白家坡溝尾礦庫區(qū)域地質(zhì)評價

王小燕

（山西省水利建筑工程局，山西 太原 030006）

1 工程概況

擬建的尾礦庫位于代縣西會村西北250m的白家坡溝內(nèi)，屬山谷型尾礦庫。尾礦庫初期壩型為碾壓碎石濾水壩。壩高31m，壩頂寬5m，壩長46m，堆積壩高68m，總壩高99m。庫容223.4萬m3，有效庫容189.9萬m3，尾礦庫等別為3等。

擬建的尾礦庫排洪系統(tǒng)分為庫區(qū)排洪系統(tǒng)和庫區(qū)上游排洪系統(tǒng)。在庫尾狹窄處修建攔洪壩，將上游洪水導入尾礦庫左岸的排洪隧洞，洪水通過隧洞流向下游的集水池。庫區(qū)設(shè)排洪井—排洪管—排洪隧洞，用以排除庫區(qū)內(nèi)的洪水。排洪井直徑2.5m，共4座。

2 區(qū)域地質(zhì)情況

2.1 地形地貌及物理地質(zhì)現(xiàn)象

區(qū)域北部為恒山剝蝕斷塊高中山區(qū)。中部為忻定盆地洪沖積平原區(qū)，南部為五臺山剝蝕斷塊高中山區(qū)，南北兩山對峙，中部為平川，滹沱河由東北向西南橫貫全境。北岸由東向西有黑坎河、胡峪河、東沙河、關(guān)溝河、東茂河、西茂河等支流匯入；南西有峨河、峪口河、中解河等支流匯入。

區(qū)域地層巖性主要由上太古界五臺超群高凡群羊蹄溝組變質(zhì)巖系和第四系中更新統(tǒng)、上更新統(tǒng)、全新統(tǒng)松散堆積物組成。物理地質(zhì)現(xiàn)象主要為崩塌，分布于基巖陡坡，規(guī)模較小。

2.2 地層巖性

該區(qū)域地層有上太古界五臺超群變質(zhì)巖和第四系松散堆積物，各地層自老到新巖性如下：

五臺超群下部變質(zhì)程度較深，達到中壓角閃巖相，中部變質(zhì)程度以綠片巖相為主，部分可達到角閃巖相，上太古界五臺超群分布于五臺山及其鄰近地區(qū)。五臺超群是本區(qū)最主要的地層單元，以基性火山巖（變質(zhì)呈綠片巖或角閃片巖）為主，分布于五臺山中、北部。因內(nèi)部有兩個不整合面存在，進一步劃分為石咀、臺懷、高凡3個亞群。

新生界第四系中更新統(tǒng)離石組洪積為黃褐色、棕褐色黃土（粉土、粉質(zhì)黏土），主要分布于黃土丘陵區(qū)及河流階地，在山區(qū)有零星分布。上更新統(tǒng)馬蘭組洪積為黃褐色、棕褐色黃土（粉土），主要分布于黃土丘陵區(qū)及河流階地，在山區(qū)有零星分布。全新統(tǒng)沖洪積以黃土狀粉土、粉土、粉細砂及砂卵石為主，主要分布于山間盆地表層和河谷地帶，厚5~20m。區(qū)內(nèi)巖漿巖比較發(fā)育，主要有呂梁期變輝綠巖、變輝長輝綠巖巖脈和燕山晚期閃長玢巖巖脈。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

區(qū)域位于山西北部呂梁—太行斷塊五臺山塊隆恒山—五臺山穹狀隆起，以恒山、五臺山為主體的地區(qū)，五臺山塊隆呈北東向展布。北東以唐河斷裂與燕山斷裂相接，北部以恒山北側(cè)斷裂與桑干河新裂陷分界，西以蘆家莊—婁煩斷裂和白家灘—東社斷裂分別與寧武靜樂塊坳及呂梁塊隆為界，南部以交城大斷裂及下口斷裂與沁水塊坳和晉中新裂陷為界，向東延入河北省境內(nèi)。塊隆基底大部分裸露，由五臺期的云中山—五臺山斷褶帶、呂梁期的豆村—東冶坳褶帶和東部的古陸核所組成。在塊隆之上疊加發(fā)育有滹沱河新裂陷。

恒山—五臺山穹狀隆起位于五臺山塊隆的北、中部，約占塊隆面積的2/3。隆起之上的沉積蓋層絕大部分被剝蝕，但一些高山之巔（如應縣三條嶺、梨樹坪）斷裂下陷處（如代縣饅頭山、繁峙縣巖頭北山、憨山）或古火山口中（如繁峙縣義興寨、耿莊、代縣灘上、五臺縣木山嶺）可見沉積蓋層的零星分布和保存。沉積蓋層有長城系、寒武系、奧陶系、石炭系及二疊系，說明恒山、五臺山區(qū)是中生代以來的構(gòu)造隆起區(qū)，而不是長期不接受沉積的古陸。該穹狀隆起上一系列的北東向逆沖斷層和北西向張扭性斷裂及沿斷裂侵入、噴出的中酸性巖漿巖也是中生代構(gòu)造變動的產(chǎn)物。

北東向逆沖斷裂主要有發(fā)育于恒山山區(qū)的饅頭山對沖斷裂和五臺山北部的東山底沖斷裂。饅頭山對沖斷裂組由數(shù)條沖斷層組成，延長26km，東山底逆沖斷裂延長50km，斷層面向北西傾，傾角40°，使北盤五臺超群石咀群變粒巖逆沖到南盤倒轉(zhuǎn)褶曲的長城系高于莊組、寒武系、奧陶系之上。

北西向斷裂在恒山山區(qū)的應縣雙錢樹以東至唐河大斷裂之間廣為發(fā)育，斷裂面向東或向西傾，但大致以渾源縣官兒村為界，西部的多西傾，東部的多東傾，基本上形成階梯狀地壘。

五臺山區(qū)北西向斷裂也很發(fā)育，較大的（自西向東）有青社—張仙堡斷裂、王家會—高凡斷裂、甘泉—西泉斷裂、耿莊—太平溝—古花巖斷裂等。這些斷裂的走向為北北西、北西，延長在15~30km。多表現(xiàn)為張扭性斷裂，斷裂面向東傾，東盤下降。

區(qū)域大體分為四個構(gòu)造層次，即阜平龍泉關(guān)群構(gòu)造層、五臺群構(gòu)造層、滹沱群構(gòu)造層和長城系以來的蓋層構(gòu)造層。前三者為地槽型建造，后者為地臺型建造。

背斜核部均為金剛庫組含鐵巖段地層，在背斜的核部由于強烈剪切應變，使同一層位的鐵礦在轉(zhuǎn)折端強烈構(gòu)造置換。受五臺、呂梁運動的影響，四集莊組的變質(zhì)礫巖被疊加彎曲呈北東向展部，多次疊加變形使背斜核部的鐵礦呈“之”字形彎曲。

2.4 區(qū)域水文地質(zhì)條件

按照地下水的賦存條件，可將區(qū)內(nèi)地下水分為兩種類型，即基巖裂隙水和松散巖類孔隙水。松散巖類孔隙水主要賦存于河谷沖洪積砂礫石層中，厚5～20m，涌水量0.2～0.4L/s，水位埋深1～3m。水質(zhì)屬HCO3-Ca型水，礦化度低，多為潛水，與地表水有著密切的水力聯(lián)系，富水性較強?；鶐r裂隙含水層主要賦存于變質(zhì)巖的裂隙中，該裂隙水隨季節(jié)變化，多以泉水形式在溝谷中排出?；鶐r巖性為變質(zhì)巖，富水性差，水質(zhì)多屬HCO3-SO4-Ca-Mg型水，礦化度低。

區(qū)內(nèi)基巖裂隙水和河谷中的孔隙水均接受大氣降水補給，基巖裂隙水以泉水形式出露地表，直接補給河水或河谷中的孔隙水。區(qū)內(nèi)地下水總體由基巖裂隙水補給河谷中的孔隙水。

2.5 場地地震效應

地基土類型為坡殘積碎石土、千枚巖等，不存在可液化條件，地基土無液化性。

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》，結(jié)合場地土的性質(zhì)及當?shù)亟?jīng)驗，判定初期壩、堆積壩和排洪隧洞沿線場地土的類型為中硬土和基巖，覆蓋層厚度小于5m，場地類別為Ⅰ類，在建筑抗震地段劃分上，屬建筑抗震一般地段。

代縣大地構(gòu)造位置處于華北陸臺山西臺背斜的東北部，五臺山塊隆的西端。五臺山北側(cè)山前斷裂帶和系舟山山前斷裂帶規(guī)模較大，為活動斷裂，是該區(qū)地震的控震斷裂帶。地震主要危險來自忻定盆地的地震活動區(qū)，發(fā)生頻率低，曾發(fā)生的5級以上地震8次。

根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》，庫區(qū)設(shè)計地震分組為第1組，設(shè)計基本地震加速度值為0.20g，相應的抗震設(shè)防烈度為8度。

3 結(jié)論及建議

尾礦庫為山谷型尾礦庫，庫區(qū)穩(wěn)定性較好，無不良地質(zhì)作用，基本適宜建庫。庫區(qū)設(shè)計地震分組為第1組，設(shè)計基本地震加速度值為0.20g，相應抗震設(shè)防烈度為8度。區(qū)域物理地質(zhì)現(xiàn)象主要為崩塌，主要分布于基巖陡坡，規(guī)模較小，對工程建筑物有利。

區(qū)內(nèi)基巖裂隙水和河谷中的孔隙水均接受大氣降水補給，基巖裂隙水以泉水形式出露地表，直接補給河水或河谷中的孔隙水。區(qū)內(nèi)地下水總體由基巖裂隙水補給河谷中的孔隙水，不會產(chǎn)生向臨谷和庫外滲漏，就其水文地質(zhì)條件來說，基本適宜建庫。場地類別為Ⅰ類，屬建筑抗震一般地段。建議庫區(qū)應設(shè)置有效的排洪系統(tǒng)，且必須經(jīng)常巡視庫周山體，發(fā)現(xiàn)滑坡及異?，F(xiàn)象及時處理。