临汾地质概况

1、临汾地质概况临汾盆地是山西地堑系南段的一个断陷盆地 ，历史上一直是山西省人口聚 居密度较高、经济发达、城镇规模较大的地方之一，由于其境内地质构造活跃，有 孕育产生多种地质地貌灾害的背景和条件，是山西省自然灾害多发地区，滑坡、 崩塌等时有发生，且频率高，强度大，给国民经济建设和人民生命财产带来巨大 损失1。临汾地质地貌特征临汾市的地质构造主体-临汾盆地纵贯全市中部，把整体隆起的高原分为东 西两部分，东部有太岳山、中条山；西部是吕梁山脉，海拔多在1 000 m以上，使全 市主体轮廓呈“凹”字型。临汾盆地是汾河地堑晚新生代断陷盆地之一，属于鄂尔多斯地块东缘，山西断陷带中南部。临汾盆地的总体走向为nn

2、e （北东北），北 以灵石横向隆起与太原盆地相隔，南以峨眉台地与运城盆地为邻。东有霍山断裂, 西有罗云山断裂，整体展布于近南北向的吕梁山、霍山-浮山隆起带之间，为一南 宽北窄的不规则梯形盆地2。盆地内地形较为平坦,属于汾河流域东岸二级阶 地。新生代以来，盆地不断下沉，山区相对上升，盆地四周特别是东西两侧均被 深大断裂控制。盆地内部构造复杂，阶梯状断裂发育，存在有不少地垒和地堑等 次一级构造 网。盆地周边山地主要出露基岩地层，由老到新主要包括太古界混合 岩化的深变质岩系，元古界长城系滨湖相碎屑岩系，晚古生界海陆相交互相煤系 中生界三叠系陆相红色地层和沉积厚度达 1 800 2000 m的新生界地

3、层。临汾凹 陷是临汾盆地的主体构造单元，断陷幅度较大，轴向为nne,是一个地堑式深 槽。临汾-浮山断裂把临汾凹陷分为临汾-甘亭沉降中心和龙祠沉降中心4。临汾盆地地壳构造格局走向与环太平洋带及鄂尔多斯地块构造线相一致，此外，临汾地壳表面构造也表现出 nne向断裂构造。临汾盆地地壳上下部构造 格局的一致性反映了西环太平洋构造带和鄂尔多斯地块对其构造的控制作用。展布于临汾盆地的nne向构造，一般具有构造活动的继承性，这种构造都是古构 造重新活动的结果。临汾盆地的nne向断裂主要有：霍山断裂、罗云山山前断裂、 高工一北张隐伏断裂、汾河隐伏断裂、汾河凹陷东界断裂、塔尔山北界断裂。此 外盆地内部还发育一些

4、横向断裂，自北向南主要有什林断裂、贾村断裂、团柏断裂、万安断裂、苏堡断裂、张堡断裂、临汾 -浮山断裂、塔尔山隆起两侧断裂及 紫金山北侧断裂等。这些断裂普遍以下滑为主，兼具左行水平扭动的特征。地层岩性特征临汾地区在中新世晚期形成盆地的雏形， 上新世时期开始有沉积地层，土层 由老及新为上新统、下更新统、中更新统、上更新统以及全新统。其境内第四纪 地层发育比较齐全，松散堆积物厚度大。根据各类钻探对地层的揭露情况 ，200m 深度内的土层为第四纪中更新世以来的不同成因堆积物，但由于沉积环境及沉积物来源的差异，不同地貌单元土层的岩性组合及其分布表现有明显不同的规 律。洪积扇区：浅部广泛分布有一层坡（洪）

5、积成因的湿陷性黄土或黄土状土 ，厚 度分布不稳定。在东部山前洪积扇区以黄土状土为主，研究区南部比较发育，厚度在3 5m内；西部山前洪积扇区的厚度在2 10 m内，在研究区的北部一般 为6 8m左右，以次生黄土为主,中、南部则以黄土状粉土为主,厚度2 3 m 左右。表层黄土下伏的土层主要由砂砾石、砂层及粉砂土、粉质粘土等构成 ，其 岩性组合及分布在不同位置有较大差别，在后缘及中部以砂砾石层、粗砂层等含 水层为主，而前缘及边缘地带则以粘性土层为主，砂砾石层厚度减小，且过渡至 中、粗砂层。田级阶地区：地表耕植土或杂填土（或素填土）下的浅部广泛分布有一层湿 陷性黄土，其下伏地层以粉土、粉质粘土等压缩性

6、土层为主，其间的含水层多为 粉细砂中粗砂与粉土互层。上部湿陷性黄土以冲洪积成因为主，汾河西侧田级阶地内的厚度一般在4 6 m。在汾河东侧白级阶地,主要分布于城区以南地 带，厚度在0.5 9 m,其中，城区东部及东南部厚度较大，一般厚6 9 m。该层 黄土具大孔隙结构（孔隙直径多在0.1 0.6 m ）垂直节理发育，呈硬塑状态，属 自重湿陷性黄土，其湿陷性等级为r级。黄土以下的土层为冲洪积成因的粉质粘 土，普遍含有钙质结核，硬塑坚硬状态，低压缩性；粉土呈可塑性硬塑状态， 低中等压缩性；砂层多处于饱和，密实状态中等，分布于汾河东西两侧的皿级 阶地内表现有明显差异。东侧以薄层中厚层的细砂层为主，主要

7、分布于30 50 m及80 1 20 m两个层段；而西侧则以中粗砂层为主，厚度明显大于东侧。ii级阶地：主要由一套冲洪积成因的粉土、粉质粘土及细、中砂层构成，且 以粘性土层为主，但岩性组合在不同深度内表现有一定的差异，细、中砂含水层 主要分布于80 m以下的深度内。根据钻孔所揭露的地层情况，在汾河东侧r级 阶地的50 m深度内，上部（20m以浅）以粉土为主，夹有薄层细砂层，下部以粉 质粘土与粘土互层,局部夹有中厚细砂层；而汾河西侧的r级阶地主要为粉质 粘土层，粉土及含水层组主要呈互层状分布于中深部。ii级阶地地下水埋深较 （多在10 m左右），水位以下的土层大都处于饱和，粘性土层呈可塑状态，含

8、水 层密实程度中等，各类土层的固结程度普遍较低。i级阶地及漫滩区：工级阶地和河漫滩的地层分布、岩性组合无明显差异。 与其它地貌单元内的地层相比，含水层的沉积厚度较大。上部以细中砂为主，向 下多为中粗砂层,在40 50 m深处分布有厚层砂砾石层。在100m深度内的 岩性组合：50 m以上主要为砂层夹粘土和粉质粘土 ，具下以粘土和粉质粘土为主， 夹有中厚层的砂层。该区的土层固结程度较低，压缩性普遍在中等以上，粘性土 层多为可塑性，砂性土的密实程度中等5。临汾气象特征临汾位于中国暖温带亚湿润大区的山西，具有显著的暖温带大陆性季风气候 的特征。由于有河谷、平原、丘陵、山地等地貌类型，临汾气候显示一定的

9、空间 差异，总体表现为南部比北部稍暖，山区降雨大雨平原。年平均气温11.713.2cc, 夏季气温高，7月份平均为22.626.4cc;冬季气温较低，1月份平均为-4.3-1.6cc, 全年封冻期可持续130天左右，最大冻土深度0.84m,全年霜冻期自10月上旬 至次年4月上旬，无霜期160天左右。年降水453547mm,降水变率大，具有 夏湿、冬春干旱的特征，夏季降水占到全年降水量的70%左右，且多暴雨或连续 降雨；冬春季降水只占年降水量的1015%,且春季干燥少雨多风沙，昼夜温差 大，特别是冬末春初段极易形成短暂性冻融循环6。降水量总的分布是南部多于 北部盆地中央降水少于边山地区。水文地质

10、条件临汾境内河流均属黄河流域，汾河是其第一大河流。汾河发源于山西宁武县， 经灵石峡谷自洪洞县入境，贯穿整个临汾盆地，自河津汇入黄河，在盆地内长约 250km。临汾市境内流水受地质、地形、地貌的控制和影响，其径流排泄方式基本 上是从东西山区一山前洪积倾斜平原一汾河冲积平原。山前洪积倾斜平原因其岩 性颗粒粗大，富水性强，具有良好的储存条件；汾河冲积平原区因岩性分布差异较 差，富水区的分布极不均匀，汾河两岸的一、二级阶地含沙层较多，厚度较大，具有 良好的储水条件。所以说，从临汾市地下水资源的分布情况来看，汾河一、二级阶 地和山前洪积倾斜平原区为富水区7。根据临汾地区含水层的埋深及水力特征，盆地内松散

11、岩类孔隙水可划分为潜 水、中层承压水和深层承压水。潜水含水层多呈带状分布，以冲洪积的中细砂为 主，有时含砾石，且有上游颗粒粗、下游颗粒细的特点，含水层底板埋深30100m；中层承压水是该区地下水的主要开采对象，含水岩组为中更新统冲洪积、 湖积砂层，底板埋深为150200m；深层承压水地下水赋存条件及分布规律与中 层水基本一致，含水岩组为下更新统，底板埋深350400m,深层承压水目前不 是该区主要开采对象。临汾盆地地下水的补给来源主要包括侧向径流、地表水体渗漏和降水入渗，地下水的排泄主要为蒸发及人工开采。止匕外，中层承压水与潜 水通过弱透水层存在越流补排关系网。地质灾害类型及成因根据地质灾害成

12、因分类，可分为自然地质灾害、人为地质灾害和二者共同 作用的地质灾害。从3种地质灾害发生的频度、强度与空间分布看，除自然因 素外（降雨、冻融、地震等），多数是因为人类不合理的生产和经济活动，破坏了地质环境的天然平衡状态，导致地质生态环境退化而发生的.临汾盆地是山西 省能源重化工基地的一部分，这里人口稠密，工农业发达，但也是易于发生破坏 性地质灾害的地区.临汾境内主要地质灾害类型有：滑坡、崩塌、泥石流、地面塌 陷等，其中以滑坡、崩塌为主。崩塌、滑坡（以下简称崩滑）灾害的成因由土体内因和外因共同作用。其中 内因为黄土的垂直节理发育、黄土的湿陷特性；外因为水的作用、冻融影响以及 人类活动等。黄土的垂直

13、节理发育对崩滑形成起着关键作用，裸露在外的士体会 在风化作用下沿着其垂直节理进一步形成更大的节理，逐渐削弱土骨架的作用， 土体不断遭到侵蚀，最终土骨架溃散，导致土体整体下沉，形成崩滑灾害。土壤 湿陷性对黄土崩滑起着控制作用， 水分入侵后，土体膨胀，胶结物及无机盐逐渐 溶解，导致土骨架分离，土体结构最终破坏。而黄土崩滑外部触发因素即诱因主要为降雨、土壤冻融、地下水侵蚀、河流冲蚀、人类活动及生物活动等。其中降 雨和冻融对黄土崩塌的影响最为严重。以下内容主要研究临汾黄土崩滑的诱因分 析。水对崩滑灾害的影响水的影响可以细分为地表水作用 （降雨及河流水）和地下水作用；事实证明 降水特别连续降雨或暴雨是崩

14、滑形成最重要的触发因素。在持续降雨或暴雨的情况下，雨水对土体的侵蚀作用加大，对土体稳定性极为不利，随着降雨强度增大 和时间推移，土体膨胀变形，接近饱和状态，土体中的胶结物、晶体溶解在水中， 土骨架逐渐溃散软化，土体抗剪强度逐渐降低，当抗剪强度将不足以抵抗因自重 产生的下滑力时，导致黄土崩滑的发生9。且降雨形成的短暂水流会对坡脚进行 冲刷，使坡脚坡度变大，斜坡上部形成高陡临空面，坡体应力状态改变，也易导 致崩滑的发生。此外地下水及河流水也会对崩滑的发生造成一定影响：可溶性物质溶于水，碳酸盐类胶结物及无机盐晶体物质溶解于水中后，以离子形式随水的流动游离并附着于坡脚土体表面，随水份蒸发以结晶的形式析

15、出。遭受水的侵蚀 作用后，土骨架遭到破坏，土体强度降低，表层土壤在坡脚处松散堆积，而松散 的土体进一步遭受风化、冲蚀作用，坡脚土体逐渐剥落，形成凹陷，坡体底部承 载能力不足以抵抗上层土的自重应力，最终导致崩塌发生。如2013年9月22日下午4: 00临汾市永和县城内阁窑渠发生一起滑坡地质 灾害，此次滑坡共造成1人死亡（图3-1）。该滑坡位于黄土梁的斜坡地带，为 黄土一粘土接触面的新滑坡。滑坡后壁为第三系上新统保德组，滑坡体为上更新 统马兰黄土，斜坡前缘沟底有三迭系中统二马营组砂岩出露，并夹有少量泥岩， 岩层产状近水平，裸露部分中等一强风化。此斜坡周界清晰，主滑方向850,坡顶高程1092m,坡

16、脚高程1069m,高差23m,斜坡横向长约40m,滑坡坡体厚 211m,滑坡总方量达1240m3。由于居民削坡建房的需要，为防止发生滑坡、 崩塌等灾害，坡脚已有支护，但坡体上部为近乎垂直陡坡，滑坡面岩性差异较大， 且坡体无植被覆盖，裸露土体分化严重。灾害发生当日仅有1.9mm的降水出现，在灾害发生前10天内相继出现了几次大的降雨，9月13日降雨量为51.2mm, 15日降雨量67.5mm, 18日降雨量37mm,这三次降雨具有连续性降雨特征，连 续降雨时间超过三天，雨量均大于 30mm,降水总和超过150mm,此次滑坡为典型的降雨诱发的地质灾害图3-1永和县阁窑沟滑坡现场2 0 05年5月9日

17、23时，吉昌镇桥南村水洞沟2 09国道右侧发生一起大 型黄土滑坡（图3-2）,造成24人遇难,209国道吉县至乡宁段完全中断,造成极 大的生命财产损失。吉县水洞沟位于山西省临汾市黄河中游晋陕峡谷的黄土高原 区。区内地形起伏较大，地貌单元复杂，尤其是黄土覆盖区冲沟纵横交错，斜坡 陡立，属于黄土残源沟壑地貌，地质灾害比较发育。斜坡海拔高度为1200m ,向 黄河倾斜，坡度小于5。坡面周围谷发育，沟蚀、溯源侵蚀旺盛，崩塌、滑坡等 地质现象发育。大气降水和人渗是该区地下水补给的主要来源。该区地层主要为 黄土，其厚度约50m140mo从上往下依次有：全新统黄土，分布在沟谷中和沟 脚处；上更新统马兰黄土，

18、广泛分布于源面，黄土厚度1020m ,湿陷系数为0.03 -0.1 0,为中等湿陷性至强湿陷性黄土，湿陷土层厚度3.5 9.0;m中更新统离 石黄土，土层厚度多在60 m以上；下更新统午城黄土，土层厚度有些地区达40 m以上。本区曾发生过5级以上地震，基本烈度为vi度，属次稳定区。经过调查发现山体的东侧，有3个由于雨水长年冲刷形成的滴水洞， 这种在 当地被叫做“天窖”的滴水洞，洞口直径大约有10米左右，深约四五十米，这是导致滑坡的主要原因。在已经发生滑坡的山体上也会存在着相似的滴水洞，而 这些滴水洞达到一定的规模和数量后，就会对山体结构起到“切割”破坏的作用， 使部分山体分离。其次，发生灾害的

19、地形是一个陡崖，所以在重力作用下，更容易产生山体滑坡地质危险。最后，这里的黄土虽然是黏土，但这种土质特点是质 地比较松软，颗粒小，黏度差，也是导致山体滑坡的一个重要原因 10图3-2吉县吉昌镇水东沟滑坡现场冻融对崩滑灾害的影响冻融作用主要是破坏土体节理，是节理进一步张裂，形成破坏。多次冻融循 环会改变土体结构，使土壤颗粒、孔隙等的重新排列，排列后的土体抗沉降能力 减弱，在重力作用下易发生沉降。在冬季，土壤中未蒸发的水分会发生冻结，尤 坡是坡脚和背光坡面处水分难以蒸发， 会随温度降低发生冻结，冻结后的土体膨 胀变形，孔隙、节理变大；土体解冻后，孔隙会相对恢复，节理不可恢复，且在 水的软化作用下，

20、土体会在冰水交界面产生破坏，尤其在春初冬末时期，斜坡表 层冻融循环较频繁，土体孔隙、节理均会变大，表层交界面剥落，表层土体发生 冻胀破坏。冻融作用不仅易造成黄土表层边坡破坏， 而且由于冻期土体深处地下 水富集，引起土体软化范围扩大以及静、动水压力增大等冻结滞水效应，促使边坡形成整体大规模破坏，从而导致灾害发生。如2014年4月6日发生在吉县吉昌镇西关村的崩塌，是典型的黄土冻融诱 发的地质灾害。此次崩塌规模为1350m3,共7人遇难，属于中型地质灾害。坡 体植被发育不良，裸露岩土受风化作用较强烈坡体下部易受风化剥落，节理、裂 隙张拉变大，在重力作用下易发生倾覆作用，按崩塌发生机理此次崩塌属于倾倒

21、 式崩塌。据调查崩塌区斜坡坡脚没有开挖堆载现象， 附近也没有采矿活动。崩塌 区为典型黄土丘陵区，自然斜坡发育，地形表现为上缓下陡特征，斜坡上部坡度 约为600,高度约为4060m,下部坡度较陡约为69o,高度在520m。崩塌土体 主要由第四系上更新统马兰黄土组成，底部为中更新统离石黄土， 土体结构松散， 节理裂缝发育良好。据气象资料显示，吉昌镇西关村 2014年2月4日至7日发生降雪，总降水 量11.4mm,且降水前期土体干旱，致使雪水更有利于沿黄土垂直节理、裂缝空 隙入渗，导致土壤水分大量富集，温度降低时，水分冻结，导致土体冻胀变形， 节理、裂隙被迫张裂，土体抗剪强度不断降低，且自重增大，土

22、体间抗剪强度不 足以维持自身重力，3月中旬该区开始进入解冻期，坡面、坡顶的积雪与表层冰 率先解冻，解冻后的水随张裂的节理、裂隙进入斜坡内部，水分大量富集在斜坡 内部，温度降低时，水分重新冻结，土体膨胀变形，当变形量大于黄土自由膨胀 体积时，土体内部裂隙进一步张大，同时产生了新的膨胀裂缝，如此冻胀循环， 节理、裂隙逐渐张大，最终使土体强度急剧下降，结构破坏发生崩塌11。图3-3为此次崩塌现场图片。图3-3吉县吉昌镇西关村崩塌现场人类活动对崩滑的影响人类活动的盲目性是造成黄土崩塌的另一诱发因素。临汾市境内对地质环境造成一定影响的人类活动主要有采矿、切坡修路、建房（修筑窑洞）、工程设施 建设等。临汾是矿产能源大省，由于经济发展的需要，采矿活动变得越来越频繁， 大规模的开采活动常形成地下空洞， 造成地面应力不均，常发生地面塌陷、地裂 缝等地质灾害，而这些地质灾害往往会改变斜坡坡角、 坡形，进而改变斜坡土体 应力状态，诱发崩塌等地质灾害。由于黄土高原地区特定的地质地形条件限制以及经济发展的需要，在丘陵地