黑龙潭断裂对盘龙区某建筑场地影响分析★

谢非凡，郑云柯，张世涛，肖上云志

(昆明理工大学,云南 昆明 650031)

0 引言

城市范围内发育的活动断层可能引发直下型地震对城市造成极大的破坏,断层的位移错动可能沿断裂线产生近地表的破裂或位移,其会造成更大的危害[1]。因此在城市的建设规划中,应对城市之下的活动断层进行探测及活动性鉴定,按相应规定做好抗震设防工作,若为一般区域则可加强建筑的防震设计,若为危险区域则应进行避让。建筑场地未来的稳定性及安全性很大程度上受断裂影响,探明城市建设区域建筑场地的构造地质情况,可以为城市的建设规划,重要工程的选址以及建筑场地的抗震防灾设计等提供更加科学的依据[2]。本文对黑龙潭断裂沿线的盘龙区某建筑场地进行断层的探测分析,以确定其建筑选址的合理性,确保区域的科学规划。

1 区域概况

在新构造划分中,昆明属于川滇菱形地块隆起区的三级新构造区,位于昆明盆地之中,是滇东强烈断陷湖盆区在新构造抬升背景下的一个主要组成部分,其位于小江断裂带和易门断裂带两个南北向地震带之间,并处于南北向的普渡河地震带上[3]。昆明盆地是云南高原上规模最大的新生代断陷盆地,周边发育一条大型的断裂带,即普渡河断裂带,该断裂带北起四川宁南,南至玉溪盆地的西缘,全长约320 km。该断裂带曾有过多期构造活动,自古生代以来长期控制着昆明盆地的形成和演化及两侧地质构造的发育。该断裂带总体近南北走向,由一系列大致平行或呈雁行状排列的断裂和其派生的次级断裂所组成,在昆明盆地及周边主要有普渡河-西山断裂、普吉-韩家村断裂、蛇山断裂、盘龙江断裂、黑龙潭断裂、白邑-横冲断裂等。在各个断裂不同方向不同其次的第四纪构造活动作用下,盆地基底的形态异常复杂[4-6]。

盘龙区是昆明市行政区之一,盘龙江由南到北纵贯全境,为昆明市原政府驻地,坐落在昆明市的主城区的东北方。拟建场地处于昆明断陷盆地北部,属盘龙江东岸一级阶地范围,为冲洪积准平原地貌。根据资料显示,距离场地最近的主要是普渡河断裂带中的黑龙潭断裂,属普渡河断裂带的分支断层,其他断裂均距离场地较远,对场地的影响较小,本次研究工作主要是对黑龙潭断裂的最新活动时代和地震活动性进行相关鉴定及评价,并查明黑龙潭断裂在建筑场地内的具体位置,结合调查结果,按国家标准对建筑场地进行科学合理的规划设计(见图1)。

2 断裂活动性及危险性分析

2.1 地貌分析

黑龙潭断裂起自双桥北部,往南延伸途经小哨、石关等地,至黑龙潭南部隐伏于盆地第四系地层之下,推测继而南延,经菠萝村、关坡、官渡、罗家营等地入滇池水域,长约50 km,总体走向近南北,倾向西,局部倾向东,倾角45°～80°。黑龙潭断裂大部分为第四系所覆盖,据物探资料推测,黑龙潭以南该断裂控制盆地北部龙头街-九甲凹陷带(深达500～800余米)。在黑龙潭北部,断裂可见明显露头,断层破碎带宽达几十至几百米,沿断裂发育有线性槽谷、构造残山、断错水系等断错地貌,第四纪以来的活动表现出明显的张扭性质。大哨村附近,见中更新统的断错痕迹(如图2所示)。

在小哨村北,断裂发育于二叠系下统阳新组(P1y)灰岩与奥陶系下统汤池组(O1t)紫红色泥岩夹薄层粉砂岩地层(见图3)。断裂上覆厚0.2 m～1 m的中更新统残坡积含砾砂土(热释光测年结果为(25.11±2.134)×104a B.P.)无断错迹象[7]。通过对小哨和北关村等地探槽的考查以及对石关村北部断层的地质和地形的分析可知,石关村北断裂断错地表的最新活动发生在中更新世,而晚更新世以来未见明显活动证据。

综上可以认为,黑龙潭断裂主要活动时间为中更新世,而晚更新世以来断裂的活动较弱。

2.2 地震资料分析

云南省地震局有关资料显示,近年来,昆明地区常有微震发生,局部还发生过较大地震,微震多发生在断裂带上及其附近,远离断裂带则逐渐消失。历史记录中昆明盆地内5级及以上中强地震一共有5次,其中与黑龙潭断裂有关的有3次,见表1,证明其存在一定程度的地震危险性,结合区域构造背景以及其活动性的分析,黑龙潭断裂最大潜在震级不超过6.0级[7]。

表1 昆明盆地内5级以上地震目录表

3 断裂对建筑场地影响分析

由于黑龙潭断裂在昆明盆地内为隐伏断裂,且根据资料可知其可能从场地附近经过,因此本次工作采用EH4物理探测法对场地覆盖土体进行探测。EH-4高频大地电磁测深法是美国EMI与Geometrics公司于20世纪90年代研制的新型电磁探测仪EH-4型电磁系统,它可以在距地面数米到1 500 m范围内探测到地层剖面的电性变化,在地下水勘探、环境监测、矿产与地热勘探、工程地质勘探等领域具有广泛的应用前景。本次研究通过该方法反演推断断裂分布及其破碎带具体位置。

根据场地周边水文、地质、地形地貌的调查及场地内钻探勘查可知:该建筑场地上伏地层为第四系全新统人工活动层杂填土及素填土、第四系全新统冲湖积层黏土及粉土、第四系全新统冲洪积层卵石、圆砾及粉质黏土;下伏地层为二叠系下统阳新组(P1y)灰岩、寒武系沧浪铺组(ε1c2)砂岩、页岩等。

由图4物探EH4剖面图可见,在野外观测数据以及实测原始数据分析成果等基础上,结合实际地质情况对探测进行反演,综合该地区的钻孔资料、地质资料、地球物理特征以及视电阻率剖面等值线图等,可按四个电性层进行划分。第一电性层为地表全新统耕植土、黏土、粉土、卵石、圆砾等,电阻率值在0 Ω·m～150 Ω·m,异常形态呈层状产出;第二电性层为强-中风化灰岩带,电阻率值在150 Ω·m～400 Ω·m,异常等值线表现为层状产出,表现中、低电阻率的特征;第三电性层为下伏基岩,主要为二叠系阳新组(P1y)灰岩、寒武系沧浪铺组(ε1c2)石英砂岩、页岩等,电阻率值在400 Ω·m以上,表现为中高电阻率异常特征,异常形态呈面状分布,高阻异常地段通常岩石完整性较好,电阻率分布均匀;第四电性层为断裂破碎带引起的异常,电阻率值在0 Ω·m～200 Ω·m,异常形态常呈带状、串珠状产出,表现低电阻陡倾、带状异常分布特征。

由图4可见,表层蓝色区域,电阻率在0 Ω·m～100 Ω·m,整个剖面反映的地表覆盖层厚度,总体埋深较大,厚度均大于60 m,其岩性主要为第四系黏土层、粉土、卵石及圆砾层,电阻率整体表现为低阻异常特征;该层以下的低阻区域为强-全风化灰岩层,风化程度强烈,含水量较大,表现为低阻特征;下伏完整基岩电阻率值相对较高,大于400 Ω·m,推测为F2断层的西侧为二叠系阳新组(P1y)灰岩,东侧为寒武系沧浪铺组(ε1c2)砂岩、页岩等,岩性相对完整;整个剖面的观测点均处于第四系地层中;在6号～13号点下方,以10号点位中心出现条带状和串珠状的低阻异常区,电阻率在0 Ω·m～100 Ω·m,推测为黑龙潭断裂引起,由异常可见,断层产状倾向东,倾角较陡,下延深度大于700 m,推测断裂破碎带宽带约为100 m。断裂地面投影线的中轴线距离场地拟建建筑物的最近距离约60 m。

结合上述分析可得,场地距离昆明地区主发震断裂带-小江西支断裂、普渡河-西山断裂带较远,受其影响程度较小;黑龙潭断裂从场地东侧边缘穿过,距离场地拟建建筑物的最近距离约60 m,该断裂属早、中更新世强烈活动,晚更新世活动较弱;通过钻孔勘查、物探(EH4)勘查及场地地质调查可知场地整体覆盖层厚度大于60 m,按抗震设防烈度8度时,可忽略发震断裂错动对地面建筑的影响。

4 结语

黑龙潭断裂从该建筑场地东侧边缘穿过,距离场地拟建建筑物的最近距离约60 m,该断裂属早、中更新世强烈活动,晚更新世活动较弱,虽有一定活动性,但场地整体覆盖层厚度大于60 m,按照《建筑抗震设计规范》要求可忽略发震断裂错动对地面建筑的影响。但场地区地表沉积物覆盖厚,场地东侧距离黑龙潭断裂较近,为确保建筑物的安全,达到防震减灾之目的,需按照相关规范要求作好抗震设防。