地质灾害发育特征

特殊的自然环境和岩土条件，决定了调查区地质灾害的发育特征。概括起来，调查区地质灾害发育特征主要表现为：①数量多、密度高、变形模数大，规模以中小型为主；②滑坡平面形态典型、剪出口高，基本力学模式简单；③崩塌规模小、危害大、变形模式多样；④不稳定斜坡坡度跨度大，坡形以直线型为主，潜在危害严重；⑤诱发因素清楚，宏观前兆相对明显，可预防性较强。现就滑坡、崩塌和不稳定斜坡灾害或灾害隐患的形态与规模特征、边界特征、表部特征、内部特征和变形活动特征等分述如下：

一、滑坡

（一）形态与规模特征

1.平面形态

调查区滑坡均属黄土滑坡，无论是实地抑或在遥感影像上，其形态特征明显，容易识别。滑坡后壁平面形态多呈典型的圈椅状，形态明显，后壁多处于黄土梁峁斜坡中上部，坡度60°～90°。滑坡前缘表现为舌状或长舌状，古滑坡和老滑坡前缘多遭受侵蚀，甚至连滑体大部或全部被冲蚀殆尽，仅保留后缘圈椅形态和因侵蚀坍塌而残留的坡面较陡的少量滑体。在老滑坡坡脚可见发育有高漫滩乃至一级阶地沙砾石层堆积。滑坡平面形态有半椭圆形，窄三角形，宽三角形及不规则形等（图3-6）。

图3-6 滑坡平面形态类型示意图

2.长度、宽度与厚度

据293处实地详细滑坡调查资料，对相关数据进行分区和统计，得出长度、宽度和厚度主要集中分布区间，以及最集中分布区。

长度：滑坡体长度跨度范围较大，多为40～500m，但主要集中在90～250m间，有210处，占实地调查滑坡总数的72%；特别是在90～150m间的有124处，占42%，约占半数；≤90m的有54处，占18%；＞250m的有29处，占10%（表3-10）。

表3-10 滑坡体长度统计表

宽度：滑坡体宽度跨度范围亦比较大，在40～1000m间（表3-11）。近60%主要集中在100～300m间，有173处；特别是在101～200m间有101处，占实地调查滑坡总数的34%；≤90m的有30处，占10%；91～100m有21处，占7%；＞400m的有31处，占11%；301～400m 间有38处，占13%。

表3-11 滑坡体宽度统计表

滑坡体长度L和宽度B之间存在一定关系（图3-7），即滑坡体的长度越长，其宽度也越宽。经回归分析，二者之间大体上呈直线关系，其关系式为：

B=1.07 L +60

相关系数：

R=0.67

图3-7 滑坡体长度与宽度相关关系图

滑坡体宽度与长度之比与滑坡发育数量亦具有一定关系（图3-8）。

厚度：滑坡体厚度范围为2～30m，主要集中在2～15m间，有270处，占实际调查滑坡总数的92%；其中6～10m间的有142处，占48%；2～10m间的有235处，占80%；＞15m的有23处，占8%（表3-12）。

图3-8 滑坡体长宽比与滑坡发育数量关系图

表3-12 滑坡体厚度分布区间统计表

3.面积和体积

从以上分析，滑坡体长度主要集中在90～250m之间，宽度主要集中在100～300m之间，厚度主要集中在2～15m之间。宽度最大，长度居中，厚度最小。从滑坡规模看，其大小主要是取决于面积的变化，而面积的变化又主要取决于宽度的变化，故宽度与滑坡规模具有很大关系。规模小的滑坡多偏窄，规模大的滑坡多较宽。就以上统计资料的长度、宽度和厚度数据，求得滑坡面积为（0.9～7.5）×104m2，体积为（1.8～112.5）×104m3。

（二）边界特征

1.滑坡后壁

滑坡后壁是滑坡体最为显著的特征之一，其位置较高，平面形态多呈弧形。后壁坡度一般较大，在50°～90°间，坡向与原坡向基本一致，坡度明显大于原坡面；顶部与原斜坡坡面相交，形成明显的坡度转折棱坎，滑坡越新转折越清晰。后壁中部坡高最大，向两侧弧形弯曲并降低，高度多在数米至十数米间，大者可达数十米。

壁面总体上较平直。受自然界风化侵蚀，滑坡由老至新，壁面则由破碎趋于完整。破碎的壁面为古滑坡，仅能从整体上显示出滑坡后壁的形态，多发育有小冲沟，以及以草丛为主的植被。在后壁破碎严重时，甚至不易发现，与周边斜坡接近。完整壁面多为老滑坡和新滑坡，特别是新滑坡，壁面黄土裸露，表面略显凹凸不平，其上植被不发育，与周边斜坡可明显区别开来。

2.滑坡侧界

滑坡侧界分两部分：上部为侧壁，与后壁特征相近；下部为滑体边界，在滑动中滑体堆积于下方，向两侧扩展。滑坡下滑后，坡面坡度减缓，在斜坡上形成一凹地，凹地两侧即为上部侧界。随着滑坡发生时间早晚不同，侧界保留的清晰程度也不同。大多古滑坡和老滑坡侧界已不甚清晰，林木草丛覆盖，与原坡面呈渐变过度；由于滑体大多后倾，中部凸起稍高，两侧边界地势最低，可见发育有同源冲沟。下部滑体顺坡向突出，向两侧扩展。新滑坡和老滑坡还可见到明显的台坎。由于黄土强度低，其边界在长期风化作用下，与原始坡面渐混为一体，古老滑坡下部侧边界不易与原坡面区分，呈过渡关系。

3.滑坡前缘

（1）出露位置

滑坡前缘出露于河流或沟谷斜坡坡脚。古滑坡和部分老滑坡的前缘基本没有保存，在长期地质历史中遭受流水侵蚀，已不存在，仅存滑坡体中后部；老滑坡和新滑坡前缘尚存在，滑坡在下滑时多冲向彼岸，堵塞河道，迫使河流弯曲，在地貌上多表现为河流凸岸。前缘是滑坡体的堆积区，坡度平缓，多小于30°。

（2）临空面

受流水侵蚀，处于斜坡坡脚的古滑坡和老滑坡前缘多形成滑坡临空面，其高度一般在数米至十数米，临空面坡度陡，多在45°以上，甚至直立。表面新鲜地层裸露，可见有滑动挤压形成的致密纹理。

（3）剪出口

剪出口出露的地层因地质结构和河谷所处地段不同而异，剪出口可见四种类型：

黄土层内型：滑坡自黄土层内剪出，滑面或在马兰黄土中，或切穿数层古土壤，剪出口位置在黄土中，所见出口位置有高有低，在数米至数十米间。

黄土-古土壤型：滑坡自黄土与倾斜古土壤界面剪出，剪出口位置相对其他类型较高，距沟底十数米（少数在数米），上覆黄土滑体厚度则较薄，在数米至十数米间，少有数十米的。

黄土-红粘土型：由于红粘土分布稀少，仅在部分沟谷上游分水岭两侧可见，滑坡体沿红粘土面剪出，剪出部分土体混杂，受强烈挤压形成黄土-红粘土混合挤压带，剪出口位置相对较低。

黄土-基岩型：是区内较常见的剪出口类型。黄土直接与基岩接触，滑坡体沿基岩面剪出。由于二者工程地质性质差异明显，上覆黄土厚度大，沟谷切割深，坡体临空面大，常见滑坡沿此剪出。

（三）表部特征

1.微地貌

滑坡表面微地貌形态多样。后缘是滑坡体的最高点，由于滑体下滑后形成反倾坡面，较陡后壁与反倾后缘间形成封闭的洼地，降雨在洼地汇集，积水较多时，向滑体两侧排泄，形成“双沟同源”现象。洼地内潜蚀发育，特别当滑坡体有复活运动趋向时，坡体中结构疏松，落水洞发育，直径数十厘米左右，深1m左右，并向两侧延伸。

调查区滑坡主要为牵引式滑动，其地貌特征表现为，自前缘到后壁分别逐级滑落，在滑坡体表面自上而下可见逐级错降的台坎。坎高多为1～3m，坡度陡峭，近于直立或直立。台坎宽2～5m，顺坡向下倾，坡度10°左右或近于水平。

古滑坡体上冲沟发育，完整性差。冲沟规模随滑坡体的大小不同而异，大型滑坡体上冲沟宽十米至二三十米，沟深可达三四十米，将滑坡体分割成独立的若干部分；特别是滑坡体中部较两侧更为凹陷；老滑坡和新滑坡完整性较好，冲沟浅且少，深和宽均在数米上下，总体上中部凹陷也不明显。由于滑坡体在总体上较周边斜坡凹陷，易于汇集降水，植被发育较好，不仅草丛茂盛，而且还多形成小规模的森林。植被发育明显优于周边斜坡。

近代发生的新滑坡保留着典型的滑坡特征。不仅后壁和侧壁黄土裸露，壁面新鲜明晰，且滑坡体基本没有被侵蚀。在滑体前缘，滑体前行受阻，形成前缘鼓胀，两侧并发育有数厘米宽的张性裂缝。滑体冲出至沟底，向两侧扩散，形似田陇地埂。受谷底流水侵蚀，陇埂多不易保存，只留下略显凸起的地形。

2.裂缝

古滑坡和老滑坡时代久远，滑体上裂缝早已彻底充填，现今没有迹象可寻。但新滑坡，特别是近期发生的滑坡，其上裂缝清晰可见。滑体两侧有张性裂缝，裂缝宽数厘米，近似平行排列，间距随滑坡规模而不等，从数厘米到数米都有。2006年5月发生的杨崖新滑坡，顺同斜坡走向发育有多条张张扭性裂缝，长由数米到数十米，最大张扭裂缝宽近1m，并伴有0.5m左右的正向错落，致其上新建的楼房错裂，被迫废弃。古滑坡和老滑坡在遭受长期的外动力改造后，形成新的临空面，产生大小不等的裂缝，如虎头峁滑坡。由于滑坡冲蚀及“双沟同源”现象，在滑坡体上部产生大量的张性裂缝，长度由数米到数十米，最大张扭裂缝宽近1.5m。

（四）内部特征

1.滑坡体

受黄土斜坡地质结构制约，滑坡体主要由黄土状土组成，土体组成单一。滑体在滑动时松动解体，稳定后在重力作用下，又重新压密固结。在钻孔内和冲沟中，可以见到固结混杂的土体。仅在滑坡前缘，出现下部基岩风化壳被错动，可见土石混杂体。由于降水稀少，水土流失严重，滑坡体内一般不含地下水，在滑坡前缘一般亦无地下水溢出。

2.结构面与滑带

斜坡结构面主要有节理面与层面两大类。节理面包括原生的垂直节理、构造节理、风化节理、卸荷节理、湿陷节理以及滑坡与崩塌节理面等，主要表现为黄土的垂直节理和卸荷节理。对滑坡而言，节理面主要控制滑坡的后壁拉裂位置，与滑动面关系不大。层面主要有黄土与基岩接触层面，与红粘土接触层面，与古土壤接触面三种，层面控制着滑动面的位置，其在黄土中的位置越高，所形成滑坡的规模就越小。

滑带埋藏于滑体之下，调查中仅在一些滑坡前缘断面处可见其露头。滑带是整体移动的滑体与稳定的滑床间形成的一个错动的滑动空间，据野外所见，在黄土中大多数表现为一个面，较为平直或微显弯曲，滑动面光滑。

另据凤凰山滑坡勘查揭露，滑坡主滑面土体挤压破碎，次级错动面发育，节理密集成带。主滑带发育密集剪切裂隙夹黄土碎片，带宽0.1～0.2m。滑带附近滑体发育有与滑面平行或斜交的多组裂缝，结构破碎。滑带附近滑床为浅**黄土，土质均一，致密坚硬，稍湿，发育有与滑带平行的剪裂缝，裂面平直，缝宽0.1～0.3m。

东馨家园滑坡勘查资料显示，滑带土岩性相对复杂，厚0.3～0.5m。前缘滑带形成于基岩面上，岩性为碎石土，为砂泥岩强风化带在上部巨大的推滑作用下形成。土体呈似层状，颜色为黄绿-灰绿色，细粒矿物有定向排列趋势，多出现镜面、擦痕；中后部滑带形成于黄土中，滑带土为黄土状土，多呈黄褐色，挤压错动迹象明显。

3.滑床

黄土滑床埋藏于滑体之下，两侧冲沟多未切穿，野外露头不明显，仅在前缘侵蚀断面上可见有部分露头。滑床土体部分多呈强烈挤压状，土体结构致密，具明显排列一致的挤压纹理。在周边压力减缓后，纹理张裂，土体破碎，形成可见厚数十厘米至数米的挤压带。

（五）滑动特征

调查区新滑坡较少，调查的滑动特征信息不多。滑坡的滑动方向同斜坡的坡向，区内沟壑纵横，滑动方向各个方向均有。据30处典型滑坡调查资料，最大滑距为128m，最小滑距为35m，平均71.6m。从已有滑坡特征分析，滑动速度一般较高，属高速滑坡。处于蠕滑阶段的虎头峁滑坡、杨崖滑坡目前属于中速滑动。由于滑坡多属于坡脚遭受流水侵蚀或人工开挖斩坡引起，滑坡的形成机制比较简单，主要为牵引式。

二、崩塌

（一）崩塌数量多，规模小，堆积体不易保存

本次实地调查52处崩塌，其中崩塌隐患41处，既成崩塌11处。调查的崩塌点数很少，其原因一是崩塌体多坠落破碎，不易长期保存；二是黄土垂直节理发育，直立性好，陡壁分布广泛，小型崩塌比比皆是，调查中没有一一填卡调查。

（二）崩塌发生速度快，危害大

崩塌规模虽无大型，但是由于瞬间发生，速度快，其危害性并不亚于滑坡。据调查资料，仅2001～2005年五年中，共发生有记载的崩塌16处，死亡2人，经济损失30万元。

（三）崩塌发生的坡度陡，变形破坏模式多样

本次调查52处崩塌，除2处为基岩崩塌外，其余50处皆为黄土崩塌。据11处既成崩塌资料统计，产生崩塌的坡型一般为凸型或直线型，坡顶高程在1050～1235m，坡高8～50m，坡度多为50°～70°，71°～90°次之（表3-13）。黄土崩塌变形模式存在倾倒式、鼓胀式、滑移式和错断式等四种，基岩崩塌主要存在倾倒式和拉裂式等两种变形模式。

表3-13 崩塌原始坡度分布统计表

三、不稳定斜坡

不稳定斜坡指目前正处于或将来数年至数十年内有可能处于变形阶段，进一步发展可形成崩塌或滑坡灾害的沟谷斜坡，是一种潜在地质灾害。不稳定斜坡既有基岩斜坡，也有黄土斜坡，以及黄土基岩斜坡，在调查区广泛分布。调查中只是针对坡下多有城镇、居民点，工矿及基础设施等，威胁人民生命财产安全的不稳定斜坡作了调查。区内不稳定斜坡具有坡度跨度大、坡形以直线型为主，潜在危害严重，以及诱发因素清楚、宏观前兆相对明显、可预防性较强的基本特征。

（一）不稳定斜坡的坡度分布区间大

坡度是影响黄土斜坡稳定性的最主要因素。据调查资料统计，不稳定斜坡坡度分布区间较大，在35°～88°之间。在这一区间内，斜坡均有失稳（或滑坡或崩塌）形成地质灾害的可能。这一斜坡坡度分布范围，在调查区非常普遍，无论是延河两岸，抑或是各次级支沟的斜坡，大多都在这一坡度范围。因此，这就决定了不稳定斜坡在调查区的普遍性。通过对调查资料的统计（表3-14），66.7%的不稳定稳斜坡坡度主要集中在61°～80°之间，92.2%的主要集中在40°～80°之间。

表3-14 不稳定斜坡坡度分布统计表

在＜45°的缓坡中也仍然存在不稳定情况，这与坡体的内部结构和变形模式有关。如坡体顺坡向结构面、节理裂隙的发育、坡脚开挖等，成为降低坡体稳定性或坡体变形破坏的潜在因素，致使坡体逐渐发展为灾害隐患。

（二）发展趋势不确定

不稳定斜坡只是对斜坡的稳定性做出不稳定的基本判断，对其变形破坏的模式并没有给出确定的结论。由于控制和诱发斜坡变形与破坏的因素很多，而且这些因素具有不确定性，所以，斜坡是否一定就发生破坏及其破坏的方式也是不确定的。结合实际调查情况，不稳定斜坡的发展趋势一般有两种：其一是斜坡失稳，发生崩塌或滑坡；其二是较长时间维持不稳定状态。

1.斜坡失稳

斜坡失稳，主要破坏形式是发生崩塌和滑坡。据调查统计，滑坡或崩塌的形成与斜坡原始坡度有关。滑坡的形成一般原始坡度小于崩塌的原始坡度，崩塌的形成坡度较大（表3-15）。

表3-15 滑坡与崩塌原始坡度分布对比统计表

由表知，＜50°没有崩塌形成，31°～60°滑坡发育，61°～70°滑坡偶有发生，＞70°没有滑坡形成。据此，可以对不稳定斜坡做出初步预测：对于＜50°的不稳定斜坡，其破坏模式主要是滑坡；51°～70°的不稳定斜坡破坏模式以滑坡为主，并伴有崩塌；当斜坡＞70°时，基本不发生滑坡，主要破坏模式为崩塌。

2.维持不稳定状态

斜坡在演变过程中，会出现不同形式，不同规模的变形与破坏，斜坡的稳定和不稳定状态是斜坡动态平衡的阶段性表现，稳定是相对的，不稳定是绝对的。调查区目前所见的斜坡大多都经历了较长时间的考验，处于动态平衡中。斜坡的演变过程，是一个地质历史过程，与人类的历史特别是人类社会中的某一个时期相比，要漫长得多。因此，绝大多数的地质现象对于我们当前某一时期而言，也就处于相对平衡和静止的状态。但并不是所有的斜坡都处于这样的时期，其中有一部分处于临界平衡状态，在诱发因素尚未达到一定程度前，这种临界平衡还可以继续保持较长时间；如遇特大暴雨、强烈人类干扰或者其他诱发因素，很难确定在什么时候和什么地方，斜坡失稳的事件就会发生。一旦发生在人类活动区域，也就产生了地质灾害，造成人员伤亡或财产损毁。

如延安市委党校西不稳定斜坡（图3-9），位于延河左岸一级支沟沟头，坡面呈凸型，为自然斜坡，坡体由第四纪中更新世黄土（Qp2）组成，颜色灰黄，结构致密，具垂直节理，直立性好。在降雨冲刷下，斜坡自上而下呈尖顶状，似黄土墙，坡面发育有冲蚀沟。土体干燥，未见有地下水渗出，植被覆盖度低，不足20%。基岩未出露，尚未发现明显变形迹象。坡下分布有4孔窑居住10人，总资产1万～2万元。

图3-9 市委党校西不稳定斜坡地质剖面图

1—第四系中更新统黄土；2—中侏罗统延安组砂泥岩

（三）分布广、监测难度大、危害严重

1.分布广泛

调查区地处黄土丘陵沟壑，沟谷密布，延河及汾川河各级支流纵横交错，宏观地形极为破碎。每一条沟谷的形成和存在，都必然伴随着斜坡的出现，由此决定了斜坡在区内广泛分布的特点。区内斜坡多为基岩—黄土，或黄土斜坡。基岩中相交垂直—近于垂直节理裂隙十分发育，并与层面相交，致基岩整体性很差；黄土质地疏松，工程地质性质软弱，垂直节理发育；在这样的岩性构成条件下，不稳定斜坡大量存在，特别是在黄土沟谷源头，沟谷上游，基岩高陡斜坡，滑坡后缘，沟谷侵蚀岸等地带，广泛分布。

2.监测难度大

由于不稳定斜坡分布广泛，给监测工作带来一定的困难。难以对每一处高陡斜坡都进行监测，即便确立一部分监测点，也很有可能出现监测的未出现问题，而没有监测的由于轻视反倒发生了地质灾害。不稳定斜坡的变形破坏受到多种不确定因素的影响，要做出准确的判断和预测，目前尚有困难。因此，不稳定斜坡就成为危险程度最大的潜在地质灾害。

（四）变形破坏模式多样

1.不稳定斜坡岩土结构类型

（1）黄土斜坡

整个斜坡由中-晚更新世黄土组成，坡高数十米，坡度60°～90°，特别是接近于90°的常见。坡面上黄土裸露，没有植被或植被稀疏。坡面冲沟、悬沟发育，将坡面切割成数米至数十米宽度不等的坡段。该类斜坡位置大多处于沟谷的中上游，特别是上游及源头。沟谷切深未达基岩，坡脚继续受到流水的侵蚀切割。由于坡度大，便于开挖窑洞，其下多见有窑洞群分布，一般无集镇和重要工程设施。

黄土中发育的古土壤对黄土斜坡的稳定性具有较大影响，特别是与坡向较为接近的倾斜古土壤，常常成为黄土中的软弱结构面，对斜坡的稳定性影响较大。

（2）岩土斜坡

斜坡上部为中-晚更新世黄土，下部为砂泥岩，坡高数十米至百米。所处位置多处于沟谷的中游、中下游，沟谷切入基岩，基岩坡近于直立，其上黄土60°～90°。受基岩保护，黄土坡脚一般不再受到流水侧向侵蚀，自然滑坡或崩塌较少发生。

（3）基岩斜坡

斜坡整个由基岩组成，主要为砂岩泥岩互层。砂岩中近于垂直层面的构造节理发育，多被切割成方形或其他形状，整体性差。主要分布于延河及其较大一二级支流下游两岸斜坡的下部。整个斜坡坡度大，近于垂直或垂直。人类工程活动特别是公路建设，多形成基岩边坡，由于砂、泥岩的差异风化，以及卸荷裂隙、风化裂隙的不断发育，形成不稳定的基岩边坡，如延（安）—（安）塞公路河庄坪段就是典型的基岩不稳定斜坡段。

2.变形破坏的力学模式

（1）滑移（蠕滑）-拉裂模式

滑移-拉裂模式是区内斜坡变形破坏最普遍的模式。黄土斜坡和岩土斜坡，在坡脚遭受破坏时，斜坡土体向坡前临空方向发生剪切蠕滑，斜坡后缘自上而下发生拉裂，破坏模式一般形成黄土滑坡。天然状态下斜坡的内部应力已达基本平衡状态，坡脚是多种应力集中和整个斜坡最为敏感的部位，坡脚受到破坏，对整个斜坡的稳定性影响最大。沟谷内流水冲刷侧蚀、人类斩坡、筑窑等工程经济活动都会对坡脚产生破坏，引起斜坡产生滑移-拉裂变形，轻则引起崩塌，重则产生滑坡。

（2）滑移-压致拉裂模式

滑移-压致拉裂模式也是区内斜坡变形破坏较为普遍的模式之一，这种变形模式是由斜坡内部软弱结构面处自下而上发展，不同于滑移-拉裂模式的自上而下发生。出现的情形主要有以下几个方面：一是降雨在地表汇集，沿落水洞、宽大节理裂隙贯入，在基岩或古土壤层上形成局部地下水，降低了弱透水层之上黄土的强度。在重力作用下，坡体沿下部层面向坡前临空方向产生缓慢的蠕变形滑移，沿平缓层面形成滑移面，沿上部黄土垂直裂隙形成拉裂面，形成黄土滑坡或崩塌。二是水库近区的黄土斜坡，水库长期渗漏，导致基岩面之上黄土含水量增高甚至饱和，形成滑移-压致拉裂变形破坏模式，一般形成黄土滑坡。三是砂、泥岩斜坡，尤其是砂、泥岩边坡，人工开挖后，首先表现为差异性卸荷回弹，沿砂、泥岩层面形成滑移面，随着变形的发展，压致拉裂面自下而上不断扩展，滑移面贯通，一般形成基岩崩塌。

（3）弯曲-拉裂模式

黄土特性之一就是垂直节理发育，特别是在高陡斜坡的边缘，临空面大，局部土体极易沿垂直节理呈柱状或墙状与斜坡分离。在风化作用下，发生弯曲-拉裂变形，节理面日益加深扩大，分离的土体与斜坡的联系越来越弱。当重心偏离到一定程度时，最终导致斜坡破坏，形成倾倒式崩塌。当分离土体与斜坡的联结不足以支撑其重量时，沿垂向错断崩落就形成错断式崩塌；沿斜面滑下就形成滑移式崩塌，当然，其变形破坏模式也发生了转化或复合。

对基岩不稳定斜坡来讲，调查区基岩主要为砂泥岩互层，砂岩与泥岩在强度上有较大差异，砂岩抗风化能力强，泥岩抗风化能力弱。由于差异性风化作用，砂岩之下的泥岩常常被先行侵蚀剥落，致使砂岩悬空，悬空后的砂岩在重力作用下多产生弯曲-拉裂变形，从而形成崩塌。

查岗诺尔铁矿区出露的地层大部分为石炭纪火山碎屑岩，其间夹少量基性、中性和酸性熔岩及碳酸盐岩等正常沉积的岩石。

研究区岩石组合为火山碎屑岩夹熔岩、浅海相正常碎屑岩和少量灰岩。但下石炭统和上石炭统，就火山活动强度、火山碎屑成分及粒度都有明显的差别。

下石炭统以细粒、极细粒火山碎屑岩为主，且成层性好，上部火山碎屑岩粒度相对变粗。熔岩成分在下部层位中以中基性为主，上部酸性岩较多。该期多属火山碎屑岩-碳酸盐岩建造。

研究区晚石炭世火山活动较前期强烈，其中火山碎屑岩的火山角砾粒径相对较大，且多见流纹质熔岩、流纹岩和英安岩等酸性熔岩出露，其间夹少量的正常沉积的灰岩、凝灰质砂岩、层凝灰岩等。

现将矿区出露的地层叙述如下。

(一)下石炭统大哈拉军山组(C1d)

大哈拉军山组火山岩在两个矿区均有广泛分布，但底部出露不全，出露第二亚组和第三亚组。第二亚组分为三个段，第三亚组分为两个段。查岗诺尔矿区主要出露第二亚组和第三亚组。

1.第二亚组(C1db)

该亚组早期以中性含细角砾凝灰岩、晶屑凝灰岩夹基-中性熔岩为主;晚期以碳酸盐岩沉积为主夹少量火山碎屑岩。从以上特征反映出矿区早期火山活动略强，以弱爆发为主伴基-中性熔岩溢流;中晚期火山活动较弱，大量的正常沉积标志着火山活动进入相对宁静阶段。本亚组出露厚度为1127m。

(1)第二亚组各段特征

第一段(C1db-1):该段地层集中分布于查汗乌苏谷地两侧以及智博矿区，在查岗诺尔矿区厚度最大，向南延出矿区外，向北被第四系所覆盖。本段主要由灰绿色-暗绿色安山质晶屑凝灰岩、安山质晶屑岩屑凝灰岩、安山质含细角砾晶屑凝灰岩和基-中性熔岩等组成。本段地层底部出露不全，地层出露厚度约520m。

本段地层以其颜色较深，粒度相对较粗，无明显的层理等特征与第二段地层显著区别，本段地层地表露头未见矿化。

第二段(C1db-2):本段地层主要分布于查岗诺尔矿区中部、北部，智博矿区南部有少量分布。本段地层主要由浅灰色层状安山质晶屑凝灰岩、安山质火山灰凝灰岩组成，出露厚约171.2m。地层层状特征明显，在区内延伸稳定，可作为标志层。总体上，该段地层倾向为南东，倾角为10°～20°。其与上、下段地层均呈整合接触。

矿区中该段地层内未见磁铁矿矿化现象。

第三段(C1db-3):该段地层大部分分布于查岗诺尔矿区F2断层以南，Fe2号矿体以南亦有少量分布。岩石主要为灰白色浅灰色透闪石透辉石大理岩、石榴子石大理岩夹层状凝灰岩和流纹质(角砾)熔岩;本段厚度大于486m，与上、下地层均为整合接触。

本段地层在走向及厚度方向变化均较大，在查岗诺尔矿区东南厚度近500m，但向北呈一楔形迅速变薄。

在查岗诺尔矿区北部本段地层上部凝灰岩中具磁铁矿化，并见有工业矿体Fe5。

(2)主要岩石类型及特征

蚀变晶屑凝灰岩灰色、灰绿色，晶屑凝灰质结构，层状构造。晶屑含量为50%～60%，其中包括斜长石晶屑(20%～35%)、钾长石晶屑(15%～30%)。其余为玻璃质。斜长石钾长石晶屑大部分叶蜡石化和绿帘石化，玻璃质则以高岭土化和阳起石化为主。总体上，岩石蚀变强，主要蚀变矿物有叶蜡石、绿帘石和高岭土(图版1-1)。

蚀变岩屑晶屑凝灰岩灰色、灰绿色，蚀变晶屑凝灰质结构，层状构造。岩屑含量为15%～25%，成分复杂，主要有凝灰质岩屑(5%～10%)、二长岩岩屑(4%～6%)以及安山岩岩屑(5%～10%)。晶屑含量为30%～40%，其中包括石英晶屑(5%～10%)、斜长石晶屑(20%～35%)、钾长石晶屑(5%～10%)。岩石中部分岩屑被微晶绿帘石集合体交代而原来形态基本消失。斜长石钾长石晶屑普遍绿帘石化，且绿帘石多为细粒集合体，并进一步被阳起石交代。在个别薄片中可见到斜长石晶屑轻微高岭土化(图版1-2)。

安山质火山角砾岩屑晶屑凝灰岩灰色、灰绿色，火山角砾晶屑凝灰质结构，层状构造。火山角砾含量为10%～25%，主要以安山岩角砾为主。岩屑含量为8%～16%，其中包括安山岩岩屑(5%～13%)和二长岩岩屑(2%～3%)。晶屑含量为30%～35%，包括斜长石晶屑(20%～30%)、钾长石晶屑(3%～10%)。蚀变凝灰质含量为30%±。岩石中安山岩角砾多为粒径在2～4mm之间的细小角砾。从结构上看，安山岩角砾有两种形式，一为玻基斑状结构的安山岩，斑晶为斜长石，玻基分布有大量粉尘状赤铁矿;二为具交织结构的安山岩，无斑晶。二者均以刚性火山角砾形式出现。安山岩岩屑的结构类型和安山岩角砾一致。斜长石钾长石晶屑自形程度好，结构保留完整，个别薄片中钾长石晶屑被熔蚀。细火山灰组分局部高岭土化。总体上，岩石蚀变较弱，蚀变作用主要以绿帘石，阳起石和绿泥石为主(图版1-3，1-4)。

含火山角砾晶屑凝灰岩灰色，含角砾晶屑凝灰质结构，层状构造。火山角砾含量为10%～15%，以凝灰岩角砾为主。凝灰岩岩屑含量为5%～10%。晶屑含量为30%～50%，其中包括斜长石晶屑(30%～35%)、钾长石晶屑(15%～20%)和角闪石晶屑(5%～10%)。其余为蚀变玻璃质。岩石中的火山角砾多为粒径在2～6mm之间的细小角砾。岩石中岩屑局部可见塑性结构的流动构造特征，而且以玻璃结构为主。斜长石钾长石晶屑全自形，个别被绿帘石交代。总体上，岩石中以团块状绿帘石对岩石进行选择交代为主。从以上特征看，岩石是从火山爆发至熔岩溢流或喷出的过渡类型(图版1-5)。

粗面安山质岩屑晶屑火山角砾岩灰白色，火山角砾结构，块状构造。火山角砾含量为40%～45%，以粗面安山岩火山角砾为主。岩屑含量为10%～15%，主要为粗面安山岩岩屑。晶屑含量为20%～25%，其中包括钾长石(20%～23%)和斜长石(1%～3%)。其余为玻璃质。岩石中的角砾多为2～7mm的细小角砾，并且安山岩火山角砾和安山岩岩屑均具有不同程度的绿帘石化和绿泥石化。钾长石斜长石晶屑以自形为主，蚀变较弱。玻璃质高岭土化(图版1-6)。

玄武岩灰绿色，间粒结构，层状构造。岩石主要由斑晶和基质两部分组成。其中斑晶为斜长石(10%～20%)和单斜辉石(20%～30%)，基质包括斜长石基质(4%～6%)、单斜辉石(5%～10%)和蚀变基质(30%～40%)。榍石含量为(1%～2%)。查岗诺尔铁矿区样品中，斑晶单斜辉石大部分绿泥石化，但其结构形态保留完好。斑晶斜长石全部叶蜡石化，其结构形态亦保留完整。基质单斜辉石部分绿泥石化和阳起石化，基质斜长石强烈叶蜡石化。榍石在岩石中以他形粒状集合体分散出现(图版1-7)。

蚀变安山岩灰绿色，斑状结构，层状构造。斑晶含量为40%～45%，其中包括斜长石斑晶(25%～30%)和蚀变暗色矿物(10%～15%)。其余为基质。斜长石斑晶为宽板状，并具有定向排列，大部分叶蜡石化。暗色矿物斑晶以他形为主，并呈不规则集合体，绝大部分已透辉石化。基质呈隐晶质，强烈透辉石化和绿泥石化(图版1-8)。

2.第三亚组(C1dc)

本亚组主要特征:处于火山活动强盛时期。且岩浆活动性质逐渐向酸性转化;晚期以上统与下统之间的不整合面为其间断标志。本亚组地层出露厚度450m。

(1)第三亚组各段特征

第一段(C1dc-1):本段地层出露在F2断层以南，主要分布于查岗诺尔矿区中部。岩石主要为灰绿色、深绿色安山质(含)火山角砾晶屑凝灰岩、安山质火山灰凝灰岩、安山岩、凝灰质火山角砾岩夹辉绿玢岩、大理岩(被蚀变岩石所取代)。

有利的化学条件及优越的构造环境，使本段地层分布区成为得天独厚的利于火山气液交代成矿地段，矿区内80%的工业铁矿体赋存于本段地层之内。本段厚250m以上，本段地层与顶底板地层均呈整合接触。

第二段(C1dc-2):查岗诺尔矿区东部有少量出露。该段主要由绿色、深绿色流纹质(角砾)熔岩、层状流纹质熔结凝灰岩、流纹岩、淡红色英安岩和英安质晶屑凝灰岩。本段出露厚度为198.7m，与下伏C1dc-1为整合接触。

本段地层局部具石榴子石化、绿帘石化、阳起石化及浸染状磁铁矿化。

(2)主要岩石类型及特征

蚀变晶屑凝灰岩灰色、灰绿色，晶屑凝灰质结构，层状构造。晶屑含量为50%～60%，晶屑包括斜长石晶屑(34%～52%)，钾长石晶屑(7%～19%)，石英晶屑(12%～21%)。其余为玻璃质。斜长石钾长石晶屑强烈叶蜡石化和绿帘石化，玻璃质则以高岭土化和阳起石化为主(图版2-1)。

火山角砾岩屑晶屑凝灰岩淡红色，火山角砾凝灰质结构，层状构造。火山角砾含量为15%～20%，其中包括石英岩角砾(10%～15%)和凝灰岩角砾(5%～10%)，火山角砾粒径为5mm～2cm。岩屑含量为10%～15%，其中包括石英岩岩屑(3%～5%)和钾长石凝灰岩岩屑(8%～10%)。晶屑含量为30%～35%，主要为钾长石晶屑。其余为玻璃质。岩石是一个成分以火山基底岩石为主的火山碎屑岩，矿物成分以钾长石和石英为主，同时还有早期喷发的火山碎屑物，岩石中的填隙物全部葡萄石化，部分岩屑和火山角砾内的火山碎屑物可见绿泥石化和白云母化。

凝灰质火山角砾岩浅灰色、灰绿色，火山角砾结构，层状构造。火山角砾含量为50%～60%，成分复杂，包括凝灰质火山角砾(30%～35%)、安山质火山角砾(10%～15%)、二长岩火山角砾(5%～10%)、正长岩火山角砾(15%～20%)和硅质火山角砾(45%～50%)，角砾粒径为8mm～2cm。晶屑含量为15%～20%，其中包括斜长石晶屑(4%～7%)和钾长石晶屑(10%～15%)。岩屑则为安山质岩屑(3%～5%)。其余为玻璃质。岩石中的火山角砾、安山岩和二长岩轻微蚀变，其余火山角砾强烈蚀变(正长岩中正长石透闪石化、硅质岩绿帘石化、凝灰岩被微晶绿泥石交代)。安山岩岩屑的交织结构保留完好，而且有粉尘状金属矿物出现。钾长石和斜长石晶屑绿泥石化和绿帘石化。玻璃质强烈高岭土化(图版2-2)。

蚀变熔结晶屑凝灰岩灰绿色，熔结凝灰结构，层状构造。晶屑含量为20%～25%，其中包括斜长石晶屑(15%～20%)、角闪石晶屑(3%～5%)和榍石晶屑(1%～2%)。凝灰岩火山角砾含量为3%～6%，凝灰岩岩屑含量为3%～5%。其余为熔结凝灰质。斜长石晶屑结构保留完整，但全部泥化。角闪石晶屑保留了原来的结构，但是绝大部分阳起石化，且少部分在阳起石化后又被榍石交代。岩石中熔结凝灰质主要表现为定向条带，其中大部分为隐晶高岭石和硅质。总体上，岩石蚀变较强，主要以阳起石化和铁碳酸盐化为主，并且二者以团块集合体出现并对岩石无选择性交代(图版2-3，2-4)。

安山质塑性岩屑火山角砾岩灰白色，熔结凝灰结构，层状构造。火山角砾含量为30%～35%，主要为安山岩火山角砾，角砾粒径为5mm～2cm。岩屑含量为40%～50%，其中包括塑性岩屑(25%～30%)和刚性岩屑(15%～20%)。晶屑含量为10%～15%，其中包括斜长石晶屑(5%～10%)和钾长石晶屑(3%～5%)。塑性岩屑由安山粗面质岩石的浆屑组成，薄片中可以见到明显的流动构造和斑状结构，其中斑晶为斜长石(更长石)和钾长石(正长石)，基质以玻璃质为主。刚性碎屑成分为安山岩，安山岩的内部结构保留完好。钾长石晶屑和斜长石晶屑晶体形态保留完好，蚀变较弱。总体上，岩石蚀变弱，蚀变矿物主要为绿帘石和阳起石(图版2-5)。

蚀变安山岩灰绿色，变余交织结构、斑状结构，块状构造。斜长石斑晶含量为5%～10%，基质斜长石含量为55%～60%，蚀变基质含量为33%～38%。斑晶斜长石和基质斜长石大部分透辉石化，少部分绿泥石化。总体上，岩石基质主要蚀变矿物组合为绿泥石和透辉石，而且透辉石以交代绿泥石的形式出现(图版2-6)。

(磁铁矿化)安山岩灰绿色，斑状结构、交织结构、玻基交织结构，块状构造。岩石中斑晶由斜长石、单斜辉石、角闪石组成，其中斜长石斑晶含量为5%～10%，角闪石斑晶含量为5%～10%，单斜辉石斑晶含量为2%～5%。基质由斜长石、单斜辉石、角闪石和磁铁矿组成，其中斜长石基质含量为30%～50%，单斜辉石基质含量为5%～10%，角闪石基质含量为5%～10%，磁铁矿基质含量为30%～40%。斑晶斜长石呈短柱状，基质斜长石呈微晶短柱状定向-半定向排列。斑晶单斜辉石和斑晶角闪石分别呈粒状和柱状分布，基质单斜辉石和角闪石则呈半自形-他形充填于基质斜长石之间呈交织结构。岩石中磁铁矿含量较多，呈他形充填于硅酸盐矿物斑晶之间或斜长石基质之间。岩石蚀变强烈，斜长石有不同程度的叶蜡石化和绢云母化，辉石和角闪石不同程度阳起石化、绿帘石化和绿泥石化。总体上，此类安山岩主要特点是含有大量的磁铁矿，且分布于该亚组第一段，为主矿体的主要围岩和夹石(图版3)。

(含角砾)安山质岩屑晶屑凝灰岩灰绿色，凝灰质结构，层状构造。岩石中岩屑含量为20%～30%，主要为安山岩岩屑(25%～28%)，少量二长岩岩屑(2%～5%)。晶屑含量为30%～40%，主要为斜长石晶屑(30%～35%)，钾长石(3%～5%)和石英(2%～4%)少量。其余为细火山灰(30%～50%)。局部岩石中有少量火山角砾，成分主要为安山岩，安山岩结构保留完好，并且有大量磁铁矿分布于基质中。岩石中的安山岩岩屑为斑状结构，基质具交织结构或玻基交织结构，其特征和前述磁铁矿化安山岩特征一致，即斜长石微晶和磁铁矿构成交织结构，微晶斜长石呈定向-半定向排列，斑晶则主要为板柱状的斜长石。岩石继承了前述安山岩的特征，空间上也和磁铁矿化安山岩紧密共生(图版4-1)。

英安岩淡红色，斑状结构，块状构造。岩石由斑晶和基质组成。其中石英斑晶含量为7%～10%，斜长石斑晶含量为6%～9%，钾长石斑晶含量为4%～6%。蚀变暗色矿物含量为1%～3%。石英斑晶有熔蚀结构，斜长石斑晶全自形且聚片双晶发育，钾长石斑晶大部分被绿帘石和白云母交代。暗色矿物多被绿泥石和绿帘石交代。基质以隐晶质为主，部分被高岭土交代(图版4-2)。

流纹质(角砾)熔岩灰色，斑状结构，球粒结构，块状构造。斑晶含量为30%～35%，其中包括石英斑晶(15%～20%)和斜长石斑晶(10%～15%)。其余为基质。岩石中局部有少量角砾(2%～10%)，主要为流纹岩，粒度为5mm～2cm，具有明显的流纹构造。石英斑晶熔蚀结构明显，斜长石双晶可见。基质中的球粒直径一般在0.25mm左右，由玻璃质脱玻化组成(图版4-3)。

流纹质熔结凝灰岩灰绿色，凝灰质结构，层状构造。晶屑含量10%～20%，由石英晶屑(10%～15%)和钾长石晶屑(5%～10%)组成，其余为凝灰质组分。凝灰质组分有明显的流动构造，主要由暗色矿物阴影和玻璃质组成。玻璃质局部脱玻化，但是流动构造保留完好。岩石蚀变较强，钾长石晶屑多被绢云母透闪石和绿帘石集合体取代(图版4-4)。

(二)上石炭统伊什基里克组(C2y)

该组仅出露于查岗诺尔矿区，并且以伊什基里克组第一亚组第二段的地层(C2ya-2)为主，主要分布于F2断裂以北和F10断裂以东，与研究区内下石炭统大多为断裂接触。

1.主要特征

该组上部主要以紫红色、灰绿色安山质凝灰角砾岩、含角砾晶屑岩屑凝灰岩及火山角砾岩为主。

下部以安山质晶屑岩屑凝灰岩、安山质晶屑凝灰岩为主，夹火山碎屑岩。绿泥石化、绿帘石化发育。

在火山碎屑岩内夹少量正常沉积岩或火山碎屑-沉积岩过渡型岩石。火山碎屑岩内常见安山质、粗安质、流纹质熔结凝灰岩断续分布。

上石炭统伊什基里克组内虽见有矿化，尚未构成工业矿体。

2.主要岩石类型及特征

安山质熔结岩屑凝灰岩灰绿色，弱熔结凝灰结构，层状构造。岩屑含量为30%～35%，主要成分为安山岩岩屑。晶屑含量为10%～15%，其中包括石英晶屑(2%～3%)、钾长石晶屑(3%～5%)和斜长石晶屑(5%～10%)。玻屑含量为10%～15%，熔结凝灰质含量为15%～20%，其余为玻璃质。岩屑按其结构可分为刚性安山岩岩屑和塑性安山岩岩屑，其中塑性岩屑强烈氧化，出现赤铁矿集合体。斜长石钾长石晶屑结构保留完好，有轻微的绿帘石化。玻屑全部脱玻化，有拉长变形特征，一部分细火山灰也具流动构造，但基本保留了原始结构特征(图版4-5)。

含火山角砾晶屑岩屑凝灰岩浅灰色，晶屑岩屑凝灰质结构，层状构造。火山角砾含量为4%～8%，以安山岩角砾为主，角砾粒径为5mm～4cm。晶屑含量为25%～30%，其中包括斜长石晶屑(20%～25%)和钾长石晶屑(3%～5%)。岩屑含量为30%～35%，其中包括安山岩岩屑(10%～15%)、二长岩岩屑(3%～5%)和塑性岩屑(25%～30%)。其余为玻璃质。岩石中安山岩岩屑有两种:一种为以赤铁矿为基质的赤铁安山岩，斑晶为斜长石;另一种为无斑晶、具交织结构的安山岩。斜长石和钾长石晶屑自形程度高。凝灰质组分多数以塑性状态为主，具有轻微流动构造，部分薄片中可见粉尘状金属矿物析出。岩石有轻微的透辉石化和绿泥石化(图版4-6)。

流纹质熔结凝灰岩浅肉红色，熔结凝灰质结构，块状构造。岩屑含量为10%～15%，成分为安山岩岩屑。晶屑含量为15%～20%，其中包括石英晶屑(5%～8%)、斜长石晶屑(6%～9%)和钾长石晶屑(4%～6%)。其余为熔结凝灰质。岩屑可分为刚性安山岩岩屑和塑性安山岩岩屑。斜长石钾长石晶屑结构保留完好，其中斜长石部分绢云母化。部分薄片中石英晶屑集中成条带。熔结凝灰质以玻屑定向排列为特征，而且局部脱玻化和轻微绢云母化(图版4-7)。

安山质熔结火山角砾岩灰色，熔结火山角砾结构，块状构造。火山角砾含量为30%～35%，主要为安山质火山角砾，角砾粒径为5mm～3cm。岩屑含量为5%～10%，主要为安山质岩屑。晶屑含量为10%～15%，其中包括斜长石晶屑(4%～6%)和钾长石晶屑(5%～9%)。其余为熔结凝灰质。安山岩角砾和安山岩岩屑主要为两种类型:一种为玻基斑状安山岩，基质全部赤铁矿化;另一种为玻基安山岩，基质以玻璃质为主。钾长石晶屑轻微绢云母化，斜长石晶屑无蚀变。熔结凝灰质主要由玻屑组成，且玻屑流动构造发育，流动方向基本一致。岩石局部可有黄钾铁钒和绢云母团块(图版4-8)。

流纹质晶屑岩屑凝灰岩浅灰色，凝灰质结构，层状构造。晶屑含量为20%～25%，其中包括石英晶屑(10%～15%)、钾长石晶屑(3%～6%)和斜长石晶屑(3%～5%)。岩屑含量为25%～30%，其中包括安山质岩屑(10%～15%)、塑性岩屑(10%～15%)和花岗岩岩屑(1%～3%)。其余为玻璃质。石英晶屑熔蚀结构发育。钾长石斜长石晶屑形态保留完好，其中钾长石晶屑比较破碎，而斜长石晶屑大部分绢云母化，并呈绢云母集合体。安山岩和花岗岩岩屑结构保留清晰，其花岗岩岩屑中可见钾长石石英和电气石组合，且未蚀变。塑性岩屑虽全部绢云母化，但保留了其塑性结构特征。玻璃质轻微绿泥石化，以长英质为主(图版5-1)。

(三)第四系

矿区第四系均为未固结的松散堆积。按堆积物的成因类型划分为以下三个基本单元:

1.上更新统—全新统(Qp3-Qh)冲积洪积

分布于查汗乌苏河床及其两侧新老河漫滩及阶地上，主要由次棱角状-次浑圆状的花岗质砾石、各类火山岩砾石、砂及部分河漫滩相亚粘土组成。

2.上更新统—全新统(Qp3-Qh)坡积残积

分布于矿区基岩露头区陡坎下方，或平缓低凹处，主要由尖棱角状火山岩碎石及冰水沉积的泥、砂等组成。

3.中更新统—全新统(Qp2-Qh)冰碛

分布于矿区18-28线碎石坡一带，海拔约2900～3300m，多见由巨大花岗岩漂砾等组成的古冰川堆积，应属查汗乌苏古冰川槽谷之侧碛。

由于本区大部处于海拔3000～4000m，上更新世—全新世冰川活动十分频繁，于矿区东北部可见3～4级终碛垅重叠出现，沿一些陡峻的沟谷亦多见近代冰积泥砾分布。其特点为砾石大小不一，尖棱角状，泥砾相混，压实程度较高。

除以上三个基本单元外，亦可见少量冰碛、坡积之混合型，不再赘述。

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