板澗河水庫壩址安山巖噴發韻律分析

□郅軍超（太原理工大學）

板澗河水庫為某引黃工程的調蓄水庫，擬建壩高90m左右，為高壩。壩址區出露地層巖性為震旦系下統馬家河組安山巖、震旦系中統云夢山組石英砂巖及底部礫巖，局部分布第四系松散堆積層，壩基主要為馬家河組安山巖，主要為暗褐色致密狀安山巖，巖性具有周期性韻律變化，從熔巖的產狀來看，全系為中心式噴發，層狀巖流，壩址區為位于中心式噴發期的后期，噴發能量較弱，規模小，相間周期短，間歇性層序不明顯。其噴發韻律的正確劃分，對準確分析壩基穩定性具有重要意義。

1 壩址工程地質特征

板澗河水庫工程位于垣曲縣西部黃河的一級支流板澗河中游，本段河谷呈“S”型，流向由S65°E轉向N80°E。谷底高程454～460m，兩岸高程多在790～1050m。河谷底寬10～120m，河谷斷面呈“V”型。壩址區為剝蝕構造低山區，區域內除河谷底部及局部岸坡下部有第四紀松散堆積外，大部分基巖裸露，出露基巖為震旦系下統馬家河組安山巖、震旦系中統云夢山組石英砂巖及底部礫巖，壩基主要為馬家河組安山巖，該組地層主要分布于黃河以北的澗南溝北嶺-閻家山-泉爾莊-同善鎮-安家山-金星疙瘩。主要為暗褐色致密狀安山巖，巖性具有周期性韻律變化，每一韻律以偏基性的中性熔巖開始（輝石安山巖）到中性巖（安山巖）為止，從熔巖的產狀來看，全系為中心式噴發，層狀巖流，以基性的中性巖-中性巖為主。

2 壩址安山巖旋回層序劃分方法及分析

為查明壩址安山巖噴發韻律，準確劃分其噴發層流層序，在詳細的野外地質觀察和分析的基礎上，采用了鉆探、硐探、聲波、鉆孔電視及取代表試驗，試驗室巖礦鑒定等方法。通過現場肉眼判別，并結合鉆孔聲波測試資料、探硐開挖揭露、鉆孔電視及鉆孔巖芯鑒定分析等進行綜合判定。查明壩基及兩岸安山巖噴發韻律及層流分布規律，目前國內外有關火成巖噴發韻律研究大多是從地層年代、區域特征等方面進行區域大旋回規律研究，從工程地質角度去研究安山巖巖體的噴發層流特征，既研究巖體介質的物理、化學改變，次級韻律，更重視相關的巖體完整性及巖體結構的差異，將能更加切合工程實際，具有針對性、客觀性。

2.1 壩址區安山巖巖性特征分析

壩址安山巖主要為震旦系下統馬家河組，巖性為暗褐色致密狀安山巖，壩址區為位于中心式噴發期的后期，噴發能量較弱，規模小，相間周期短，間歇性層序不明顯，為查明壩址安山巖噴發韻律，準確劃分其噴發層流層序，筆者在詳細的地表野外地質觀察和分析的基礎上，結合工程實際采取了鉆探取芯、硐探揭露的方法通過現場肉眼判別，通過對壩址區12個鉆孔巖芯鑒別對比分析，從巖芯巖性、顏色，結構構造、揭露疑似層間間隙面分析等方面地質特征分析對比，初步劃分出了安山巖的層流小旋回關系，并進一步結合鉆孔電視及探洞開挖揭露結合巖體結構驗證并修正其層序劃分，結果見表1。

分析表中小旋回劃分，每一層流厚度不均，從上至下，由中性安山巖、杏仁狀安山巖——偏基性安山巖輝石安山巖——中性安山巖——偏基性安山巖輝石安山巖——中性安山巖、杏仁狀安山巖的韻律小旋回，巖層表層及上部，由于風化等原因，層流間間歇面特征較中下部明顯，進一步揭示了壩址區安山巖噴發期，層流間歇短，噴發規模不大，噴發連續性強，安山巖結構特征較好，未發現層流間對壩基穩定影響較大的結構性軟弱夾層等。

2.2 聲學特征分析

表1 壩址區安山巖噴發層序劃分特征表

巖體的縱波波速能夠反映巖體介質的密度、巖體的破碎程度和緊密性，聲波測井主要應用于巖體結構風化特征分析，是完整性定性分析的定量指標之一。筆者從安山巖巖體聲學特性分析層流間間歇面縱波波速和完整巖體的差異性，從聲波特征分析其量化指標，綜合分析判斷其層流間歇面聲波值特征（選取代表性鉆孔分析見表2），從而正確區分噴發層流界界線，揭示安山巖層流旋回韻律關系。

對比分析可見層流間歇面間縱波波速值普遍小于完整安山巖波速值5.00%～57%，差異性較明顯，具有可辨別性，是對噴發層流界限劃分較好的佐證，其中ZK-1中7#～6#之間間歇面波速出現偏大現象，結合鉆孔電視高清成像揭露，為充填方解石質細脈，密實度較高所致。

表2 安山巖噴發層流間歇面聲波特征分析表

2.3 綜合分析結果

綜合現場壩址區安山巖鉆孔揭露深度內巖芯鑒別分析及聲波測井縱波波速特征分析，從地層旋回韻律及工程地質巖體力學參數量化指標方面分析劃分了該區域安山巖噴發韻律特征和巖性地層特征的劃分，二者之間具有較好的對應關系，同時也較好地反應了層流間歇面、噴發巖體的工程地質特性，準確劃分噴發層流的空間分布，為量化分析壩址區建筑物穩定性提供依據。

3 結語

從現場勘察及資料分析，結合本工程區的特點，著重研究了板澗河壩址區安山巖巖體的聲學特性縱波波速和巖體巖性、結構特征，通過現場實際統計資料以及較深入的研究、分析，揭示了安山巖旋回層序、噴發韻律規律，準確劃分安山巖噴發層流界線，為準確分析壩基穩定、壩型選擇及壩體結構優化設計提供了可靠的地質參數。