新構(gòu)造運(yùn)動對吐魯番地區(qū)古遺址的影響

孟和 尚彥軍 王霄飛

摘 ?要：新疆吐魯番地區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動活躍，但該地區(qū)新構(gòu)造運(yùn)對古遺址影響的研究還處于發(fā)展階段。結(jié)合該地區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動背景，以蘇公塔、交河故城為代表性古遺址進(jìn)行病害調(diào)查，對病害成因進(jìn)行分析，基本查明該地區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動是影響古遺址規(guī)劃及穩(wěn)定性的主要因素，即：①交河故城所在的臺地、溝谷及街道、房屋墻壁走向基本為NW向、NE向，推測其本身就受到該方向上地質(zhì)構(gòu)造的控制;②因受呈100°～110°走向的肯德克逆斷裂-背斜影響，蘇公塔塔身及交河故城崖體廣泛發(fā)育NW向裂隙。

關(guān)鍵詞：吐魯番地區(qū);新構(gòu)造運(yùn)動;古遺址病害

吐魯番位于新疆東部，是四大文明交匯地，也是古代“絲綢之路”的重要樞紐[1]。由于特殊的自然環(huán)境，該盆地保存有大量豐富的文物遺址，種類繁多。該地區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動活躍、第四紀(jì)地質(zhì)條件變化強(qiáng)烈[2]，控制和影響著古遺址的規(guī)劃、結(jié)構(gòu)形式及穩(wěn)定性。孫滿利等對交河故城崖體病害基于形成機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)分類，提出“構(gòu)造縫”的裂隙類型，并統(tǒng)計(jì)了包括“構(gòu)造縫”在內(nèi)的裂隙分布特征及規(guī)律[3-5]。對新構(gòu)造運(yùn)動開展研究能為科學(xué)認(rèn)識和保護(hù)古遺址提供新的依據(jù)，并對以巖土材料改性為主的加固和支護(hù)基礎(chǔ)上，發(fā)展地質(zhì)結(jié)構(gòu)分區(qū)加固和柔性支護(hù)的技術(shù)方法具重要意義。

1 ?吐魯番地區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動地質(zhì)背景

吐魯番盆地內(nèi)中央隆起構(gòu)造帶是整個盆地晚第四紀(jì)以來最顯著的強(qiáng)活動構(gòu)造帶，西起阿拉溝、魚兒溝，東至了墩隆起，近EW向延伸約200 km，自EW向由七克臺逆斷裂-背斜、紅山逆斷裂-背斜、火焰山逆斷裂-背斜、肯德克逆斷裂-背斜、鹽山逆斷裂-背斜、紅山口-魚兒溝逆沖構(gòu)造帶等組成（圖1）。

研究區(qū)主要受肯德克逆斷裂-背斜影響，構(gòu)造帶呈100°～110°走向的狹窄條帶狀展布，由肯德克逆斷裂及肯德克背斜兩部分組成，也是一條活動斷層擴(kuò)展背斜帶，為晚更新世晚期活動斷裂?？系驴吮承睎|傾伏端傾向NE向，傾角5°～8°，由上新統(tǒng)泥巖、礫巖組成，北翼較緩，產(chǎn)狀10°∠18°。從東傾伏端向東延伸，色迪亥一帶的晚更新世晚期湖洪積層輕微褶皺隆起，揭示肯德克背斜向東擴(kuò)展?？系驴四鏀嗔褨|起燕木什，長約15 km，走向110°，出露地表，總體為一條發(fā)育于肯德克背斜核部（偏南），傾向NNE的高角度逆斷裂。野外沿?cái)嗔炎呦蚩梢娭行陆y(tǒng)褐紅色泥巖逆掩于第四系礫石層之上[6]。柏美祥等通過光釋光測年及探槽揭露，發(fā)現(xiàn)燕木什斷裂自晚更新世晚期以來，平均垂直活動速率為0.07±0.01～0.35±0.03 mm/a;全新世早期平均垂直活動速率為0.01 mm/a[7]。

2 ?蘇公塔受新構(gòu)造運(yùn)動的影響

蘇公塔是新疆境內(nèi)現(xiàn)存最大的古塔，全部用青灰色磚建成。高44 m，塔基直徑為10 m，塔身下大上小，呈圓錐形。塔內(nèi)有螺旋形臺階72級通往頂部。塔身周圍不同方向和高度，設(shè)有14個窗口。塔的表面分層砌出三角紋、四瓣花紋、水波紋、菱格紋等15種幾何圖案。據(jù)歷史文獻(xiàn)記載，塔體由條形灰磚砌筑，膠結(jié)材料為黃土[8-9]。

對蘇公塔實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，蘇公塔塔身東南和西南方向兩側(cè)底部出現(xiàn)向上延伸走向分別為300°、80°的裂隙，前者延伸到塔底，后者未延伸至塔底。沿東南方向進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)走向300°的裂隙向東可追索到磚砌平臺、水泥下坡路及回廊墻體、東南角的塔樓一角，向西可追索到已干枯的溝西側(cè)古樹，且在文物保護(hù)區(qū)西界磚墻處可見陡立的兩條裂隙（圖2），這些裂縫在平面上呈右列雁列式分布，剖面上不平直向下延伸。裂隙控制了淺表水的條帶狀分布，控制著塔身中南部陡立裂縫的非貫通性或鋸齒狀分布?，F(xiàn)場初步調(diào)查推測走向300°的裂隙，寬約4 m，在文物保護(hù)區(qū)內(nèi)延伸長度大于160 m（圖3）。這條地質(zhì)裂隙定向明顯，顯示一定規(guī)模和非單一連續(xù)的結(jié)構(gòu)面，影響了蘇公塔塔身的完整性及地基穩(wěn)定性，裂隙本身導(dǎo)水、導(dǎo)氣性有利于植物生長，對內(nèi)動力突變的變形響應(yīng)較敏感，較易受地震的場地破壞影響。

3 ?交河故城受新構(gòu)造運(yùn)動的影響

交河故城遺址位于新疆維吾爾自治區(qū)吐魯番市西的雅爾乃孜溝村。遺址總面積35×104 km2，建筑面積22×104 km2，坐落在一柳葉形臺地上，交河城區(qū)位于臺地的中南部，以中心大街為中軸線，將整個市區(qū)大致分為6個區(qū)。通過實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，交河故城城址的選擇、下挖式生土建筑群墻壁和街道表現(xiàn)出一定的趨向性，其場地裂隙方向性及多處平直陡崖的走向總體上受NW向和NE向兩組構(gòu)造節(jié)理的控制和影響[10-11]。

通過對交河故城實(shí)地調(diào)查，初步發(fā)現(xiàn)如下一些特點(diǎn)：

（1） 交河故城所在臺地及溝谷呈線狀展布，推測其本身受區(qū)域上NW向及NE向地質(zhì)構(gòu)造控制，街道走向、房屋墻壁走向基本為NW向、NE向（圖4），說明古人在規(guī)劃和開挖施工時，已本著適應(yīng)自然、利用自然的原則。

（2） 現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，交河故城總體上呈東南部建筑群密集，西北部一些長、大張裂隙發(fā)育，NW向（300°～320°）裂隙和NE向（50°～70°）裂隙發(fā)育，其中走向約320°裂隙為主要影響崖體穩(wěn)定性的破壞裂隙。臺地頂部裂隙走向明顯，具一定斜列性，控制線性水氣通道和淺表草本植物的線性分布。崩塌塊體受到陡立的兩組構(gòu)造裂隙及近水平沉積層理等3組地質(zhì)結(jié)構(gòu)面控制，多呈厚板狀（圖5）。

孫滿利等對交河故城崖體裂隙進(jìn)行統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，整個崖體區(qū)發(fā)育3組節(jié)理：①NE向組，走向15°～35°，均值25°，傾角近直立;②NNW向組，走向310°～330°，均值325°，傾角近直立;③NWW向組，走向275°～295°，均值285°，傾角近直立。其中以走向25°和325°兩組最發(fā)育，走向285°組次之（圖6）[3，10，11]。

4 ?討論與結(jié)論

吐魯番地區(qū)蘇公塔、交河故城等國家級文物遺址，受吐魯番盆地西中央隆起帶影響，廣泛分布NW向和NE向兩組構(gòu)造裂隙，控制著古遺址的開挖和施工趨向性及規(guī)模，古遺址本身也顯現(xiàn)出一定的變形和局部破壞跡象。對吐魯番地區(qū)開展古遺址保護(hù)工作，大多局限于巖土工程的加固保護(hù)，缺乏新構(gòu)造運(yùn)動對古遺址破壞的研究，如不順應(yīng)構(gòu)造運(yùn)動發(fā)展的加固保護(hù)，將來會在地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動的影響下遭到更嚴(yán)重的破壞。

考慮到吐魯番地區(qū)活躍的新構(gòu)造運(yùn)動現(xiàn)狀，在前人開展的巖土工程材料加固為主技術(shù)思路的基礎(chǔ)上，得出以下結(jié)論：

（1） 交河故城所在臺地、溝谷及街道、房屋墻壁走向基本為NW向及NE向，推測其本身受到該方向上地質(zhì)構(gòu)造的控制，說明古人在規(guī)劃與建造交河故城時，已順應(yīng)自然的原則。

（2） 多尺度地質(zhì)結(jié)構(gòu)（包括次級或分支斷層、節(jié)理和裂隙等不同級別、性質(zhì)的結(jié)構(gòu)面）對吐魯番地區(qū)古遺址的變形破壞起到一定的控制作用。如受呈100°～110°走向的肯德克逆斷裂-背斜影響，蘇公塔塔身及交河故城崖體廣泛發(fā)育NW向裂隙。

（3） 研究區(qū)內(nèi)對為內(nèi)動力地質(zhì)作用的新構(gòu)造運(yùn)動產(chǎn)生的變形破壞，應(yīng)采用結(jié)構(gòu)分區(qū)加固和預(yù)留變形量為主的柔性支護(hù)技術(shù)方法。

參考文獻(xiàn)

[1] ? ?徐佑成， 李輝朝. 吐魯番文物遺址地理空間信息化發(fā)展與思考[J]. 吐魯番學(xué)研究， 2016（2）：105-112.

[2] ? ?王樹基. 吐魯番盆地的新構(gòu)造運(yùn)動及其表現(xiàn)[J].干旱區(qū)地理， ? ? ? ?1994（1）：1-8.

[3] ? ?孫滿利. 吐魯番交河故城保護(hù)加固研究[D]. 蘭州大學(xué)出版社， ? ? ?2006.

[4] ? ?孫滿利，李最雄，諶文武，等.干旱區(qū)土遺址病害的分類研究[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2007，15（6）：775-777.

[5] ?  孫滿利， 李最雄， 王旭東，等. 交河故城的主要病害分析[J]. 敦煌 ? 研究， 2005（5）：97-99，121，126-129.

[6] ? ?鄧起東. 天山活動構(gòu)造[M]. 地震出版社， 2000.

[7] ? ?柏美祥， 胡偉華， 伊力亞爾·阿不力孜， 等. 吐魯番鹽山口、燕木什活動斷裂運(yùn)動學(xué)特征[J]. 內(nèi)陸地震， 2002， 16（1）：8-13.

[8] ? ?尹力峰， 唐麗華， 劉志堅(jiān)，等. 吐魯番蘇公塔的抗震性能初步分析[J]. 世界地震工程， 2003， 19（4）：145-153.

[9] ? ?唐麗華， 尹力峰. 吐魯番蘇公塔的建筑特征與動力特性[J]. 內(nèi)陸 ?地震， 2003， 17（1）：54-61.

[10] ?張管宏. 交河故城崖體穩(wěn)定性及崩塌機(jī)理研究[D]. 蘭州大學(xué)出版社， 2007.

[11] ?崔凱. 交河故城臺地危險(xiǎn)土體研究[D].蘭州大學(xué)出版社，2006.

Abstract：The neotectonic movement is active in Turpan area of Xinjiang， but the research on the influence of neotectonic movement on ancient sites in this area is still in the developing stage. Based on the background of neotectonic movement in this area， this paper investigates the diseases of the ancient ruins of Sugongta and Jiaohe， and analyses the causes of the diseases. It is found that neotectonic movement is the main factor affecting the planning and stability of the ancient ruins in this area.It is found that neotectonic movement in this area is the main factor affecting the planning and stability of ancient sites， i. e.①The platforms， valleys， streets and house walls of Jiaohe Ruins tend to NW and NE， which is presumed to be controlled by the geological structures in this direction;②The NW trending cracks are widely developed in the body of Sugong Tower and the cliff body of Jiaohe Ruins due to the influence of the Kendeke reverse fault-anticline with a fissures of 100°～110°.

Key words： Turpan Prefecture;Neotectonic movement;Diseases on Ancient Sites