乌东德水电站场址区倮佐断裂研究
2009-03-11姬俊虎夏金梧李书
姬俊虎 夏金梧 李 书
摘 要：倮佐断裂是区域断裂——德干断裂系的主干断裂，是“乌东德水电站坝址区断裂构造研究”项目中要重点研究的断裂。本文从断裂的几何学、运动学、动力学和活动性入手，来分析研究断裂的特征。
关键词：倮佐；断裂；几何学；运动学；动力学
中图分类号：X141 文献标识码：A 文章编号：1005-569X(2009)01-0040-04
1 引 言
倮佐断裂是区域断裂——德干断裂系的主干断裂，全长约100 km，在近场区延伸约32 km，与拟建的金沙江乌东德水电站坝址最小水平距离为2.8 km，是“乌东德水电站坝址区断裂构造研究”项目中要重点研究的断裂。鉴于乌东德水电站坝址及其周围地区断裂构造较为复杂，为满足金沙江乌东德水电站预可行性研究阶段工程地质勘察的要求，对该断裂构造的基本特征进行详细的研究。
2 倮佐断裂研究
倮佐断裂的北端与NE向菜园子～麻塘深断裂交汇于糖房附近，向南经赵家村、倮佐、新马、梅子箐、五家村，在羊棚子南过金沙江，经普德米、德干，止于绿劝县团街附近。
2.1 断裂几何学特征及分带
该断裂总体走向NE25°左右，整体SE倾，局部走向NW315°～340°，倾NE。沿断裂其产状、规模、组构等存在一定的差异，据断裂的几何学特征、断裂的结构、物质组成、活动历史等从北到南可将其分为五段：葡萄村～倮佐段、倮佐～梅子箐段、梅子箐～窝塘地段、窝塘地～新村段、新村～出水坪段。
2.1.1 葡萄村～倮佐段
该段长约3.3 km，发育于中元古界会理群落雪组（Pt2l）灰、灰白夹红色大理岩、白云质大理岩、浅变质灰岩，震旦系上统观音崖组（Zbg）含砾长石石英砂岩、紫红色细砾岩与白垩系上统赵家店组（K2z）紫红色泥质砂岩、砂质泥岩之接触带上，倮佐一带白垩系上统赵家店组与二叠系中统阳新组（P2y）灰色白云质灰岩、生物碎屑灰岩及厚层灰岩呈断层接触。该段断裂近南北走向，仅在葡萄村一带转为NE20°，东倾，断裂带单一，无分支现象，亦无其它断层切割错断，断裂在遥感图像和地貌上均表现明显，东盘地形陡峻，可达60°～70°，西盘相对平缓，一般20°～40°之间。喜山期近东西向挤压活动导致东盘中元古界、震旦系灰岩、白云岩强烈挤压逆冲于上白垩统之上。
本段由于东盘强烈逆冲活动而导致倮佐大山和高科大山剧烈抬升，崩坡积覆盖严重，地表未见断裂天然露头，在工程区以北的赵家村小河沟可见其出露（图1）。该处所见东盘二叠系中统灰岩与西盘白垩系砂岩直接断层接触，东盘灰岩北西倾，西盘砂岩东倾，产状分别
为335°∠50°和100°∠55°，断面东倾，产状96°～100°∠79°，断裂带宽18 m左右，其中东盘影响带宽3 m、断层角砾岩带宽2 m、挤压片理和挤压透镜体带宽1 m、碎裂岩带宽1.9 m、直立岩层带宽9.5 m，带内劈理、节理发育，产状275°∠77°，明显揭示断裂挤压逆冲活动的存在。
2.1.2 倮佐～梅子箐段
该段长约5.5km，发育于中元古界会理群落雪组（Pt2l）灰、灰白夹红色大理岩、白云质大理岩、浅变质灰岩，二叠系中统阳新组（P2y）灰色白云质灰岩、生物碎屑灰岩及厚层灰岩，二叠系上统峨眉山玄武岩组（P3em）灰绿色玄武岩与白垩系上统江底河组（K2j）紫红色粉砂岩、泥质粉砂岩、泥岩、砂质泥岩之接触带上或江底河组内部，倮佐变电站以南主要发育白垩系上统江底河组内部。该段断裂走向自北向南由NW320°渐转为NW350°左右，北东倾，倾角45°～50°。断裂带较复杂，倮佐变电站以北分为两条近于平行的断层，有三条NE向断层将其左行错断，平错距离30～130m之间；倮佐变电站以南由单一一条构成，但规模较大。断裂带在遥感图像和地貌上表现不太明显，尤其是倮佐变电站以南。喜山期近东西向挤压活动导致东盘中元古界、二叠系灰岩、白云岩、玄武岩强烈挤压逆冲于上白垩统地层之上。
本段地表多处可见断裂出露，如倮佐变电站（图2）、倮佐至新马的垭口等处均可见其露头。在倮佐变电站可见北东盘二叠系上统玄武岩逆冲于西盘白垩系上统砂岩、粉砂岩、泥岩之上，北东盘玄武岩破碎强烈，西盘砂岩南西倾，产状195°∠20°，断面北东倾，产状55°∠50°，断裂带宽65 m左右，其中东盘影响带宽10 m、断层角砾岩带宽20 m、碎裂岩带宽30 m、西盘影响带宽5 m，断层角砾0.5～15 cm不等，次圆状，胶结较差，白垩系砂岩角砾与玄武岩角砾混杂，带内发育三组劈理，产状分别为350°∠40°、127°∠84°、205°∠56°，分别揭示断裂曾经历了早期右行张性正断活动和晚期左行挤压逆冲活动的存在。
在倮佐至新马的垭口处（图3）可见该断裂破碎带宽达90 m，东盘中元古界会理群千枚岩逆冲于西盘白垩系砂岩之上，有两条断层呈迭瓦状产出，东盘千枚岩东倾，西盘砂岩北倾，产状分别为105°∠33°和10°∠35°，主断面东倾，产状72°∠62°，次级断面90°∠25°，断裂带宽90 m左右，其中东盘影响带宽10 m、断层角砾岩带宽30 m、挤压片理带宽15 m、碎裂岩带宽20 m、西盘影响带宽15 m，带内岩石强烈破碎，角砾一般0.5～2 cm大小，两叠瓦状断层间有一砂岩透镜体，破碎但层理依稀可辩，劈理、节理发育，共有四组，其产状分别为225°∠60°、115°∠65°、135°∠60°、326°∠62°，反映断裂曾经历了早期张性正断和晚期挤压逆冲两次活动。
2.1.3 梅子箐～窝塘地段
该段长约6.2 km，主要展布于二叠系中统阳新组（P2y）灰色白云质灰岩、生物碎屑灰岩、厚层灰岩，二叠系上统峨眉山玄武岩组（P3em）灰绿色玄武岩与侏罗系下统益门组（J1y）灰绿色泥岩夹石英细砂岩、粉砂岩及砂质泥岩及侏罗系中统牛滚凼组（J2n）紫红色厚块层石英细砂岩夹粉砂岩及泥岩之接触带上。该段断裂总体走向NE10°～30°，平面图上变化较大，局部可变为NW350°，东倾，断裂带由2～3条分支断层组成，无其它方向断层切割错断，一般宽达200 m，在雷家湾、白泥塘一带断裂可宽达1 200 m，断裂在遥感图像和地貌上均表现明显，东盘地形陡峻，可达45°～65°，西盘相对平缓，一般20°～40°之间。喜山期近东西向挤压活动导致东盘二叠系、震旦系灰岩、白云岩强烈挤压逆冲于侏罗系之上。
2.1.4 窝塘地～新村段
该段长约3.5 km，主要分布于中元古界会理群天宝山组（Pt2tb）石英斑岩、流纹斑岩、千枚岩夹石英岩、结晶灰岩与侏罗系下统益门组（J1y）灰绿色泥岩夹石英细砂岩、粉砂岩及砂质泥岩及侏罗系中统牛滚凼组（J2n）紫红色厚块层石英细砂岩夹粉砂岩及泥岩之接触带上。该段断裂总体走向0°～NE10°之间，较稳定，东倾，断裂带单一，无分支现象，亦无其它方向断层切割错断。断裂在遥感图像和地貌上均表现明显，东盘地形陡峻，西盘相对平缓。喜山期近东西向挤压活动导致东盘中元古界变质岩强烈挤压逆冲于侏罗系之上。
2.1.5 新村～出水坪段
该段长约13.5 km，主要错断中元古界会理群天宝山组（Pt2tb）石英斑岩、流纹斑岩、千枚岩夹石英岩、结晶灰岩，落雪组（Pt2l）大理岩、白云质大理岩、浅变质灰岩，震旦系白云岩、砂岩，二叠系中统阳新组（P2y）白云质灰岩、生物碎屑灰岩、厚层灰岩，二叠系上统峨眉山玄武岩组（P3em）灰绿色玄武岩，三叠系砂页岩及侏罗系下统益门组（J1y）泥岩夹石英细砂岩、粉砂岩及砂质泥岩等大量地层。该段断裂总体走向NE20°左右，平面图上变化较大，局部可变为NW350°～ NE40°，东倾，断裂带由2～3条分支断层组成，无其它方向断层切割错断，一般分布宽达400 m～1 400 m，断裂在遥感图像和地貌上均表现明显，东盘地形陡峻，可达40～70°，西盘相对平缓，一般20～40°之间。断裂在龙公得一带以170 m的断距左行断错早期的近东西向断裂。
此外，在场区南撒营盘～则黑公路18～19 km里程碑附近，公路岩壁上可见二叠系灰岩形成的陡崖和摩擦镜面，产状为256°∠71°，延伸长，构成长大结构面，基本可以代表该断层产状，摩擦镜面上阶步指示该断层为上盘下降的正断性质。在该点上还可见到多组结构面，主要的结构面还有两组，一组光滑平直，产状为65°∠72°延伸长度不大，一般1～2 m左右，其密度20～40 cm一条，有时密集成带；第二组结构面凹凸不平，产状为7°∠65°，密度较前两组稀疏，约60 cm一条。该点西侧为深沟，因为主干断裂通过，再往西出露大片侏罗系红层。在公路拐弯处（18 km附近），可见二叠系石灰岩和玄武岩的重复，明显指示断层逆冲性质。从附近露头断层特点来看，说明断层晚期至少经历了两期活动，早期为压性，且活动性较强，造成了地层的缺失和重复，晚期为张性，在早期挤压形成的磨光面上留下了擦痕和小阶步等指示性小构造。
断裂在横向分带上不具有明显的普遍性和对称性。
2.2 断裂运动学特征
2.2.1 断裂运动的宏观特征
据本次遥感解译、野外地质调查成果，结合区域地质资料认为，该断裂规模较大，形成时代早，晋宁运动即已形成，以后经历了多次构造变动。
从区域上看，该断裂经历了较长的演化历史。宏观上，该断裂控制了震旦系、寒武系地层的分布及走向，说明早在晋宁期就已形成；加里东运动该断裂活动并不明显；海西期断裂活动强烈，强烈的引张活动导致了大规模的该期玄武岩喷发，并沿断裂带呈带状展布，在倮佐～梅子箐段、梅子箐～窝塘地段、新村～出水坪段均有广泛的玄武岩出露，且越往南分布越广，本次为该断裂最大规模的一次活动；随后的印支运动该断裂活动强度可能不大；燕山运动的强度和规模仅次于海西期，表现为西降东升的逆冲活动性质，从而在断裂西盘形成了厚达千余m以上的嘎吉中生代断陷盆地；喜山期断裂继承了燕山期逆冲活动性质，但强度和规模均较其要小。新构造运动期断裂活动明显减弱。
从赵家村小河沟、倮佐变电站、倮佐至新马垭口等地表露头处看，断裂中，挤压片理带、透镜体较发育，断层角砾一般在3～4 cm以下，次圆状为主，断裂的物质组成、组构均反映断裂曾经历了大规模的逆冲活动；根据断裂活动派生的205°～225°∠56°～60°、115°∠65°和326°∠62°三组劈理与断裂的关系，这种逆冲活动曾经历了两次，其中至少有一次还伴有左行平移的特点，它们分别对应燕山期和喜山期的两次逆冲活动。此外，127°～135°∠60°～84°和350°∠40°两组劈理还揭示了早期（海西期）张性正断活动的存在。
2.2.2 断裂的运动的微观特征
偏光显微镜下观察，构造岩多为碎裂结构、部分可见碎基结构，块状构造、有时可见明显的片状构造，为典型的由脆性变形形成的构造角砾岩，于赵家村麻栗树断裂剖面取断层构造岩切片鉴定，在正交偏光下薄片透明度很低，在单偏光下可以看出千枚岩的角砾，角砾内显示出矿物的定向排列及岩石的叶理面，还能看到铁矿物。断层角砾岩中，断层泥少见。
2.3 断裂活动性研究
沿断裂未记录到中强地震，小于3级的地震线性排列不明显。
据四川省地震局在该断裂北段四川省会东县内麻栗树小河沟（高程1 550 m）取断层泥样品进行年龄测定，其热释光（TL）年龄为(24.7±2.8)×104 a和(12.2±1.3)×104 a；在南段团街附近，取断裂带中断层泥样，热释光（TL）年龄为(21.1±2.5)×104 a，测年结果表明该断裂中更新世晚期有过较为明显的活动。
断层泥中石英显微刻蚀形貌特征（SEM），反映出断层既有快速运动形成的撞击破裂锥、楔入现象和线状擦痕，也有断裂缓慢运动形成的研磨面，还有的可见经长期研磨而成的石英球砾，表面保留有不同形式的断层运动形成的研磨现象和撞击坑。石英碎砾表面桔皮状、深桔皮状刻蚀结构、苔藓状刻蚀结构、鱼鳞状刻石结构等，由此来判断倮佐断裂经历的活动方式既有粘滑又有稳滑运动，由快速运动形成的显微构造占53.85%。其最新活动年龄为Q2早期，断层主要活动期应为N2晚期～Q2早期。
3 结 论
（1）断裂主要发育于中元古界会理群岩层与白垩系、二叠系岩层的接触带上，在晋宁运动即已形成，以后经历了多次构造变动，新构造运动期断裂活动明显减弱。
（2）断层构造岩均为以脆性变形所产生的碎裂岩系，未见糜棱岩等韧性变形产物，说明该断裂为基底断裂或盖层断裂，切割深度应该不大；断裂运动的微观特征也表明断层活动由强变弱。
（3）断层物质同位素测年表明，断裂活动年龄为上新世晚期～中更新世（N2~Q2），最新活动年龄等为中更世（Q2）早期，断层活动方式为粘滑兼有稳滑，晚更新世以来无明显活动，不属工程活动断裂。
（4）从已有的地震仪器记录可知分布在断裂附近的地震震级小且地震不沿断层呈线性展布。
参考文献：
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