白龍江1號特大橋近場區構造分析

巨小強

1 工程概況

新建鐵路蘭渝線白龍江1號特大橋位于甘肅省宕昌縣沙灣鎮上堠子村,工程于白龍江左岸起橋,上跨上堠子村、212國道,橫跨白龍江,止于白龍江右岸山坡。橋址中心里程DK314+166,橋長649.7 m。該橋為2(11-32+1-24+1-16+5-32+3-24)m梁,最大橋高72 m。

近場區(以工程場地為中心,半徑25 km的范圍)地處隴南山區的白龍江中游。岷山東延的南秦嶺山地橫貫本區,山體多呈東西向。地勢西北高東南低,白龍江谷地海拔在1 200 m以上,其南北兩側的山地最高峰達4 000 m以上。區內群山環繞,地形起伏大。山體總體上呈北西西～南東東走向,與區域構造線的方向一致。

2 新構造運動特征

近場區位于青藏高原的東部,新構造運動極其強烈,主要表現如下:1)大幅度、間歇性擠壓隆起運動:晚第三紀以來岷山的隆起幅度超過了2 000 m。2)差異性上升運動強烈:近場區處于地貌階梯帶上,地勢西高東低,西部強烈上升,海拔 3 000 m～4 000 m,而東部上升不如西部,海拔2 000 m左右,兩者相差1 000 m～2 000 m。3)逆走滑活動和褶皺活動:在近場區廣泛分布有活動斷裂,這些斷裂的活動時代新、強度大。褶皺發育在第三系地層中,反映了近場區的新構造運動比較強烈。

3 主要斷裂特征

近場區發育有12條規模較大的斷裂,走向以北西西向為主。其特征簡述如下:

1)臨潭—宕昌斷裂(F1)。該斷裂帶西端從合作以西開始,向東經過臨潭、岷縣至宕昌南東與禮縣—羅家堡斷裂交匯,形成一“V”字形構造。斷裂帶全長大于250 km,斷裂總體呈NWW～NW向展布,為一向 NE方向突出的弧形,傾向 NE,傾角 50°～70°,具左旋兼逆斷性質。斷裂沿線山脊、水系、洪積扇被斷錯,形成斷崖、斷裂埡口、斷坎、斷陷槽地等。該斷裂晚更新世早期有過活動。

2)蔥地—鐵家山斷裂(F2)。斷裂位于區域斷裂光蓋山—迭山斷裂帶東段,西起蔥地以西,向南東經陡石山、秦峪鄉、草坪鄉延至鐵家山以東,長約 70 km。走向 300°,傾向 SW,傾角 60°～ 80°,為一逆斷裂。破碎帶寬約150 m,可見斷面擦痕和碳酸巖化現象,斷面擦痕側俯角26°。斷裂在地貌上線性構造較清晰,有較筆直的斷裂崖及斷裂埡口地貌和反向斷崖等。為全新世活動斷裂。

3)黑峪溝—騾子坪斷裂(F3)。斷裂屬于區域光蓋山—迭山斷裂帶東段的南支斷裂,西起黑峪溝,向東經巴孟、坪定鄉、化馬鄉、桔蘆山到騾子坪,長約70 km。總體走向 305°,傾向 NE,傾角60°,為一逆斷裂。以化馬鄉為界,可將斷裂分為東西兩段。在地貌上線性構造極為清楚,表現為較連續的斷裂崖,并有斷裂埡口及斷裂谷地。該斷裂在晚更新世以來有過活動。

4)紫馬山—珍山斷裂(F4)。斷裂屬于區域光蓋山—迭山斷裂帶東段的南支斷裂,西起紫馬山以西,向東經四林場、靖邊、舟曲縣、化馬鄉、普光寺北到珍山,近場區內長約70 km。總體走向310°,傾向SW,傾角 60°～ 80°,主斷裂為一正斷裂。地貌上有較筆直的斷裂崖、斷裂谷地及斷裂三角面。該斷裂在晚更新世有過活動。

5)劉家灣—王家溝斷裂(F5)。斷裂東起劉家灣,向南東經普光寺、楊家溝至王家灣,長約 46 km,走向 285°,傾向 NE,傾角60°,具有逆斷裂性質。斷裂斷錯在泥盆系內部,斷裂破碎帶寬約35 m,砂巖逆沖到灰巖之間。地貌上線性構造不明顯,未發現新活動跡象。為一條前第四紀斷裂。

6)嶺背后—王家溝斷裂(F6)。斷裂西起嶺背后,向南東經白土坪、亂安子至王家溝,長約 50 km,走向 285°,傾向 NE,傾角80°,具有逆斷裂性質。斷裂斷錯在泥盆系與志留系之間。地貌上有線性構造顯示,有斷裂埡口。說明斷裂在第四紀早期有過活動。

7)真經—洛地坪斷裂(F7)。斷裂西起真經以西,向東經廟兒溝、強溝至洛地坪,長約 14 km。走向 310°,傾向 SW,傾角 70°,為逆斷裂。斷裂斷錯在志留系內部,靠近斷裂帶,地層產狀較陡,傾角可達 70°～80°。地貌上線性構造不明顯,未見新活動跡象。為一條前第四紀斷裂。

8)石門坪—沙灣斷裂(F8)。斷裂西起石門坪,向南東經清水子、上堠子、董家莊至沙灣鄉以東,長約10 km。由兩條斷裂所組成,其中北支斷裂走向 300°,傾向 NE,傾角 60°;南支走向 290°,斷裂傾向 SW,傾角60°。斷裂斷錯在志留系和泥盆系之間,志留系逆沖到泥盆系之上。地貌上斷裂斷錯白龍江Ⅵ級～Ⅶ級階地,斷裂在第四紀早期有過活動。

9)馬槽灣—殿溝里斷裂(F9)。斷裂屬于區域光蓋山—迭山斷裂帶東段的南支斷裂,西起馬槽溝,向南東經大院、水山坪、大草坡至殿溝里以東,長約40 km。總體走向320°,斷面傾向NE或SW,傾角 68°～80°不等,具有逆傾滑性質,斷距一般為10 cm～ 30 cm,斷裂破碎帶寬10 m～15 m。該斷裂為一區域斷裂,為晚更新世活動斷裂。

10)白龍江斷裂(F10)。斷裂位于區域迭部—白龍江斷裂帶東段,西起大峪坪鄉以南,向南東經架干坡、花園溝里、坪圩鄉、朱家山延至武都縣西南,全長 250 km,總體走向 305°,傾向 SW,傾角40°～70°,為一左旋逆走滑斷裂,地貌上線性構造極為清晰,發育有筆直的斷崖、斷裂三角面、斷裂槽地、斷裂埡口及反向陡坎等。為全新世活動斷裂。

11)插崗—洋布梁斷裂(F11)。屬于區域迭部—白龍江斷裂帶東段的南支斷裂,西起插崗鄉東,向東經陽壩莊至羊布梁,長約25 km。走向290°,傾向NE,傾角 40°～ 70°,為一逆斷裂,斷錯在石炭系內部。地貌上有斷裂崖、斷裂埡口及斷裂三角面等。該斷裂晚更新世曾有過活動。

12)洋布—大年斷裂(F12)。斷裂西起洋布梁子,向東經青西山、馬家莊至大年鄉以南,長約60 km。走向 300°,傾向 NE,傾角65°,為一逆斷裂。斷裂斷錯石炭系、二迭系和三迭系,石炭系灰巖由北向南逆沖在二迭系、三迭系砂巖之上,破碎帶寬50 m～100 m,有斷裂角礫巖、糜巖。為一第四紀早期斷裂。

4 近場區地震活動特征

白龍江1號特大橋近場區范圍內歷史上共記載破壞性地震(M≥4.7)2次,震級在Ms5.0～6.5之間,最大為 1881年7月20日Ms6.5級地震(見表1),該次地震震中與白龍江1號特大橋工程場地最近距離6.5 km。

表1 白龍江1號特大橋近場區歷史破壞性地震目錄(M≥4.7,至2008年)

在空間分布上,2次破壞性地震分別位于白龍江1號特大橋工程場地南北兩側。1960年Ms5.2級地震與工程場地相距較遠,最近約16 km;1881年地震相對較大,與工程場地距離也較近,為近場區對工程場地影響最大的地震,其烈度可能達到8度。

5 近場區地震構造評價

根據上述12條斷裂的活動性鑒定結果,近場區內存在2條全新世斷裂,5條晚更新世斷裂,其中白龍江斷裂曾發生過公元前186年武都7級地震。上述斷裂距離白龍江1號特大橋較遠,影響小,不會發生直接地表位錯影響。但是,其中的蔥地—鐵家山斷裂(F2)與鐵路線相交,該斷裂為全新世早期活動,存在發生地表位錯的危險性,需設防。綜合分析,近場區存在發生7級地震的構造條件。

[1] 鐵道第一勘察設計院.新建蘭渝鐵路初步設計——地質[R].2001.

[2] 中國地震局地殼應力研究所.蘭渝鐵路重點工程場地地震安全性評價及沿線動參數區劃報告[R].2008.

[3] 甘肅省地質礦產局.甘肅省區域地質志[M].北京:地質出版社,1989.

[4] 國家地震局.中國地震烈度區劃圖(1990)概論[M].北京:地震出版社,1996.

[5] GB 18306-2001,中國地震動參數區劃圖[S].

[6] GB 50111-2006,鐵路工程抗震設計規范[S].