白龙江1号特大桥近场区构造分析

巨小强

1 工程概况

新建铁路兰渝线白龙江1号特大桥位于甘肃省宕昌县沙湾镇上堠子村,工程于白龙江左岸起桥,上跨上堠子村、212国道,横跨白龙江,止于白龙江右岸山坡。桥址中心里程DK314+166,桥长649.7 m。该桥为2(11-32+1-24+1-16+5-32+3-24)m梁,最大桥高72 m。

近场区(以工程场地为中心,半径25 km的范围)地处陇南山区的白龙江中游。岷山东延的南秦岭山地横贯本区,山体多呈东西向。地势西北高东南低,白龙江谷地海拔在1 200 m以上,其南北两侧的山地最高峰达4 000 m以上。区内群山环绕,地形起伏大。山体总体上呈北西西～南东东走向,与区域构造线的方向一致。

2 新构造运动特征

近场区位于青藏高原的东部,新构造运动极其强烈,主要表现如下:1)大幅度、间歇性挤压隆起运动:晚第三纪以来岷山的隆起幅度超过了2 000 m。2)差异性上升运动强烈:近场区处于地貌阶梯带上,地势西高东低,西部强烈上升,海拔 3 000 m～4 000 m,而东部上升不如西部,海拔2 000 m左右,两者相差1 000 m～2 000 m。3)逆走滑活动和褶皱活动:在近场区广泛分布有活动断裂,这些断裂的活动时代新、强度大。褶皱发育在第三系地层中,反映了近场区的新构造运动比较强烈。

3 主要断裂特征

近场区发育有12条规模较大的断裂,走向以北西西向为主。其特征简述如下:

1)临潭—宕昌断裂(F1)。该断裂带西端从合作以西开始,向东经过临潭、岷县至宕昌南东与礼县—罗家堡断裂交汇,形成一“V”字形构造。断裂带全长大于250 km,断裂总体呈NWW～NW向展布,为一向 NE方向突出的弧形,倾向 NE,倾角 50°～70°,具左旋兼逆断性质。断裂沿线山脊、水系、洪积扇被断错,形成断崖、断裂垭口、断坎、断陷槽地等。该断裂晚更新世早期有过活动。

2)葱地—铁家山断裂(F2)。断裂位于区域断裂光盖山—迭山断裂带东段,西起葱地以西,向南东经陡石山、秦峪乡、草坪乡延至铁家山以东,长约 70 km。走向 300°,倾向 SW,倾角 60°～ 80°,为一逆断裂。破碎带宽约150 m,可见断面擦痕和碳酸岩化现象,断面擦痕侧俯角26°。断裂在地貌上线性构造较清晰,有较笔直的断裂崖及断裂垭口地貌和反向断崖等。为全新世活动断裂。

3)黑峪沟—骡子坪断裂(F3)。断裂属于区域光盖山—迭山断裂带东段的南支断裂,西起黑峪沟,向东经巴孟、坪定乡、化马乡、桔芦山到骡子坪,长约70 km。总体走向 305°,倾向 NE,倾角60°,为一逆断裂。以化马乡为界,可将断裂分为东西两段。在地貌上线性构造极为清楚,表现为较连续的断裂崖,并有断裂垭口及断裂谷地。该断裂在晚更新世以来有过活动。

4)紫马山—珍山断裂(F4)。断裂属于区域光盖山—迭山断裂带东段的南支断裂,西起紫马山以西,向东经四林场、靖边、舟曲县、化马乡、普光寺北到珍山,近场区内长约70 km。总体走向310°,倾向SW,倾角 60°～ 80°,主断裂为一正断裂。地貌上有较笔直的断裂崖、断裂谷地及断裂三角面。该断裂在晚更新世有过活动。

5)刘家湾—王家沟断裂(F5)。断裂东起刘家湾,向南东经普光寺、杨家沟至王家湾,长约 46 km,走向 285°,倾向 NE,倾角60°,具有逆断裂性质。断裂断错在泥盆系内部,断裂破碎带宽约35 m,砂岩逆冲到灰岩之间。地貌上线性构造不明显,未发现新活动迹象。为一条前第四纪断裂。

6)岭背后—王家沟断裂(F6)。断裂西起岭背后,向南东经白土坪、乱安子至王家沟,长约 50 km,走向 285°,倾向 NE,倾角80°,具有逆断裂性质。断裂断错在泥盆系与志留系之间。地貌上有线性构造显示,有断裂垭口。说明断裂在第四纪早期有过活动。

7)真经—洛地坪断裂(F7)。断裂西起真经以西,向东经庙儿沟、强沟至洛地坪,长约 14 km。走向 310°,倾向 SW,倾角 70°,为逆断裂。断裂断错在志留系内部,靠近断裂带,地层产状较陡,倾角可达 70°～80°。地貌上线性构造不明显,未见新活动迹象。为一条前第四纪断裂。

8)石门坪—沙湾断裂(F8)。断裂西起石门坪,向南东经清水子、上堠子、董家庄至沙湾乡以东,长约10 km。由两条断裂所组成,其中北支断裂走向 300°,倾向 NE,倾角 60°;南支走向 290°,断裂倾向 SW,倾角60°。断裂断错在志留系和泥盆系之间,志留系逆冲到泥盆系之上。地貌上断裂断错白龙江Ⅵ级～Ⅶ级阶地,断裂在第四纪早期有过活动。

9)马槽湾—殿沟里断裂(F9)。断裂属于区域光盖山—迭山断裂带东段的南支断裂,西起马槽沟,向南东经大院、水山坪、大草坡至殿沟里以东,长约40 km。总体走向320°,断面倾向NE或SW,倾角 68°～80°不等,具有逆倾滑性质,断距一般为10 cm～ 30 cm,断裂破碎带宽10 m～15 m。该断裂为一区域断裂,为晚更新世活动断裂。

10)白龙江断裂(F10)。断裂位于区域迭部—白龙江断裂带东段,西起大峪坪乡以南,向南东经架干坡、花园沟里、坪圩乡、朱家山延至武都县西南,全长 250 km,总体走向 305°,倾向 SW,倾角40°～70°,为一左旋逆走滑断裂,地貌上线性构造极为清晰,发育有笔直的断崖、断裂三角面、断裂槽地、断裂垭口及反向陡坎等。为全新世活动断裂。

11)插岗—洋布梁断裂(F11)。属于区域迭部—白龙江断裂带东段的南支断裂,西起插岗乡东,向东经阳坝庄至羊布梁,长约25 km。走向290°,倾向NE,倾角 40°～ 70°,为一逆断裂,断错在石炭系内部。地貌上有断裂崖、断裂垭口及断裂三角面等。该断裂晚更新世曾有过活动。

12)洋布—大年断裂(F12)。断裂西起洋布梁子,向东经青西山、马家庄至大年乡以南,长约60 km。走向 300°,倾向 NE,倾角65°,为一逆断裂。断裂断错石炭系、二迭系和三迭系,石炭系灰岩由北向南逆冲在二迭系、三迭系砂岩之上,破碎带宽50 m～100 m,有断裂角砾岩、糜岩。为一第四纪早期断裂。

4 近场区地震活动特征

白龙江1号特大桥近场区范围内历史上共记载破坏性地震(M≥4.7)2次,震级在Ms5.0～6.5之间,最大为 1881年7月20日Ms6.5级地震(见表1),该次地震震中与白龙江1号特大桥工程场地最近距离6.5 km。

表1 白龙江1号特大桥近场区历史破坏性地震目录(M≥4.7,至2008年)

在空间分布上,2次破坏性地震分别位于白龙江1号特大桥工程场地南北两侧。1960年Ms5.2级地震与工程场地相距较远,最近约16 km;1881年地震相对较大,与工程场地距离也较近,为近场区对工程场地影响最大的地震,其烈度可能达到8度。

5 近场区地震构造评价

根据上述12条断裂的活动性鉴定结果,近场区内存在2条全新世断裂,5条晚更新世断裂,其中白龙江断裂曾发生过公元前186年武都7级地震。上述断裂距离白龙江1号特大桥较远,影响小,不会发生直接地表位错影响。但是,其中的葱地—铁家山断裂(F2)与铁路线相交,该断裂为全新世早期活动,存在发生地表位错的危险性,需设防。综合分析,近场区存在发生7级地震的构造条件。

[1] 铁道第一勘察设计院.新建兰渝铁路初步设计——地质[R].2001.

[2] 中国地震局地壳应力研究所.兰渝铁路重点工程场地地震安全性评价及沿线动参数区划报告[R].2008.

[3] 甘肃省地质矿产局.甘肃省区域地质志[M].北京:地质出版社,1989.

[4] 国家地震局.中国地震烈度区划图(1990)概论[M].北京:地震出版社,1996.

[5] GB 18306-2001,中国地震动参数区划图[S].

[6] GB 50111-2006,铁路工程抗震设计规范[S].