臨沂市蒙山旅游區(qū)柏林鎮(zhèn)中學場地斷裂探查

康艷蕊 董騰超

（1.山東正元地球物理信息技術有限公司，山東 濟南 250000；2.山東省地震局，山東 濟南 250000）

發(fā)震斷層所引發(fā)的地表破裂和近斷層強地面運動對建于其上的構筑物有極強的破壞作用。在規(guī)劃設計和工程建設中，如果場地內存在發(fā)震斷裂，應對斷裂的位置和活動時代進行詳細的探查[1]，作為規(guī)劃設計和工程建設合理避讓或采取相應工程措施規(guī)避或減輕風險的依據(jù)。

臨沂市蒙山旅游區(qū)柏林鎮(zhèn)中學位于平邑縣柏林鎮(zhèn)萬紅路以東、蒙山家園西南。我單位接受委托對建設工程進行場地地震安全性評價中發(fā)現(xiàn)，鉆孔揭露的地層巖性有明顯的差異，其中zk1～zk6、zk9揭露基巖為太古代片麻巖，zk7、zk8揭露基巖為古近紀泥巖（見圖1）。同時發(fā)現(xiàn)學校操場在清除淺層松散層之后，下伏基巖呈現(xiàn)黃褐色和紫紅色兩種截然不同的顏色。項目組懷疑有斷裂存在。

根據(jù)地質調查、鉆孔揭露的地層巖性和斷裂的位置，認為該斷裂為蒙山山前斷裂。

圖1 建設工程及工作布置平面圖

蒙山山前斷裂位于蒙山山前，是平邑-方城盆地的北邊界斷裂。斷裂西起放城，經(jīng)公家莊、楊莊、通泰莊、崖頭，向東與沂沭斷裂帶交匯，全長120 km。斷裂走向北西，在南東端轉為近東西向，傾向南西，傾角45～85°。蒙山斷裂帶是臨沂-長清中強地震帶的控制斷裂，蒙山山前斷裂作為蒙山斷裂帶活動性最強的一段，具有發(fā)生中強地震的構造背景[2-4]（見圖2）。

圖2 蒙山山前斷裂地質構造背景圖

1 山山前斷裂和次級小斷裂的位置探查

為確定蒙山山前斷裂在工程場地內的位置，我們在場地中進行了探槽開挖和地質調查。探槽位于普通教學樓和綜合樓東側，南北走向（探槽位置如圖1所示）。根據(jù)探槽揭露結果，蒙山山前斷裂傾向南西，為正斷層，破碎帶寬近60 m。從探槽剖面上可以看出斷裂發(fā)育于太古代片麻巖和古近紀泥巖之間（圖3）。

圖3 場地探槽揭露的斷層照片及剖面素描圖

斷層帶由褐黃色、紫紅色、暗褐色、灰綠-灰白色碎裂巖、碎粉巖和斷層泥組成。其中發(fā)育多個斷層面，斷層面走向135～145°，傾角35～65°。蒙山山前斷裂F1為最新活動的斷層，構成太古代片麻巖和古近紀泥巖的分界。斷層下盤從斷層面向北依次發(fā)育混雜碎粉巖、碎裂巖、碎裂碎粉巖和碎粉巖，主要巖性為太古代片麻巖；斷層上盤從斷層面向南依次發(fā)育斷層泥、混雜斷層泥夾碎粉巖、灰?guī)r透鏡體帶、強風化片理化泥巖和碎裂泥巖，主要巖性為古近紀泥巖。

探槽西側，普通教學樓基坑見太古代片麻巖和古近紀泥巖呈斷層接觸，沿斷裂發(fā)育與探槽揭露相同的斷層泥及斷裂破碎帶（斷裂位置如圖1考察點KCD3所示）。探槽東側操場基坑中見太古代片麻巖和古近紀泥巖呈斷層接觸，沿斷裂形成兩種不同顏色的接觸線（見圖4）。

圖4 操場基坑中斷層出露線照片（鏡像西，拍照位置如圖1考察點KCD2所示）

斷裂位置如圖1考察點KCD2所示。根據(jù)探槽剖面點KCD1、考察點KCD2和考察點KCD3的連線可知，蒙山山前斷裂F1從普通教學樓南座下方穿過，向南東經(jīng)操場延伸至場地外（斷裂分布見圖1）。

在進行場地鉆探時，發(fā)現(xiàn)蒙山山前斷裂南側ZK9和ZK7、ZK8揭露的巖性差異較大，這種地層不連續(xù)在場地鉆孔聯(lián)合剖面（圖5）中有明顯的體現(xiàn)。ZK9揭露的地層為古近紀泥巖，ZK7、ZK8揭露的地層主要為太古代片麻巖。為明確古近系和太古界的接觸關系，項目組在場地內進行了地質調查。在綜合樓西側（圖1考察點KCD4）發(fā)現(xiàn)次級斷裂F2（圖6）。剖面中見太古代片麻巖逆沖于古近紀泥巖之上。斷裂下盤古近紀泥巖呈片理狀，上盤由片麻巖組成，斷層帶物質已膠結。從斷層帶物質膠結情況分析，F(xiàn)2斷裂活動時代較老，應為前第四紀斷裂。

根據(jù)KCD4的位置，結合ZK6和ZK7的位置，推測F2基本平行于蒙山山前斷裂F1展布，從綜合樓南座下方通過，向東南方向延伸至場外。

圖5 場地地震地質鉆孔聯(lián)合剖面

圖6 場地中蒙山山前斷裂南側次級小斷層F2剖面照片（鏡像西）

2 斷裂活動性的確定

由于探槽開挖之前施工方已清除了基巖上部的松散堆積層，項目組無法得知斷層斷錯的最新地層的年齡。根據(jù)晁洪太等（1992）和王志才等（2001）研究結果，蒙山山前斷裂最新活動時代為晚更新世末期或全新世早期。根據(jù)王志才等（2001）在楊莊水庫發(fā)現(xiàn)的斷裂剖面，斷裂斷錯的最新地層為黃褐色砂礫石、亞砂土，形成年代大約為40～50 kaBP，斷裂上覆未被斷錯的灰色砂礫石層的TL年齡為（24.3±1.2）kaBP，說明斷裂最新活動時代為晚更新世晚期。楊莊水庫距離場地約5 km，兩處斷裂的活動時代具有可對比性。

3 結語

（1）根據(jù)探槽開挖、鉆孔聯(lián)合地質剖面和地質調查，結合區(qū)域斷裂活動特征分析，揭示場地蒙山山前斷裂為晚更新世晚期活動斷裂，運動性質為正斷兼左旋，沿北西向從普通教學樓南座下方通過場地。次級斷裂F2為前第四紀斷裂，從綜合樓南座下方通過。（2）蒙山山前斷裂破碎帶寬約60 m，由褐黃色、紫紅色、暗褐色、灰綠-灰白色碎裂巖、碎粉巖和斷層泥組成。蒙山山前斷裂北東盤為太古代片麻巖，它與次級小斷裂F2之間為古近紀泥巖，小斷裂F2南西盤又變?yōu)樘糯閹r。斷裂兩側巖性的差異及破碎帶的存在導致地基承載力具有明顯的不均勻性。（3）蒙山山前斷裂為晚更新世晚期活動斷裂，根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范（GB 50011―2010）》，可不考慮斷裂活動錯斷地表對建筑物的影響。但考慮到斷裂兩側巖性差異及破碎帶的存在會導致地基產(chǎn)生不均勻沉降，建議建設部門做好地基處理。

本次研究是活動斷裂穿越工程場地的一個實例，其工作方法和措施對解決類似問題具有借鑒意義。