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断层勘探报告


建筑在邯郸断层上的住宅楼
邯郸市磁县花官营乡花官营村“龙凤家园小区” 建筑在 邯郸至马头的断裂层上,存在高度的安全隐患!! ! 勘测去位于邯郸市马头开发区北 3 公里处、107 国道东侧,花 官营段。

图 1 勘探区位臵图

一、勘探目的 从已有断层资料分析来看,太行山山前断裂(邯郸断裂,邯郸至 马头段)从勘探区穿过(方向 NN

E) 。因此,本次断层勘探工作目的是 在收集附近断层和钻孔资料基础上,辅以电法勘探方法,探测目标区 内断层位臵(建筑)是否合理。 二、断层资料描述 根据已有卫片解释和对近年来研究成果的分析,邯郸市辖区内发育着 两组活断裂,即北北东向和北西-北西西向两组活断裂(图 2) : 太行山山前断裂(F1) 、邯郸县隐伏活断裂(F2) 、联纺断裂(F3) 、 马头断裂(F4) 、磁县-大名断裂(F5)和永年断裂(F6),其中直接对

目标区有重大影响的活动断裂为 F1 断裂,即太行山山前断裂。

图 1 邯郸市附近断裂分布图

太行山山前断裂带是纵贯邯郸市辖区中部的深大断裂带(在本区 称邯郸断裂) 。地球资源技术卫星照片中影像清晰,该断裂向南延伸至 河南省的安阳、新乡、修武一带。在本区由南向北经磁县、马头、邯 郸市区、黄粱梦至永年临洺关。再向北延伸经邢台、石家庄、保定、 涿州,在北京通州附近与渤海——张家口北西西向断裂带相交汇。该 断裂在本区内全长约 68 公里,走向北北东,成生于太古代,属燕山运 动形成的铲状张性正断层,由西向东呈阶梯式断裂,东侧下沉接受了 第三、四系巨厚沉积,形成了平原,其厚度 1000 米以上,拗陷区新生 代地层厚度达 5000 余米。 西部隆起区新生代初期的北台夷平面被抬升

3000 米以上。断裂带广泛被新生代沉积所覆盖,其内部十分复杂,断 层落差因段各异,钻孔资料证实马头一带断裂西侧的邯 2 孔、马 2 孔 分别于 240 米和 330 米见基岩,东侧的邯 1 孔,钻孔深达 1004 米尚未 穿透第三系。永年临洺关以南一带断层落差约 80 米。该断裂带在地球 物理场上显示明显,航磁异常显示为低值带,布格重力显示为梯级带, 特点是延伸长、断距大、断裂带宽,断层倾角浅部陡、深部缓,浅部 落差小、深部落差大,深达上地幔,是挽近地质时期以来活动性强的 超壳断裂带。 太行山山前断裂带之邯郸断裂段北起永年临洺关,过邯郸市区西 侧,大致沿京广线延伸,到达磁县北,被北西西(NWW)向的磁县断裂分 隔,全长约 56 公里,走向北北东(NNE)向,倾向东(E),为邯郸断陷 的西边界, 与东界临漳断裂带一起控制了沉积厚度为 4000 米的新生代 邯郸断陷的形成和发展。 晚第三纪时期断裂活动十分强烈,差异运动 十分显著,两侧差异幅度大于 400 米,第四纪早、中期,断裂活动亦 很强烈,差别幅度为 250 米,地貌上有一定显示,总体走向北北东向, 为正断层,东盘(上盘)为下降盘,晚更新世断裂活动仍比较明显。 三、勘探原理及方法 本次工作采用常规电法 DWJ—3B 型多功能直流电法仪和 SYT 型物 性探测仪两种方法进行勘探。
1、常规电法 DWJ—3B 型多功能直流电法仪可用于电阻率法和激发

极化法的测量,可同屏显示视电阻率、视激化率、半衰时、累加和、 偏离度、自然电位、供电电流、一次场等测量值(图 3) 。

图 3 DWJ—3B 型多功能直流电法仪

仪器主要技术指标: 输入阻抗:大于100MΩ; 一次电位分辨率:为1μV,最大可测20V; 电位精度:为±2%±1个字; 极化率分辨率:0.001%; 极化率精度:±2%±1个字; 电流分辨率:为0.01mA; 电流测量精度:为±2%±1个字; 自电补偿范围:为0~±1023mV; 50Hz抑制:在49.5~50Hz范围内大于80dB;

测量方式:自动外控、短导线; 二次场采样方式:固定多块面积,4~7块;一块面积,延时和采 样宽度均可变; 液晶显示器规格:可同屏显示所有测量参数, 并可显示测深曲线及 联合剖面法电阻率曲线; 接口:标准RS-232C; 存储器:具有64K非易失存储器,可长期保存; 工作温度:-10℃~+50℃(液晶0℃); 工作湿度:93%RH(+40℃) 。 该仪器广泛用于寻找地下水源, 解决人畜用水及工农业用水问题。 用于水文工程、环境地质勘探及高分辨电阻率法工程地质勘探,用于 金属与非金属矿产资源勘探,能源勘探,城市物探,铁道及桥梁工程 勘探,并用于找地热,确定水库坝基和防洪大堤隐患位臵等。 本次工作场地覆盖层较厚,故选取电测深法中常采用的对称四极 装臵:对称四极法装臵是 AMNB 的排列形式,即供电电极 AB 和测量电 极 MN 对称于装臵中心点(即每个测点) ,选择适当极距,并保持极距 不变,沿剖面线逐点测量△UMN 和 I,后根据视电阻率公式计算每点的 视电阻率ρ。 电测深的全称为“电阻率垂向测深法” ,它是研究垂向地质构造的 重要地球物理方法。同其它物探方法一样,电测深法是在勘探区布臵 一定的测网,测网由若干测线组成,每条测线上布臵若干测点。对地 面上某一测点进行电测深法测量的实质是用改变供电极距的办法来控 制不同的勘探深度,由浅入深,了解该测点地下介质垂向上电阻率的 变化。综合每条测线的测量结果,通过定性和定量解释,可以获得每

条测线的地电断面资料剖面上的地质体电性情况,从而获得地下中半 空间电性结构的二维模型。 常采用的对称四极装臵,是按一定的极距变化比例,规定 AB/2 和 MN/2 的比值,变化间隔最小极距等。

?V AM ? AN ? ,K ?? ??K ? ? I MN 2

对于等比装臵即

MN

2:

AB ? ? 2

AB 2 MN 2 ) ?( ) 2 2 MN 2 则 K ? ? (? 2 ? 1) MN 2 2 (

2、SYT 型物性探测仪是新型物探仪器(图 4) ,该仪器体积小、重 量轻、工作环境影响小、探测深度深,主要解决地下地质体的物性特 征, 借助已知地质资料 (如钻孔等) 据此可以解决诸多相关地质问题。 , SYT 型物性探测仪是一种被动源法的物探仪器,它接收的是天然 超低频段天然电磁波,其频率范围在 0?3000HZ,场源之广泛和均一是 任何人工场源都无法比拟的。目前的理论研究成果普遍认为这部分电 磁波来自太阳风(各种射线和粒子流)轰击高空中的电离层和磁层时, 磁层和电离层产生的 0?12 万 Hz 的脉冲电磁波; 其次还来源于大气层 中的雷电部分。这部分电磁波到达地面后,一部分进入地下, 一部分 又反射回去。

图 4 SYT 型物性探测仪

根据大地低频窗口截频公式:

f ?

k? , k ? 9.4 ? 10 5 ( H ? A) 2

可知,从地下某一深度界(截)面反射上来的某一中心频率,与深度 的平方成反比,与该界(截)面上覆地层平均电阻率(视电阻率)? 成 正比。随着探测深度的变化,上覆地层视电阻率 ? 也在变化,在地层 物性变化不大的情况下,视电阻率 ? 大多在同一个数量级上变化;随 着探测深度的增加,而且在同一数量级上变化的数字越来越小。 一部分电磁波被反射回地表, 一部分电磁波继续向地下深部传播, 再有一部分电磁波被介质吸收。 反射回地表的这部分电磁波,其频率 及量值大小与界面的深度和物性特征有关,俗称界面的反射系数。SYT 型物性探测仪就是把地下反射上来的不同频率的电磁波通过接收放

大,转变成电压数字,通过不同数理方程对采集的电压数据进行转换, 就可以提取地下不同的地质信息。 正是由于这个特点,才使得地下处于相同层位、相同几何状态下 质点的辐(反)射,相互之间可以利用互补原理各自归并到其法线上 面进行研究,而人工场源则不具备这个特点,所以人工场源物探的精 度有体积效应,衡量其勘探精度使用相对误差;而天然电磁波场源物 探没有体积效应,衡量其勘探精度使用绝对误差。 四、勘探结果及解释 1、常规电法结果及解释 沿花官营北大街布设东西向常规电法测线一条,布臵测点八个, 测点间距 150 米。 常规电法视电阻率(ρ:Ω?m)测量结果见表 1。最小视电阻率为 8.3Ω?m,最大视电阻率为 30.8Ω?m。 图 6a 为常规电法测点视电阻率算术坐标曲线图 (由于视电阻率变 化范围较小,故选取算术坐标)。从图可以看出测点 1、测点 2、测点 3 和测点 4 曲线形态一致(图 6b),为典型 HK 型曲线;测点 5 和测点 6 除地表外(5 米以上)曲线形态一致,为 KQ 曲线(图 6c);测点 7 和测点 8 曲线形态一致,为典型 K 曲线(图 6d)。 从曲线类型判断测点 4、测点 5 和测点 6 为分界线,存在断层的 可能性较大。
表 1 常规电法测量视电阻率ρ测值一览表(Ω?m)
点号 AB/2 极距 实际测量点号 等值线图点号 3 6 10 1 0 14.4 15.1 14.0 2 50 12.4 11.9 10.7 3 100 18.6 13.0 11.8 4 150 15.1 15.8 13.2 5 200 12.4 12.7 15.6 6 250 12.1 8.7 8.6 7 300 15.2 17.1 20.4 8 350 12.9 19.7 23.8

15 22 32 45 60 80 110 150 220 320 430

13.5 13.1 11.4 10.5 10.5 10.8 11.0 11.4 11.8 11.3 10.8

10.3 10.0 9.9 10.6 11.6 12.6 12.8 12.2 11.8 11.9 11.8

10.3 9.8 10.4 12.0 11.7 13.5 13.6 14.2 13.2 12.3 11.5

12.3 9.8 10.1 11.5 11.4 12.5 12.7 13.7 12.0 11.6 10.5

14.7 14.4 14.4 14.1 14.3 14.3 12.6 11.5 11.1 10.6 10.1

8.3 12.2 12.4 13.4 12.9 13.5 13.4 14.0 13.1 12.4

26.2 29.4 30.8 24.0 20.4 17.1 14.1 12.6 12.5 12.1

25.2 24.9 21.3 19.3 16.9 14.6 12.9 12.2 11.9 11.8 11.8

图 7 为常规电法测线视电阻率剖面等值线图。从图可以看出,在 150、200 和 250 等值线点号(即常规电法测点 4、测点 5 和测点 6) 150 米以下存在低阻层(图 7 中红色短划线下方) ,浅部在等值线点号 200 下方,深部(400 米以下)在 150、200 和 250 等值线点号之间, 表明存在断层的可能性较大。 2、SYT 型物性探测结果及解释 为了解深部地层结构,采用 SYT 型物性探测仪,分别沿王家村南 大街和北大街布设测线两条,每条测线上布臵测点 10 个,测点间距 100 米(图 5) ,作为辅助勘探手段。 图 8 和图 9 分别为 SYT 型物性探测仪北测线和南测线剖面等值线 图。从图可以看出在测点 800 处存在低阻层(图中红色短划线) ,表明 存在断层的可能性较大。 五、资料收集 为便于本次工作断层解释,我们收集了目标区附近浅层人工地震 勘探和钻孔资料。 1、钻孔资料 我们收集了目标区附近两个钻孔资料,即马 2 孔(位臵:

N36.20661 ° 、 E114.36239 ° )和 邯 1 孔 ( 位臵 : N36.20523 ° 、 E114.43349°)钻孔资料(图 10) 。目标区西南方向的马 2 孔于 330 米见基岩,而正南方向的邯 1 孔 1004 米尚未穿透第三系,证明两孔之 间存在断层。 2、浅层人工地震勘探资料 我们收集了目标区北(邯郸南图 11a 和图 11b)和目标区南(马 头北图 12)已有人工地震勘探资料,通过浅层人工地震资料的解释, 分析认为太行山山前断裂带的邯郸断裂段(早第四纪)通过目标区。 六、综合解释 根据现场电法勘探结果,结合钻孔和浅层人工地震勘探资料,综 合分析认为: 勘探目标区内存在早第四纪断层, 断层走向 NNE,倾向 E, 断层从目标区中间穿越(图 13) 。 七、结论 依据电法勘探结果,结合钻孔和浅层人工地震勘探资料综合判断 断层(早第四纪)从目标区中间穿越。 目前正值新农村民居工程建设阶段,考虑断层存在问题。

35.0

30.0

25.0

20.0

15.0 测点1 测点2 测点3 测点4 测点5 测点6 测点7 测点8 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

10.0

5.0

图 6a 常规电法测点视电阻率曲线图(算术坐标)

19.0

18.0

17.0

16.0

15.0

14.0

13.0

12.0

11.0 测点1 测点2 测点3 测点4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

10.0

9.0

图 6b 常规电法测点视电阻率曲线图(算术坐标)

16.0

15.0

14.0

13.0

12.0

11.0

10.0

9.0 测点5 测点6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

8.0

图 6c 常规电法测点视电阻率曲线图(算术坐标)

32.0 31.0 30.0 29.0 28.0 27.0 26.0 25.0 24.0 23.0 22.0 21.0 20.0 19.0 18.0 17.0 16.0 15.0 14.0 13.0 12.0 11.0 10.0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 测点7 测点8

图 6d 常规电法测点视电阻率曲线图(算术坐标)

图 7 常规电法测线视电阻率剖面等值线图

1000

900

800

700

600

500

400

300

200

100

1000

900

800

700

600

500

400

300

200

100

100

100

200

200

300

300

400

400

500 55 600

500 55 600

700

700 45 800

45 800

900

900

1000

35

1000

35

图 8 SYT 型物性探测北测线剖面等值线图

图 9 SYT 型物性探测南测线剖面等值线图

图 11a 目标区北浅层地震反射时间剖面

图 11b 目标区北浅层地震反射时间剖面

图 12 目标区南浅层地震反射时间剖面


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