扇的时空结构演化特征 区内95%以上分布三叠纪, 1∶ 20万区调对三叠系浊积岩研究甚少, 1∶ 5万区调仅在小范围内进行了研究, 杜德勋等1998年对阿坝— 若尔盖地区三叠纪沉积盆地进行了研究^[1]。本次在基于浊积岩相的沉积构造与岩相划分基础上, 讨论了三叠系自下而上形成的由扎尕山组、杂古脑组、侏倭组、新都桥组为代表的叠复型退积扇体, 以及两河口组至上部地层为代表的叠复型进积扇体生长序列, 应用岩石矿物学、地球化学图解判别, 认为阿坝— 壤塘地区晚三叠世沉积时的构造背景主体属于活动大陆边缘或大陆岛弧, 均属发育在陆壳上的陆源碎屑岩系, 不存在洋壳。泥质岩CIA指数(Al₂O₃/(Al₂O₃+CaO^* +Na₂O+K₂O)^[2]平均为68, 反映了物源区经历了一个较强的化学风化, 揭示物源区可能处于一个构造活动区。盆地演化可能经历了早三叠世稳定构造背景下的欠补偿低速沉积盆地演化、中三叠世不稳定构造背景下的均衡补偿沉积盆地演化、晚三叠世卡尼期裂谷型海底扩张— 浊流沉积盆地加速发展、晚三叠世诺利期盆地萎缩— 关闭演化阶段。

壤塘县南木达地区上三叠统侏倭组砂岩新发现了Moutlivaltia jomdaensis Deng et Zhang, M.sp., Procyclolites jomdaensis Deng et Zhang, Margarophyllia sichuanensis Deng et Zhang等异地埋藏珊瑚(图1)。上列以高壁珊瑚、珠叶珊瑚、前圆珊瑚为代表的六射珊瑚化石具有浓重的地方色彩, 主产于藏东昌都地区及金沙江一带的上三叠统甲丕拉组; 另在川西义敦地区上三叠统曲嘎寺组、拉纳山组和青海玉树地区上三叠统 “ 巴颜喀拉上亚群” 中也可见及, 为研究该区三叠系浊积岩盆地的物质来源及演化具有比较重要的意义。

图 1

Fig.1

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	图 1 三叠系侏倭组砂岩中的异地埋藏珊瑚Fig.1 Long distance buried coral in Triassic Zhuwo Formation sandstone

前人通过多年的持续努力^①-④[3] (① 四川省地质矿产局区调队. 1∶ 20万色达县幅、炉霍幅区域地质调查报告[R].四川雅安:四川省地质矿产局区调队, 1984. ② 四川省地质矿产局区调队. 1∶ 20万南木达幅、观音桥幅区域地质调查报告[R].四川雅安:四川省地质矿产局区调队, 1986. ③ 四川省地质矿产勘查开发局区调队. 1∶ 5万巴亚措幅、东风牧场幅区域地质调查报告[R].成都:四川省地矿局区调队, 2000. ④ 四川省地质矿产勘查开发局川西北地质队. 1∶ 5万上杜柯幅、南木达幅区域地质调查报告[R].四川绵阳:四川省地矿局川西北地质队, 2000. ⑤ 四川省地质矿产局川西北地质队. 四川省阿坝煤盆地资源远景调查地质报告[R].四川绵阳:四川省地矿局川西北地质队, 1989.), 已在图幅内出露的西康群中发现了双壳类、海百合类、珊瑚类、牙形石古植物(含微体孢粉)^③及遗迹化石^④等多门类生物群落。本次在系统收集区内已有三叠系生物化石资料的基础上, 综合建立了牙形石Neogondolella constrica带, Neogondolella mombergensis 带; 遗迹化石Helminthopsis-Paleodictyon, Paleodictyon-Neonereites, Megagrapton-Imponoglyphus, Paleodictyon-Phycosiphon, Megagtrapton-Helminthoida, Paleodictyon, Chondrites及Paleodictyon-Imponoglyphus等8个遗迹组合^[3]; 双壳类Daonella indica带, Halobia pluriradiata-H.rugosa带, 提高了本区生物地层的研究程度。

1.4.1 建立了新近系昌台组次层型剖面

阿坝盆地为新近纪— 第四纪形成的盆地, 本次开展了岩石地层、生物地层、成因地层、气候地层、年代地层等多方面研究。新近纪地层研究通过阿坝盆地钻孔资料综合分析, 建立了以该盆地记录为代表的新近纪次层型(或称副层型)剖面及多重地层划分与对比方案, 很大程度上弥补了川西高原区原创新近系昌台组层型剖面上未见顶界、化石稀少和延续年代不清等严重不足。在生物地层上, 新获得一批冷杉(Abies sp.)、云杉(Picea sp.)、松(Pinus sp.)属等孢粉成果, 同时结合整理收集的前人大量系统的孢粉化石鉴定成果^⑤, 以及孢粉科属分子的层位分布出现频率及丰度变化等特征, 在昌台组中创建了下部松科木本植物花粉占有明显优势的松科(Pinaceae)-杜鹃科(Ericaceae)-莎草科(Cyperaceae )或禾本科(Gramineae)孢粉组合带, 上部草本植物花粉占有明显优势的Cyperaceae(莎草科)或Gramineae(禾本科)-Pinaceae(松科)-Quercus(栎属)孢粉组合带。在年代地层上, 提出了新近纪“ 系” “ 统” 两级年代地层单元的划分依据及实用性定界标志, 以及年代地层与岩石地层、孢粉生物地层单位之间的对比关系, 为研究青藏高原东部晚新生代早期的地壳隆升、环境变化及形成演化提供了重要的资料。

1.4.2 识别研究了阿坝盆地黄土-古土壤序列, 开展第四系多重划分对比

阿坝盆地第四纪沉积包括冲洪积、风成黄土堆积。前人认为早更新世冲积层即“ 阿坝砾石层” 属于河流冲洪积, 而广泛发育的中晚更新世Ⅱ -Ⅴ 级阶地之上的黄土(粘土)属于冰水沉积^⑥(⑥ 四川省地质矿产局区调队. 1∶ 20万阿坝县幅区调报告[R].四川雅安:四川省地质矿产局区调队, 1984.)。本次认为黄土具有较为清晰的黄土-古土壤序列(图2)。黄土呈土黄或浅橘红色, 主要由粉砂碎屑组成, 质地均匀, 结构松散, 富含钙质结核, 宏观层理不显, 垂直节理发育, 具有很强的湿陷性。黄土堆积物石英颗粒的扫描电镜研究显示具有风成环境的表面特征组合, 以发育碟形坑为其主要的标志, 厚数米至近百米不等; 古土壤层厚0.2~0.5 m, 呈浅土黄色, 含有密集的钙质淋漓脉, 及丰富的介壳层。古土壤-黄土间互出现, 还出现了明显的多次次生水流改造成因的次生黄土。黄土微观证据及古土壤层的多次出现, 反映了寒冷冰期黄土形成过程中的多次间冰期成土过程。因此, 阿坝盆地黄土堆积物质在沉积之前曾经历了较为强烈的冰川作用或寒冻风化作用, 黄土物质部分来源于冰川沉积物, 在一定程度上具有所谓冰缘黄土的特征, 与甘孜地区风成黄土类似^[4]。黄土堆积的层位分布及系统的石英ESR年龄值主要介于(130± 13)~(424± 38) ka, 结合前人采获的少量哺乳动物化石鉴定成果, 初步确定了黄土的堆积时限为中— 晚更新世。

图 2

Fig.2

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	图 2 阿坝盆地黄土-古土壤堆积序列 1. 黄土; 2. 古土壤; 3. 水成含砾粘土; 4. 冲积砾石层Fig.2 Accumulation sequence of loess-paleosols in Aba Basin

以阿坝盆地为代表的第四纪地层的岩石地层、生物地层、年代地层、成因地层及气候地层的综合研究表明, “ 阿坝砾岩层” 为形成于青海巴颜喀拉山年保玉则地区, 第四纪山岳冰川发育区山麓外缘地带的冰水洪泛相堆积, 底部夹层所产少量上新世晚期— 早更新世植物化石、孢粉化石普遍贫乏, 结合顶部砂岩中的石英ESR年龄值为885 ka, 已接近于早、中更新世的理论分界年龄780 ka, 认定其为形成于第四纪早更新世洪积层。它的出现标志着第四纪全球性大冰期的来临。而Ⅰ 级阶地冲积砂砾层中石英ESR年龄为20~23 ka, 将盆地更新统与全新统的界线确定在Ⅰ 级阶地砂砾层与河漫滩砂砾层之间。

综合区内侵入岩的空间展布、岩石类型、组构特征、接触关系、同位素年龄特征, 合理地将区内侵入岩分解为印支末期英云闪长岩系列和燕山期二长花岗岩系列。

英云闪长岩系列岩石组合以闪长岩-石英闪长岩-英云闪长岩为主, 部分为花岗闪长岩, 造岩矿物中斜长石以中长石、更长石为主, 暗色矿物以普通角闪石为主, 部分出现了黑云母, A/NCK值变化于0.80~0.97, 属次铝质岩石, δ Eu为0.76~0.95, 弱负异常, 其地球动力学环境可能为陆-陆碰撞, 属晚印支末期同碰撞型花岗岩; 而二长花岗岩系列岩石组合主要为二长花岗岩。造岩矿物中钾长石含量明显增加, 斜长石以更长石为主, 暗色矿物以黑云母为主, 部分出现了原生白云母及晚期电气石矿物或电气石囊状集合体。A/NCK值变化于1.10~1.33, 为过— 强过铝质岩石, δ Eu多为0.46~0.55, 具强烈的负异常。暗示该类岩石相当于含白云母的过铝— 强过铝质花岗岩类(MPG), 其动力学环境为陆内叠加, 为燕山期后碰撞花岗岩。

典型岩体内组构测量及围岩应变研究显示, 区内侵入岩侵位机制具有多样性, 早期次以岩墙扩展被动侵位方式为主, 而中晚期次为被动-主动强力就位的过渡类型。

阿坝地区前人在金木达闪长岩、巴亚措石英闪长岩体分别获得Rb-Sr等时线年龄为212 Ma^③、219 Ma^④, 本次新获得小石头山花岗闪长岩体全岩Rb-Sr等时线年龄为(203± 1) Ma, 结合侵位于晚三叠世地层, 表明晚三叠世末的印支末期同碰撞时期的岩浆侵位活动介于220~203 Ma, 区域上该期侵位广泛发育于松潘— 甘孜造山带; 本次新获得麦浪沟、若末柯侏罗纪安山岩全岩Rb-Sr等时线年龄为(202± 1) Ma, 且该侏罗纪火山岩盆地角度不整合于下伏三叠系之上, 且Rb-Sr等时线年龄各样点之间位置拉开良好, 呈高度线性相关性, 年龄可信度高(图3), 即区内印支末期主造山期的上下时限拟定为晚三叠世诺利期— 瑞替期。

图 3

Fig.3

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	图 3 火山岩Rb-Sr等时线图Fig.3 Rb-Sr isochron diagram of volcanic rocks

区内三叠系极低级变质岩出露面积占95%以上, 传统区域变质作用分类归属为区域低温动力变质作用的低绿片岩相单相变质。其后随着对低温变质作用研究的进一步深入和高精度分析测试技术的发展, 低温变质作用研究取得了重要进展^{[5, 6]}, 一些研究者在壤塘地区划分了极低级变质带^[7]。本项目通过粘土矿物(伊利石)的有序度(H₀)及其b₀值的测定, 对壤塘-阿坝三叠系区域变质岩进一步划分出了粘土杂基蚀变带、石英岩结构-绿泥石基质带两个变质亚带。其中, 粘土杂基蚀变带受变质地层以新都桥组为主, 以变砂岩中砂屑无变质重结晶现象、杂基重结晶形成伊利石等矿物为特征, 矿物杂乱分布。而板岩中泥质矿物重结晶形成伊利石、绿泥石等矿物, 其伊利石结晶度指数K=0.469~0.537, b₀值在8.872~8.986之间; 石英岩结构-绿泥石基质带, 受变质地层为扎尕山组、侏倭组、杂古脑组。以砂岩中极少见的砂屑变质重结晶现象为特征, 杂基重结晶形成伊利石等变质矿物, 部分岩石中变质矿物略具定向性。板岩中泥质矿物重结晶形成伊利石、绿泥石等变质矿物, 其中伊利石结晶度指数K=0.18~0.5, b₀值在8.939~9.006之间。

区内主干断裂带包括阿坝断裂带、对上杜柯断裂带, 前人研究多集中于宏观结构, 对上杜柯断裂带部分地段进行了微观结构讨论^④, 伍法权、王学潮等2004年对阿坝断裂带活动性进行了研究^[8]。本次在对主要断裂带的宏观结构、微观构造解析基础上, 研究了断裂带变形期次、变形特征及其活动性, 认为阿坝盆地边界断裂带可能属于全新世活动断裂, 上杜柯断裂带在第四纪以来活动明显, 并研究了断裂活动方式, 为青藏高原区域地壳稳定性的研究提供了新的资料。

阿坝断裂带是由多条北西向分支复合断层构成宽度1~10 km的断层带。其区域延伸北西经甘德与玛沁— 略阳断裂复合, 南东经龙日坝转为北东向与岷江断裂带相接, 延伸超过650 km。断层带结构分带主要为强劈理化带、脉石英透镜体带、砂岩透镜体、炭化断层泥。其经历了印支期、燕山期、喜马拉雅期多期活动。印支主构造期的逆冲韧脆性变形, 变形机制为以简单剪切为主, 兼具压扁, 剪应变γ 主体为1.23~1.89, 平均为1.58, 燕山期表现为断块隆升, 喜马拉雅期早期为逆冲推覆, 晚期差异隆升, 全新世以来持续活动, 阿坝县城一带可见晚更新世冲积物与基岩间发育正断层, 是南水北调西线工程区主要的活动断层及重点关注断层之一。

上杜柯断层带是由一系列北西西向逆断层组成2~10 km的断层带, 区域延伸西经桑日麻与阿坝断裂带复合, 东至马尔康后断裂带逐渐减弱, 并与龙门山断裂带相接, 延伸超过600 km。断裂带总体构成为一由线性强应变带与相对弱应变域交织而成, 具有复杂网结状构造的逆冲断裂带。弱应变域一般由变形较弱的砂岩以及中酸性侵入体组成, 强应变带内次级断层密集发育, 相互交切, 并发育有构造微晶片岩、碎裂岩、角砾岩、炭化带、阶步和擦痕等断层标志。断裂主要活动期次与阿坝断裂带相似, 印支主构造期逆冲韧脆性变形, 变形位错以自由位错为主, 处于较高的温度及剪切应变, 其显微变形机制为位错滑移、位错攀移, 古应力值为145~171 MPa^④, 燕山期表现为断块隆升, 第四纪以来, 断裂带出现向北的正性滑动, 断裂带ESR测年值为(111± 18) ka, 大体上相当于晚更新世早期, 似可作为确定正断层活动时期的主要依据之一。区域上, 青海达日以南的错尔根河, 可见该断裂错断Ⅰ 级阶地, 达日一带出现地震地裂缝, 江基贡玛南坡一带, 地震陡坎发育, 并切割了山前洪积扇^[9]。由此看来, 该断裂带活动时间不尽一致, 在西邻青海境内显示有全新世活动迹象, 亦是南水北调西线工程区应当重点关注的活动断层之一。

本次于4个印支— 燕山期中酸性深成岩体中, 获得磷灰石裂变径迹成果(表1)。结合东邻理县地区^{[10, 11]}获得2个印支— 燕山期中酸性深成岩体的磷灰石裂变径迹测年成果, 可明显地归纳为两个年龄组和两起具有不同地质意义的山(岩)体构造隆升及低温热演化事件(图4)。

表 1

Table 1

表 1(Table 1)

表 1 磷灰岩裂变径迹测试数据表 Table 1 Apatite fission track data 样品实验 编号 Nc ρ d(Nd)/ (106cm-2) ρ s(Ns)/ (105cm-2) ρ i(Ni)/ (106cm-2) U/10-6 P(X2)/ % γ T/ (Ma± 10) Σ (Nj)/ (μ m± 10) SD/ μ m ApJ71 20 28.1 0.2 0.832 24.0± 2.3 1.13 ApJ72 22 13.2 41.1 0.850 17.8± 2.2 1.25 ApJ73 20 14.4 5.9 0.848 28.9± 3.1 1.16 ApJ74 19 17.9 0.0 0.560 4.8± 1.2 0.97 注:由中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室万景林测试, 2004。

表 1 磷灰岩裂变径迹测试数据表 Table 1 Apatite fission track data

早期山(岩)体构造隆升-低温冷却热演化事件, 以区内斑玛县年保也则岩体的ApJ71[t=(24.0± 2.3) Ma]、壤塘县纳玛措岩体的ApJ72[t=(17.8± 2.2) Ma]和阿坝县小石头山岩体的ApJ73[t=(28.9± 3.1) Ma]为代表, 发生于距今30~15 Ma期间, 大体上相当于渐新世— 中新世早期, 是喜马拉雅Ⅰ 幕运动的具体反映。与构造隆升-低温冷却事件同步发生的其他重要地质事件还有:阿坝北西西向菱形压陷盆地的形成, 中新统昌台组下部砂砾岩段为代表的相关山间盆地型补偿性快速冲-洪积事件; 上杜柯断裂带(断层泥ESR年龄值为14.6 Ma)上三叠统变质砂板岩自北往南逆冲于上白垩统— 古近系热鲁组山间断陷盆地型红层之上等。此外, 区域上鲜水河北西向大断裂的大规模左行走滑位移及同构造花岗岩侵位活动等重大地质事件也发生于此期间。

图 4

Fig.4

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	图 4 磷灰石裂变径迹年龄与高程之间的关系图Fig.4 Relationship diagram between fission track age of apatite and the elevation

晚期山(岩)体构造隆升-低温冷却热事件, 区内以马尔康县日部印支期岩体的ApJ74[t=(4.8± 1.2) Ma], 东邻理县老君沟印支期岩体磷灰石裂变径迹年龄值[t=(4.0± 3.2) Ma]^[10], 孟通沟燕山期岩体[t=(7.3± 1.4) Ma、t=(6.6± 1.4) Ma、t=(3.9± 1.2) Ma]^[11]为代表, 起止时间大致介于9~3 Ma之间。隆升— 冷却事件主要发生在中新世晚期— 上新世初期为喜马拉雅Ⅰ 幕运动之尾声。与前述喜玛拉雅Ⅰ 幕运动所产生的强烈构造效应相比, 其构造隆升持续时间较短, 活动强度减弱, 影响范围缩小。该次隆升后, 区内沉积了上新统昌台组上部含煤粉砂-粘土岩巨厚湖沼泥炭相沉积, 发育的耐寒型水生和旱生草本植物群落等古地理古气候特征表明, 青藏高原东部地区的新构造运动已趋于平静, 地壳由热变冷, 气候由温寒转向湿冷, 岩体完全冷却凝固并不再发生岩浆侵位事件。

相关裂变径迹及地质特征综合研究结果显示, 区内新构造运动可以划分3个阶段:

早期逆冲-隆升阶段, 时限为中新世— 早更新世, 即喜马拉雅Ⅰ 幕(或称主幕), 属收缩性挤压造山和均衡补偿性整体隆升运动。先期断裂的全面活动, 高原隆升包括了渐新世— 中新世早期、中新世晚期— 上新世初期两次隆升-冷却事件, 其隆升速率分别为0.064 mm/a和0.08 mm/a。

中期走滑构造发展阶段, 发生于早、中更新世交替之际, 为喜马拉雅Ⅱ 幕运动。主要表现为近东西向收缩挤压及大规模的反时针向(左行)走滑位移, 并由此形成了发育于阿坝盆地N- QP1地层中的雁列式新褶皱群, 以及高原主夷平面及次级夷平面等呈层地貌形态。

晚期盆岭构造发展阶段, 为喜马拉雅Ⅲ 幕运动, 发生于中— 晚更新世, 并持续至全新世, 运动性质与前述早、中期发展阶段明显有别, 为典型的地壳垂直升降运动, 主要表现为差异性和间歇性断块隆升, 并导致河流多级层状阶地地貌、纵谷型正断裂带及断谷型第四纪盆地的形成等。

西线工程一期工程区前期立项建议拟定引水线路按照上线、中线、下线三线比较选线, 并按河流自然流域段将输水线路分为:达曲— 泥曲段、泥曲— 杜柯河段、杜柯河— 玛柯河段、玛柯河— 阿柯河段、阿柯河— 黄河入口段(图5)。项目围绕拟定引水线路两侧各5 km, 开展带状地形地貌、水文地质条件、环境地质条件、工程地质岩组、岩(土)体结构特征评价、主要工程地质问题等基础工程与环境地质条件调查, 取得了大量实际材料, 为南水北调西线工程一期立项建议编制提供了基础资料。

4.1.1 以泉水为主的水文调查显示断裂带富水性强

引水线路及其两侧大部分地区地貌以构造侵蚀的高山、中高山为主, 其次为侵蚀堆积的河谷地貌及冰川地貌。以泉水为主的水文调查显示, 挽近纪活动性强的断裂富水性强, 分支断裂比主干断裂富水性强, 断裂密集、交汇地段富水性强、压性断裂影响带富水性强。其中, 区内阿坝断裂带、色达断裂带由于第四纪以来多次反复活动, 活动十分强烈, 沿断裂带泉水出露十分密集, 是工程区两个最为富水的断裂带; 而同是主干断裂的上杜柯断裂带, 第四纪以来活动相对较弱一些, 沿断裂带泉点出露相对较少。不同规模、不同性质的断裂带及其影响, 宽度是很不相同的。如色达断裂带, 其断层影响带宽达几百米至1 km, 沿断裂影响带出现了大量的泉水分布。

4.1.2 以崩塌滑坡为主, 是引水枢纽主要地质灾害

工程区的主要物理地质现象有地震、滑坡、崩塌及岩石倾倒、泥石流、季节性冻土、冻土翻浆、沼泽、寒冻风化、河岸冲刷等。其中泥曲— 杜柯河段、杜柯河— 玛柯河段地貌为侵蚀高山地貌, 沟谷切割大, 坡度一般在30° ~40° 之间, 局部达50° ~70° , 常形成滑坡、崩塌、倾倒体, 对出水口、坝基、库区淤积具有较大影响。同时, 工程施工中塔子断裂、色达断裂、杜柯断裂属多期活动强烈地带, 容易导致严重垮塌、涌水, 一些出水口存在较多大型潜在土体滑坡, 易诱发坝基失稳等。玛柯河— 阿柯河段地形坡度平缓, 主要为冻土、沼泽等, 其诱发的工程地质问题少, 但冻土、沼泽对于工程施工可能带来的软基及道路问题不容忽视。

4.1.3 以砂板岩比例不同为基础, 创新主要工程地质岩组划分

区内工程地质岩组划分在地层单元基础上, 依据沉积韵律特征, 考虑工程地质条件的组合或岩性的差异等进行划分, 对水文地质和工程地质具有重大意义的岩层或岩组, 进行了独立划分。

工程区95%以上出露地层岩性为三叠系巴彦喀山群, 为一套较为单一的砂板岩, 为了准确划分线路区工程地质岩组, 创新确定了砂岩、板岩不同比例作为基础单元划分(表2), 准确地对主要工程地质岩组进行了划分, 提供了进一步勘探施工的主要依据。

表 2

Table 2

表 2(Table 2)

表 2 三叠系地层工程地质岩组划分 Table 2 Engineering geological rock units of Triassic strata 岩组名称 代号 岩性组合特征 单层厚度特征 岩体结构特征 砂板岩比例 砂岩组 S 基本上全为砂岩, 局部夹极少量板岩 砂岩:以厚层、巨厚层为主, 部分为中厚层板岩:主要为极薄层 巨厚层状结构、 厚层状结构 ≥ 9∶ 1 砂岩夹板岩组 S+b 以砂岩为主, 夹少量板岩 砂岩:以中厚层、厚层为主, 板岩:主要为薄层、极薄层 厚层状结构 9∶ 1~2∶ 1 砂板岩互层组(大段间互) S‖ b 砂、板岩呈间互出现 砂岩:以中厚层为主, 板岩:主要为薄层 互层状结构 2∶ 1~1∶ 2 砂板岩互层组(频繁间互) S‖ bp 砂、板岩呈频繁间互出现 砂岩:以中薄层为主, 板岩:主要为薄层 互层状结构 2∶ 1~1∶ 2 板岩夹砂岩组 B+S 以板岩为主, 夹少量砂岩 砂岩:以薄层、中厚层为主, 板岩:主要为薄层 薄层状结构 1∶ 2~1∶ 9 板岩组 b 基本上全为板岩, 局部夹极少量砂岩 砂岩:以薄层、极薄层为主, 板岩:主要为薄层 薄层状结构 ≤ 1∶ 9

表 2 三叠系地层工程地质岩组划分 Table 2 Engineering geological rock units of Triassic strata

4.1.4 基于不同结构面测定, 定性分析划分了岩体结构与围岩分类 工程区结构面主要包括层理、劈理、节理、裂隙, 其中劈理包括流劈理(板劈理、轴面劈理)、破劈理两类, 节理裂隙分为原生节理、裂隙和次生节理、裂隙。前者包括层面裂隙、火成岩中的节理; 后者包括构造节理、裂隙、风化裂隙等。结构发育组合十分复杂, 相同岩组, 在不同地段, 受断层、裂隙、褶皱、挠曲的影响不同, 而岩体完整性差异巨大。在以地层单位为基础的定性分析表明, 其中扎尕山组以S‖ b岩组为主, 面裂隙率为0.5%~5.6%, 完整系数为0.35~0.75, 局部< 0.15。岩体结构以互层状结构为主, 围岩类型以Ⅳ 类为主; 杂谷脑组以S+b岩组为主, 面裂隙率以0.5%~3%为主, 岩体较完整, 系数主要为0.55~0.75, 局部0.35~0.55。岩体结构以中厚层状结构为主, 局部为层状镶嵌碎裂结构, 围岩以Ⅲ 类为主; 侏倭组面以S‖ b岩组为主, 裂隙率为0.5%~5.6%, 分布不均匀。岩体以较完整为主, 局部较破碎, 其系数为0.55~0.75, 岩体结构以互层状结构为主, 局部为层状镶嵌碎裂结构, 围岩以Ⅳ 类为主, 局部为Ⅲ 类; 新都桥组以b+S、b岩组为主, 面裂隙率以1%~8%为主, 最高达24%, 岩体以较破碎— 破碎为主, 系数以0.35~0.55为主, 岩体结构以薄片状为主, 围岩分类以Ⅳ — Ⅴ 类为主。

对南水北调西线一期工程区主要工程地质问题, 不同工作者^{[8, 9, 12, 13]}均进行了研究。主要包括围岩稳定、建筑物边坡稳定性、浅埋过沟段工程地质问题、水文地质与地下水涌水、断层带、节理裂隙密集带、褶皱核部挤压破碎带问题、地应力与岩爆等。

不同引水线路段均存在围岩稳定问题, 而建筑物边坡稳定性存在于上杜柯一带的隧洞进出水口地段。浅埋过沟段工程地质问题存在于玛柯河— 杜柯河段, 输水线路穿越经尼科沟谷, 洞室埋深在120 m左右, 阿不司一带洞室埋深为40~110 m, 属于浅埋过沟段。部分地段有顺沟断层, 同时又是北西向断层破碎带的主要分布地段, 岩体节理裂隙发育, 完整程度差, 围岩稳定性差, 在施工开挖后, 可能会存在塌方等规模不等的变形破坏。同时, 岩体的透水性较大, 地表水、地下水会沿层面、劈理面、节理裂隙、破碎带向下渗透, 存在漏水问题; 水文涌水主要包括断层带涌水、向斜轴部涌水、岩浆侵入岩带地下水问题、浅埋过沟段地下涌水问题等; 地应力与岩爆主要可能存在于泥曲— 玛柯河段, 隧洞埋深一般300~500 m, 最大超过1 200 m, 隧洞埋深一般较大, 岩性以砂板岩为主, 部分地段有花岗岩产出, 砂岩块度及连续厚度较大, 具备蕴藏高地应力的条件。

区域地壳稳定性定性评价在工程规划、选址阶段具有战略意义, 且可以为保护地质环境和防治地质灾害提供科学依据。地壳稳定性研究包括对断裂活动性、区域地球物理异常、地震分布、现代构造应力场结合地壳演化等多方面进行, 该区域不同研究者进行了相关研究^{[8, 9, 14]}。工程所处的川西北断块十分显著地维持了近NW、NWW向主压应力场特征, 并且在边界断裂的差异剪切走滑位移作用下, 总体强力向东楔进, 南部川滇地区向南东推进, 而甘孜附近则表现为地壳的局部拉张^[15]。南水北调西线一期工程区引水线路区需要通过的活动断裂包括:全新世以来阿坝断裂带、色达断裂; 第四纪以来活动的上杜柯断裂带, 而且其起点泥曲紧邻川西北地区著名的鲜水河断裂、玉树-甘孜断裂等活动断裂与地震带。活动断裂特别是全新世活动断裂对工程的影响主要表现为震动破坏、错动破坏。其中, 前者主要指断裂的地震地质(再次发震的可能性), 后者主要包括断层及其变形带、断层活动构造应力场影响。因此, 工程区除阿坝断裂以北, 即阿柯河至出水口一段属于较为稳定区以外, 主要引水线路区位于较不稳定区。

工程区地质灾害分区主要为深切割高山峡谷滑坡、崩塌中等危害区、中高山地震崩塌滑坡较强危害区, 其次为丘状高原— 平坦高原冻土轻度危害区。环境地质问题包括工程施工产生、工程完工可能存在的环境地质问题, 前者包括施工工区与道路的环境地质问题、施工废渣堆放及产生的环境地质问题、高压涌水与岩爆, 后者包括库区岸坡变形与再造、湿地萎缩或破坏、水库诱发地震问题等。工程地质分区属川西高原高山峡谷工程地质区, 具体主要属于中— 深切割、深切割(中)高山高原北西向构造工程地质区, 其次为丘状高原— 平坦高原北西向构造工程地质区(图6)。

由此表明, 南水北调西线一期工程区属于活动构造带, 工程施工及完工相关环境地质问题需要进一步专项研究。

图 6

Fig.6

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	图 6 带状工程与环境地质综合评价图Fig.6 Synthetical assessment map of engineering and environmental geology

专项研究分析了南水北调西线一期工程区地层岩性、构造、物理地质现象, 以及主要工程地质问题, 在相关综合研究基础上, 编制了一期工程区引水线路评价剖面图(图7), 基于基础工程与环境地质条件, 提出了引水线路优选方案。即:泥曲— 杜柯河段, 适宜选择下线引水线路, 杜柯河— 玛柯河段适宜选择上线引水线路, 玛柯河— 阿柯河段适宜选择全洞方案引水线路。相关成果为水利部黄委会勘查规划设计公司南水北调西线项目立项建议书的编写提供了主要基础资料, 为其下一步勘探、试验和专门性的勘察工作提供了基础依据。

图7

Fig.7

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	图7 工程地质综合评价剖面图（局部）Fig.7 Synthetical assessment profile of engineering geology

项目开展期间, 项目组即与水利部黄委会勘查规划设计公司达成一致, 就项目设计、南水北调西线一期工程区工作重点进行了交流, 并获得其进一步的经费支持。阿坝幅区调项目与其南水北调西线项目组成员同时进行引水线路区工作, 使该项地质工作始终围绕用户需求进行, 中间型调查资料与成果报告为南水北调西线项目立项建议书的编写提供了主要基础资料, 为其下一步勘探、试验和专门性的勘察工作提供了基础依据, 为区域地质调查拓宽服务领域提供了经验。

四川1∶ 25万阿坝县幅区调修测, 工作区位于南水北调西线一期工程区, 地质调查的侧重点为工程与环境地质调查。利用当前系统模块, 开展数据采集, 避免了对当前系统进行专项图层设计(野外填图系统结构图层不能更改)对基层地质工作者在计算机系统编程设计知识的复杂要求。项目在当前数字填图模块下, 根据工程与环境地质调查需要, 利用前述字典库设计, 所有地质灾害(地震、滑坡、崩塌、岩石倾倒、泥石流、冻土翻浆、寒冻风化、河岸冲刷、沼泽、冰川等)、水文(主要是泉水)、节理、裂隙统计等被作为单独地质点(POINT)采集。而具有面状边界的, 如大规模滑坡、泥石流、冻土翻浆、寒冻风化、沼泽、冰川等地质灾害范围边界则被作为BOUNDARY, 其点间描述为ROUTING。同时, 所有地质界线边界以工程地质岩组为单位, 除了表达精度许可的岩性单元以外, 断裂带结构分带、透入性的强劈理化带, 均被作为界线采集^[11]。最终实现了地质成果的全新表达及载体多样化。其工程与环境地质专项图件, 提供水利部黄河水利委员会使用, 该成果获得了高度评价。