秦嶺北緣斷裂帶特征及對某輸水工程線路方案的影響評價

蔣 銳，焦振華

(陜西省水利電力勘測設計研究院，陜西咸陽 712000)

1 概況

秦嶺北緣斷裂帶周至—長安子午段橫跨渭河盆地和秦嶺山地兩大地貌單元，斷帶北側為渭河盆地，盆地內地形平緩開闊;斷帶南側為秦嶺山地，山地內山巒重疊，溝壑縱橫［1］。

渭河盆地內主要分布新生代第四系及第三系洪積、河流相或河湖相沉積地層，巖性包括碎石類土、砂類土、粘性土。秦嶺山地內主要發育變質巖和巖漿巖地層。變質巖包括前泥盆系(AnD)、下元古界(Pt1)地層，前泥盆系(AnD)巖性以云母斜長片麻巖為主，夾片巖、大理巖;下元古界(Pt1)巖性主要為二云母石英片巖、黑云母片麻巖、石英巖、絹云母石英片巖、綠泥石石英片巖、大理巖等;巖漿巖為燕山期(ηγ25)混合花崗巖。

某輸水工程周至—長安段線路初擬了兩個方案，分別為隧洞方案及隧洞+箱涵方案［2］。地和渭河盆地的分界斷裂，自喜山期以來，該斷裂持續活動使其北側地塊不斷下落，形成渭河斷陷帶，而斷裂南側地塊則不停抬升，形成秦嶺山地。在戶縣草堂鎮東南，高聳的秦嶺山地與平坦的山前沖洪積平原形成強烈的地形反差，其分界處即為秦嶺北緣斷裂通過的地方(照片1)。

秦嶺北緣斷裂傾向北，傾角45°～75°，由相互平行的多條斷裂組成。斷裂先期為壓性，后期呈現張性或張扭性，其破碎帶較寬，達180余米，由不同時代、不同巖性的地層組成。

2 秦嶺北緣斷裂帶特征

2.1 斷裂帶的展布

秦嶺北緣斷裂是一條區域性大斷裂，該斷裂分為東、西兩段。西段介于木棉灘與天王鎮之間，東段西起周至縣西駱峪，呈近東西向延展至藍田縣湯峪以東，長達115 km以上。

該斷裂周至縣西駱峪—長安縣子午鎮段為秦嶺山

照片1 秦嶺山地和山前沖洪積平原Photo 1 Qinling mountain area and piedmont alluvial plain

在戶縣澇峪河出山口，可見到斷裂帶由3條主要斷面組成，斷裂帶規模達100～200余米。其中南側的下元古界片巖破碎帶寬約80 m，碳化嚴重，次級斷面發育、地層揉皺強烈，中間的巖性分界斷面表現為與北側的新近系礫巖呈斷層接觸關系，斷面傾角較緩，45°左右，斷裂的最新活動斷面位于斷裂帶最北側，走向近東西、傾向北，傾角變陡，約65°，其南側為新近系礫巖，北側為全新世卵石、漂石，夾于新老斷面之間的新近系礫巖其內部的次級斷面也很發育。

周至—長安段秦嶺北緣斷裂帶展布示意如圖1所示。

圖1 秦嶺北緣斷裂帶展布示意圖Fig.1 The red dotted line showing the extending of northern Qinling fault zone

2.2 斷裂帶的活動性

周至—長安子午段斷裂帶沿線可見多處出露痕跡，多處可以見及斷裂新活動錯斷了秦嶺北坡一些河流和溝峪的Ⅰ、Ⅱ級階地及坡洪積臺地，形成斷層陡坎。

子午峪 斷裂活動錯斷了出山口右岸一級階地，形成東西向斷層陡坎(照片2)。

照片2 子午峪斷裂錯段一級階地Photo 2 The first terrace faulted by Ziwuyu Fracture

祥峪口東驚駕村 斷裂活動錯斷了山坡上的第四紀晚期坡積層，并在上盤土層中形成多個地震崩積楔。

紫竹峪 斷裂活動錯斷了該處出山口右岸一級基座階地，形成東西向斷層陡坎(照片3)。

戶縣頭岔溝 探槽揭示該斷裂的多期古地震事件。

新陽坡村 斷裂活動錯斷了該處山坡上的第四紀晚期坡積層，斷層上部接近地表。

澇峪河出山口 斷裂在此表現為多期活動特性，分別錯斷云母片巖、新近系礫巖及第四系全新統砂卵石地層(照片4)。

照片3 紫竹峪斷裂錯段一級階地Photo 3 The first terrace faulted by Zizhuyu Fracture

照片4 澇峪河斷裂造成卵石定向排列Photo 4 The pebbles arranged in same direction caused by Laoyuhe Fracture

甘峪河左岸 秦嶺北緣斷裂活動錯斷了該處山前黃土臺地上部的黃土和古土壤地層，在土體內形成劈理和斷層滑動面。

上述諸多斷裂活動跡象表明，秦嶺北緣斷裂帶周至—長安子午段全新世期間活動強烈，為全新世活動斷裂。

3 斷裂對線路方案的影響評價

根據斷裂帶平面展布特征及線路方案布置，繪制出斷裂帶與線路方案的平面位置示意如圖2所示。

由圖2可以看出，隧洞方案大部分線路位于斷裂帶以南0.5～1.0 km，僅在末端近正交穿越斷裂帶;隧洞箱涵方案大部分位于斷裂帶附近，并7次斜穿斷裂帶。

斷裂帶主要巖性包括碎裂巖、構造角礫巖、斷層泥等，斷層帶內鉆孔部分巖芯如照片5所示;斷裂帶以南(斷裂下盤)受斷裂影響較小，巖芯相對完整，如照片6。

圖2 斷裂帶與線路方案平面位置示意圖Fig.2 The sketch showing the location of fault zone compared with the route plan

照片5 斷裂帶內巖芯照片Photo 5 The drilling core of fault zone

照片6 斷裂帶以南約200 m巖芯照片Photo 6 The core distanced from 200 meters south of the fault zone

由圖2可知，隧洞方案線路大部分位于斷裂帶下盤0.5～1.0 km，已基本避開了斷裂帶及其影響帶的影響，巖體質量相對較好，洞室圍巖受斷裂影響較小。

隧洞+箱涵方案隧洞段多次斜穿斷裂帶及其影響帶，斷裂帶內地層結構復雜、巖芯破碎，巖體質量較差，洞室圍巖受斷裂影響很大。

秦嶺北緣斷裂帶為全新世活動斷裂，對穿越該斷裂的工程將會產生影響。隧洞方案僅一次穿越斷裂，而隧洞+箱涵方案7次穿越斷裂，斷裂活動對隧洞方案影響相對較小。

4 結論

(1)秦嶺北緣斷裂周至縣西駱峪—長安縣子午鎮段為秦嶺山地和渭河盆地的分界斷裂，斷裂先期為壓性，后期呈現張性或張扭性，其破碎帶較寬，由不同時代、不同巖性的地層組成。

(2)秦嶺北緣斷裂周至縣西駱峪—長安縣子午鎮段全新世期間活動強烈，為全新世活動斷裂。

(3)隧洞方案線路受斷裂帶影響相對隧洞+箱涵方案較小。

［1］ 景積倉.西成客專秦嶺山前F1斷裂處選線幾點認識［J］.山西建筑，2011，37(1):113 －114.

［2］ 蔣銳，焦振華，張興安，等.陜西省引漢濟渭工程輸配水干線工程地質勘察報告(項建階段)［R］.西安:陜西省水利電力勘測設計研究院，2015.