攀枝花觀音巖引水工程區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性研究

趙正寶++鄒立

摘 要：攀枝花觀音巖引水工程以觀音巖水庫作為水源地，通過輸水管線向攀枝花市供水，兼顧灌溉，是解決攀枝花市日益緊張的供水問題的重點(diǎn)水利工程。文章從區(qū)域構(gòu)造演化、構(gòu)造格架特征、區(qū)域斷裂構(gòu)造、地震活動等方面對其區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：引水工程；區(qū)域構(gòu)造；穩(wěn)定性

攀枝花觀音巖引水工程以觀音巖水庫作為水源地，通過輸水管線向攀枝花市供水，兼顧灌溉，是解決攀枝花市日益緊張的供水問題的重點(diǎn)水利工程。分為干線和仁和支線兩部分，干線長63.12km，仁和支線長15.26km。其中干線設(shè)計(jì)最大流量9.4m3/s，采用重力自流方式輸水，而仁和水廠高程較高，采用加壓方式輸水。

1 區(qū)域構(gòu)造演化概況

工程在大地構(gòu)造上位于川滇南北向構(gòu)造帶的中段，歷史上多次構(gòu)造運(yùn)動和巖漿活動。元古代工區(qū)處于地槽發(fā)展階段，在早期結(jié)晶基底之上發(fā)育了一套海相類復(fù)理式建造、泥質(zhì)碳酸鹽建造和酸堿性火山鹽建造；晉寧運(yùn)動使這套地槽沉積發(fā)生強(qiáng)烈的線形褶皺，構(gòu)成工區(qū)褶皺基底，同時(shí)川滇南北向斷裂應(yīng)運(yùn)而生，并伴有大量巖漿侵入；華力西期使老斷裂復(fù)活，深源巖漿上涌，形成大量巖漿噴發(fā)與侵入；印支運(yùn)動使地殼抬升，結(jié)束海侵歷史，并接受陸相沉積，三疊系大蕎地組（T3b）煤系地層和侏羅系紅色砂泥巖地層是典型代表，同時(shí)沿?cái)鄬訋в谢◢弾r巖漿侵入；燕山運(yùn)動工區(qū)遭受東西向的擠壓，使地層發(fā)生變形，形成逆沖斷層；喜山運(yùn)動使新近系地層發(fā)生小型斷裂和褶曲，并形成古金江水系和昔格達(dá)湖。新構(gòu)造表現(xiàn)為區(qū)域間歇性整體抬升，在金沙江兩岸可見五級階地。

2 構(gòu)造格架特征

引水線路區(qū)在大地構(gòu)造分區(qū)上屬揚(yáng)子準(zhǔn)地臺之康滇地軸中部，橫跨鹽邊臺拱（云南稱滇中中臺拱）及瀘定-米易臺拱兩個(gè)三級構(gòu)造單元（圖1）。

區(qū)域上以川滇南北構(gòu)造為主體，發(fā)育一系列南北向、北北東向，北東向、北西向斷裂構(gòu)造。南北向主要斷裂自東向西有小江斷裂、普渡河斷裂、安寧河斷裂、湯郎-易門斷裂、程海斷裂等，其西側(cè)還展布有近南北向～北西向金沙江斷裂帶；北東向主要斷裂有小金河-麗江斷裂、金河-箐河斷裂、寧南-會理斷裂；北西向主要斷裂有則木河斷裂、紅河斷裂、華南-楚雄斷裂、小江斷裂等。

這些斷裂多在工程區(qū)50km以外，對工程影響較小。其中距線路區(qū)較近的有東側(cè)的磨盤山-綠汁江斷裂，另外弄弄坪斷裂、納拉箐斷裂與倮果斷裂（也稱牛場坪斷裂）3條攀枝花斷裂帶的分支斷裂，以及布德斷裂、阿基魯斷裂斜穿引水線路。

3 區(qū)域斷裂構(gòu)造特征

工程區(qū)位于川滇南北向構(gòu)造帶的中段，東側(cè)磨盤山-綠汁江斷裂（昔格達(dá)斷層（F1）），至線路區(qū)最近距離為15km；另外攀枝花斷裂帶分支斷裂——弄弄坪斷裂、納拉箐斷裂與倮果斷裂位于線路區(qū)內(nèi)，分別在荷花池、納拉河、密地一帶與引水線路斜交。線路區(qū)發(fā)育較大的斷裂還有布德斷裂、阿基魯斷裂等。下面對這幾條斷裂特征做簡要闡述。

3.1 磨盤山～綠汁江斷裂

該斷裂是一條晚更新世～全新世活動斷裂，總體呈近南北走向，全長約280km，分布于線路區(qū)東側(cè)，距線路區(qū)最小距離約15km。該斷裂是一條二級構(gòu)造斷裂，北起四川省境內(nèi)的紅格縣新九以北，向南經(jīng)紅格、魚 ，延入云南境內(nèi)的鹽水井、猴街東、元謀、團(tuán)山、消失于云南楚雄以東地區(qū)。大致以龍街拉分盆地為界，可將該斷裂分為南、北兩段。

北段斷面總體傾向東，全長約130km，有多條次級斷裂與之交匯，控制了昔格達(dá)斷陷盆地的成生和發(fā)展，并將昔格達(dá)地層垂直位錯(cuò)了約200m，多處可見斷裂斷錯(cuò)晚更新世～全新世地層的現(xiàn)象，為晚更新世～全新世活動斷裂。

南段（龍街以南）斷面總體傾向東，全長約150km，由單一斷裂構(gòu)成，沿元謀東麓山地與平原的交界部位呈近南北向延伸，并控制了元謀盆地的成生和發(fā)展，沉積了厚度達(dá)百米以上的第四紀(jì)河湖相地層，并使之發(fā)生構(gòu)造變形，晚更新統(tǒng)地層亦發(fā)生掀斜。在茂別處的洪積扇下部的熱釋光年齡值為52000±3500年，故該斷裂晚更新世以來的平均水平滑動速率為3.4～4.8mm/a。在雷布村布設(shè)探槽至少揭示了兩次古地震，其發(fā)展分別為9000±630～10000±700年之間和7000±500～8000±600年之間。鑒于ESR測齡方法精度不高，上述古地震發(fā)生的時(shí)間僅供參考。

綜上所述，磨盤山-綠汁江斷裂是一條全新世活動斷裂，具有近千年的強(qiáng)震復(fù)發(fā)周期。有史料記載以來，該斷裂上發(fā)生過2次Ms≥6.0級地震，即發(fā)生在北段斷裂1955年魚 6 級地震、2008年8月30日攀枝花6.1級地震，而南段斷裂迄今尚沒有強(qiáng)震發(fā)生的記載，但現(xiàn)今中小地震十分密集，根據(jù)探槽揭示的古地震現(xiàn)象來分析，南段斷裂亦存在發(fā)生7級左右地震的可能。

3.2 攀枝花斷裂

攀枝花斷裂位于線路區(qū)內(nèi)，呈近南北-北東走向，向北延伸交于金河-箐河斷裂，向南延至云南楚雄，全長大于200km。據(jù)四川省地質(zhì)志和《金沙江烏東德水電站庫壩區(qū)地質(zhì)測繪說明書（比例1：50000，四川省地礦局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊(duì)）》等有關(guān)資料，攀枝花斷裂在區(qū)域上屬三級構(gòu)造斷裂即斷裂帶，為第四紀(jì)一般性活動斷裂，線路區(qū)發(fā)育納拉箐、倮果、弄弄坪等一系列近南北向、北東～北北東向的斷裂基本屬其次級斷裂（斷層）。此類次級斷裂多屬逆斷層，以納拉箐斷裂為主干，其次為倮果斷裂。

3.3 布德斷裂

該斷裂北端始于布德，向南延伸至金沙江邊，全長約8km。

斷裂活動總體表現(xiàn)為壓性特征，沿?cái)鄬訋Э梢姷貙映霈F(xiàn)強(qiáng)烈擠壓、片理化現(xiàn)象。在格里坪加油站西側(cè)公路旁可見到三疊紀(jì)丙南組紫紅色粉砂巖、礫巖、頁巖地層中形成的寬度在20m左右的斷層擠壓破碎帶，斷面發(fā)育主斷面產(chǎn)狀為：N15°E/NW∠75°。破碎帶內(nèi)地層強(qiáng)烈揉皺，形成碎裂巖帶。在破碎帶內(nèi)取斷面上斷層泥物質(zhì)經(jīng)熱釋光測年，年齡值為195900±27300年。經(jīng)野外地質(zhì)調(diào)查，未發(fā)現(xiàn)斷層新活動的地貌特征，故為第四紀(jì)一般性活動斷裂。

3.4 阿基魯斷裂

該斷裂位于攀枝花火車站下游大浸溝，總體呈EW向展布，橫穿金沙江，全長約7km。

斷裂主要發(fā)育于晉寧期石英閃長巖地層內(nèi)部。阿基魯南約500m處見該斷裂露頭，破碎帶寬約6m。上覆昔格達(dá)地層（N2x）和金沙江Ⅲ級階地砂礫石層均未發(fā)生變形。斷裂規(guī)模較小，歷史上未發(fā)生過4.7級以上的破壞性地震，現(xiàn)今小震活動微弱。

4 地震活動性與地震活動性參數(shù)

4.1 區(qū)域地震構(gòu)造環(huán)境

據(jù)《觀音巖引水工程重點(diǎn)工程地場地震安全性評價(jià)報(bào)告》，研究區(qū)位于青藏高原東緣的川滇菱形塊體內(nèi)，喜馬拉雅運(yùn)動以來，由于青藏高原不斷抬升，受地殼物質(zhì)遷移的影響，川滇塊體朝向南東方向緩慢滑動，沿塊體的邊界斷裂產(chǎn)生大規(guī)模的水平剪切運(yùn)動，大多數(shù)強(qiáng)震就發(fā)生在邊界斷裂上，塊體內(nèi)的斷裂活動和地震活動一般遜于塊體邊界斷裂，但仍具有一定的第四紀(jì)活動性，并伴有一些6級以上的地震分布。位于研究區(qū)東側(cè)約20km的昔格達(dá)-元謀斷裂隙，發(fā)生過1955年魚 6 級地震和2008年仁和、會理交界6.1級地震，對工程場地的地震危險(xiǎn)性起著重要作用，未來強(qiáng)震的復(fù)發(fā)將對工程場地的地震安全性產(chǎn)生不同程度的影響。

4.2 近場區(qū)地震活動特征

據(jù)《觀音巖引水工程重點(diǎn)工程地場地震安全性評價(jià)報(bào)告》，在近場范圍內(nèi)，自1944年起有破壞性地震記錄，迄今已有4次Ms≥4.7級的破壞性地震記載，其中1955年9月28日攀枝花魚塘5 級地震可能是同年9月23日會理魚 6 級地震的強(qiáng)余震。

近場地震活動的主要表現(xiàn)形式為歷史地震強(qiáng)度大、活動周期長。1970～2011年間，近場內(nèi)近代地震活動的主要表現(xiàn)形式為ML<5.0級的中小地震，這期間共記到ML=1.0～4.9級地震1075次。

對近場地震資料分析得知，從1944年2011年，近場內(nèi)曾先后發(fā)生過4次6級以上的破壞性地震，顯示近場地震活動的主要表現(xiàn)形式為歷史地震強(qiáng)度大、活動周期長；從1970年至今的近40余年來，近場內(nèi)記錄到的地震約95.44%為ML<3.0級的微震活動，ML≥3.0級地震僅為4.56%。迄今為止，近場內(nèi)的最大地震是1955年9月23日會理魚 6 級地震。

近場地震活動在時(shí)間和空間分布上呈明顯的不均勻性，斷裂構(gòu)造對近場地震的空間分布格局有一定的控制作用。近場內(nèi)歷史上曾發(fā)生過4次Ms≥4.5級的破壞性地震；近40余年來，近場內(nèi)多為ML<4.0級的弱震活動，近代弱震活動主要在近場中東部近南北向斷裂和北東向斷裂交匯部位附近密集成叢、成帶展布，工程場地及其附近地區(qū)現(xiàn)今地震活動水平不高，重點(diǎn)工程場地及其附近5km范圍內(nèi)，歷史上未發(fā)曾發(fā)生過破壞性地震，未來的地震影響主要來自磨盤山-綠汁江斷裂帶上中強(qiáng)地震復(fù)發(fā)的影響。

4.3 地震基本烈度及動參數(shù)

一般管線地段根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001）及國家標(biāo)準(zhǔn)第1號修改通知單，線路區(qū)50年超越概率10%的地震動峰值加速度為0.1g，地震動反應(yīng)譜特征周期為0.45S，地震基本烈度為Ⅶ度。

輸水管道沿線重點(diǎn)建筑物，根據(jù)四川省地震安全性評定委員會評審?fù)ㄟ^的《觀音巖引水工程重點(diǎn)工程場地地震安全性評價(jià)報(bào)告》：重點(diǎn)工程場地——跨金沙江各管橋，場區(qū)構(gòu)造相對穩(wěn)定，活動構(gòu)造不發(fā)育，在Ⅶ度地震作用下，工程場地不存在地震誘發(fā)的地表錯(cuò)斷、大型泥石流等地震地質(zhì)災(zāi)害的條件。在工程場地周圍大于150km的區(qū)域劃分出鮮水河-滇東地震帶，考慮了攀西-滇中地震構(gòu)造區(qū)背景潛在影響，采用適合于要地區(qū)的地震動衰減關(guān)系，對重點(diǎn)工程場地50年超越概率分別為10%、5%、2%和1%的地震裂度值和基巖水平峰值加速度、水平加速度反應(yīng)譜進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算成果見表1。

5 結(jié)束語

工程區(qū)位于川滇南北向構(gòu)造帶的中段，歷史上曾發(fā)生多次構(gòu)造運(yùn)動和巖漿活動。本區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，從強(qiáng)震活動與新構(gòu)造運(yùn)動的關(guān)系來看，研究區(qū)6級以上強(qiáng)震往往發(fā)生在新構(gòu)造運(yùn)動分區(qū)界線附近，這些分區(qū)界線也常常是第四紀(jì)以來具有明顯活動性的斷裂構(gòu)造，均分布在引水線路區(qū)60km以外。

區(qū)內(nèi)新構(gòu)造運(yùn)動表現(xiàn)為大面積間歇性的整體抬升。根據(jù)地殼形變測量、震源機(jī)制解等不同研究方法確定現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場，均表明工程場地及附近地區(qū)現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場為東西擠壓狀態(tài)。

引水線路區(qū)地震活動水平不高，主要受外圍地震影響，對線路區(qū)影響較大的歷史地震共有11次，其中影響較大的是1515年云南永勝7 級地震、1733年云南東川紫牛坡7 級地震和1955年會理魚 6 級地震，對線路區(qū)一帶的影響烈度為Ⅵ度；2008年8月30日攀枝花仁和區(qū)與會理縣交界處發(fā)生6.1級地震，對攀枝花市區(qū)影響烈度為Ⅴ～Ⅵ度；其余地震對線路區(qū)一帶的影響均未超過Ⅴ度。

經(jīng)查閱《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001），工程區(qū)場地地震動峰值加速度為0.1g，對應(yīng)的地震基本烈度為Ⅶ度。按區(qū)域穩(wěn)定性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，工程區(qū)區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性較差，需要做好對應(yīng)措施。

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作者簡介：趙正寶（1980-），男，四川人，碩士，講師，四川水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院教師，從事構(gòu)造地質(zhì)、工程地質(zhì)教學(xué)科研工作。