比利时Herve地区古滑坡地球物理综合探测：多方法融合揭示软弱沉积层滑动面三维特征

本刊推荐：为解决比利时Herve地区古滑坡活动性评估难题，研究团队采用电阻率成像(ERT)、地震折射(SRT)、面波分析(MASW)和微震环境噪声(H/V)等地球物理方法联合探测，首次构建了Manaihan滑坡精细三维地质模型，精确识别了Vaals黏土与Aachen砂层接触面的滑动面特征，为软弱沉积层滑坡机理研究和灾害防控提供了重要技术范式。

　　

在比利时东部Herve高原地区，广泛分布的第四纪古滑坡体至今仍保持着活动性，这些滑坡体表现出持续的地表沉降现象，对周边建筑设施构成严重威胁。该区域特殊的地质结构——上覆Vaals组黏土（局部顶端风化白垩岩）与下伏不连续Aachen组砂-粉砂层形成的软弱接触面，是滑坡发育的关键控制因素。然而，在以砂质-壤土-黏土为主的软弱沉积层中，精确识别滑动面位置一直存在巨大挑战，传统钻探手段不仅成本高昂且难以实现大面积覆盖探测。

针对这一难题，由Agnese Innocenti领衔的国际研究团队在《Landslides》发表了创新性研究成果。研究团队选取Herve地区三个典型活动滑坡（Sérezé滑坡、Thimister滑坡和Manaihan滑坡）为研究对象，采用多参数地球物理综合探测技术体系：包括电阻率成像(ERT)揭示地层电性结构，地震折射(SRT)获取P波速度场，多通道面波分析(MASW)反演剪切波速度(V_s)剖面，以及单站微震噪声测量(H/V谱比法)识别阻抗界面。特别值得一提的是，研究人员创新性地将H/V频率域数据转换为深度域剖面，实现了对整个滑坡区域的三维空间覆盖。

关键技术方法包括：采用ABEM Terrameter LS系统进行ERT测量，电极间距1.5-5米不等，通过ErtLabTM软件进行联合反演；使用48道Georeva DAQLinkII地震仪开展SRT探测，采用Seisimager 2DTM软件处理初至波走时；基于相同地震数据集提取瑞利波频散曲线，通过Geopsy软件进行MASW反演；采用Lennartz 3D/1s地震计采集环境噪声数据，遵循SESAME项目指南处理H/V谱比。

Sérezé滑坡探测结果

四条ERT剖面（SER-E1至SER-E4）揭示10-20米深度存在低阻带（5-50Ω·m），指示滑坡物质与剪切面位置。SRT显示P波速度在滑坡体内部分布特征，NE侧2000m/s速度线位于40米深度，而SW侧仅20-25米深度即达到相同速度值。MASW获得的V_s剖面在22-27米深度出现600m/s速度突变面。H/V测量显示2-4Hz主导频率峰值，对应Vaals黏土与Aachen砂层混合体厚度变化。

Thimister滑坡特征

ERT剖面（THI-E1至THI-E3）显示水平层状电性结构，高阻表层（50Ω·m）与下部低阻带（5-10Ω·m）形成鲜明对比。SRT揭示15米厚低速层（V_p<1000m/s），其下速度均匀增加至>2500m/s。H/V基频峰值1.8-5Hz对应深度15-35米界面，MASW确定的V_s250m/s浅表层与400-600m/s深层形成明显阻抗差异。

Manaihan滑坡精细结构

三条ERT剖面（MAN-E1至MAN-E3）交叉验证显示：浅部10-40Ω·m低阻带对应滑坡体物质，深部35-50Ωm高阻层为Houiller页岩基底。SRT明确划分出浅部低速层（V_p=500-800m/s，厚20米）与高速基岩（V_p=1500-2800m/s）。H/V频率峰值空间变化规律明显，滑坡后缘2-4Hz低频峰值对应较深界面（23-24米），前缘较高频率指示界面抬升（13米至5米）。

突破性进展体现在H/V深度域剖面构建上。研究人员基于MASW获得的表层剪切波速度（西部180m/s、中部170m/s、东部140m/s），将频率域H/V数据转换为深度域剖面（图8）。结果显示10-25高振幅值带对应深度15-40米的主阻抗界面，该界面在整个滑坡区内连续分布，经与Demoulin和Glade（2004）的孔压静力触探(CPT)和测斜仪数据对比验证，确认为Vaals黏土-Aachen砂层混合体与Houiller页岩的岩性接触面，也是主要的滑动面位置。

研究最终成功构建了Manaihan滑坡三维地质模型（图9），清晰展示了软弱沉积层（Vaals黏土-Aachen砂层混合体）与下伏Houiller页岩的空间接触关系。模型显示滑动面深度从后缘的20-30米逐渐向前缘变浅至5-10米，这种几何特征与滑坡运动特征高度吻合。

该研究的重要意义在于：首次在Herve地区软弱沉积层滑坡中实现了滑动面的精确三维定位，证实了岩性接触面控制滑坡发育的基本机理；发展了多方法地球物理联合探测技术体系，特别是H/V深度域剖面技术的创新应用，为区域滑坡调查提供了经济高效的非侵入式解决方案；建立的三维地质模型不仅深化了对古滑坡形成机理的理解，更为未来滑坡运动监测和灾害预警提供了科学基础。这项研究成果对全球类似地质条件下的滑坡灾害评估与风险管理具有重要借鉴价值。