新構造運動對吐魯番地區古遺址的影響

孟和 尚彥軍 王霄飛

摘 ?要：新疆吐魯番地區新構造運動活躍，但該地區新構造運對古遺址影響的研究還處于發展階段。結合該地區新構造運動背景，以蘇公塔、交河故城為代表性古遺址進行病害調查，對病害成因進行分析，基本查明該地區新構造運動是影響古遺址規劃及穩定性的主要因素，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構造的控制;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育NW向裂隙。

關鍵詞：吐魯番地區;新構造運動;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]。由于特殊的自然環境，該盆地保存有大量豐富的文物遺址，種類繁多。該地區新構造運動活躍、第四紀地質條件變化強烈[2]，控制和影響著古遺址的規劃、結構形式及穩定性。孫滿利等對交河故城崖體病害基于形成機理進行了系統分類，提出“構造縫”的裂隙類型，并統計了包括“構造縫”在內的裂隙分布特征及規律[3-5]。對新構造運動開展研究能為科學認識和保護古遺址提供新的依據，并對以巖土材料改性為主的加固和支護基礎上，發展地質結構分區加固和柔性支護的技術方法具重要意義。

1 ?吐魯番地區新構造運動地質背景

吐魯番盆地內中央隆起構造帶是整個盆地晚第四紀以來最顯著的強活動構造帶，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-魚兒溝逆沖構造帶等組成（圖1）。

研究區主要受肯德克逆斷裂-背斜影響，構造帶呈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展背斜帶，為晚更新世晚期活動斷裂。肯德克背斜東傾伏端傾向NE向，傾角5°～8°，由上新統泥巖、礫巖組成，北翼較緩，產狀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展。肯德克逆斷裂東起燕木什，長約15 km，走向110°，出露地表，總體為一條發育于肯德克背斜核部（偏南），傾向NNE的高角度逆斷裂。野外沿斷裂走向可見中新統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，發現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 ?蘇公塔受新構造運動的影響

蘇公塔是新疆境內現存最大的古塔，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。塔內有螺旋形臺階72級通往頂部。塔身周圍不同方向和高度，設有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。據歷史文獻記載，塔體由條形灰磚砌筑，膠結材料為黃土[8-9]。

對蘇公塔實地調查發現，蘇公塔塔身東南和西南方向兩側底部出現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。沿東南方向進行地質調查，發現走向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古樹，且在文物保護區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。現場初步調查推測走向300°的裂隙，寬約4 m，在文物保護區內延伸長度大于160 m（圖3）。這條地質裂隙定向明顯，顯示一定規模和非單一連續的結構面，影響了蘇公塔塔身的完整性及地基穩定性，裂隙本身導水、導氣性有利于植物生長，對內動力突變的變形響應較敏感，較易受地震的場地破壞影響。

3 ?交河故城受新構造運動的影響

交河故城遺址位于新疆維吾爾自治區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，交河城區位于臺地的中南部，以中心大街為中軸線，將整個市區大致分為6個區。通過實地調查發現，交河故城城址的選擇、下挖式生土建筑群墻壁和街道表現出一定的趨向性，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向兩組構造節理的控制和影響[10-11]。

通過對交河故城實地調查，初步發現如下一些特點：

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

（2） 現場調查發現，交河故城總體上呈東南部建筑群密集，西北部一些長、大張裂隙發育，NW向（300°～320°）裂隙和NE向（50°～70°）裂隙發育，其中走向約320°裂隙為主要影響崖體穩定性的破壞裂隙。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造裂隙及近水平沉積層理等3組地質結構面控制，多呈厚板狀（圖5）。

孫滿利等對交河故城崖體裂隙進行統計發現，整個崖體區發育3組節理：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°兩組最發育，走向285°組次之（圖6）[3，10，11]。

4 ?討論與結論

吐魯番地區蘇公塔、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向兩組構造裂隙，控制著古遺址的開挖和施工趨向性及規模，古遺址本身也顯現出一定的變形和局部破壞跡象。對吐魯番地區開展古遺址保護工作，大多局限于巖土工程的加固保護，缺乏新構造運動對古遺址破壞的研究，如不順應構造運動發展的加固保護，將來會在地質構造運動的影響下遭到更嚴重的破壞。

考慮到吐魯番地區活躍的新構造運動現狀，在前人開展的巖土工程材料加固為主技術思路的基礎上，得出以下結論：

（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構造的控制，說明古人在規劃與建造交河故城時，已順應自然的原則。

（2） 多尺度地質結構（包括次級或分支斷層、節理和裂隙等不同級別、性質的結構面）對吐魯番地區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育NW向裂隙。

（3） 研究區內對為內動力地質作用的新構造運動產生的變形破壞，應采用結構分區加固和預留變形量為主的柔性支護技術方法。

參考文獻

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

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

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

[10] ?張管宏. 交河故城崖體穩定性及崩塌機理研究[D]. 蘭州大學出版社， 2007.

[11] ?崔凱. 交河故城臺地危險土體研究[D].蘭州大學出版社，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