銀江水電站雅江橋韌性剪切帶活動性及構造巖特征研究

石伯勛 陳又華 李茂華

（長江勘測規劃設計研究有限責任公司 湖北武漢 )

銀江水電站雅江橋韌性剪切帶活動性及構造巖特征研究

石伯勛 陳又華 李茂華

（長江勘測規劃設計研究有限責任公司 湖北武漢 )

西南水資源豐富，但地質構造復雜，對于大型水電工程來說，抗震防震更為重要。金沙江銀江水電站壩址區發育有雅江橋韌性剪切帶，在工程勘察期間，長江勘測規劃設計研究有限責任公司對其活動性和構造巖特征進行了研究，認為該雅江橋韌性剪切帶為深部形成，在金沙江下切，西部地殼總體上升的綜合作用下露出地面，顯微構造、測年分析表明該韌性剪帶早更新世后沒有活動的跡象，其構造巖工程地質性狀較好。

銀江水電站雅江橋 韌性剪切帶活動性 構造巖 特征研究

1 工程概況

金沙江銀江水電站位于金沙江干流中游末端的攀枝花河段上。地處金沙水電站和烏東德水電站之間，電站由大壩、河床式電站、混凝土縱向圍堰、導流明渠等建筑物組成。本工程為Ⅱ等大（2）型工程，擋水、泄洪和電站等主要建筑物為2級建筑物，次要建筑物為3級建筑物。

2 區域地質背景

2.1 地形地貌

研究區地處青藏高原東部川滇山地，地勢西北高、東南低，山脈多為近南北向展布。雅江橋韌性剪切帶所處地貌以山地為主，間夾山間盆地，河谷深切。雅江橋韌性剪切帶分布河段兩岸高位階地多被河流剝蝕，局部分布有階地呈不連續分布，僅金沙江河床兩岸分布有連續Ⅰ～Ⅱ級階地，拔河高度5～10m。

2.2 地層巖性

區域范圍內地層主要有下元古界變質巖系、震旦系至白堊系沉積巖類，并有不同時期的巖漿巖廣泛出露。 韌性剪切帶內巖性混雜，巖性以晉寧期黑云母閃長巖、石英閃長巖為主體，夾有綠泥石片巖、花崗閃長巖、花崗巖、斜長角閃巖等，帶內巖石具有綠泥石化，局部絹云母化，少數具強蝕變現象，其間還穿插較多的輝綠巖、煌斑巖、石英巖、偉晶巖脈及方解石脈（包體）等。韌性剪切帶北西側為花崗巖，南東側為晉寧期石英閃長巖，二者與韌性剪切帶內巖體呈混熔緊密接觸。

2.3 構造特征

圖1 雅江橋韌性剪切帶展布圖

雅江橋韌性剪切帶處在“川滇菱形塊體”內

部,以川滇南北構造為主體，發育一系列南北向、北北東向，北東向、北西向斷裂構造。除發育以上脆性斷裂外，區內還發育雅江橋韌性斷裂剪切帶,走向10°～45°，總體呈舒緩波狀展布，見圖1。

3 韌性剪切帶的形成演變

通過對區內的構造運動、變質作用、巖漿活動、沉積作用等的調查，可將韌性剪切帶的形成 演變經歷了以下幾個時期：

3.1 前震旦紀結晶基底形成時期

研究區的太古代侵入體形成于地球基本上未分異的地史時期，晉寧運動使會理群發生劇烈褶皺，與此同時由于上地幔的高熱流，產生局部熔融，進入新的巖漿活動歷程；其后升起為該區的基底。

3.2 華力西期構造活動時期

華力西末期使本區經歷了第二次較大的構造運動，活動性質以振蕩運動為主要特征。在強大的南北向擠壓力作用下，使研究區的基底巖石發生了強烈的韌性剪切變形。

3.3 燕山運動構造活動時期

燕山運動中期，局部有輕微的褶皺運動，晚期全區發生了一次褶皺運動，此次構造活動造成的變質作用不強，無法較高程度地改變韌性剪切帶內變質巖的巖貌，只使一些礦物在新的條件下不穩定而發生局部的變化。

3.4 喜山運動構造活動時期

圖2 雅江橋韌性剪切帶及碎性斷層形成機制模擬圖

喜山運動是本區重要的構造運動，早期運動性質以褶皺造山運動為主，晚期則表現為大面積的整體抬升,經長期侵蝕、剝蝕及河流下切作用，雅江橋韌性剪切帶出露地表(圖2)，帶內規模較小的脆性斷層為喜山期構造運動產物。

4 韌性剪切帶特征

韌性剪切帶又稱韌性斷層，是巖石在塑性狀態下發生連續變形的狹長高應變帶；韌性剪切帶是地殼內中深-深層次的主要構造類型之一，帶內變形和兩盤的位移由巖石塑性流變來完成。

4.1 韌性剪切帶基本特征

雅江橋韌性剪切帶走向NE 10°～45°，傾向NW，傾角70°～80°，發育在銀江水電站近場區近南北向磨盤山-綠汁江斷裂的西邊，北東向倮果斷裂南東側，與倮果斷裂近平行或小銳角相交。在銀江水電站近場區研究范圍內，經搬開洞、馬家田溝向北東方向延伸，至密地橋下游一帶后,大致沿金沙江向NE45°方向延伸，至金沙江與雅礱江交匯處，后順雅礱江河谷經花灘向北東向延伸，穿過雅礱江桐子林壩址后，延出近場區研究范圍。韌性剪切帶總體呈凸向南東方向的波狀弧形展布，剪切帶寬450～1200m，總體南寬北窄。

根據地表調查和鉆孔揭示，壩址區沿金沙江河槽具有韌性剪切帶特征的巖體寬度為450～600m，其中，糜棱巖寬幾厘米至2m，初糜棱巖寬1～3m；強綠泥石化閃長巖寬5～10m；綠泥石化閃長巖寬10～50m；平面分布具有斜列展布和呈透鏡體狀交替出露，即閃長巖（花崗巖）-綠泥石化閃長巖-初糜棱巖-糜棱巖-初糜棱巖-綠泥石化閃長巖-閃長巖（花崗巖）。

上壩址河段韌性剪切帶內巖石以晉寧期黑云母閃長巖、石英閃長巖為主體，夾有綠泥石片巖、花崗閃長巖、花崗巖、斜長角閃巖及偉晶角閃巖等，巖石具有絹云母化、綠泥石化，少數具強蝕變現象；其間還穿插較多的輝綠巖、煌斑巖、石英巖、偉晶巖脈及方解石脈等,巖體剪切變形向兩岸坡逐漸減弱并消失的特點。

從各巖脈的變形特征看，該剪切帶經歷了多期活動，既有韌性剪切變形，也有脆性變形，如淺色礦物晶形拉長后呈定向排列，這是韌性剪切變形的典型特征之一，后來多次發生韌性剪切

變形，使礦物晶形拉長后呈定向排列的面理擠壓形成小型褶皺；如偉晶巖脈呈曲尺狀、腸狀、“A”字型等，根據這些變形特征分析，該韌性剪切帶自晉寧期至燕山期經歷了多期韌性剪切活動。

除了韌性剪切導致巖體變形外，還有脆-韌性剪切變形，不連續面兩側一定范圍內的巖層發生一定程度的塑性變形，主要表現為剪切派生的張應力形成的雁列脈，反映巖石脆性破裂特征；張裂隙之間的巖石一般受到一定程度的塑性變形。

受喜山期構造運動影響，韌性剪切帶內發育數條規模較小的脆性斷裂，斷裂走向NE-NEEEW，多傾向NW、N,傾角多為陡傾角，展布長一般小于3km，斷層破碎帶寬度一般小于0.30m，帶內主要為初糜棱巖、碎裂巖、角礫巖等。各脆性斷層特征不在此贅述。

4.2 韌性剪切帶的運動學特征

前已述及，雅江橋韌性剪切帶總體走向為NE10°～45°，夾持在近南北向磨盤山-綠汁江斷裂和北東向倮果斷裂之間，構造控制了該區巖漿活動，而巖漿活動在不同的時期也不一樣，晉寧期以酸堿性火山巖為主，華力西期以基性巖噴發和超基性巖漿侵入，稍后還有堿性-酸性巖漿活動，燕山期正長斑巖噴出。幾期巖漿噴發除了成分不同外，其運動方式有擠壓性質，也有拉張性質，有深層活動也有淺層活動，由巖樣鑒定結果可知，雅江橋韌性剪切帶一是條既有韌性、又有脆-韌性剪切變形的多期活動剪切帶。

銀江水電站壩址附近金沙江兩岸韌性剪切變形漸變弱，江邊兩岸出露的巖體中剪切帶發生彎曲變形較普遍。右行剪切帶末端對剪切帶的主體作順時針方向彎曲，左行的則相反。這種效應可使兩條同樣運動方式的相鄰剪切帶互相交切或聯合，形成菱形或網格狀構造。

4.3 巖石變形變質特征

4.3.1 巖石變形特征

第一幕變形發生于韌性變形變質作用以前，區域構造線呈近南北向和北東向。其特征是在表殼巖包體巖石中，石英、斜長石和黑云包體定向形成殘縷結構（Si），其方向與糜棱頁理（Sc）斜交，顯示了Si早于Sc的特征。這種變形特征只有在顯微組構研究中才能發現。

第二幕變形主要表現于表殼巖包體經受了強烈的韌性變性作用，形成了變晶糜棱片麻巖。從區域上看，該幕韌性變形作用為近東西向。

第三幕變形表現于表殼巖圍巖-黑云英云閃長質片麻理中的片麻理構造，變形作用雖未見強烈的置換，但可見近東西走向的片麻理被近南北向面理改造。從區域上看，構造線為近南北向。

4.3.2 巖石變質特征

剪切帶內發育的糜棱巖、初糜棱巖的碎斑礦物主要為斜長石、鉀長石、石英，其間填充許多綠泥石和方解石及少量碎斑磨碎的碎粒，碎斑普遍具有裂紋，裂紋中填充的形式主要是方解石，也有少量綠泥石，部分巖石碎斑內部呈粘土化和綠泥石化，有的完全被綠簾石集合體取代；碎基的礦物主要為綠泥石、絹云母、方解石、黑云母、石英、鉀長石、斜長石、石英，綠泥石常構成斷續條狀、波浪狀，呈定向分布，絹云母呈纖維狀具定向性，平行流狀構造方向。黑云母部分沿邊緣或解理白云母化或綠泥石化。

4.4 韌性剪切帶中巖石鏡下特征

4.4.1 韌性剪切帶的原巖

原巖主要是雅江橋混合巖（Pt1Y）以及后期侵入其中的一些小巖體和脈巖，其次是局部混合巖化的微片麻狀粗粒黑云母石英閃長巖（Pt1S）。

基體為黑云母斜長片麻巖，由黑云母（8%±）、斜長石（70%±）和石英（20%±）組成，黑云母已蝕變為淺綠色的綠泥石。

脈體：都是淺色礦物組成，主要是鉀長石和石英，它們構成平行于片麻理的條帶，有時可見捕獲基體中的斜長石顆粒；石英為它形，粒狀，干凈透明無色。

4.4.2 糜棱巖系列

雅江橋韌性剪切帶采集的糜棱巖主要有初糜棱巖，糜棱巖和糜棱片麻巖。這些糜棱巖類都受到后期地質流體的交代蝕變作用，大部分具有綠簾石化、綠泥石化以及碳酸鹽化等蝕變現象,僅有少數碎斑是石英，大多具有波狀消光，有的為帶狀消光。

4.4.3 后期脆性構造巖—碎裂巖系列

這些構造巖已經不屬于韌性剪切帶的范疇，是疊加在其上的脆性斷裂活動的產物,巖石定名為碳酸鹽化綠泥石化碎裂巖。

5 韌性剪切帶工程地質特征

勘察期間,在左右岸進行了詳細的工程地質測繪和試驗，左岸坑槽布在脆-韌性剪切帶內，右岸平硐布在強綠泥石化巖體中，鉆孔和地表分別進行了壓水試驗和注水試驗。

根據野外宏觀特征和鏡鑒結果，類比非韌性剪切帶區巖石（體）工程性質，將銀江壩址區韌性剪切帶內巖石（體）的工程性質宏觀評價見表1。

表1 壩址區韌性剪切帶內巖石（體）工程評價表

6 韌性剪切帶活動性

6.1 活動期次

古生代，強烈的構造運動作用，在較深位較高溫壓條件下發生了區域性的動熱變形變質作用，結晶基底巖石產生了不同程度的變質，與此同時，雅江橋韌性剪切帶初步形成并隆起。

新生代，研究區地殼整體大范圍抬升，雅江橋韌性剪切帶隨之上升。金沙江貫通后，河谷迅速下切，韌性剪切帶逐漸露出地表，經新構造運動后，形成現代地形地貌和地質結構特征。喜馬拉雅運動晚期，區內近東西向的擠壓力轉為北北西向的擠壓作用力，這種北西向的擠壓作用力造成測區的左行走滑，同時近南北向擠壓使韌性剪切帶內形成了近東西向的規模較小的的脆性逆斷層。

6.2 活動性

從晉寧期的巖漿巖變形到三疊系砂巖的褶皺和變質，表明雅江橋韌性剪切帶經歷了漫長的歷史時期。其活動性既有韌性剪切變形，也有脆-韌性剪切變形。雅江橋韌性剪切帶形成后，受后期構造運動影響，帶內產生規模較小的脆性斷層，取樣測年成果表明這些脆性小斷層形成年代為早更新世-中更新世活動斷裂，不屬工程活動斷層。

7 結論

（1）雅江橋韌性剪切帶所處大地構造部位為揚子準地臺之康滇地軸中部，康滇地軸在地質歷史上長期受西部地槽強烈活動的影響，巖漿活動強烈，沿張裂帶侵入中性、酸性、基性、超基性巖漿。

（2）雅江橋韌性剪切帶在銀江水電近場區內經搬開洞、馬家田溝向北東方向延伸，至密地橋下游一帶后,大致沿金沙江呈NE45°方向，延伸至金沙江與雅礱江交匯處，后順雅礱江河谷經花灘向北東向延伸，穿過雅礱江桐子林壩址。

（3）雅江橋韌性剪切帶的原巖以石英閃長巖為主體，間有太古代更長花崗巖，華力西期的區域性動熱變形變質作用使此區間巖體呈剪切應變狀態，導致巖體的巖脈等產生塑性變形，燕山期構造運動繼承了此種狀態并再結晶成巖礦物產生定向排列和局部的富集，隨喜山運動地殼抬升和金沙江河谷下切，此巖體逐步出露于地表形成―“雅江橋韌性剪切帶”。

喜山期后期倮果斷裂等再次活動，受其影響此區域內巖體產生了一系列破裂變形，導致沿倮果斷裂帶附近巖體內微裂隙發育、巖體破碎。

（4）壩址區韌性剪切帶寬度為450～600m，帶內以黑云母閃長巖、綠泥石化石英閃長巖為主體，間夾透鏡體狀初糜棱巖、糜棱巖，糜棱巖寬幾厘米至2m，初糜棱巖寬1～3 m。巖石普遍有絹云母化、綠簾石化，少數顯強蝕變現象，其中左、右岸巖體中所夾的花崗巖脈、石英巖脈等均有韌性、脆-韌性變形特征；右岸平洞內橄欖二輝玢巖脈、石英巖脈、方解石脈和江邊橄欖二輝玢巖脈均無韌性、脆-韌性變形跡象。倮果大橋至雅江橋河段，韌性剪切帶內巖石以片麻巖及條帶狀混合巖為主，具強蝕變現象。

（5）韌性剪切帶內無區域性斷裂穿過，受后期構造運動影響，帶內發育規模較小的脆性斷層，斷層走向以NE向為主，斷層帶寬3～4 m，性狀較差，多順河向分布，呈斜列展布或小銳角相交，交匯處巖體質量差，但巖體質量差的范圍不大，且帶狀分布或透鏡體狀分布。

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.09.016

TV74

B

1672-2469(2014)09-0051-04

石伯勛（1963年—），男，教授級高級工程師。