。从视电阻率拟断面图中可以看出，该剖面电阻率在6～181 Ωm之间变化，蓝色表示低阻，紫红色代表高阻。该剖面地表出露岩性为砂土、砂砾石，结合电性和地质资料可对剖面划分为两层：(1)ρ=18～181 Ωm，推测为第四系(Q3-4)砂土、砂砾石互层，厚度在6～13.6 m之间变化，主要分布于剖面上层；(2)ρ=6～30 Ωm，分布于剖面底部，推测为第四系(Q1-2)粘土或新近系砂泥岩。

4.7 WT16号剖面

该剖面位于勘查区N20号泥石流沟流通区内，呈西南至东北方向布设，共34个测点，长165 m。从视电阻率拟断面图中可以看出，该剖面电阻率在8～111 Ωm之间变化，蓝色表示低阻，紫红色代表高阻。该剖面地表出露岩性为砂土、砂砾石，结合电性和地质资料可对剖面划分为两层：(1)ρ=20～111 Ωm，推测为第四系(Q3-4)砂土、砂砾石互层，厚度在6.6～19.8 m之间变化，主要分布于剖面上层；(2)ρ=8～40 Ωm，分布于剖面底部，推测为第四系(Q1-2)粘土或新近系砂泥岩。