攀枝花觀音巖引水工程區域構造穩定性研究

趙正寶++鄒立

摘 要：攀枝花觀音巖引水工程以觀音巖水庫作為水源地，通過輸水管線向攀枝花市供水，兼顧灌溉，是解決攀枝花市日益緊張的供水問題的重點水利工程。文章從區域構造演化、構造格架特征、區域斷裂構造、地震活動等方面對其區域構造穩定性進行了研究。

關鍵詞：引水工程；區域構造；穩定性

攀枝花觀音巖引水工程以觀音巖水庫作為水源地，通過輸水管線向攀枝花市供水，兼顧灌溉，是解決攀枝花市日益緊張的供水問題的重點水利工程。分為干線和仁和支線兩部分，干線長63.12km，仁和支線長15.26km。其中干線設計最大流量9.4m3/s，采用重力自流方式輸水，而仁和水廠高程較高，采用加壓方式輸水。

1 區域構造演化概況

工程在大地構造上位于川滇南北向構造帶的中段，歷史上多次構造運動和巖漿活動。元古代工區處于地槽發展階段，在早期結晶基底之上發育了一套海相類復理式建造、泥質碳酸鹽建造和酸堿性火山鹽建造；晉寧運動使這套地槽沉積發生強烈的線形褶皺，構成工區褶皺基底，同時川滇南北向斷裂應運而生，并伴有大量巖漿侵入；華力西期使老斷裂復活，深源巖漿上涌，形成大量巖漿噴發與侵入；印支運動使地殼抬升，結束海侵歷史，并接受陸相沉積，三疊系大蕎地組（T3b）煤系地層和侏羅系紅色砂泥巖地層是典型代表，同時沿斷層帶有花崗巖巖漿侵入；燕山運動工區遭受東西向的擠壓，使地層發生變形，形成逆沖斷層；喜山運動使新近系地層發生小型斷裂和褶曲，并形成古金江水系和昔格達湖。新構造表現為區域間歇性整體抬升，在金沙江兩岸可見五級階地。

2 構造格架特征

引水線路區在大地構造分區上屬揚子準地臺之康滇地軸中部，橫跨鹽邊臺拱（云南稱滇中中臺拱）及瀘定-米易臺拱兩個三級構造單元（圖1）。

區域上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。南北向主要斷裂自東向西有小江斷裂、普渡河斷裂、安寧河斷裂、湯郎-易門斷裂、程海斷裂等，其西側還展布有近南北向～北西向金沙江斷裂帶；北東向主要斷裂有小金河-麗江斷裂、金河-箐河斷裂、寧南-會理斷裂；北西向主要斷裂有則木河斷裂、紅河斷裂、華南-楚雄斷裂、小江斷裂等。

這些斷裂多在工程區50km以外，對工程影響較小。其中距線路區較近的有東側的磨盤山-綠汁江斷裂，另外弄弄坪斷裂、納拉箐斷裂與倮果斷裂（也稱牛場坪斷裂）3條攀枝花斷裂帶的分支斷裂，以及布德斷裂、阿基魯斷裂斜穿引水線路。

3 區域斷裂構造特征

工程區位于川滇南北向構造帶的中段，東側磨盤山-綠汁江斷裂（昔格達斷層（F1）），至線路區最近距離為15km；另外攀枝花斷裂帶分支斷裂——弄弄坪斷裂、納拉箐斷裂與倮果斷裂位于線路區內，分別在荷花池、納拉河、密地一帶與引水線路斜交。線路區發育較大的斷裂還有布德斷裂、阿基魯斷裂等。下面對這幾條斷裂特征做簡要闡述。

3.1 磨盤山～綠汁江斷裂

該斷裂是一條晚更新世～全新世活動斷裂，總體呈近南北走向，全長約280km，分布于線路區東側，距線路區最小距離約15km。該斷裂是一條二級構造斷裂，北起四川省境內的紅格縣新九以北，向南經紅格、魚 ，延入云南境內的鹽水井、猴街東、元謀、團山、消失于云南楚雄以東地區。大致以龍街拉分盆地為界，可將該斷裂分為南、北兩段。

北段斷面總體傾向東，全長約130km，有多條次級斷裂與之交匯，控制了昔格達斷陷盆地的成生和發展，并將昔格達地層垂直位錯了約200m，多處可見斷裂斷錯晚更新世～全新世地層的現象，為晚更新世～全新世活動斷裂。

南段（龍街以南）斷面總體傾向東，全長約150km，由單一斷裂構成，沿元謀東麓山地與平原的交界部位呈近南北向延伸，并控制了元謀盆地的成生和發展，沉積了厚度達百米以上的第四紀河湖相地層，并使之發生構造變形，晚更新統地層亦發生掀斜。在茂別處的洪積扇下部的熱釋光年齡值為52000±3500年，故該斷裂晚更新世以來的平均水平滑動速率為3.4～4.8mm/a。在雷布村布設探槽至少揭示了兩次古地震，其發展分別為9000±630～10000±700年之間和7000±500～8000±600年之間。鑒于ESR測齡方法精度不高，上述古地震發生的時間僅供參考。

綜上所述，磨盤山-綠汁江斷裂是一條全新世活動斷裂，具有近千年的強震復發周期。有史料記載以來，該斷裂上發生過2次Ms≥6.0級地震，即發生在北段斷裂1955年魚 6 級地震、2008年8月30日攀枝花6.1級地震，而南段斷裂迄今尚沒有強震發生的記載，但現今中小地震十分密集，根據探槽揭示的古地震現象來分析，南段斷裂亦存在發生7級左右地震的可能。

3.2 攀枝花斷裂

攀枝花斷裂位于線路區內，呈近南北-北東走向，向北延伸交于金河-箐河斷裂，向南延至云南楚雄，全長大于200km。據四川省地質志和《金沙江烏東德水電站庫壩區地質測繪說明書（比例1：50000，四川省地礦局區域地質調查隊）》等有關資料，攀枝花斷裂在區域上屬三級構造斷裂即斷裂帶，為第四紀一般性活動斷裂，線路區發育納拉箐、倮果、弄弄坪等一系列近南北向、北東～北北東向的斷裂基本屬其次級斷裂（斷層）。此類次級斷裂多屬逆斷層，以納拉箐斷裂為主干，其次為倮果斷裂。

3.3 布德斷裂

該斷裂北端始于布德，向南延伸至金沙江邊，全長約8km。

斷裂活動總體表現為壓性特征，沿斷層帶可見地層出現強烈擠壓、片理化現象。在格里坪加油站西側公路旁可見到三疊紀丙南組紫紅色粉砂巖、礫巖、頁巖地層中形成的寬度在20m左右的斷層擠壓破碎帶，斷面發育主斷面產狀為：N15°E/NW∠75°。破碎帶內地層強烈揉皺，形成碎裂巖帶。在破碎帶內取斷面上斷層泥物質經熱釋光測年，年齡值為195900±27300年。經野外地質調查，未發現斷層新活動的地貌特征，故為第四紀一般性活動斷裂。

3.4 阿基魯斷裂

該斷裂位于攀枝花火車站下游大浸溝，總體呈EW向展布，橫穿金沙江，全長約7km。

斷裂主要發育于晉寧期石英閃長巖地層內部。阿基魯南約500m處見該斷裂露頭，破碎帶寬約6m。上覆昔格達地層（N2x）和金沙江Ⅲ級階地砂礫石層均未發生變形。斷裂規模較小，歷史上未發生過4.7級以上的破壞性地震，現今小震活動微弱。

4 地震活動性與地震活動性參數

4.1 區域地震構造環境

據《觀音巖引水工程重點工程地場地震安全性評價報告》，研究區位于青藏高原東緣的川滇菱形塊體內，喜馬拉雅運動以來，由于青藏高原不斷抬升，受地殼物質遷移的影響，川滇塊體朝向南東方向緩慢滑動，沿塊體的邊界斷裂產生大規模的水平剪切運動，大多數強震就發生在邊界斷裂上，塊體內的斷裂活動和地震活動一般遜于塊體邊界斷裂，但仍具有一定的第四紀活動性，并伴有一些6級以上的地震分布。位于研究區東側約20km的昔格達-元謀斷裂隙，發生過1955年魚 6 級地震和2008年仁和、會理交界6.1級地震，對工程場地的地震危險性起著重要作用，未來強震的復發將對工程場地的地震安全性產生不同程度的影響。

4.2 近場區地震活動特征

據《觀音巖引水工程重點工程地場地震安全性評價報告》，在近場范圍內，自1944年起有破壞性地震記錄，迄今已有4次Ms≥4.7級的破壞性地震記載，其中1955年9月28日攀枝花魚塘5 級地震可能是同年9月23日會理魚 6 級地震的強余震。

近場地震活動的主要表現形式為歷史地震強度大、活動周期長。1970～2011年間，近場內近代地震活動的主要表現形式為ML<5.0級的中小地震，這期間共記到ML=1.0～4.9級地震1075次。

對近場地震資料分析得知，從1944年2011年，近場內曾先后發生過4次6級以上的破壞性地震，顯示近場地震活動的主要表現形式為歷史地震強度大、活動周期長；從1970年至今的近40余年來，近場內記錄到的地震約95.44%為ML<3.0級的微震活動，ML≥3.0級地震僅為4.56%。迄今為止，近場內的最大地震是1955年9月23日會理魚 6 級地震。

近場地震活動在時間和空間分布上呈明顯的不均勻性，斷裂構造對近場地震的空間分布格局有一定的控制作用。近場內歷史上曾發生過4次Ms≥4.5級的破壞性地震；近40余年來，近場內多為ML<4.0級的弱震活動，近代弱震活動主要在近場中東部近南北向斷裂和北東向斷裂交匯部位附近密集成叢、成帶展布，工程場地及其附近地區現今地震活動水平不高，重點工程場地及其附近5km范圍內，歷史上未發曾發生過破壞性地震，未來的地震影響主要來自磨盤山-綠汁江斷裂帶上中強地震復發的影響。

4.3 地震基本烈度及動參數

一般管線地段根據《中國地震動參數區劃圖》（GB18306-2001）及國家標準第1號修改通知單，線路區50年超越概率10%的地震動峰值加速度為0.1g，地震動反應譜特征周期為0.45S，地震基本烈度為Ⅶ度。

輸水管道沿線重點建筑物，根據四川省地震安全性評定委員會評審通過的《觀音巖引水工程重點工程場地地震安全性評價報告》：重點工程場地——跨金沙江各管橋，場區構造相對穩定，活動構造不發育，在Ⅶ度地震作用下，工程場地不存在地震誘發的地表錯斷、大型泥石流等地震地質災害的條件。在工程場地周圍大于150km的區域劃分出鮮水河-滇東地震帶，考慮了攀西-滇中地震構造區背景潛在影響，采用適合于要地區的地震動衰減關系，對重點工程場地50年超越概率分別為10%、5%、2%和1%的地震裂度值和基巖水平峰值加速度、水平加速度反應譜進行計算，計算成果見表1。

5 結束語

工程區位于川滇南北向構造帶的中段，歷史上曾發生多次構造運動和巖漿活動。本區斷裂構造發育，從強震活動與新構造運動的關系來看，研究區6級以上強震往往發生在新構造運動分區界線附近，這些分區界線也常常是第四紀以來具有明顯活動性的斷裂構造，均分布在引水線路區60km以外。

區內新構造運動表現為大面積間歇性的整體抬升。根據地殼形變測量、震源機制解等不同研究方法確定現代構造應力場，均表明工程場地及附近地區現代構造應力場為東西擠壓狀態。

引水線路區地震活動水平不高，主要受外圍地震影響，對線路區影響較大的歷史地震共有11次，其中影響較大的是1515年云南永勝7 級地震、1733年云南東川紫牛坡7 級地震和1955年會理魚 6 級地震，對線路區一帶的影響烈度為Ⅵ度；2008年8月30日攀枝花仁和區與會理縣交界處發生6.1級地震，對攀枝花市區影響烈度為Ⅴ～Ⅵ度；其余地震對線路區一帶的影響均未超過Ⅴ度。

經查閱《中國地震動參數區劃圖》（GB18306-2001），工程區場地地震動峰值加速度為0.1g，對應的地震基本烈度為Ⅶ度。按區域穩定性評價標準，工程區區域構造穩定性較差，需要做好對應措施。

參考文獻

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作者簡介：趙正寶（1980-），男，四川人，碩士，講師，四川水利職業技術學院教師，從事構造地質、工程地質教學科研工作。