雅拉河隱伏斷裂活動(dòng)性研究

谷江波，曹建平，張運(yùn)達(dá)，周四春

(1.中國水電顧問集團(tuán)成都勘測設(shè)計(jì)研究院，四川 成都 610072；2.成都理工大學(xué)，四川 成都 610059)

1 前 言

雅拉河斷裂北西起于乾寧—丹巴公路二道班，向南東經(jīng)埡日阿措、新店子、中谷、熱水塘、王母、雅拉鄉(xiāng)至康定跑馬山以南消匿，全長約73km，斷裂走向N30°～40°W。該斷裂為鮮水河斷裂帶的一條分支斷裂，與主干斷裂近于平行展布。

活動(dòng)性的斷裂帶是未來地震的震源，也是崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)源地。例如，1973年?duì)t霍7.6級地震時(shí), 沿鮮水河斷裂產(chǎn)生長達(dá)90km的地面破裂帶, 并出現(xiàn)3.6m的左旋位錯(cuò)[1]。隱伏斷裂的活動(dòng)性研究是一個(gè)比較復(fù)雜的問題，目前還缺乏十分有效的解決方法。

雅拉河斷裂是一條經(jīng)過綜合地球物理探測手段驗(yàn)證的隱伏斷裂構(gòu)造，沿著雅拉河展布，對雅拉河隱伏斷裂的活動(dòng)特性，特別是晚更新世以來的活動(dòng)性進(jìn)行研究是水電建設(shè)的重要課題。因?yàn)樘幱陔[伏斷裂活動(dòng)帶的河段不能建壩，更不能布置重要水工建筑物，它嚴(yán)重影響全流域梯級布置方案的選取，故研究隱伏斷裂帶的存在與性質(zhì)，對水電規(guī)劃樞紐建筑物的布置具有十分重要的意義。由于雅拉河斷裂空間展布范圍大，而展布范圍地表基本上被堆積物覆蓋，斷裂帶露頭甚少，要確定這條隱伏斷裂的活動(dòng)性存在著很大的困難。因此，需采用綜合分析的手段對其活動(dòng)性開展研究。本文僅對位于四川康定雅拉河河段的雅拉河隱伏斷裂進(jìn)行研究。

2 活動(dòng)地貌特征

雅拉河Ⅰ～Ⅲ級階地普遍發(fā)育，屬于多級河流階地可以間接反映新構(gòu)造間歇性抬升運(yùn)動(dòng)的地貌特征；而在江達(dá)溝口雅拉河呈一拐彎狀，可見水系扭曲也是新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)。另外雅拉河上游規(guī)劃河段右岸沖溝水流均向雅拉河下游彎折(見圖1)，水系的同步轉(zhuǎn)彎、匯流和分叉點(diǎn)的大體線狀分布，也常與新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)有關(guān)[2]。

圖1 雅拉河斷裂帶空間展布位置示意

據(jù)野外調(diào)查研究，雅拉河斷裂新活動(dòng)在地貌上的表現(xiàn)主要有斷層陡坎、邊坡脊、斷錯(cuò)洪積扇及倒石錐等現(xiàn)象，在平面上具有斷續(xù)延伸的特點(diǎn)，具存在由北西向南東新活動(dòng)形跡逐漸減弱的趨勢。

3 覆蓋層斷面活動(dòng)特征

在康定王母村，一條沖溝由東至西注入雅拉河，形成有兩級沖洪積臺(tái)地。王母村位于一級沖洪積臺(tái)地上。雅拉河斷裂從二級沖洪積臺(tái)地上通過時(shí)，形成有斷層斷坎。此處斷裂分為兩支：主干斷裂形成的反向斷層陡坎高約4～5m，坡度僅10°～20°，具明顯的后退特征；次級斷裂為一正向斷層陡坎，高約0.4m，基本上未受外動(dòng)力作用改造，似一次地震地表破裂[2]。在兩條斷層陡坎之間為斷塞塘，現(xiàn)今仍然富水。

探槽橫跨次級斷裂，呈N80°E方向，長約2.5m，深0.5～1m。揭示出的地層層序由老而新為：①灰綠色塊碎石層：以塊碎石為主，中粗砂充填塊碎石間隙，不具層理，為Ⅱ級沖洪積扇頂部沉積；②灰綠色黏土層：具水平層理，層厚20～30cm，厚度較穩(wěn)定；③灰黑色黏土層：具水平層理，向西尖滅；④褐黃色塊碎石夾細(xì)砂層：呈由東向西逐漸尖滅態(tài)勢，無層理，估計(jì)為斷坎坡面沉積物；⑤表層腐殖土層：呈灰黑色，夾雜植物根系，另夾數(shù)條黑色泥炭層，底部14C年齡值為A.D.1 380±60a。探槽僅揭示出一次地震事件，地震斷層已將①～⑤層全部錯(cuò)斷而達(dá)地表，顯然應(yīng)是一次距今時(shí)代最近的地震，大致與⑤層底14C年齡相當(dāng)，即為A.D.1 380±60a。探槽斷面素描見圖2。

4 平硐斷面活動(dòng)性特征

在木格措電站廠房附近通過的雅拉河斷裂帶內(nèi)的分支斷裂在CPD01平硐內(nèi)有良好的揭露。斷裂發(fā)育于硐身樁號：0+15～0+050m段的中三疊紀(jì)雜谷腦組(T2z)淺變質(zhì)砂板巖地層內(nèi)，主要由兩條主斷裂組成，另發(fā)育有一些小的破裂面。主斷裂的破碎帶寬度為9m和4.5m，主要由構(gòu)造角礫巖、碎裂巖、碎裂石英脈體和斷層泥等組成，顯壓性特征。斷面產(chǎn)狀為SN/W∠70°，發(fā)育有厚度不等的斷層泥。斷層泥厚度分別為5cm、3cm、3cm和10cm，累計(jì)厚度21cm。在其中的兩條斷面上可以見到傾伏角為10°和35°的斷層擦痕，表明了斷裂左旋剪切運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。斷面上斷層泥的TL年齡值為220 300±16 700a和302 800±22 700a，表明斷裂的最新一期活動(dòng)時(shí)間在中更新世。平硐下游側(cè)壁取樣素描見圖3。

圖2 探槽斷面素描

5 物化探探測資料活動(dòng)性分析

5.1 射氣測量

巖石中都有背景級含量的U，射氣(氡氣)則是U的氣態(tài)衰變產(chǎn)物。它能夠通過地下水或沿著基巖的斷裂構(gòu)造等結(jié)構(gòu)面從地下深處運(yùn)移到地表，所以在斷裂帶的上方常常存在著氡異常。隱伏斷裂的活動(dòng)性強(qiáng)弱可以通過斷裂上方的射氣異常襯度(異常值與背景值的比值)大小體現(xiàn)出來。這是因?yàn)榛顒?dòng)性強(qiáng)的地層往往形成較新鮮的破碎帶，使得巖石中的氡更容易析出，存在較強(qiáng)的氡氣源，致使地表射氣異常明顯；而在活動(dòng)性較弱的斷裂帶，早期的破碎帶已經(jīng)膠結(jié)，氡的析出率相對較弱，地表的射氣異常襯度也較小。另外，伴隨斷裂的劇烈活動(dòng)，往往在斷裂

圖3 雅拉河右岸CPD01平硐下游側(cè)壁取樣素描

形成的通道中存在較強(qiáng)的上升氣流，它對來自深部的氡及其母體的攜帶量要高于穩(wěn)定斷裂，所以在活動(dòng)斷裂上方，氡的遷移量也較大，表現(xiàn)為較高的射氣異常襯度。因此，通過探測地表氡異常，并與以往不同類型斷層的地氣測量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，可以對雅拉河斷裂的活動(dòng)性作初步的判斷。

竹瓦鋪—彭縣隱伏斷裂帶位于郫縣和彭州境內(nèi)。據(jù)四川區(qū)調(diào)隊(duì)有關(guān)資料，該斷裂埋深在500m左右，是龍門山山前推覆構(gòu)造帶的組成部分，在“5·12”地震前活動(dòng)性不強(qiáng)。表1列出了該斷裂與雅拉河斷裂上探測的射氣測量結(jié)果?？紤]到射氣是受多種影響因素的物理參數(shù)，為減少有關(guān)影響，增加可比性，表1列出了兩個(gè)地區(qū)斷裂上方測量的異常地段的“異常值”與“異常襯度”。

表1 不同隱伏斷層上射氣測量數(shù)據(jù)

比較竹瓦鋪—彭縣斷裂和雅拉河斷裂的射氣測量結(jié)果，前者的射氣異常襯度在2～8范圍內(nèi)，而雅拉河斷裂上的射氣異常襯度普遍高于前者，多條測線的最大異常襯度超過17，是前者最大異常襯度的兩倍以上。這體現(xiàn)出雅拉河斷裂的活動(dòng)性較強(qiáng)。

5.2 地氣測量

地球內(nèi)部普遍存在著一種垂直上升的氣流，這些氣流在向地表遷移的過程中，會(huì)攜帶走遷移路徑上以納米顆粒尺寸形式存在的固體顆粒，形成含有多種元素的地氣流。斷裂的存在，會(huì)為地氣的遷移提供便利。因此，在斷裂的上方，地氣量將大于其他地區(qū)，地氣中很多元素的含量會(huì)明顯高于背景值。研究表明，在斷裂上方，稀土、Zn、Pb等元素會(huì)出現(xiàn)異常。為此，通過捕獲測點(diǎn)上的地氣物質(zhì)，分析其中以10-9～10-12含量級的前述元素，提取多元素異常，就可以為斷裂活動(dòng)性提供依據(jù)。

通過比較以下隱伏斷裂：竹瓦鋪—彭縣斷裂、彭縣—江油大斷裂的分支隱伏斷裂以及四川宣漢氣田環(huán)狀隱伏斷裂(數(shù)據(jù)均為“5·12”地震前所測，在“5·12”地震前活動(dòng)性均不強(qiáng))，可以為雅拉河斷裂的活動(dòng)性推測提供參考。表2列出了不同地區(qū)隱伏斷裂地氣測量元素襯度對比?？梢钥吹剑簩τ诨顒?dòng)性不強(qiáng)的比較斷裂上，La、Sm、Zn、Au的異常襯度普遍較弱，一般在2～4之間，最大不超過8；而在雅拉河斷裂上，多條測線上的多個(gè)元素的異常襯度大于3，最大襯度值幾乎都超過了比較斷裂，其中以Zn的異常最明顯，最大襯度值達(dá)到了42.9，說明雅拉河斷裂上方Zn的遷移量遠(yuǎn)高于背景區(qū)域。綜合分析，雅拉河斷裂上方地氣中多種元素(包括造巖元素和重金屬元素)的異常明顯，這很可能是該斷裂活動(dòng)性強(qiáng)的表現(xiàn)。

表2 不同隱伏斷裂帶上地氣測量多元素異常襯度

6 結(jié) 論

通過上述分析比較可以得出：

(1)由于雅拉河斷裂大體沿河展布，對雅拉河斷裂進(jìn)行活動(dòng)性研究對于水電規(guī)劃樞紐建筑物的布置及設(shè)計(jì)具有重要的意義。

(2)采取分析活動(dòng)地貌特征、覆蓋層斷面特征、平硐勘探成果以及物化探測資料等方法，對于研究雅拉河隱伏斷裂的活動(dòng)性是行之有效的。

(3)雅拉河斷裂空間展布長大，而其活動(dòng)性具有時(shí)段性特征。

(4)對于隱伏斷裂特定范圍的活動(dòng)性應(yīng)用分析比較物化探探測資料具有一定的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1] 錢洪.發(fā)揮活斷層研究在地震減災(zāi)中的作用[J].四川地震，1992(2).

[2] 四川省地震局工程地震研究所.四川木格措及雅拉河梯級電站工程場地地震安全性評價(jià)報(bào)告[R].1999.