1∶5萬岩溶塌陷調查,開展風險管理區劃,保障皖江經濟帶安全發展

原標題:岩溶塌陷識別與風險區劃保障皖江經濟帶安全發展

來源於《中國地質調查成果快訊》

摘要:開展皖江經濟區1∶50000岩溶塌陷調查,查明區內岩溶塌陷發育動力條件、形成機理和地質模式,開展岩溶塌陷監測和風險管理區劃,根據岩溶塌陷地質災害防治區劃情況,並考慮中心城區、集鎮、農村以及重大工程沿線和長江沿岸地區的不同經濟發展特點,針對性的提出岩溶塌陷防治對策,為皖江經濟區國土開發利用規劃、工程建設與災害防治提供科學依據。

1.項目概況

皖江經濟區碳酸鹽岩分布廣泛,岩溶地面塌陷地質災害發育。2013年1月,自然資源部中國地質調查局部署了「皖江經濟區岩溶塌陷調查」任務,歸屬於「重點地區岩溶塌陷調查」項目,由中國地質科學院岩溶地質研究所組織實施,安徽省地質環境監測總站承擔。工作項目周期為2013—2016年。主要目標任務是以銅陵為典型區,查清岩溶發育規律、岩溶地面塌陷發育特徵研究,保障區域安全、可持續發展。

2.成果簡介

(1)查明了銅陵市岩溶塌陷的數量、形態規模、成因類型、分布規律、發育特徵。銅陵市岩溶塌陷始於20世紀50年代。至2001年,不完全統計,區內有18處因采疏地下水誘發岩溶地面塌陷、2處自然產生岩溶地面塌陷,共產生岩溶地面塌陷坑355個,影響面積達376.59×104m2。2005年至2015年9月,區內10處岩溶地面塌陷共產生塌陷坑142個,影響面積達33.16×104m2。單個塌陷坑大直徑一般3~10m,最大直徑達18.6m。其中小於等於1.5m塌陷坑9個、1.5~3m塌陷坑31個、3~5m塌陷坑33個、5~10m塌陷坑36個、大於10m塌陷坑12個。深度各不相同,可見深度一般0.5~5.0m,最大可見深度9.5m。塌陷坑的平面特徵有圓形、橢圓形、不規則狀等幾種形態;剖面特徵有碟狀、壇狀、圓柱狀、錐形等。

(2)查清岩溶地質特徵和岩溶發育規律。銅陵市的可溶岩分布廣泛,地層時代為寒武系(∈)—三疊系(T),以灰岩、白雲質灰岩為主。寒武系、奧陶系僅分布在南部,且出露區面積較小,石炭系多呈長條狀分布,總面積不大,二疊系—三疊系分布範圍廣。寒武系青坑組(∈3q)、奧陶系紅花園組(O1h)、石炭系黃龍組(C2h)、船山組(C3c),二疊系棲霞組(P1q)、孤峰組(P1g),三疊系南陵湖組(T1n)、東馬鞍山組(T2d)灰岩、白雲質灰岩等岩溶發育程度較高。二疊系龍潭組(P2l)、大隆組(P2d),三疊系殷坑組(T1y)、月山組(T2y)白雲質灰岩、泥灰岩、灰岩夾砂岩、頁岩等岩溶發育程度較低。可溶岩地層分布面積為738.54km2,其中裸露型岩溶區出露面積321.83km2,覆蓋型岩溶區分布面積388.96km2,埋藏型岩溶區分布面積27.75km2。

(3)分析了岩溶塌陷發育動力條件、形成機理和地質模式。銅陵市岩溶塌陷動力條件包括地下水水動力條件、人類工程活動條件。典型區人類工程活動對岩溶地質環境影響程度均強烈。銅官區西湖鎮朝山村典型調查區地下水水位瞬間變幅較大,水位10min內波動幅度大部分大於5cm,占監測數據總數近60%,地下水水位波動強烈。總結歸納了該區岩溶塌陷動力模式。水文+單層+岩溶洞穴型地質模式、人工開採+多層+岩溶洞穴型(圖1)。

圖1 水文+單層+岩溶洞穴型岩溶塌陷地質模式圖

工作區內土的臨界水力梯度為木鎮幅調查區內土層埋藏深度10.0~16.3m,接近碳酸鹽岩基岩面,岩性主要為黏土含碎石,臨界水力梯度值低,為0.58~1.02,取0. 58作為該區地面塌陷的臨界判據;區內淺層土層埋藏深度小於5 m,主要為第四紀全新統黏土、粉質黏土,土的臨界水力梯度值0.73~1.13,取0.73作為該區地面塌陷的臨界判據。土層埋藏深度5.0~10.0m土體主要為第四紀更新統黏土、粉質黏土,土的臨界水力梯度值0.78~1.06,取0.78作為該區地面塌陷的臨界判據。

(4)進行岩溶塌陷易發性區劃。在綜合分析基岩、土層、地下水、人類活動及塌陷現狀5個條件的基礎上,進行岩溶塌陷易發性區劃,劃分為岩溶塌陷高易發、中易發區、低易發區和不易發區4個區,其中高易發區面積50.84km2,中易發麵積219.32km2,低易發區面積105.91km2,不易發區面積1390.69km2 (圖2)。

圖2 銅陵市幅岩溶塌陷易發性評價分區示意圖

(5)進行岩溶塌陷風險評價,保障區域安全。通過綜合分析,在銅陵市共劃出岩溶塌陷高易發區9個、中等易發區10個、低易發區5個和不易發區10個。其中岩溶塌陷高易發區面積24.78km2、中等易發區53.51km2、低易發區492.90km2、不易發區340.82km2。

3.成果意義

歸納皖江地區岩溶塌陷的歷史及現狀,對皖江地區岩溶塌陷形態特徵、類型和成因進行了詳細歸類,重點闡述了銅陵市及周邊地區碳酸鹽岩的分布、岩溶在平面上及垂向上的發育規律,建立岩溶地質模型。對調查區進行易發性及危險性評估。針對皖江地區岩溶塌陷的現狀、危害以及現狀條件下的治理經驗,提出岩溶塌陷防治措施和建議,做好岩溶地面塌陷地質災害的監測和防治工作,減少災害的發生,防止地質災害對建築物和生態環境的破壞,保障人民生命財產安全。

(安徽省地質環境監測總站 許丹供稿)