环境地质学： 内蒙古包头市环境地质问题简述



第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
概述 地震 滑坡 土地荒漠化 其他地质灾害
第一节概述
一、包头市概况 包头位于蒙古高原的南端，华北地区北部、内蒙 古中部，南濒黄河，阴山山脉横贯该市中部，形 成北部高原、中部山地、南部平原三个地形区域。 包头属半干旱中温带大陆性季风气候。全年平均 气温为7.2℃，年平均风速1.2米/秒，年降水总量 421.8毫米。全年空气质量二级以上良好天数达到 324天。 包头市是世界最大的稀土矿床——白云鄂博铁矿 所在地，该市的矿产资源具有种类多、储量大、 品位高、分布集中、易于开采的特点，尤以金属 矿产得天独厚，其中稀土矿不仅是包头的优势矿 种，也是国家矿产资源的瑰宝。
滑坡变形速率与时间曲线
滑面粘土岩的强度 I峰值强度（φ =15.3 c=0.43bar） II残余强度（φ =9.5 c=0.29bar）
四、滑坡治理



综合防渗排水。为了降低滑床粘土岩的含水量,提高其力学指 标及强度参数,一方面应尽可能减少地下水的补给,另一方面对 滑坡体中的地下水应该泄放、疏干。地面防渗,木但填平地表 裂缝,加上防渗铺盖,而且在滑坡体上开挖排水沟。地卞水疏干, 钻井疏干是一种比较经济实用的疏干方式。 抗滑桩加固。抗滑桩是加固边坡的一种有效方法,对于白灰厂 具平缓滑动面的座落式平推滑移型滑坡效果更为明显。 停止坡脚的切层开挖。滑坡体前缘的清方及开挖对滑坡体的滑 动起到切层开挖的不良作用,对于白灰厂具有明显蠕变特点的 滑坡,往往滑坡前缘清方不断,滑移变形不止。 在滑坡体前缘做抗滑挡墙。这种抗滑挡墙可以用开挖滑坡体前 缘的岩石就地堆积,比较经济。碎石堆积的挡墙不但增加了滑 坡体前缘的坑滑动面积,且挖掘滑坡体前缘的岩土,可以有效地 扰动、破坏粘土岩滑动面的完整性,提高了滑坡前缘的抗滑强 度,从而增加抗滑动力。
三、复活原因




软弱的粘土岩对滑坡起着控制作用。化学分析结果表明, 粘土岩中的蒙脱石含量高达74.68%，含水量高，孔隙度大， 造成粘土岩塑性孕杭剪强度很低,蠕变比较显著。 水文条件的变化以及各种人为的因素亦是滑坡复活的触发 因素。1979年滑坡复活前几年的平均降雨量为470mm,比历 年平均降雨量高129mm。降雨通过地表裂缝直接下渗,且粘 土岩为不透水岩层,渗透系数小,雨水渗透被阻隔为粘土岩 吸收,导致滑坡稳定条件的恶化。 地下采矿使上覆岩体的完整性遭到显著的破坏,改变了滑 坡的水文地质及工程地质条件。一方面直接破坡了上覆岩 体的完整性;另一方面,这些地表裂缝为地表水提供了渗透 通道。 修建公路时滑坡前缘的大规模清方,起到切层开挖坡脚的 作用,使本来已处于极限平衡状态的古滑坡体又增加了不 利的影响因素。
上图：包头市在内 蒙古地区的位置 右图：包头市行政 区划图
二、地质概况
阴山山脉以南主要为发育第四纪更新世及全新世地层，以湖 相淤泥及淤泥质黏性土为主，发育第三纪红层。 固阳县中部，土默特右旗北部、石拐区主要发育中生代固阳 群厚度较大的陆相山间盆地沉积，上部含煤，下部以紫红色碎 屑岩为主，为本区主要煤系地层之一。另有少量古生代灰岩， 及太古宙变质岩出露。 白云鄂博地区位于内蒙古自治区中部，大致以北纬42°为界， 南界位于固阳县城以北，横跨固阳、达茂。震旦纪白云鄂博群 和渣尔泰群分布广泛，为由石英岩、板岩、结晶灰岩等组成的 浅变质岩系，厚度近万米。白云鄂博产铁、磷、钾、稀土等矿 产。中生代除晚侏罗世有火山活动，形成由基性到酸性的火山 岩系外，其余皆为陆相盆地碎屑沉积。产可采煤层。
1996年包头6.4级地震的震区构造、烈度、余震与震源机制解释
横跨1996年包头6.4级地震震源区的地震构造剖面
三、造成的危害




本次地震是典型的城市直下型地震。包头市大部分地区的烈度为6度或 7度，个别点为8度，包头市是建国初期开始兴建的大型工业城市，老 旧建筑较多，因而在这次地震中 破坏较重，损失较大。 居民住房损失严重。地震分别使城区10%的楼房和48.7%的平房住宅遭 到中等以上损坏，地震发生一个多月后，仍有约25万人住在临时搭建 的防震棚内。 城市公用设施破坏严重。长300m的包钢北桥主梁、桥墩严重损坏；包 钢中桥桥墩裂缝、沉陷，上部桥面裂缝，严重移位相当数量的学校、 医院无法正常运转。包头市有233所中小学校计34.4万平方米的校舍受 到中等以上的损坏，分别占全市中小学校总数的31%和校舍总面积的 24.4%。 企业损失巨大。地震使包头市1200多家企业不同程度的受到损害，其 中工业设备受损6029台，工业厂房受损面积达471万平方米。
第二节 地震
一、典型实例
1996年5月3日，包头哈业胡同发生6.4级地震。此次地震是建 国以来内蒙古自治区发生的最大的一次地震灾害，也是1976 年唐山地震后，6级以上地震首次在百万人口的城市造成灾害。 到5月4日共发生余震254次。地震中死亡26人，受伤364人， 其中重伤60人，失踪5人。房屋破坏面积近2000万平方米，其 中毁坏近43万平方米，灾区人口210万人，涉及9个旗县区、 87个乡镇。包头市青山区、昆都仑区、石拐区部分烟囱倒塌， 部分楼房有裂缝，包头至固阳的l10千伏供电线路中断，造成 固阳县城停电。5月4日凌晨0时14分伊盟地办报告，黄河南岸 伊盟达拉特旗的恩格贝示范区2号水库(蓄水量400万立方米)， 震后大坝背后抛出约l万多立方米土，大坝处于危险状态。地 震造成的直接经济损失约15亿元。
二、治理措施



土地改造分类依据内植被荒漠化程度和土壤的性质,分为两 种形式对土地利用率和使用价值进行改造。即:优良草种繁 殖区和草种种植区。 优良牧草繁殖区的建设。引进蒙农红豆草或蒙农杂种冰草等 优良草种,通过项目实施自繁加以解决。可利用原有深井和 新建大型设备喷灌。使用的肥料为农用肥和化肥。项目根据 本地区土壤的类型, 合理安排植被，起到了保护优良草种成 活率的作用。通过科学种植收到良好效果,粮草兼种保护了 优质草种幼苗的生长期有利推动了本地区畜牧业的发展。 优良牧草种植示范区实施情况分析。根据种植示范区实施情 况得出结论:对土地荒漠化的治理是一项难度较大的任务,必 须加强管理通过多年的实验种植,摸索出适合本地区自然环 境和土壤的草种进行反复种植研究,才能从根本上解决土地 沙漠化的问题。
第五节 其他地质环境问题
一、水土流失



包头市分属黄河流域及内陆河两大流域。由于地形地貌分 布类型和气候、土壤等流失因子各异,各区土壤流失类型 也存在明显差异,大青山以北地区其土壤侵蚀主要以风力 侵蚀和风水复合侵蚀为主。大青山土石山区及丘陵区以水 力侵蚀中的沟蚀为主,大青山南部平原区以水力侵蚀中的 面蚀为主。 水土流失人为因素(1)土地资源的不合理利用 (2)牲畜增 加、超载放牧 (3)开矿、修路、建设等开发建设项目破坏 了原有地貌和植被,大量的弃土、弃石、弃沙无序堆放而 引起新的水土流失。 气候原因(1)降雨。包头市降雨多集中在7～9月份,多以暴 雨出现,且强度大,很容易形成地表径流并形成洪水； (2) 大风。由于包头市地势高,气候干燥,下垫面松散,土壤干 燥,植被稀疏,因此在风沙区最容易造成风蚀,使土地严重 沙漠化。(3)冻结和解冻。温度的剧烈变化对丘陵沟壑区 重力侵蚀产生直接影响
第四节 土地荒漠化
一、荒漠化和沙化土地现状




截至 2009 年底，包头市荒漠化土地面积为 2468444.711 公顷，占总土地面积的 87.8%，分布于东河区、石拐区、 九原区、土默特右旗、固阳县、达茂明旗 6 个旗（县、 区） 包头市气候干旱、多风，风蚀荒漠化土地分布最为广泛， 占荒漠化土地总面积的 81.22%；水蚀荒漠化面积占 12.95%；盐渍化土地面积占 5.83%。 全市轻度荒漠化土地占荒漠化土地总面积36.08% ；中度 荒漠化土地占 58.94%；重度荒漠化土地占4.83% ；极重 度荒漠化土地面积3934.554 公顷，占 0.15%。 截至 2009 年底，全市沙化土地面积为 382125.648 公顷 ，占全市总土地面积的 13.5%，分布于 4 个旗(县、区） ；半固定沙地（丘）占沙化土地总面积的 0.01%；固定沙 地（丘）占 2.94%；裸露沙地占 77.87%；沙化耕地占 0.55%；风蚀劣地占 18.63%。
左上：昆区环保局仓库 左下：乌兰小区内搭建的地震棚 右上：东河区地震纪念碑
第三节 滑坡 一、典型实例


白灰厂滑坡位于包头石拐矿区召沟河床西侧,与长汉沟煤 矿工业广场隔沟相对。滑坡体沿召沟河床东侧展布,东西 宽300一370m,南北最大长度约600m,总面积约l.6X10,扩, 滑坡体体积近5.0x10`时。白灰厂滑坡系该地区召沟古滑 坡的一部分,由于具不良的地质背景及岩体介质结构条件, 在大气降雨、坡脚开挖等外界触发因素的作用下,再次变 形滑动。自1979年底复活以来,滑坡体前缘向前滑动了约 30m左右,覆盖掩埋了公路60Ont余,并越过公路毁坏民房近 5000时,而且可能堵塞召沟河床,迫使洪水改道,威胁长汉 沟煤矿的安全。 白灰厂滑坡是召沟古滑坡的局部复活。该滑坡发育于中上 侏罗统长汉沟组砂页岩中。滑坡体底部为厚达30m的油页 岩,滑床为厚约lm的黄色粘土岩。滑床以下为中下侏罗统 石拐子群砂、页岩夹煤层。除滑坡北部外,其下全为矿区 的采空区。
二、形成机理

1996年5月3日内蒙古包头6.4级地震的震中位于河套断陷带中


段的一处相对隆升的山地，乌拉山凸起区内，北侧是由乌拉山 北麓断裂和色尔腾山山前断裂东段夹持的次级断陷临河断陷的 东端，南侧则是以乌拉山山前断裂为北界的白彦花次级断陷的 东端尾部。关于包头6.4级地震的发震构造，目前有2种认识: 第1种观点认为NNE向乌拉山北缘断裂是发震构造。主要依据有 : 1)烈度八度区的主体位臵及长轴与乌拉山北缘断裂接近或基 本一致。2)地震时在乌拉山北缘断裂的下盘(乌拉山凸起区)顺 着基岩岩脉发生裂缝，断续延伸约5KM，走向N70°E，与乌拉 山北缘断裂基本一致。3)主震后头4天的余震为NNE向分布。 第2种观点认为包头地震破裂是NW向断层的左旋-正断型错动的 结果。然而，这种观点没有与具体的地质断层相联系。