西藏加查地區(qū)某水電站壩址區(qū)隱伏斷裂研究

廖 駕，吳德超，呂少輝，黃 晨

（成都理工大學(xué)：1.地球科學(xué)學(xué)院，2.核技術(shù)與自動(dòng)化工程學(xué)院，成都 610059）

西藏加查地區(qū)某水電站壩址區(qū)隱伏斷裂研究

廖 駕1，吳德超1，呂少輝2，黃 晨1

（成都理工大學(xué)：1.地球科學(xué)學(xué)院，2.核技術(shù)與自動(dòng)化工程學(xué)院，成都 610059）

該水電站壩址區(qū)位于Ⅱ、Ⅲ級(jí)階地平臺(tái)上，被第四系松散沉積物覆蓋，為探明下面是否發(fā)育有隱伏斷層，本文首先研究從區(qū)域構(gòu)造變形規(guī)律和壩址區(qū)周邊基巖斷層發(fā)育特征出發(fā)，結(jié)合斷層氣（氡氣和地氣）測(cè)量技術(shù)發(fā)現(xiàn)13號(hào)測(cè)點(diǎn)氡氣和地氣均出現(xiàn)異常，因此判斷該階地下面發(fā)育有一條規(guī)模較小的隱伏斷層，走向近東西向，傾角較陡，對(duì)該處工程穩(wěn)定性影響不大。也為今后該地區(qū)的隱伏斷裂研究提供借鑒意義。

地質(zhì)災(zāi)害；發(fā)育特征；分布規(guī)律

隨著工程建設(shè)、城市規(guī)劃及地震監(jiān)測(cè)等項(xiàng)工作的深入開展，第四系下面存在的隱伏活動(dòng)斷裂研究的意義日趨明顯，隱伏斷裂已成為活動(dòng)斷裂研究中的一個(gè)重要方面[1]。隱伏斷裂的研究方法很多，如地質(zhì)法、地貌法、地球物理法（重、磁、電、震等）、航衛(wèi)片圖像分析法、大地測(cè)量法、氡氣測(cè)量法等等。上述方法因地質(zhì)、地貌等條件的不同而有不同的應(yīng)用，也隨活動(dòng)構(gòu)造研究時(shí)距的長(zhǎng)短、要求的精度及研究的目的不同而加以選擇[2-6]。本文從地質(zhì)手段包括分析該區(qū)域構(gòu)造變形規(guī)律及壩址區(qū)周邊基巖斷層發(fā)育特征出發(fā)，運(yùn)用斷層氣（氡氣及地氣）測(cè)量技術(shù)加以證明，基本上確定了壩址區(qū)下面發(fā)育有兩條規(guī)模較小的隱伏斷裂，走向與整體構(gòu)造方向一致，近東西向展布，傾角較陡，對(duì)該處附近工程穩(wěn)定性影響不大。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

加查地區(qū)位于雅魯藏布江縫合帶北緣，岡底斯－騰沖微陸塊南緣。以北為勞亞古陸 （古歐亞板塊），以南為岡瓦拉古陸（古印度板塊），構(gòu)造十分復(fù)雜[7-9]。

青藏高原是全球著名的緯向構(gòu)造--特提斯造山系(帶)東段，具有復(fù)雜而獨(dú)特的巨厚地殼和巖石圈結(jié)構(gòu)。按板塊構(gòu)造觀點(diǎn)，是由北部勞亞古陸南緣和南部岡瓦納大陸北緣組成的復(fù)雜構(gòu)造域--特提斯構(gòu)造域：以班公錯(cuò)-怒江縫合帶為界，以北為勞亞古陸（古歐亞板塊），以南為岡瓦拉古陸（古印度板塊），雅魯藏布江流域位于南邊的岡瓦納古陸。岡瓦納古陸以雅魯藏布江縫合帶為界，從北向南又可分為岡底斯-騰沖微陸塊、雅魯藏布江縫合帶和印度陸塊，其中印度陸塊北緣稱喜馬拉雅構(gòu)造帶。加查工程區(qū)主要位于雅魯藏布江縫合帶北緣，庫(kù)尾位于岡底斯-騰沖微陸塊南緣（圖1）。

工程區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造不發(fā)育，以單斜地層為主。斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，主要為近E-W向，其次為近S-N向、NNE-NE向和NW向。近東西向斷裂規(guī)模宏大、延伸長(zhǎng)遠(yuǎn)，大部分具深大斷裂特性，但活動(dòng)性相對(duì)較弱；近S-N、NNE-NE向和NW向斷裂單條規(guī)模一般不大，延伸相對(duì)較短，但它們組合成帶，構(gòu)成剪切拉張斷裂構(gòu)造帶或走滑構(gòu)造帶，活動(dòng)性強(qiáng)烈，對(duì)區(qū)域地震、地?zé)崞鹬骺刈饔?圖2)。

圖1 研究區(qū)大地構(gòu)造位置圖Fig.1 Regional geotectonics of the research district

圖2 加查地形地質(zhì)圖Fig.2 Topographic and geologicmap of Gyaca

該區(qū)構(gòu)造背景復(fù)雜，北距雅魯藏布江區(qū)域性大斷裂2～3 km，工程區(qū)第四系發(fā)育，座落在二級(jí)、三級(jí)階地平臺(tái)上。加查壩址區(qū)第四系覆蓋層之下是否存在規(guī)模較大的區(qū)域性隱伏斷層，是該工程極為關(guān)注的問題。

2 研究思路、方法及研究結(jié)果

為了解決隱伏斷層問題，本項(xiàng)目從以下方面著手：一是依據(jù)構(gòu)造變形規(guī)律進(jìn)行宏觀判斷；二是由遠(yuǎn)及近追蹤調(diào)查，確定是否有較大規(guī)模斷層延向壩址區(qū)；三是物化探手段予以確證。綜合運(yùn)用上述方法，我們認(rèn)為壩址區(qū)覆蓋層之下僅僅發(fā)育數(shù)條規(guī)模較小的斷層，不存在較大的、具區(qū)域規(guī)模的斷層。

2.1 氡氣及地氣工作原理

氡氣測(cè)量技術(shù)，是在現(xiàn)場(chǎng)利用抽氣泵采集覆蓋層中游離的氡；待其衰變時(shí)，通過(guò)高壓電極收集氡衰變的第一代子體218Po，利用半導(dǎo)體探測(cè)器測(cè)量218Po放出的α射線，通過(guò)α射線計(jì)數(shù)率的大小反映不同測(cè)點(diǎn)土壤中氡氣濃度的差異[11-14]。

地氣測(cè)量，該種方法是一種找隱伏礦和隱伏構(gòu)造的新方法，在上世紀(jì)80年代初由瑞典學(xué)者提出。多年的研究已經(jīng)證實(shí)，地球內(nèi)部普遍存在著一種垂直上升的氣流，這些氣流在向地表遷移的過(guò)程中，會(huì)攜帶走遷移路徑上以納米顆粒尺寸形式存在的固體顆粒，形成含有多種元素的地氣流。斷層的存在，會(huì)為地氣的遷移提供便利；因此，在斷層的上方，地氣量將大于其他地區(qū)，地氣中很多元素的含量會(huì)明顯高于背景值。研究表明，在斷層上方，稀土、Zn、Pb等元素會(huì)出現(xiàn)異常，利用高靈敏度的分析檢測(cè)技術(shù)可以對(duì)這種異常進(jìn)行識(shí)別和提取。為此，通過(guò)捕獲測(cè)點(diǎn)上的地氣物質(zhì)，分析其中以10-9～10-12含量級(jí)的前述元素，提取多元素異常，就可以為斷層定位提供依據(jù)。本次工作中所用的快速地氣測(cè)量，是用氣泵和液態(tài)捕集劑在地表捕集地氣物質(zhì)，取回后用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）作多元素分析。采樣設(shè)備輕便，采樣周期短，樣品分析快，獲取的元素信息豐富。由于所捕集的地氣物質(zhì)均來(lái)自地下深部，其反映的是深部信息，地氣測(cè)量受地表覆蓋物影響小[1]。

兩種方法具有不同的探測(cè)原理，探測(cè)獲取的是反映斷層的不同信息，它們的結(jié)合，使獲取的信息間具有互補(bǔ)性與相互驗(yàn)證性，因此，可以為準(zhǔn)確的解決斷層的位置與展布方向的確認(rèn)提供科學(xué)依據(jù)。

2.2 布線原則

該工作區(qū)坐落在雅礱江左岸的二級(jí)、三級(jí)階地上，第四紀(jì)覆蓋嚴(yán)重，從地表上很難無(wú)法發(fā)現(xiàn)斷層出露痕跡。由于工作區(qū)與雅魯藏布江大斷裂相距僅2.8 km，雅魯江斷裂帶呈E-W向展布，推測(cè)該地區(qū)發(fā)育的斷層受雅礱江斷裂的控制，呈W-W走向，因此垂直構(gòu)造線方向（NW向）布置了兩條剖面（圖3），H測(cè)線（AB線）進(jìn)行了氡氣測(cè)量和地氣測(cè)量，I測(cè)線 （CD線）進(jìn)行了氡射氣測(cè)量，兩條剖面相距800m，很好的控制了斷層，達(dá)到工作目的。

圖3 加查工程區(qū)地質(zhì)圖（物化探剖面為AB、CD兩條）Fig.3 Geologicmap of Gyaca project area(including A-B and C-D geophysical-geochemical exploration sections)

表1 上三疊統(tǒng)郎杰學(xué)構(gòu)造變形分帶Table 1 Triassic Langjiexue tectonic deformation zone

3 壩區(qū)地質(zhì)調(diào)查成果、物化探成果

3.1 構(gòu)造變形規(guī)律

工程區(qū)主要位于雅魯藏布江縫合帶的混雜巖帶中，北距雅魯藏布江北界斷裂僅2.8 km。其地層組成為次深-深海濁積砂板巖建造的上三疊統(tǒng)郎杰學(xué)群。該巖群為是雅魯藏布江結(jié)合帶主體，其變形受控于雅江板塊結(jié)合帶邊界斷裂 （北界加查-朗縣斷裂）及南界邛多江斷裂）控制。結(jié)合帶內(nèi)部構(gòu)造形變多樣，褶皺式樣復(fù)雜。主體而言，韌性變形程度自北往南由強(qiáng)變?nèi)酰嘈宰冃螐?qiáng)度則剛好相反。

根據(jù)變形特征、變形機(jī)制和變形強(qiáng)度，壩址區(qū)發(fā)育的上三疊統(tǒng)郎杰學(xué)群自北向南可劃為三個(gè)次級(jí)變形帶即北部同劈理褶皺帶(A帶)，中部滑褶皺帶(B帶)和南部彎滑褶皺帶(C帶)，各變形帶具有不同的變形特征（表1）。

上述A、B、C三帶在垂向上，構(gòu)造層次由加查壩址區(qū)向南變淺，韌性變形減弱，脆性變形加強(qiáng)。

加查工程區(qū)主要分布在A帶北部。據(jù)上述構(gòu)造變形規(guī)律進(jìn)行宏觀判斷，認(rèn)為在工程區(qū)區(qū)存在規(guī)模較大的脆性斷層的可能性不大。

3.2 壩址區(qū)周邊基巖斷層發(fā)育特征

雖然壩址左岸第四系較發(fā)育，覆蓋層較厚，但我們?cè)趬沃穮^(qū)外圍加密地質(zhì)調(diào)查路線，通過(guò)壩區(qū)外圍斷層發(fā)育、分布特征的調(diào)查研究，然后向壩址區(qū)逼近，從而判斷壩址區(qū)覆蓋層之下是否存在隱伏斷層。

緊靠雅魯藏布江斷裂上盤的生活營(yíng)區(qū)地段，發(fā)育韌性剪切帶，脆性斷層不發(fā)育。

壩址上游曬嘎絨曲交匯口一線基巖露頭較好，脆性斷層不發(fā)育。

壩址下游波絨曲加查兌-冷達(dá)地段，露頭連續(xù)、出露良好，除發(fā)育反修-加查兌韌性剪切帶、模地拉脆韌性剪切帶（斷裂）、北窮脆韌性剪切帶（斷裂）外，無(wú)規(guī)模較大的脆性斷層發(fā)育（圖4）。按構(gòu)造線、地層、巖性特征，加查兌-冷達(dá)剖面就是壩址區(qū)地層、巖性及構(gòu)造的東延。

從上述地段斷層發(fā)育、分布特征可以判斷，壩址區(qū)第四系覆蓋層之下應(yīng)當(dāng)無(wú)規(guī)模較大的脆性斷層存在。為了進(jìn)一步確認(rèn)壩址區(qū)是否存在有隱伏斷層，我們開展了氡氣及地氣測(cè)量技術(shù)進(jìn)行輔助證明。

3.3 氡氣及地氣數(shù)據(jù)處理及結(jié)果

圖4 加查壩址區(qū)下游加查兌-冷達(dá)剖面（上）及加查縣-錯(cuò)古剖面（下）Fig.4 Jiachadui-Lengda(above)and Gyaca-Cuogu(below)sections at lower reaches of Gyaca dam area

圖5 加查工程區(qū)H剖面（AB線）隱伏斷層化探剖面（剖面位置見地質(zhì)圖）Fig.5 H section∶geochemical exploration section of buried faults in Gyaca project area

地氣樣品中稀土（La、Ce、Nd、Sm、Dy）、Zn、Pb、Cd、Cu、Sr、Y、Mn等十余種元素都有相似的異常分布，從中選出分析效果好（絕大部分測(cè)量值大于檢出限且測(cè)量誤差小）、代表性好、與成巖關(guān)系較密切的元素，用于繪制地氣綜合剖面圖，提取地氣異常。以地氣測(cè)量的每個(gè)元素為單元，分別計(jì)算他們相應(yīng)的平均值。在以其平均值的兩倍為基準(zhǔn)，當(dāng)大于兩倍平均值時(shí)刪除相應(yīng)的數(shù)值，然后在計(jì)算刪除后剩余的平均值。再以每個(gè)點(diǎn)相應(yīng)的值比上現(xiàn)在的平均值，最后把這樣每個(gè)元素的計(jì)算后所得的值相累加就是最后相應(yīng)點(diǎn)的地氣襯度值，在圖2中用Geogas表示地氣襯度值。

H測(cè)線位于階地下游位置，測(cè)線方位為319°，總共布置了42個(gè)測(cè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)之間的間距為40m，總長(zhǎng)為1680 m，分別進(jìn)行了氡射氣測(cè)量和地氣測(cè)量，根據(jù)前面提到的計(jì)算方法得到地氣襯度值為13.87，氡氣的背景值為15.95 cps，根據(jù)兩種方法的測(cè)量結(jié)果，繪制出了H測(cè)線的綜合剖面圖（圖5）。

從該測(cè)量結(jié)果中可以發(fā)現(xiàn)13測(cè)點(diǎn)附近（La、Ce、Nd、Sm、Dy、Zn、Pb、Cd、Sr、Y、Mn）均出現(xiàn)了異常，推測(cè)該測(cè)點(diǎn)下面發(fā)育有一規(guī)模較小的斷層，斷層產(chǎn)狀與該區(qū)域整體構(gòu)造方向一致，近東西向走向，傾角較陡的逆斷層。

I測(cè)線位于階地下游位置，測(cè)線方位為346°，總共布置了34個(gè)測(cè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)之間的間距為40m，總長(zhǎng)為1280m，只進(jìn)行了氡氣測(cè)量，根據(jù)氡氣的測(cè)量結(jié)果，繪制出了I測(cè)線的剖面圖（圖6）。從測(cè)量的結(jié)果來(lái)看，氡氣值比較平穩(wěn)，未出現(xiàn)異常，證明了H測(cè)線13號(hào)測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)的隱伏斷層未延伸過(guò)來(lái)，規(guī)模應(yīng)較小。

圖6 I剖面（CD線）氡射氣剖面圖Fig.6 Isection∶radon gas section

4 結(jié)論

（1）通過(guò)區(qū)域變形特征來(lái)看，加查地區(qū)屬于A帶北部，為劈理褶皺帶，屬于淺層構(gòu)造。據(jù)上述構(gòu)造變形規(guī)律進(jìn)行宏觀判斷，認(rèn)為在壩址區(qū)存在規(guī)模較大的脆性斷層的可能性不大。

（2）根據(jù)對(duì)壩址區(qū)周邊基巖斷層發(fā)育特征研究，壩址區(qū)第四系覆蓋層之下應(yīng)當(dāng)無(wú)規(guī)模較大的脆性斷層存在。

（3）通過(guò)對(duì)加查地區(qū)階地上面的氡氣和地氣測(cè)量，基本上確定了該處13號(hào)測(cè)點(diǎn)下面發(fā)育有一規(guī)模較小的斷層，結(jié)合區(qū)域內(nèi)斷層整體特征判斷，斷層整體產(chǎn)狀與該區(qū)域上的斷層基本一致，為一近東西向，傾角較陡的逆斷層。

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Study on Buired Faults at a Hydropower Station in Gyaca Area,Tibet

LIAO Jia1,WU De-Chao1,LV Shao-hui2,HUANGChen1
(1.College of Earth Science,2.College of Nuclear Technology and Automation Engineering,Chengdu University of Techonoloy, Chengdu 610059,China)

The dam area of the hydropower station is located on theⅡandⅢterrace platforms,covered by Quaternary unconsolidated sediments.In order to find out the follow ing development of buried fault,this paper firstly studies from regional tectonic deformation regularities and the developmental features of fault broken zone around the dam area,combination of faultgas(radon gasand geo-gas)measurement technology found No.13 survey station of radon gasand geo-gas are abnormal.It's found that there are one small buried fault developing below the terraces,and with nearly E-W trending,dip steeply but have small impact on the stability ofengineering nearby.

Gyaca Region;Buired Faults;Radon Gas&Geo-GasMeasurement

P642.4

A

1007-3701(2012)01-064-07

2011-07-26；

2011-09-13

廖駕（1987—），男，碩士研究生，從構(gòu)造地質(zhì)學(xué)專業(yè)的研究和學(xué)習(xí)，E-mail：liaojia2143@163.com