银江水电站雅江桥韧性剪切带活动性及构造岩特征研究

石伯勋 陈又华 李茂华

（长江勘测规划设计研究有限责任公司 湖北武汉 )

银江水电站雅江桥韧性剪切带活动性及构造岩特征研究

石伯勋 陈又华 李茂华

（长江勘测规划设计研究有限责任公司 湖北武汉 )

西南水资源丰富，但地质构造复杂，对于大型水电工程来说，抗震防震更为重要。金沙江银江水电站坝址区发育有雅江桥韧性剪切带，在工程勘察期间，长江勘测规划设计研究有限责任公司对其活动性和构造岩特征进行了研究，认为该雅江桥韧性剪切带为深部形成，在金沙江下切，西部地壳总体上升的综合作用下露出地面，显微构造、测年分析表明该韧性剪带早更新世后没有活动的迹象，其构造岩工程地质性状较好。

银江水电站雅江桥 韧性剪切带活动性 构造岩 特征研究

1 工程概况

金沙江银江水电站位于金沙江干流中游末端的攀枝花河段上。地处金沙水电站和乌东德水电站之间，电站由大坝、河床式电站、混凝土纵向围堰、导流明渠等建筑物组成。本工程为Ⅱ等大（2）型工程，挡水、泄洪和电站等主要建筑物为2级建筑物，次要建筑物为3级建筑物。

2 区域地质背景

2.1 地形地貌

研究区地处青藏高原东部川滇山地，地势西北高、东南低，山脉多为近南北向展布。雅江桥韧性剪切带所处地貌以山地为主，间夹山间盆地，河谷深切。雅江桥韧性剪切带分布河段两岸高位阶地多被河流剥蚀，局部分布有阶地呈不连续分布，仅金沙江河床两岸分布有连续Ⅰ～Ⅱ级阶地，拔河高度5～10m。

2.2 地层岩性

区域范围内地层主要有下元古界变质岩系、震旦系至白垩系沉积岩类，并有不同时期的岩浆岩广泛出露。 韧性剪切带内岩性混杂，岩性以晋宁期黑云母闪长岩、石英闪长岩为主体，夹有绿泥石片岩、花岗闪长岩、花岗岩、斜长角闪岩等，带内岩石具有绿泥石化，局部绢云母化，少数具强蚀变现象，其间还穿插较多的辉绿岩、煌斑岩、石英岩、伟晶岩脉及方解石脉（包体）等。韧性剪切带北西侧为花岗岩，南东侧为晋宁期石英闪长岩，二者与韧性剪切带内岩体呈混熔紧密接触。

2.3 构造特征

图1 雅江桥韧性剪切带展布图

雅江桥韧性剪切带处在“川滇菱形块体”内

部,以川滇南北构造为主体，发育一系列南北向、北北东向，北东向、北西向断裂构造。除发育以上脆性断裂外，区内还发育雅江桥韧性断裂剪切带,走向10°～45°，总体呈舒缓波状展布，见图1。

3 韧性剪切带的形成演变

通过对区内的构造运动、变质作用、岩浆活动、沉积作用等的调查，可将韧性剪切带的形成 演变经历了以下几个时期：

3.1 前震旦纪结晶基底形成时期

研究区的太古代侵入体形成于地球基本上未分异的地史时期，晋宁运动使会理群发生剧烈褶皱，与此同时由于上地幔的高热流，产生局部熔融，进入新的岩浆活动历程；其后升起为该区的基底。

3.2 华力西期构造活动时期

华力西末期使本区经历了第二次较大的构造运动，活动性质以振荡运动为主要特征。在强大的南北向挤压力作用下，使研究区的基底岩石发生了强烈的韧性剪切变形。

3.3 燕山运动构造活动时期

燕山运动中期，局部有轻微的褶皱运动，晚期全区发生了一次褶皱运动，此次构造活动造成的变质作用不强，无法较高程度地改变韧性剪切带内变质岩的岩貌，只使一些矿物在新的条件下不稳定而发生局部的变化。

3.4 喜山运动构造活动时期

图2 雅江桥韧性剪切带及碎性断层形成机制模拟图

喜山运动是本区重要的构造运动，早期运动性质以褶皱造山运动为主，晚期则表现为大面积的整体抬升,经长期侵蚀、剥蚀及河流下切作用，雅江桥韧性剪切带出露地表(图2)，带内规模较小的脆性断层为喜山期构造运动产物。

4 韧性剪切带特征

韧性剪切带又称韧性断层，是岩石在塑性状态下发生连续变形的狭长高应变带；韧性剪切带是地壳内中深-深层次的主要构造类型之一，带内变形和两盘的位移由岩石塑性流变来完成。

4.1 韧性剪切带基本特征

雅江桥韧性剪切带走向NE 10°～45°，倾向NW，倾角70°～80°，发育在银江水电站近场区近南北向磨盘山-绿汁江断裂的西边，北东向倮果断裂南东侧，与倮果断裂近平行或小锐角相交。在银江水电站近场区研究范围内，经搬开洞、马家田沟向北东方向延伸，至密地桥下游一带后,大致沿金沙江向NE45°方向延伸，至金沙江与雅砻江交汇处，后顺雅砻江河谷经花滩向北东向延伸，穿过雅砻江桐子林坝址后，延出近场区研究范围。韧性剪切带总体呈凸向南东方向的波状弧形展布，剪切带宽450～1200m，总体南宽北窄。

根据地表调查和钻孔揭示，坝址区沿金沙江河槽具有韧性剪切带特征的岩体宽度为450～600m，其中，糜棱岩宽几厘米至2m，初糜棱岩宽1～3m；强绿泥石化闪长岩宽5～10m；绿泥石化闪长岩宽10～50m；平面分布具有斜列展布和呈透镜体状交替出露，即闪长岩（花岗岩）-绿泥石化闪长岩-初糜棱岩-糜棱岩-初糜棱岩-绿泥石化闪长岩-闪长岩（花岗岩）。

上坝址河段韧性剪切带内岩石以晋宁期黑云母闪长岩、石英闪长岩为主体，夹有绿泥石片岩、花岗闪长岩、花岗岩、斜长角闪岩及伟晶角闪岩等，岩石具有绢云母化、绿泥石化，少数具强蚀变现象；其间还穿插较多的辉绿岩、煌斑岩、石英岩、伟晶岩脉及方解石脉等,岩体剪切变形向两岸坡逐渐减弱并消失的特点。

从各岩脉的变形特征看，该剪切带经历了多期活动，既有韧性剪切变形，也有脆性变形，如浅色矿物晶形拉长后呈定向排列，这是韧性剪切变形的典型特征之一，后来多次发生韧性剪切

变形，使矿物晶形拉长后呈定向排列的面理挤压形成小型褶皱；如伟晶岩脉呈曲尺状、肠状、“A”字型等，根据这些变形特征分析，该韧性剪切带自晋宁期至燕山期经历了多期韧性剪切活动。

除了韧性剪切导致岩体变形外，还有脆-韧性剪切变形，不连续面两侧一定范围内的岩层发生一定程度的塑性变形，主要表现为剪切派生的张应力形成的雁列脉，反映岩石脆性破裂特征；张裂隙之间的岩石一般受到一定程度的塑性变形。

受喜山期构造运动影响，韧性剪切带内发育数条规模较小的脆性断裂，断裂走向NE-NEEEW，多倾向NW、N,倾角多为陡倾角，展布长一般小于3km，断层破碎带宽度一般小于0.30m，带内主要为初糜棱岩、碎裂岩、角砾岩等。各脆性断层特征不在此赘述。

4.2 韧性剪切带的运动学特征

前已述及，雅江桥韧性剪切带总体走向为NE10°～45°，夹持在近南北向磨盘山-绿汁江断裂和北东向倮果断裂之间，构造控制了该区岩浆活动，而岩浆活动在不同的时期也不一样，晋宁期以酸碱性火山岩为主，华力西期以基性岩喷发和超基性岩浆侵入，稍后还有碱性-酸性岩浆活动，燕山期正长斑岩喷出。几期岩浆喷发除了成分不同外，其运动方式有挤压性质，也有拉张性质，有深层活动也有浅层活动，由岩样鉴定结果可知，雅江桥韧性剪切带一是条既有韧性、又有脆-韧性剪切变形的多期活动剪切带。

银江水电站坝址附近金沙江两岸韧性剪切变形渐变弱，江边两岸出露的岩体中剪切带发生弯曲变形较普遍。右行剪切带末端对剪切带的主体作顺时针方向弯曲，左行的则相反。这种效应可使两条同样运动方式的相邻剪切带互相交切或联合，形成菱形或网格状构造。

4.3 岩石变形变质特征

4.3.1 岩石变形特征

第一幕变形发生于韧性变形变质作用以前，区域构造线呈近南北向和北东向。其特征是在表壳岩包体岩石中，石英、斜长石和黑云包体定向形成残缕结构（Si），其方向与糜棱页理（Sc）斜交，显示了Si早于Sc的特征。这种变形特征只有在显微组构研究中才能发现。

第二幕变形主要表现于表壳岩包体经受了强烈的韧性变性作用，形成了变晶糜棱片麻岩。从区域上看，该幕韧性变形作用为近东西向。

第三幕变形表现于表壳岩围岩-黑云英云闪长质片麻理中的片麻理构造，变形作用虽未见强烈的置换，但可见近东西走向的片麻理被近南北向面理改造。从区域上看，构造线为近南北向。

4.3.2 岩石变质特征

剪切带内发育的糜棱岩、初糜棱岩的碎斑矿物主要为斜长石、钾长石、石英，其间填充许多绿泥石和方解石及少量碎斑磨碎的碎粒，碎斑普遍具有裂纹，裂纹中填充的形式主要是方解石，也有少量绿泥石，部分岩石碎斑内部呈粘土化和绿泥石化，有的完全被绿帘石集合体取代；碎基的矿物主要为绿泥石、绢云母、方解石、黑云母、石英、钾长石、斜长石、石英，绿泥石常构成断续条状、波浪状，呈定向分布，绢云母呈纤维状具定向性，平行流状构造方向。黑云母部分沿边缘或解理白云母化或绿泥石化。

4.4 韧性剪切带中岩石镜下特征

4.4.1 韧性剪切带的原岩

原岩主要是雅江桥混合岩（Pt1Y）以及后期侵入其中的一些小岩体和脉岩，其次是局部混合岩化的微片麻状粗粒黑云母石英闪长岩（Pt1S）。

基体为黑云母斜长片麻岩，由黑云母（8%±）、斜长石（70%±）和石英（20%±）组成，黑云母已蚀变为浅绿色的绿泥石。

脉体：都是浅色矿物组成，主要是钾长石和石英，它们构成平行于片麻理的条带，有时可见捕获基体中的斜长石颗粒；石英为它形，粒状，干净透明无色。

4.4.2 糜棱岩系列

雅江桥韧性剪切带采集的糜棱岩主要有初糜棱岩，糜棱岩和糜棱片麻岩。这些糜棱岩类都受到后期地质流体的交代蚀变作用，大部分具有绿帘石化、绿泥石化以及碳酸盐化等蚀变现象,仅有少数碎斑是石英，大多具有波状消光，有的为带状消光。

4.4.3 后期脆性构造岩—碎裂岩系列

这些构造岩已经不属于韧性剪切带的范畴，是叠加在其上的脆性断裂活动的产物,岩石定名为碳酸盐化绿泥石化碎裂岩。

5 韧性剪切带工程地质特征

勘察期间,在左右岸进行了详细的工程地质测绘和试验，左岸坑槽布在脆-韧性剪切带内，右岸平硐布在强绿泥石化岩体中，钻孔和地表分别进行了压水试验和注水试验。

根据野外宏观特征和镜鉴结果，类比非韧性剪切带区岩石（体）工程性质，将银江坝址区韧性剪切带内岩石（体）的工程性质宏观评价见表1。

表1 坝址区韧性剪切带内岩石（体）工程评价表

6 韧性剪切带活动性

6.1 活动期次

古生代，强烈的构造运动作用，在较深位较高温压条件下发生了区域性的动热变形变质作用，结晶基底岩石产生了不同程度的变质，与此同时，雅江桥韧性剪切带初步形成并隆起。

新生代，研究区地壳整体大范围抬升，雅江桥韧性剪切带随之上升。金沙江贯通后，河谷迅速下切，韧性剪切带逐渐露出地表，经新构造运动后，形成现代地形地貌和地质结构特征。喜马拉雅运动晚期，区内近东西向的挤压力转为北北西向的挤压作用力，这种北西向的挤压作用力造成测区的左行走滑，同时近南北向挤压使韧性剪切带内形成了近东西向的规模较小的的脆性逆断层。

6.2 活动性

从晋宁期的岩浆岩变形到三叠系砂岩的褶皱和变质，表明雅江桥韧性剪切带经历了漫长的历史时期。其活动性既有韧性剪切变形，也有脆-韧性剪切变形。雅江桥韧性剪切带形成后，受后期构造运动影响，带内产生规模较小的脆性断层，取样测年成果表明这些脆性小断层形成年代为早更新世-中更新世活动断裂，不属工程活动断层。

7 结论

（1）雅江桥韧性剪切带所处大地构造部位为扬子准地台之康滇地轴中部，康滇地轴在地质历史上长期受西部地槽强烈活动的影响，岩浆活动强烈，沿张裂带侵入中性、酸性、基性、超基性岩浆。

（2）雅江桥韧性剪切带在银江水电近场区内经搬开洞、马家田沟向北东方向延伸，至密地桥下游一带后,大致沿金沙江呈NE45°方向，延伸至金沙江与雅砻江交汇处，后顺雅砻江河谷经花滩向北东向延伸，穿过雅砻江桐子林坝址。

（3）雅江桥韧性剪切带的原岩以石英闪长岩为主体，间有太古代更长花岗岩，华力西期的区域性动热变形变质作用使此区间岩体呈剪切应变状态，导致岩体的岩脉等产生塑性变形，燕山期构造运动继承了此种状态并再结晶成岩矿物产生定向排列和局部的富集，随喜山运动地壳抬升和金沙江河谷下切，此岩体逐步出露于地表形成―“雅江桥韧性剪切带”。

喜山期后期倮果断裂等再次活动，受其影响此区域内岩体产生了一系列破裂变形，导致沿倮果断裂带附近岩体内微裂隙发育、岩体破碎。

（4）坝址区韧性剪切带宽度为450～600m，带内以黑云母闪长岩、绿泥石化石英闪长岩为主体，间夹透镜体状初糜棱岩、糜棱岩，糜棱岩宽几厘米至2m，初糜棱岩宽1～3 m。岩石普遍有绢云母化、绿帘石化，少数显强蚀变现象，其中左、右岸岩体中所夹的花岗岩脉、石英岩脉等均有韧性、脆-韧性变形特征；右岸平洞内橄榄二辉玢岩脉、石英岩脉、方解石脉和江边橄榄二辉玢岩脉均无韧性、脆-韧性变形迹象。倮果大桥至雅江桥河段，韧性剪切带内岩石以片麻岩及条带状混合岩为主，具强蚀变现象。

（5）韧性剪切带内无区域性断裂穿过，受后期构造运动影响，带内发育规模较小的脆性断层，断层走向以NE向为主，断层带宽3～4 m，性状较差，多顺河向分布，呈斜列展布或小锐角相交，交汇处岩体质量差，但岩体质量差的范围不大，且带状分布或透镜体状分布。

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.09.016

TV74

B

1672-2469(2014)09-0051-04

石伯勋（1963年—），男，教授级高级工程师。