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摘要:老江底水电站坝区位于黄泥河中下游,坝区地质构造复杂,具有复杂多样的构造形迹。经勘察论证,其构造的性质特征已基本查明。文章主要根据地质测绘对坝区复杂的地质构造作概要的分析,并评价其对坝址区工程地质条件的影响。
关键词:工程地质学;坝区;地质构造;老江底水电站
中图分类号:TV7 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2009)12-0131-02
1引 言
黄泥河位于滇东、黔西,是贵州、云南两省界河,系南盘江北岸主要支流之一,属南盘江水系。径流面积17 7.58 km2,年径流量2.77亿m3。老江底水电站位于黄泥河中下游。
老江底水电站为引水式发电站,开发目标为单一发电,设计装机容量100 MW。坝区位于兴义市雄武镇北侧的补作村峡谷带,距雄武镇约8 km,距鲁布革水电站库尾约1.0 km。拟建最大坝高61.6 m,正常蓄水位为1 182 m,正常蓄水位以下库容1530万m3;引水系统位于左岸,长141 8.89m;厂区位于坝址下游1.5 km的河湾地带左岸坡,为地面厂房。
2坝址区基本地质环境
坝址位于峡谷进口河湾地段,河谷断面呈 “U”字型峡谷,河流流向由S34°W转向S81°W,谷底高程1130～1145 m,河床宽20～32 m,枯季水面高程1140 m,水面宽22 m,水深约1～2 m,正常蓄水位1182m高程谷口宽约85 m,宽高比约2。谷底两岸堆积有崩塌巨块石,左岸坡为陡崖,局部倒悬,山脊高程为1220～1441 m左右;右岸山体雄厚,河面至1 150 m高程坡度陡,近直立,基岩裸露,以上坡度变为40～50°,植被发育,山脊高程为1 585 m左右。
坝址河谷覆盖层最厚为13.8 m,成分为第四系崩塌堆积、冲洪积层。下伏基岩为三叠系中统个旧组第四段(T2g4),岩性主要为中厚至厚层块状白云岩、钙质白云岩、泥质白云岩、白云质灰岩、灰岩。
坝址区构造复杂,褶皱断裂均有发育,具有复杂多样的构造形迹。坝区构造的性质特征对该坝址的成立与否起着决定作用。文章主要根据地质测绘结合钻探资料,对坝区复杂的地质构造作概要的分析,并评价其对坝址区工程地质条件的影响。
3坝区地质构造特征
3.1总体特征
老江底水电站坝区大地构造位置处于扬子准地台黔北台隆六盘水断陷普安旋钮构造变形区南东侧边缘与北东向构造变形区交界部位,构造运动强烈,具有复杂多样的构造形迹。
坝区所在处的主体构造格局为一系列北东—南西向延伸的背、向斜,但在一些部位被同样是北东—南西向延伸的一些断层所错动,所产生的地层效应总体是地层缺失,使得部分褶皱形态不再完整(见图1)。区内还发育有少量的北西向断层,使得地层的错动和分布情况更加复杂。特别是区内后期又叠加了北西向构造,使构造轮廓更趋复杂,但基本上没有改变区内主体构造格局为北东-南西向构造的特征。
1向斜轴2背斜轴3逆断层及编号4正断层及编号5个旧组第四段第二层5个旧组第四段第一层5龙潭组第二段
图1 老江底地质图
在北东向褶皱中,背斜一般较紧闭,而向斜则比较宽缓。区内规模最大的褶皱为岔江向斜,坝区位于向斜南东翼。在坝区附近发育老江底向斜,该向斜位于雄武背斜与鲁邑背斜之间,同样沿北东-南西方向展布,但被老江底断层严重破坏,特别是向斜的南东翼,基本上全部缺失,就连向斜的转折端大部分也被错失,仅在补作附近还保留有一段。坝址即位于残留的这段向斜转折端附近。
受大的褶皱构造作用的影响,同时也因为位于老江底压扭断层的上盘,受断层构造作用影响强烈,在老江底向斜内部,特别是靠近转折端的部位,还发育有更次级的小褶皱(见图1),在坝区表现很明显。后期又受到构造作用,形成北西向的构造形迹,使得北东向褶皱形态又进一步发生改变,北西向和北东向构造的叠加导致地质露头复杂多样的构造形迹和多变的岩层产状。下面分别从断层、褶皱两个方面分析坝区的地质构造特征。
3.2断层
在坝区附近,具有一定规模的断层发育两条,分别为老江底断层(F1)和下普里—补作断层(F13)。
3.2.1老江底断层(F1)
老江底断层是一条区域性的大断层,北东方向起自锅底河水库一带,往南西方向经白碗窑,过老江底进入研究区并继续往南西方向延伸,全长数十公里。总体走向北东50°,倾向北西,倾角25~50°。
在坝区一带老江底断层位于坝址左岸,露头距坝址最近约220 m,断层面穿越河床下部。其性质表现为:上盘为三叠系中统个旧组(T2g)白云岩、灰岩,下盘为二叠系龙潭组(P2L)砂岩、粉砂岩、泥岩夹煤层。断层致使区内缺失二叠系上统长兴大隆组以及三叠系下统飞仙关和永宁镇组地层,缺失地层总厚度1400～2500m,因此,断层规模较大。断层破碎带宽5～20m,多数具棱角状的白云岩、砂岩,角砾经钙质、铁质胶结成断层角砾岩,胶结较紧密,正断层特征十分明显(见图2)。
图2 老江底断层带剖面素描图（吴家湾村西）
根据地表地质测绘结合坝区坑槽探、钻探资料分析,该断层在走向上和倾向上均有舒缓波状特点,反映出断层面是一个曲面。在吴家湾村西侧公路开挖面(切断层)和槽探揭露,断层下盘的粉砂岩、泥岩在近断层处表现出向斜褶皱牵引,在断层破碎带中,已被钙质、铁质胶结成岩的角砾岩又被分割成透镜状的角砾,并发育一组陡倾角具压剪性质的次级裂隙,这些现象说明该断层在后期还有一次上盘往上逆冲的作用。该断层活动的时间,由于尚无测年资料,准确确定其形成时代有困难,从其影响的地层和区域资料来看,推测该断层形成于燕山早期,燕山晚期再次活动。
3.2.2下普里—补作断层(F13)
该断层西起下普里村的南东方向,大体顺山脊往南东方向延伸,切过1363.2高地南侧后直至交于老江底断层。由于露头不好,二者交切关系不明,但从地层错动情况分析,F13断层应在老江底断层之前形成。F13断层在坝区的出露长度为2.56 km,表现为北西走向,倾向南西,倾角较陡,为65~75°。断层下盘为中三叠统个旧组第二段薄至中厚层白云岩、泥质白云岩,上盘为个旧组第四段中厚至厚层白云岩类中薄层灰岩泥质的云岩。断层上盘表现为下滑,为正断层性质。
断层形成的时期,推测其与北东向构造大体同时形成,即燕山运动时期。
3.3褶皱
由于曾遭受北東向和北西向构造的作用,因此区内保留了北东向褶皱和北西向褶皱的形迹。另外,在一些陡坎处还可以在陡倾的中薄层白云岩、灰岩中见到一些层间小揉皱。
3.3.1北东向褶皱
图3 层间小揉皱剖面图
前已述及,电站坝区在区域构造上处于轴向北东的鲁邑背斜和雄武背斜之间的老江底向斜位置,由于老江底断层和其它断层的改造,老江底向斜已不完整(图3)。
除了区域上的由地层的展布表现出的高级别褶皱外,还有由地层产状的变化反映出来的次级褶皱。这些次级褶皱,在吴家湾以西的黄泥河的左岸(下、上盘)区段,表现为一背两向,轴向北东40°左右。褶皱属宽缓开阔型(见图4)。
图4 补作附近残留的老江底向斜转折端及次级的北东向次级褶皱图
3.3.2北西向褶皱
在补作附近几十平方公里的范围内,宏观上似乎看不出有北西向褶皱的存在,然而却有两个现象值得注意,其一为细分地层的出露和地层产状的变化;其二为河谷近底部发育小褶皱。例如,在坝址左岸,岩层产状的变化明显表现出轴向北西的一背两向(图5)。
图5 坝址左岸褶皱剖面素描图
从坝址至厂房的左岸个旧组第四段(T2g4)表现为多个类似的宽缓背、向斜构造。正是这组北西走向的褶皱构造叠加在北东向构造之上,才使得个旧组第四段第2层的岩层在向斜部位或二方向向斜叠加部位保存下来(见图4)。
在坝址河谷近底部,见薄层—中薄层灰岩、白云岩表现出复杂的褶皱形态,测量真褶皱轴,一组走向北东,另一组走向北西,复杂形态正是叠加改造的结果,在远离叠加地段的上游地段,褶皱形态相对较简单。
3.4构造变形序列
根据地质体的展布和构造形迹之间的交切关系,可将老江底水电站坝区构造变形分为五期:
D1、北东向褶皱变形,伴有南东东向断层(F13);D2、北西向褶皱变形;D3、北东向正断层(老江底断层早期活动);D4、北东向逆断层(老江底断层晚期活动);D5、地壳抬升,形成河流、阶段。D1～D4主要发生在燕山运动时期,D5为喜山运动时期。
4坝区构造对工程地质条件影响评价
①老江底断层:据上述断层特征分析,该断层破碎带宽5～20m,破碎带中多数具棱角状的白云岩、砂岩,角砾经钙质、铁质胶结成断层角砾岩,胶结较紧密。该断层形成于燕山早期,燕山晚期再次活动,无近期活动迹象,为老构造,对坝区的稳定影响不大。
②F13断层:该断层位于坝址上游,规模较小,推测形成于燕山运动时期,无近期活动迹象,为老构造,对坝区的稳定影响不大。
5结 语
老江底水电站坝区构造虽较复杂,但均为老构造,无近期活动迹象,断层所形成的破碎不强烈,对本工程的建造影响不大。
参考文献:
[1] 陈志新,刘玉海,倪万魁,等.黄河大柳树坝区地质构造特点及建坝可行性研究[J].长安大学学报(地球科学版) ,1993,(2).
关键词:工程地质学;坝区;地质构造;老江底水电站
中图分类号:TV7 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2009)12-0131-02
1引 言
黄泥河位于滇东、黔西,是贵州、云南两省界河,系南盘江北岸主要支流之一,属南盘江水系。径流面积17 7.58 km2,年径流量2.77亿m3。老江底水电站位于黄泥河中下游。
老江底水电站为引水式发电站,开发目标为单一发电,设计装机容量100 MW。坝区位于兴义市雄武镇北侧的补作村峡谷带,距雄武镇约8 km,距鲁布革水电站库尾约1.0 km。拟建最大坝高61.6 m,正常蓄水位为1 182 m,正常蓄水位以下库容1530万m3;引水系统位于左岸,长141 8.89m;厂区位于坝址下游1.5 km的河湾地带左岸坡,为地面厂房。
2坝址区基本地质环境
坝址位于峡谷进口河湾地段,河谷断面呈 “U”字型峡谷,河流流向由S34°W转向S81°W,谷底高程1130～1145 m,河床宽20～32 m,枯季水面高程1140 m,水面宽22 m,水深约1～2 m,正常蓄水位1182m高程谷口宽约85 m,宽高比约2。谷底两岸堆积有崩塌巨块石,左岸坡为陡崖,局部倒悬,山脊高程为1220～1441 m左右;右岸山体雄厚,河面至1 150 m高程坡度陡,近直立,基岩裸露,以上坡度变为40～50°,植被发育,山脊高程为1 585 m左右。
坝址河谷覆盖层最厚为13.8 m,成分为第四系崩塌堆积、冲洪积层。下伏基岩为三叠系中统个旧组第四段(T2g4),岩性主要为中厚至厚层块状白云岩、钙质白云岩、泥质白云岩、白云质灰岩、灰岩。
坝址区构造复杂,褶皱断裂均有发育,具有复杂多样的构造形迹。坝区构造的性质特征对该坝址的成立与否起着决定作用。文章主要根据地质测绘结合钻探资料,对坝区复杂的地质构造作概要的分析,并评价其对坝址区工程地质条件的影响。
3坝区地质构造特征
3.1总体特征
老江底水电站坝区大地构造位置处于扬子准地台黔北台隆六盘水断陷普安旋钮构造变形区南东侧边缘与北东向构造变形区交界部位,构造运动强烈,具有复杂多样的构造形迹。
坝区所在处的主体构造格局为一系列北东—南西向延伸的背、向斜,但在一些部位被同样是北东—南西向延伸的一些断层所错动,所产生的地层效应总体是地层缺失,使得部分褶皱形态不再完整(见图1)。区内还发育有少量的北西向断层,使得地层的错动和分布情况更加复杂。特别是区内后期又叠加了北西向构造,使构造轮廓更趋复杂,但基本上没有改变区内主体构造格局为北东-南西向构造的特征。
1向斜轴2背斜轴3逆断层及编号4正断层及编号5个旧组第四段第二层5个旧组第四段第一层5龙潭组第二段
图1 老江底地质图
在北东向褶皱中,背斜一般较紧闭,而向斜则比较宽缓。区内规模最大的褶皱为岔江向斜,坝区位于向斜南东翼。在坝区附近发育老江底向斜,该向斜位于雄武背斜与鲁邑背斜之间,同样沿北东-南西方向展布,但被老江底断层严重破坏,特别是向斜的南东翼,基本上全部缺失,就连向斜的转折端大部分也被错失,仅在补作附近还保留有一段。坝址即位于残留的这段向斜转折端附近。
受大的褶皱构造作用的影响,同时也因为位于老江底压扭断层的上盘,受断层构造作用影响强烈,在老江底向斜内部,特别是靠近转折端的部位,还发育有更次级的小褶皱(见图1),在坝区表现很明显。后期又受到构造作用,形成北西向的构造形迹,使得北东向褶皱形态又进一步发生改变,北西向和北东向构造的叠加导致地质露头复杂多样的构造形迹和多变的岩层产状。下面分别从断层、褶皱两个方面分析坝区的地质构造特征。
3.2断层
在坝区附近,具有一定规模的断层发育两条,分别为老江底断层(F1)和下普里—补作断层(F13)。
3.2.1老江底断层(F1)
老江底断层是一条区域性的大断层,北东方向起自锅底河水库一带,往南西方向经白碗窑,过老江底进入研究区并继续往南西方向延伸,全长数十公里。总体走向北东50°,倾向北西,倾角25~50°。
在坝区一带老江底断层位于坝址左岸,露头距坝址最近约220 m,断层面穿越河床下部。其性质表现为:上盘为三叠系中统个旧组(T2g)白云岩、灰岩,下盘为二叠系龙潭组(P2L)砂岩、粉砂岩、泥岩夹煤层。断层致使区内缺失二叠系上统长兴大隆组以及三叠系下统飞仙关和永宁镇组地层,缺失地层总厚度1400～2500m,因此,断层规模较大。断层破碎带宽5～20m,多数具棱角状的白云岩、砂岩,角砾经钙质、铁质胶结成断层角砾岩,胶结较紧密,正断层特征十分明显(见图2)。
图2 老江底断层带剖面素描图（吴家湾村西）
根据地表地质测绘结合坝区坑槽探、钻探资料分析,该断层在走向上和倾向上均有舒缓波状特点,反映出断层面是一个曲面。在吴家湾村西侧公路开挖面(切断层)和槽探揭露,断层下盘的粉砂岩、泥岩在近断层处表现出向斜褶皱牵引,在断层破碎带中,已被钙质、铁质胶结成岩的角砾岩又被分割成透镜状的角砾,并发育一组陡倾角具压剪性质的次级裂隙,这些现象说明该断层在后期还有一次上盘往上逆冲的作用。该断层活动的时间,由于尚无测年资料,准确确定其形成时代有困难,从其影响的地层和区域资料来看,推测该断层形成于燕山早期,燕山晚期再次活动。
3.2.2下普里—补作断层(F13)
该断层西起下普里村的南东方向,大体顺山脊往南东方向延伸,切过1363.2高地南侧后直至交于老江底断层。由于露头不好,二者交切关系不明,但从地层错动情况分析,F13断层应在老江底断层之前形成。F13断层在坝区的出露长度为2.56 km,表现为北西走向,倾向南西,倾角较陡,为65~75°。断层下盘为中三叠统个旧组第二段薄至中厚层白云岩、泥质白云岩,上盘为个旧组第四段中厚至厚层白云岩类中薄层灰岩泥质的云岩。断层上盘表现为下滑,为正断层性质。
断层形成的时期,推测其与北东向构造大体同时形成,即燕山运动时期。
3.3褶皱
由于曾遭受北東向和北西向构造的作用,因此区内保留了北东向褶皱和北西向褶皱的形迹。另外,在一些陡坎处还可以在陡倾的中薄层白云岩、灰岩中见到一些层间小揉皱。
3.3.1北东向褶皱
图3 层间小揉皱剖面图
前已述及,电站坝区在区域构造上处于轴向北东的鲁邑背斜和雄武背斜之间的老江底向斜位置,由于老江底断层和其它断层的改造,老江底向斜已不完整(图3)。
除了区域上的由地层的展布表现出的高级别褶皱外,还有由地层产状的变化反映出来的次级褶皱。这些次级褶皱,在吴家湾以西的黄泥河的左岸(下、上盘)区段,表现为一背两向,轴向北东40°左右。褶皱属宽缓开阔型(见图4)。
图4 补作附近残留的老江底向斜转折端及次级的北东向次级褶皱图
3.3.2北西向褶皱
在补作附近几十平方公里的范围内,宏观上似乎看不出有北西向褶皱的存在,然而却有两个现象值得注意,其一为细分地层的出露和地层产状的变化;其二为河谷近底部发育小褶皱。例如,在坝址左岸,岩层产状的变化明显表现出轴向北西的一背两向(图5)。
图5 坝址左岸褶皱剖面素描图
从坝址至厂房的左岸个旧组第四段(T2g4)表现为多个类似的宽缓背、向斜构造。正是这组北西走向的褶皱构造叠加在北东向构造之上,才使得个旧组第四段第2层的岩层在向斜部位或二方向向斜叠加部位保存下来(见图4)。
在坝址河谷近底部,见薄层—中薄层灰岩、白云岩表现出复杂的褶皱形态,测量真褶皱轴,一组走向北东,另一组走向北西,复杂形态正是叠加改造的结果,在远离叠加地段的上游地段,褶皱形态相对较简单。
3.4构造变形序列
根据地质体的展布和构造形迹之间的交切关系,可将老江底水电站坝区构造变形分为五期:
D1、北东向褶皱变形,伴有南东东向断层(F13);D2、北西向褶皱变形;D3、北东向正断层(老江底断层早期活动);D4、北东向逆断层(老江底断层晚期活动);D5、地壳抬升,形成河流、阶段。D1～D4主要发生在燕山运动时期,D5为喜山运动时期。
4坝区构造对工程地质条件影响评价
①老江底断层:据上述断层特征分析,该断层破碎带宽5～20m,破碎带中多数具棱角状的白云岩、砂岩,角砾经钙质、铁质胶结成断层角砾岩,胶结较紧密。该断层形成于燕山早期,燕山晚期再次活动,无近期活动迹象,为老构造,对坝区的稳定影响不大。
②F13断层:该断层位于坝址上游,规模较小,推测形成于燕山运动时期,无近期活动迹象,为老构造,对坝区的稳定影响不大。
5结 语
老江底水电站坝区构造虽较复杂,但均为老构造,无近期活动迹象,断层所形成的破碎不强烈,对本工程的建造影响不大。
参考文献:
[1] 陈志新,刘玉海,倪万魁,等.黄河大柳树坝区地质构造特点及建坝可行性研究[J].长安大学学报(地球科学版) ,1993,(2).