基于高密度电阻率法综合反演研究——以摩岗岭滑坡体勘察为例
李富;周洪福;宋志;周一敏
【摘 要】以摩岗岭滑坡勘查为例,通过高密电法二维剖面反演,能够清晰地反映滑坡体各层位及其相应的深度,有效地确定滑带的深度及厚度,确定基岩面埋深,指导钻探的位置及深度.通过三维高密度电阻率法反演,可对不同(二维)切片进行分析,有效了解整个滑坡体的基本特征.通过对低阻异常体的立体显示,更宏观地表达滑坡体的三维特征,可以对滑坡体规模进行预测.%Landslide is one of the common geological disasters,how to accurately detect the depth of sliding surface,to determine scale landslides and geological disaster evaluation is very important.Hill landslide survey,for example,this paper takes the hills,through inversion,the high-density electrical method twodimensional profile can clearly reflect the depth of the landslide's horizon and its corresponding to effectively determine the depth and thickness of the sliding zone,to determine the embedded depth of bedrock surface;The location and depth of drilling.Through three dimensional inversion,the high density resistivity method can analyze the different(two-dimensional) slice,effective under
standing of the basic characteristics of the whole landslide;Bad on the low resistance of abnormal body stereo display,more three-dimensional characteristics of the macroscopic reprentation of landslide,the landslide scale can be predicted.
mia sara【期刊名称】《水文地质工程地质》银河护卫队2 彩蛋
【年(卷),期】2017(044)002
【总页数】7页(P110-116)mushrooms
个人陈述【关键词】滑坡;高密度电法;三维反演;断层
【作 者】lucent李富;周洪福;宋志;周一敏
【作者单位】中国地质调查局成都地质调查中心,四川成都 610081;中国地质调查局成都地质调查中心,四川成都 610081;中国地质调查局成都地质调查中心,四川成都 610081;中国地质调查局成都地质调查中心,四川成都 610081网恋如何聊天
【正文语种】中 文
【中图分类】P631.3+22
山体滑坡是常见的地质灾害之一，尤其是西南山区最为常见，俗称“走山”、“垮山”、“地滑”、“土溜”等，常造成重大人员伤亡。如2015年12月20日，深圳市光明新区山体滑坡造成约80人失联，2016年7月1日，贵州毕节大方县山体滑坡造成10人遇难，2016年8月12日，陕西省山阳县山体滑坡造成64人失联，2016年9月26日，云南东川山体滑坡造成5人遇难，2016年9月28日，浙江遂昌山体滑坡造成27人失联。滑坡体的勘察是地质灾害防治方法之一，如能提前探测出滑坡体的滑动面，提前进行相应的治理，就可以大大减少人员与财产的损失。
滑坡体勘察方法可分为破损法和无损法，前者包括坑探、槽探、井探和钻探等方法，后者指地球物理探测方法。在地球物理探测方法中，常采用电阻率剖面法、电阻率测深法、自然电场法、高密度电阻率法、探地雷达法、瑞雷波法、瞬变电磁法、音频电磁测深法以及微波遥感、红外测温、地层测温等技术。实践表明，高密度电阻率法是相对较成熟和可靠的滑坡探测技术[1～16]。
1.1 摩岗岭滑坡地质概况
摩岗岭滑坡位于四川省泸定县得妥乡金光村，大渡河右岸，大渡河干流自北向南从滑坡坡脚通过。摩岗岭为大渡河与磨西河切割的近南北向单薄山梁，山顶海拔1 800～2 000 m，山梁西侧和南侧为深切的磨西沟，坡脚海拔1 115～1 380 m，东侧为大渡河，坡脚海拔1 115～1 125 m。摩岗岭滑坡位于摩岗岭东坡，呈“陡缓陡”台阶状地形，缓坡以下为滑坡分布区，坡体走向N15°W(图1)。滑坡体周边地层为康定杂岩群，岩性为花岗岩、闪长岩夹辉绿岩，局部发育有辉绿岩脉。根据1∶20万区域地质图，推断得妥断裂西支可能从滑床通过，还需后期物探解译工作证实该断层的存在[17～20]。具体地层及岩性如下：
第四系崩坡积块石：以块石为主(母岩岩性为花岗岩和石英闪长岩)，粒径一般为30～80 cm，空隙度大，含约10%黏性土及碎石、角砾。主要分布于滑坡后缘、前缘等山体坡度较陡部位。
第四系冲积物：卵砾石夹砂及漂石，偶见植物根系。漂卵砾石成分为花岗岩、石英闪长岩、石英岩以及砂岩，中风化。该层主要分布于河流两岸。
第四系滑坡堆积：由块碎石土组成，杂乱堆积，块碎石含量约70%，粒径一般4～20 cm，较大者有30～60 cm，其余为角砾和泥质，母岩岩性主要为斜长花岗岩和石英闪长岩。
晋宁期斜长花岗岩：灰白、浅灰色，具中-粗粒花岗结构，主要矿物为斜长石、石英，次要矿物为角闪石、黑云母等。
晋宁期石英闪长岩：灰白、灰黑色，块状结构，主要矿物为斜长石、角闪石和石英，次要矿物为黑云母等。
晋宁期混合花岗岩：浅灰色、灰白色，具中-粗粒状结构，主要矿物为长石、石英，少量角闪石和黑云母，局部呈条带状，石英具压碎裂纹和较强的波状消光。
澄江期钾长花岗岩：肉红色，具中-粗粒花岗结构，主要矿物为碱性长石、斜长石、石英，次要矿物为角闪石、黑云母等。斜长石因蚀变有绢云母和少量碳酸岩物质，碱性长石见较多氧化铁析出，石英具压碎裂纹和较强的波状消光。
辉绿岩脉：主要分布于滑坡上游侧，呈黏结式接触，主要由辉石和基性长石组成。
nickel大渡河断裂南段(得妥断裂)总体呈SN向沿大渡河干流展布。断裂北起冷碛镇，在加郡右岸被瓦板山断裂左旋切错后，继续向南延伸，在桃子坪切过大渡河进入左岸。在花石包一带该断裂分为东西两支，在得妥一带东西两支断层，沿河谷两侧延伸，在沙坝两支断层均沿
左岸延伸，全长约60 km。断层活动以逆冲为主，其断层面倾向西，倾角较陡，通常在60°～85°以上。据中国地震局地质研究所在得妥断裂带之小型挤压破碎带取样经测试，其测年成果为距今(23.1±0.62)×104年，说明其最新活动时期主要为中更新世晚期。
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滑坡区外围300 km范围内自公元1216年以来，共记载7.0～7.9级地震7次，6.0～6.9级地震21次，5.0～5.9级地震71次。据当时的地震纪念碑文记载，正是1786年6月1日的磨西7.75级地震触发了摩岗岭滑坡的形成，摩岗岭滑坡被确定为断层型滑坡。
1.2 摩岗岭滑坡物性特征
实地调查及勘探揭露可知，滑体物质组成主要为碎块石土，其中含量块碎石约占70%，成分为石英闪长岩、花岗岩和辉绿岩，块石粒径多在20～40 cm之间，较大者有30～60 cm，碎石粒径多在5～12 cm之间。岩块多强—中风化。块碎石间由灰黄—浅灰绿色砂土和粉土充填。
根据区域内各种地层岩石的电学性质及其完整性，将出露地层划分为两类电性组合，包括中阻类、高阻类(表1)。中阻类花岗岩的视电阻率范围为491～1 377.5 Ω·m，平均值949 Ω·
m。其次辉绿岩和石英闪长岩具高阻的视电阻率，砂岩的视电阻率为711.5～2 648.8 Ω·m。从以往资料与实测情况看，由于断层含水，其表现为低电阻率特征，视电阻率值小于400 Ω·m，与花岗岩、辉绿岩之间存在明显的电阻率值差异，故选用高密度电阻法进行探测。
2.1 高密度电阻率法工作原理、数据采集及参数设置
高密度电阻率法是以地下被探测目的体与周围介质之间的电性差异为基础，人工建立地下稳定直流电场，依据预先布置的若干道电极，采用预定装置排列形式进行扫描观测，研究地下一定范围内大量丰富的空间电阻率变化，从而查明和研究有关地质问题的一组直流电法勘探方法。高密度电阻率法实际上是一种阵列勘探方法。
本次使用AGI公司的Supersting高密度电法仪器，测线120道。测量参数设置：循环观测次数2次，最大观测值中误差2%，重复观测次数2次，最大电流1 000 mA，每点测量时间1.2 s，双模式开关关闭，测量模式为电阻率。接地电阻检查以小于1 K欧姆为宜。
本次布设的3条东西向测线，基本垂直于得妥西支断层。为了探测断层的产状及位置，同时
还布设了1条近南北向剖面，探测滑坡体的深部地质特征(图2)。为达到较深的探测效果，本次采用三极测深装置，并在L1线与温纳装置进行对比，证明三极测深装置的探测数据满足质量要求。本测线共布设100～128个电极，电极距6～10 m。高密度电法剖面数据处理采用国际公认的AGI公司开发EarthImager 2D高密度电法处理软件，处理中进行了地形改正。
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2.2 三维资料数据处理方法
本次三维反演采用AGI公司开发的EarthImager 3D的反演软件，基本上包括以下步骤：对二维剖面视电阻率数据按实际坐标进行数据合成，加入高程文件，合成三维反演的数据格式；通过EarthImager 3D软件三维反演后，采用View菜单以不同方式来浏览反演图形。反演采用最小二乘法反演，电阻率数据反演过程如下：
(1)基于平均电阻率、视电阻率分布、用户假设或地面下电阻率分布的先验知识来重建一个起始电阻率模型。
(2)在起始模型上，执行虚拟勘探(正演模拟)来预测数据体。在这一步，用逐步逼近法可以计算出初始的均方根误差。
(3)求解一个以电流模型和数据拟合差为基础的线性反演问题，来校正模型。
(4)利用公式mi+1=mi+△m来校正电阻率模型。在有限差分或有限元部分中，模型参数m包含所有模块的电导率。符号i是迭加次数。
(5)运行一个以校正模型为基础的正演模拟(虚拟勘探)，求得一个校正后的预测数据体。
(6)计算预测数据和测量数据间的均方根误差。
(7)若满足了反演的结束条件，停止反演。否则，重复(3)～(7)。
3.1 二维高密度电阻率剖面成果
摩岗岭滑坡L1测线位于摩岗岭滑坡体的主滑方向，为纵向剖面，位于摩岗岭滑坡体北部，共布设100个电极，电极距7 m，测线方位角85°(图3)。整条剖面表层和中深部表现为中低电阻率特征，推测表层为第四系崩坡碎块石土层，由于耕地含有部分黏土，其电阻率为中低视电阻率特征。中深部的视电阻率约为150 Ω·m，推测是滑坡堆积碎块石土，其含水量较多，为滑坡体的主要滑动面及其上部含水体。剖面中部和深部表现高视电阻率特征，视
电阻率最大值达6 000 Ω·m，推测中部为滑坡堆积碎块体，基本不含水。深部视电阻率特征较为完整，推测为滑坡体的底部基岩，ZK04孔基岩顶界面埋深约84.2 m，ZK05孔基岩顶界面埋深约183.3 m。从整条剖面来看，断层西部基岩的深度范围约0～23 m；断层东部基岩的深度范围82～200 m。由于断层含水，在水平坐标180～220 m处为断层破碎带，其电阻率表现为低阻异常特征，断层产状倾向西，倾角约70°。
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