相公廟水庫壩址區微地貌與地質構造的響應

趙　超

(安徽省水利水電勘測設計院，安徽 蚌埠　233000)

相公廟水庫壩址區微地貌與地質構造的響應

趙超

(安徽省水利水電勘測設計院，安徽 蚌埠233000)

摘要:文章通過對相公廟水庫壩址區微地貌的成因分析，指出了山區河流的微地貌不僅與鄰近的地質構造關系密切，還受遠距離的地質構造控制。并對山區河流的微地貌成因和地質構造的查找提供思路。

關鍵詞:微地貌；地質構造；響應；溯源侵蝕

擬建的相公廟水庫位于岳西縣毛尖山鄉境內,水庫地處江淮分水嶺南側的大別山東麓,屬長江流域皖河支流鷺鷥河中游,水庫大壩為現澆混凝土雙曲拱壩,壩頂高程474.00m,最大壩高72.0m,查清壩址區地質構造以及微地貌與地質構造的響應對壩址區地質構造的查找和識別具有重要意義。

1區域地質概況及地形地貌特征

工程區位于揚子準地臺、淮陽臺隆、岳西臺拱,大別山復背斜的核部,地處磨子潭-曉天深斷裂和桐城-烏石埝深斷裂形成的三角地帶西南部,桐城-烏石埝深斷裂是工程區附近最大斷裂,屬郯廬大斷裂的一段,總體走向N45°～50°E,具右旋平移特征,距壩址區南側直線距離約22km。工程區斷裂構造主要形成于印支期和燕山期,區域構造方向以NNE～NE向右旋正或逆平移斷層為主要斷裂方向。區內出露地層巖性主要為前震旦系大別山群的1套變質雜巖系和五臺-呂梁期侵入巖體,并有燕山期侵入脈巖。

鷺鷥河長約20km,總體流向為自北向南,受后期構造運動影響,河流多蜿蜒曲折,大多表現為自東向西扭的特征。河槽底寬一般為20m～60m,局部較窄處寬僅5m～10m,河流總體坡降較大,河谷形態以“V”型谷為主,兩岸岸坡陡峻,河谷內大多基巖出露,急彎深灘、懸崖陡壁隨處可見,河谷內近代沖積物呈小塊零星分布,但厚度較薄,河床內多分布有兩岸山體崩塌堆積的巨石。

2壩址區地形地貌及主要地質概況

2.1壩址區地形地貌

鷺鷥河在擬建相公廟大壩壩線上游100m經一“U”形拐彎,流向由S40°W轉為壩線處的S85°E,在壩線下游60m處轉為S47°E,再至壩線下游260m轉為S39°W。壩址處河谷基本呈“V”型,左岸壩線下游40m、90m和150m處,分別發育3條與河流斜交的沖溝,地形完整性較差,左岸山坡地形坡度總體為45°;壩址區河谷寬為30m～40m,壩線下游160m～260m河段河谷寬5m～15m,壩線下游260m以下河谷寬約20m,壩址區左側為寬約20m厚4m～5m的砂卵石灘地,右側為常年流水主河槽寬10m～20m;右岸地形表現為寬緩凹溝及山包,壩址上游受發育一條較大的深切沖溝,壩基附近發育幾條與河流近垂直的寬緩淺溝,地形稍不完整,右岸地形坡度總體為50°左右,局部稍陡70°左右。

2.2壩址區地層巖性

壩址區出露的基巖巖性主要為混合花崗巖,穿插有少量后期侵入的斜長角閃巖巖脈和石英正長斑巖巖墻。第四系覆蓋層在壩址區有少量分布,主要為河床內的第四系沖洪積物及崩積物。

混合花崗巖為五臺-呂梁期第二次侵入,屬堅硬巖,抗風化能力較強,山坡地表一般為弱風化,局部微風化,河床中受水流沖刷多為微風化～新鮮。

斜長角閃巖為海西期侵入,穿插于混合花崗巖中,大多沿NE向構造面侵入,與兩側圍巖大多呈斷層接觸,膠結一般,受侵入構造的后期活動影響,斜長角閃巖內大多發育有與構造面近平行的片理。巖質堅硬,抗風化能力較差,在地表多形成風化深槽。

石英正長斑巖為燕山期侵入,以巖墻形式貫穿于混合花崗巖中,多沿NE向構造侵入,與圍巖呈混熔或斷層接觸。巖質堅硬,抗風化能力和抗沖刷能力稍強于混合花崗巖。

壩址區沖洪積層主要分布于河床左側,由微風化的混合花崗巖砂卵石夾細砂組成,厚4m～5m;壩址區崩塌堆積物零星散落于河床部位,主要成份為微風化～新鮮的混合花崗巖塊石或大塊石。

2.3壩址區主要地質構造

壩址區分布的稍具規模的地質構造如下:

(1)f104。產狀N40°E,SE∠80°,右旋正平移斷層,長大于300m,傾向位移約12m,走向位移約110m,面較直不平,附鐵錳膜,斷層帶寬0.5m～0.8m,內夾斜長角閃巖脈,帶內為張開的擠壓碎裂巖,弱風化,膠結較差,兩側巖石微風化。

(2)f202。產狀N75°E,SE∠60°,逆斷層,長大于220m,傾向位移約10m,面略彎曲,內夾25cm～50cm寬斜長角閃巖巖脈,裂隙式接觸,膠結一般。

(3)f203。產狀N45°E,SE∠85°,正斷層,長約85m,傾向位移約5m,面波狀起伏,凹凸不平,帶寬15cm～20cm,帶內巖石擠壓破碎,近河邊處斷層帶內充填團塊狀斜長角閃巖。

(4)f204。產狀N40°E,SE∠80°,右旋逆平移斷層,傾向位移約5m,走向位移約15m,斷層面一般較平直,總體稍有扭曲。左岸山坡部位斷層帶寬0.3m～0.9m,河床部位寬一般0.2m～1.0m,右岸山坡部位寬為1.7m。斷層帶內一般夾有微風化斜長角閃巖脈,裂隙式接觸膠結一般。

(5)ξoπ。它為石英正長斑巖巖墻沿斷層侵入,產狀N45°E∠90°,寬約8m,上游側與混合花崗巖呈混熔接觸,膠結較好,下游側與混合花崗巖呈斷層接觸,膠結較差。

壩址區主要地質構造位置如圖1所示。

圖1　壩址區地質平面圖及順河向剖面圖

3壩址區微地貌與地質構造響應分析

3.1壩址區兩岸山坡沖溝成因分析

壩址區沿f104、f202、f203和f204部位以及ξoπ的下游側均發育有深3m～10m寬3m～5m的沖溝,其成因較為簡單,由于f104、f202、f203和f204斷層具有傾向位移內部充填有斜長角閃巖脈,其抗風化能力弱于兩側的混合花崗巖,且與混合花崗巖膠結較差,加之斷層后期的運動影響,斷層內斜長角閃巖脈較破碎,抗沖刷能力差,受長期雨水沖刷剝蝕后在地表形成沖溝,局部形成基巖陡壁;ξoπ石英正長斑巖巖墻為沿斷層侵入,其上游側與混合花崗巖呈混熔接觸膠結較好,下游側與混合花崗巖呈斷層接觸膠結較差,斷層后期運動基本在下游側接觸面處,導致下游側接觸面處巖體較破碎,由于石英正長斑巖抗風化能力強于混合花崗巖,受長期的風化及水流剝蝕,在ξoπ石英正長斑巖巖墻下游側形成沖溝,導致石英正長斑巖巖墻在地表突出,似城墻狀。

3.2壩址區河床部位的砂卵石灘地成因分析

壩址區河床部位在f204上游側有1處砂卵石灘地,其主要成因為壩線上游河床坡降較陡河槽寬約20m水流流速較大,至壩線上游100m處,水流流向扭轉約90°河槽變為寬約40m,加之下游的f204為逆斷層,f204下游側河床巖體抬高約5m造成河床壅水,以上有利于水流流速變緩,洪水攜帶的砂卵石易于在河床左側沉積形成砂卵石灘地。

3.3壩線下游河床巖坎及右岸松動體成因分析

自壩線下游順河流向160m～260m河床明顯變窄,寬僅5m～15m,河床兩側山坡為高30m～40m近垂直的基巖陡壁,河床中部分布有A和B兩處基巖巖坎,巖坎下方分別為深10m和5m的沖水坑,究其成因,壩線下游260m處存在f104斷層,該斷層為右旋正平移斷層,其走向位移約110m,導致斷層下游河流由東向西扭轉,斷層傾向下游,傾向位移為10m,即斷層上游側河床抬高,下游側河床下降,由于f104斷層的錯移使河床地表發生高差變化,改變斷層兩盤的河流侵蝕系統,上游側上升盤的溝谷以下游側下降盤地面為侵蝕基準面而不斷溯源侵蝕,即f104斷層在河床中形成的陡壁面不斷向上游移動,在河床中形成巖坎,河谷則不斷向下方侵蝕導致兩側山體變陡橫剖面變狹窄,巖坎下方的河床基巖受水流沖刷則形成沖水坑。從圖1的剖面中可以看出,f104斷層共經歷了兩次構造運動,即第1次構造運動傾向位移

約5m,形成A處巖坎,隨著河流的不斷溯源侵蝕A處巖坎不斷向上游移動;第2次構造運動傾向位移約5m,形成B巖坎,則A處巖坎總位移約10m,A和B處巖坎隨著河流的不斷溯源侵蝕形成現在狀況。

由于A處巖坎及下游部位河床狹窄,河流排水不暢,從壩線兩側的山坡可以看出,430m高程以下山坡處基巖基本裸露坡積物僅零星覆蓋,說明地質歷史時期的洪水最高漲至430m高程,即與A處巖坎的基巖陡壁頂部高程相同,壩線右岸430m～480m高程處有一突出山脊,山脊已有松動,此山脊處并不存在影響山體穩定的構造組合,其松動的主要原因為山脊下方430m高程山體受水流沖刷剝蝕后下部巖體失去支撐所致。

4結束語

一般認為,山區河谷的微地貌與鄰近的地質構造有關,如壩址區兩岸的沖溝基本沿斷層發育,實際上還存在遠處的地質構造對微地貌的發育和形成起控制作用,如壩址區河床中的巖坎以及壩線處的松動體的形成,本文通過對相公廟水庫壩址區微地貌與地質構造的響應做出分析,希望對在山區河流工程中建筑物位置選擇和地質構造的尋找起到借鑒作用。

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[3]趙超.岳西縣相公廟水庫初步設計階段工程地質勘察報告[R].安徽省水利水電勘測設計院，2015.

(責任編輯胡進)

Response to microgeomorphology and geologic structure of the Xianggongmiao reservoir damsite area

ZHAO Chao

(Anhui Survey and Design institute of Water Conservancy and Hydropower，Bengbu 233000，China)

Abstract:This paper analyzes the causes of the Xianggongmiao reservoir dam area microgeomorphology, It is pointed out that the microgeomorphology of the mountain river is not only closely related to the geologic structure, but also is controlled by the geologic structure in the distance,And provides the ideas of the microgeomorphology genesis and geologic structure for the search.

Key words:microgeomorphology；geologic structure；response；retrogressive erosion

收稿日期：2016-02-23；修回日期：2016-03-01

作者簡介：趙超(1970-)，男，安徽和縣人，高級工程師，主要從事水利水電工程地質勘察工作。

DOI：10.3969/j.issn.1671-6221.2016.02.012

中圖分類號：TV62

文獻標識碼：A

文章編號：1671-6221(2016)02-0040-04