门头峪水库坝址区断层活动性分析
2015-08-15冯志糜
冯志糜
（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）
1 工程概况
门头峪水库位于灵丘县东南沙涧村唐河入山口处，坝址距灵丘县城约5.0 km。水库总库容416.6万m3，属小（一）型水库，工程等别为Ⅳ等。工程区地震动峰值加速度为0.15 g，反应谱特征周期为0.35 s，地震基本烈度为Ⅶ度。
2 坝址区工程地质条件
坝址区河谷为“U”型谷，河谷宽约80 m，地面高程867～868 m，地形较平坦。两岸山势陡峻，两岸坡度37°～52°。山梁高程一般 1052～1113 m，相对高差185～245 m，属低中山地貌。坝址区河流方向为S36°E，河水位高程868.5 m。坝址区发育地层主要为古生界奥陶系下统碳酸盐岩和第四系松散堆积物。
坝址区地质构造较复杂，主要构造为F1，F2断层及其次生的一系列小型背向斜。其中F1断层产状N28°～35°E/SE∠80°，断距超过 100 m，延伸远，影响宽度大；F2断层产状 N12°～47°E/SE∠60°，断层影响带宽约 15～20 m。
综上所述，F1及F2断层为工程区场地稳定性控制性因素，因此对F1，F2断层活动稳定性评价是工程场地稳定性评价的一项重要内容。
3 断层活动性分析
3.1 灵丘盆地新构造运动特征
灵丘盆地属华北断块，位于汾渭断陷带北段的灵丘断陷。汾渭断陷带为新生代时期沿山西隆起轴部在燕山期形成断裂系基础上发育形成的一条具有剪切拉张性质的断陷盆地带。该断陷带内各盆地形成和新生代沉积各不相同，总体上盆地在上新世发生大幅度断陷。第四纪时期，早更新世也是盆地主要断陷时期，为湖盆所占据，中更新世仍为断陷湖盆，晚更新世湖盆消失，主要为河流和洪坡积堆积，全新世以河流堆积为主，山前分布洪积扇。
本次调查区域位于太白维山断隆北缘，灵丘盆地南缘。灵丘盆地最早形成于中更新世，受太白维山山前断裂的控制，盆地近EW向展布，沉积中心位于太白维山山前断裂附近。历史上曾发生过7级地震，使灵丘县城受到严重破坏。
3.2 F1断层活动性分析
F1断层为太白维山山前断裂东部的一段。太白维山山前断裂起于平型关北侧，向东止于沙坡农场，长约40 km，断层上盘为相对低缓的灵丘盆地，堆积了较厚的第四纪地层，下盘为高耸陡峭的山区，主要由奥陶纪、蓟县群灰岩和太古代变质岩组成，为灵丘盆地的控盆断裂。
相关考察结果表明，沿着太白维山山前断裂发育古老的逆冲断层，由于构造应力场的转换，太白维山山前断裂的性质由逆冲转变为正断，并在石磊东、西驼水和三岔沟等地出露多个断层剖面。
本次调查在石磊村东部采石场附近发现多条断层剖面，剖面位于基岩山体与山前洪积台地的交界部位，断层走向近东西，断层上盘发育崩积楔和一系列的坎前堆积，下盘为太古代变质岩。根据放射性碳十四测试结果分析，太白维山山前断裂错断地层为Q3地层，古地震事件后，上覆Q3堆积体未被再次错断，显示该段断裂全新世以来不活动。
以野外地质考察结果及前人资料分析为基础，根据太白维山山前断裂第四纪活动性和几何特征将该断裂划分为两段：
断裂西段自平型关至正沟，表现为两条次级的平行断裂。该段西段通过平型关—蔡家峪断裂与唐河大断裂相连，东段被赵北河断裂所截，其最新活动使上盘Q2地层受到牵引变形，在六柱安村，断裂活动未影响到上覆Q3黄土地层，将该段的活动时代限于Q3之前，为早、中更新世断裂。
断裂东段自正沟往东经水峪、张家湾、石磊、小梁沟、小松场，止于沙坡农场一带。该段为太白维山山前断裂的主体，结构复杂，活动较明显，延伸约30 km。根据活动特征可将其划分为3个次级段落，各个次级段落均显示不同的构造地貌，揭示了该段均匀运动的特征，其最新活动在水峪至东驼水附近错断了Q3地层，水峪、张家湾附近的地质剖面显示断裂错断了全新世地层，并留下了明显的断层陆崖，水峪至东驼水段为全新世活动断裂。该段两侧其他部分为晚更新世活动断裂。
门头峪水库设计坝址距离太白维山山前断裂的全新世活动段最近距离为7.5 km，坝址周围5 km范围内的太白维山山前断裂为晚更新世活动断裂。
3.3 F2断层活动性分析
F2断层位于大坝下游约110 m处，断层发育与奥陶系厚层状白云质灰岩之中，断层为逆冲断层，呈陡立状。断层上盘岩层产状 N55°E/SE∠70°～85°，下盘岩层产状为N10°W/SW∠5°，整个断层面呈弧形，产状N12°～47°E/SE∠60°，沿断层面发育少量角砾岩，角砾已胶结，第四纪以来不活动。
4 结论及建议
F1断层为全新世活动断裂，全新世活动段距坝址最近距离7.5 km，坝址周围5 km范围内的太白维山山前断裂为晚更新世活动断裂；F2断裂为前第四纪断裂，第四纪以来不活动。故坝址区不存在地震发生时地表破裂所引发的直接灾害。坝址两侧山体陡峭，部分岩层直立，且距场址8 km处曾发生过7.0级地震，应注意预防强震引发的局部山体崩塌和滑坡。
