黑龍潭斷裂對盤龍區某建筑場地影響分析★

謝非凡，鄭云柯，張世濤，肖上云志

(昆明理工大學,云南 昆明 650031)

0 引言

城市范圍內發育的活動斷層可能引發直下型地震對城市造成極大的破壞,斷層的位移錯動可能沿斷裂線產生近地表的破裂或位移,其會造成更大的危害[1]。因此在城市的建設規劃中,應對城市之下的活動斷層進行探測及活動性鑒定,按相應規定做好抗震設防工作,若為一般區域則可加強建筑的防震設計,若為危險區域則應進行避讓。建筑場地未來的穩定性及安全性很大程度上受斷裂影響,探明城市建設區域建筑場地的構造地質情況,可以為城市的建設規劃,重要工程的選址以及建筑場地的抗震防災設計等提供更加科學的依據[2]。本文對黑龍潭斷裂沿線的盤龍區某建筑場地進行斷層的探測分析,以確定其建筑選址的合理性,確保區域的科學規劃。

1 區域概況

在新構造劃分中,昆明屬于川滇菱形地塊隆起區的三級新構造區,位于昆明盆地之中,是滇東強烈斷陷湖盆區在新構造抬升背景下的一個主要組成部分,其位于小江斷裂帶和易門斷裂帶兩個南北向地震帶之間,并處于南北向的普渡河地震帶上[3]。昆明盆地是云南高原上規模最大的新生代斷陷盆地,周邊發育一條大型的斷裂帶,即普渡河斷裂帶,該斷裂帶北起四川寧南,南至玉溪盆地的西緣,全長約320 km。該斷裂帶曾有過多期構造活動,自古生代以來長期控制著昆明盆地的形成和演化及兩側地質構造的發育。該斷裂帶總體近南北走向,由一系列大致平行或呈雁行狀排列的斷裂和其派生的次級斷裂所組成,在昆明盆地及周邊主要有普渡河-西山斷裂、普吉-韓家村斷裂、蛇山斷裂、盤龍江斷裂、黑龍潭斷裂、白邑-橫沖斷裂等。在各個斷裂不同方向不同其次的第四紀構造活動作用下,盆地基底的形態異常復雜[4-6]。

盤龍區是昆明市行政區之一,盤龍江由南到北縱貫全境,為昆明市原政府駐地,坐落在昆明市的主城區的東北方。擬建場地處于昆明斷陷盆地北部,屬盤龍江東岸一級階地范圍,為沖洪積準平原地貌。根據資料顯示,距離場地最近的主要是普渡河斷裂帶中的黑龍潭斷裂,屬普渡河斷裂帶的分支斷層,其他斷裂均距離場地較遠,對場地的影響較小,本次研究工作主要是對黑龍潭斷裂的最新活動時代和地震活動性進行相關鑒定及評價,并查明黑龍潭斷裂在建筑場地內的具體位置,結合調查結果,按國家標準對建筑場地進行科學合理的規劃設計(見圖1)。

2 斷裂活動性及危險性分析

2.1 地貌分析

黑龍潭斷裂起自雙橋北部,往南延伸途經小哨、石關等地,至黑龍潭南部隱伏于盆地第四系地層之下,推測繼而南延,經菠蘿村、關坡、官渡、羅家營等地入滇池水域,長約50 km,總體走向近南北,傾向西,局部傾向東,傾角45°～80°。黑龍潭斷裂大部分為第四系所覆蓋,據物探資料推測,黑龍潭以南該斷裂控制盆地北部龍頭街-九甲凹陷帶(深達500～800余米)。在黑龍潭北部,斷裂可見明顯露頭,斷層破碎帶寬達幾十至幾百米,沿斷裂發育有線性槽谷、構造殘山、斷錯水系等斷錯地貌,第四紀以來的活動表現出明顯的張扭性質。大哨村附近,見中更新統的斷錯痕跡(如圖2所示)。

在小哨村北,斷裂發育于二疊系下統陽新組(P1y)灰巖與奧陶系下統湯池組(O1t)紫紅色泥巖夾薄層粉砂巖地層(見圖3)。斷裂上覆厚0.2 m～1 m的中更新統殘坡積含礫砂土(熱釋光測年結果為(25.11±2.134)×104a B.P.)無斷錯跡象[7]。通過對小哨和北關村等地探槽的考查以及對石關村北部斷層的地質和地形的分析可知,石關村北斷裂斷錯地表的最新活動發生在中更新世,而晚更新世以來未見明顯活動證據。

綜上可以認為,黑龍潭斷裂主要活動時間為中更新世,而晚更新世以來斷裂的活動較弱。

2.2 地震資料分析

云南省地震局有關資料顯示,近年來,昆明地區常有微震發生,局部還發生過較大地震,微震多發生在斷裂帶上及其附近,遠離斷裂帶則逐漸消失。歷史記錄中昆明盆地內5級及以上中強地震一共有5次,其中與黑龍潭斷裂有關的有3次,見表1,證明其存在一定程度的地震危險性,結合區域構造背景以及其活動性的分析,黑龍潭斷裂最大潛在震級不超過6.0級[7]。

表1 昆明盆地內5級以上地震目錄表

3 斷裂對建筑場地影響分析

由于黑龍潭斷裂在昆明盆地內為隱伏斷裂,且根據資料可知其可能從場地附近經過,因此本次工作采用EH4物理探測法對場地覆蓋土體進行探測。EH-4高頻大地電磁測深法是美國EMI與Geometrics公司于20世紀90年代研制的新型電磁探測儀EH-4型電磁系統,它可以在距地面數米到1 500 m范圍內探測到地層剖面的電性變化,在地下水勘探、環境監測、礦產與地熱勘探、工程地質勘探等領域具有廣泛的應用前景。本次研究通過該方法反演推斷斷裂分布及其破碎帶具體位置。

根據場地周邊水文、地質、地形地貌的調查及場地內鉆探勘查可知:該建筑場地上伏地層為第四系全新統人工活動層雜填土及素填土、第四系全新統沖湖積層黏土及粉土、第四系全新統沖洪積層卵石、圓礫及粉質黏土;下伏地層為二疊系下統陽新組(P1y)灰巖、寒武系滄浪鋪組(ε1c2)砂巖、頁巖等。

由圖4物探EH4剖面圖可見,在野外觀測數據以及實測原始數據分析成果等基礎上,結合實際地質情況對探測進行反演,綜合該地區的鉆孔資料、地質資料、地球物理特征以及視電阻率剖面等值線圖等,可按四個電性層進行劃分。第一電性層為地表全新統耕植土、黏土、粉土、卵石、圓礫等,電阻率值在0 Ω·m～150 Ω·m,異常形態呈層狀產出;第二電性層為強-中風化灰巖帶,電阻率值在150 Ω·m～400 Ω·m,異常等值線表現為層狀產出,表現中、低電阻率的特征;第三電性層為下伏基巖,主要為二疊系陽新組(P1y)灰巖、寒武系滄浪鋪組(ε1c2)石英砂巖、頁巖等,電阻率值在400 Ω·m以上,表現為中高電阻率異常特征,異常形態呈面狀分布,高阻異常地段通常巖石完整性較好,電阻率分布均勻;第四電性層為斷裂破碎帶引起的異常,電阻率值在0 Ω·m～200 Ω·m,異常形態常呈帶狀、串珠狀產出,表現低電阻陡傾、帶狀異常分布特征。

由圖4可見,表層藍色區域,電阻率在0 Ω·m～100 Ω·m,整個剖面反映的地表覆蓋層厚度,總體埋深較大,厚度均大于60 m,其巖性主要為第四系黏土層、粉土、卵石及圓礫層,電阻率整體表現為低阻異常特征;該層以下的低阻區域為強-全風化灰巖層,風化程度強烈,含水量較大,表現為低阻特征;下伏完整基巖電阻率值相對較高,大于400 Ω·m,推測為F2斷層的西側為二疊系陽新組(P1y)灰巖,東側為寒武系滄浪鋪組(ε1c2)砂巖、頁巖等,巖性相對完整;整個剖面的觀測點均處于第四系地層中;在6號～13號點下方,以10號點位中心出現條帶狀和串珠狀的低阻異常區,電阻率在0 Ω·m～100 Ω·m,推測為黑龍潭斷裂引起,由異常可見,斷層產狀傾向東,傾角較陡,下延深度大于700 m,推測斷裂破碎帶寬帶約為100 m。斷裂地面投影線的中軸線距離場地擬建建筑物的最近距離約60 m。

結合上述分析可得,場地距離昆明地區主發震斷裂帶-小江西支斷裂、普渡河-西山斷裂帶較遠,受其影響程度較小;黑龍潭斷裂從場地東側邊緣穿過,距離場地擬建建筑物的最近距離約60 m,該斷裂屬早、中更新世強烈活動,晚更新世活動較弱;通過鉆孔勘查、物探(EH4)勘查及場地地質調查可知場地整體覆蓋層厚度大于60 m,按抗震設防烈度8度時,可忽略發震斷裂錯動對地面建筑的影響。

4 結語

黑龍潭斷裂從該建筑場地東側邊緣穿過,距離場地擬建建筑物的最近距離約60 m,該斷裂屬早、中更新世強烈活動,晚更新世活動較弱,雖有一定活動性,但場地整體覆蓋層厚度大于60 m,按照《建筑抗震設計規范》要求可忽略發震斷裂錯動對地面建筑的影響。但場地區地表沉積物覆蓋厚,場地東側距離黑龍潭斷裂較近,為確保建筑物的安全,達到防震減災之目的,需按照相關規范要求作好抗震設防。