門頭峪水庫壩址區(qū)斷層活動(dòng)性分析

馮志糜

（山西省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

1 工程概況

門頭峪水庫位于靈丘縣東南沙澗村唐河入山口處，壩址距靈丘縣城約5.0 km。水庫總庫容416.6萬m3，屬?。ㄒ唬┬退畮?，工程等別為Ⅳ等。工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.15 g，反應(yīng)譜特征周期為0.35 s，地震基本烈度為Ⅶ度。

2 壩址區(qū)工程地質(zhì)條件

壩址區(qū)河谷為“U”型谷，河谷寬約80 m，地面高程867～868 m，地形較平坦。兩岸山勢陡峻，兩岸坡度37°～52°。山梁高程一般 1052～1113 m，相對高差185～245 m，屬低中山地貌。壩址區(qū)河流方向?yàn)镾36°E，河水位高程868.5 m。壩址區(qū)發(fā)育地層主要為古生界奧陶系下統(tǒng)碳酸鹽巖和第四系松散堆積物。

壩址區(qū)地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，主要構(gòu)造為F1，F(xiàn)2斷層及其次生的一系列小型背向斜。其中F1斷層產(chǎn)狀N28°～35°E/SE∠80°，斷距超過 100 m，延伸遠(yuǎn)，影響寬度大；F2斷層產(chǎn)狀 N12°～47°E/SE∠60°，斷層影響帶寬約 15～20 m。

綜上所述，F(xiàn)1及F2斷層為工程區(qū)場地穩(wěn)定性控制性因素，因此對F1，F(xiàn)2斷層活動(dòng)穩(wěn)定性評價(jià)是工程場地穩(wěn)定性評價(jià)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

3 斷層活動(dòng)性分析

3.1 靈丘盆地新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)特征

靈丘盆地屬華北斷塊，位于汾渭斷陷帶北段的靈丘斷陷。汾渭斷陷帶為新生代時(shí)期沿山西隆起軸部在燕山期形成斷裂系基礎(chǔ)上發(fā)育形成的一條具有剪切拉張性質(zhì)的斷陷盆地帶。該斷陷帶內(nèi)各盆地形成和新生代沉積各不相同，總體上盆地在上新世發(fā)生大幅度斷陷。第四紀(jì)時(shí)期，早更新世也是盆地主要斷陷時(shí)期，為湖盆所占據(jù)，中更新世仍為斷陷湖盆，晚更新世湖盆消失，主要為河流和洪坡積堆積，全新世以河流堆積為主，山前分布洪積扇。

本次調(diào)查區(qū)域位于太白維山斷隆北緣，靈丘盆地南緣。靈丘盆地最早形成于中更新世，受太白維山山前斷裂的控制，盆地近EW向展布，沉積中心位于太白維山山前斷裂附近。歷史上曾發(fā)生過7級地震，使靈丘縣城受到嚴(yán)重破壞。

3.2 F1斷層活動(dòng)性分析

F1斷層為太白維山山前斷裂東部的一段。太白維山山前斷裂起于平型關(guān)北側(cè)，向東止于沙坡農(nóng)場，長約40 km，斷層上盤為相對低緩的靈丘盆地，堆積了較厚的第四紀(jì)地層，下盤為高聳陡峭的山區(qū)，主要由奧陶紀(jì)、薊縣群灰?guī)r和太古代變質(zhì)巖組成，為靈丘盆地的控盆斷裂。

相關(guān)考察結(jié)果表明，沿著太白維山山前斷裂發(fā)育古老的逆沖斷層，由于構(gòu)造應(yīng)力場的轉(zhuǎn)換，太白維山山前斷裂的性質(zhì)由逆沖轉(zhuǎn)變?yōu)檎龜?，并在石磊東、西駝水和三岔溝等地出露多個(gè)斷層剖面。

本次調(diào)查在石磊村東部采石場附近發(fā)現(xiàn)多條斷層剖面，剖面位于基巖山體與山前洪積臺地的交界部位，斷層走向近東西，斷層上盤發(fā)育崩積楔和一系列的坎前堆積，下盤為太古代變質(zhì)巖。根據(jù)放射性碳十四測試結(jié)果分析，太白維山山前斷裂錯(cuò)斷地層為Q3地層，古地震事件后，上覆Q3堆積體未被再次錯(cuò)斷，顯示該段斷裂全新世以來不活動(dòng)。

以野外地質(zhì)考察結(jié)果及前人資料分析為基礎(chǔ)，根據(jù)太白維山山前斷裂第四紀(jì)活動(dòng)性和幾何特征將該斷裂劃分為兩段：

斷裂西段自平型關(guān)至正溝，表現(xiàn)為兩條次級的平行斷裂。該段西段通過平型關(guān)—蔡家峪斷裂與唐河大斷裂相連，東段被趙北河斷裂所截，其最新活動(dòng)使上盤Q2地層受到牽引變形，在六柱安村，斷裂活動(dòng)未影響到上覆Q3黃土地層，將該段的活動(dòng)時(shí)代限于Q3之前，為早、中更新世斷裂。

斷裂東段自正溝往東經(jīng)水峪、張家灣、石磊、小梁溝、小松場，止于沙坡農(nóng)場一帶。該段為太白維山山前斷裂的主體，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，活動(dòng)較明顯，延伸約30 km。根據(jù)活動(dòng)特征可將其劃分為3個(gè)次級段落，各個(gè)次級段落均顯示不同的構(gòu)造地貌，揭示了該段均勻運(yùn)動(dòng)的特征，其最新活動(dòng)在水峪至東駝水附近錯(cuò)斷了Q3地層，水峪、張家灣附近的地質(zhì)剖面顯示斷裂錯(cuò)斷了全新世地層，并留下了明顯的斷層陸崖，水峪至東駝水段為全新世活動(dòng)斷裂。該段兩側(cè)其他部分為晚更新世活動(dòng)斷裂。

門頭峪水庫設(shè)計(jì)壩址距離太白維山山前斷裂的全新世活動(dòng)段最近距離為7.5 km，壩址周圍5 km范圍內(nèi)的太白維山山前斷裂為晚更新世活動(dòng)斷裂。

3.3 F2斷層活動(dòng)性分析

F2斷層位于大壩下游約110 m處，斷層發(fā)育與奧陶系厚層狀白云質(zhì)灰?guī)r之中，斷層為逆沖斷層，呈陡立狀。斷層上盤巖層產(chǎn)狀 N55°E/SE∠70°～85°，下盤巖層產(chǎn)狀為N10°W/SW∠5°，整個(gè)斷層面呈弧形，產(chǎn)狀N12°～47°E/SE∠60°，沿?cái)鄬用姘l(fā)育少量角礫巖，角礫已膠結(jié)，第四紀(jì)以來不活動(dòng)。

4 結(jié)論及建議

F1斷層為全新世活動(dòng)斷裂，全新世活動(dòng)段距壩址最近距離7.5 km，壩址周圍5 km范圍內(nèi)的太白維山山前斷裂為晚更新世活動(dòng)斷裂；F2斷裂為前第四紀(jì)斷裂，第四紀(jì)以來不活動(dòng)。故壩址區(qū)不存在地震發(fā)生時(shí)地表破裂所引發(fā)的直接災(zāi)害。壩址兩側(cè)山體陡峭，部分巖層直立，且距場址8 km處曾發(fā)生過7.0級地震，應(yīng)注意預(yù)防強(qiáng)震引發(fā)的局部山體崩塌和滑坡。