西藏加查地区某水电站坝址区隐伏断裂研究

廖 驾，吴德超，吕少辉，黄 晨

（成都理工大学：1.地球科学学院，2.核技术与自动化工程学院，成都 610059）

西藏加查地区某水电站坝址区隐伏断裂研究

廖 驾1，吴德超1，吕少辉2，黄 晨1

（成都理工大学：1.地球科学学院，2.核技术与自动化工程学院，成都 610059）

该水电站坝址区位于Ⅱ、Ⅲ级阶地平台上，被第四系松散沉积物覆盖，为探明下面是否发育有隐伏断层，本文首先研究从区域构造变形规律和坝址区周边基岩断层发育特征出发，结合断层气（氡气和地气）测量技术发现13号测点氡气和地气均出现异常，因此判断该阶地下面发育有一条规模较小的隐伏断层，走向近东西向，倾角较陡，对该处工程稳定性影响不大。也为今后该地区的隐伏断裂研究提供借鉴意义。

地质灾害；发育特征；分布规律

随着工程建设、城市规划及地震监测等项工作的深入开展，第四系下面存在的隐伏活动断裂研究的意义日趋明显，隐伏断裂已成为活动断裂研究中的一个重要方面[1]。隐伏断裂的研究方法很多，如地质法、地貌法、地球物理法（重、磁、电、震等）、航卫片图像分析法、大地测量法、氡气测量法等等。上述方法因地质、地貌等条件的不同而有不同的应用，也随活动构造研究时距的长短、要求的精度及研究的目的不同而加以选择[2-6]。本文从地质手段包括分析该区域构造变形规律及坝址区周边基岩断层发育特征出发，运用断层气（氡气及地气）测量技术加以证明，基本上确定了坝址区下面发育有两条规模较小的隐伏断裂，走向与整体构造方向一致，近东西向展布，倾角较陡，对该处附近工程稳定性影响不大。

1 区域地质背景

加查地区位于雅鲁藏布江缝合带北缘，冈底斯－腾冲微陆块南缘。以北为劳亚古陆 （古欧亚板块），以南为冈瓦拉古陆（古印度板块），构造十分复杂[7-9]。

青藏高原是全球著名的纬向构造--特提斯造山系(带)东段，具有复杂而独特的巨厚地壳和岩石圈结构。按板块构造观点，是由北部劳亚古陆南缘和南部冈瓦纳大陆北缘组成的复杂构造域--特提斯构造域：以班公错-怒江缝合带为界，以北为劳亚古陆（古欧亚板块），以南为冈瓦拉古陆（古印度板块），雅鲁藏布江流域位于南边的冈瓦纳古陆。冈瓦纳古陆以雅鲁藏布江缝合带为界，从北向南又可分为冈底斯-腾冲微陆块、雅鲁藏布江缝合带和印度陆块，其中印度陆块北缘称喜马拉雅构造带。加查工程区主要位于雅鲁藏布江缝合带北缘，库尾位于冈底斯-腾冲微陆块南缘（图1）。

工程区内褶皱构造不发育，以单斜地层为主。断裂构造较为发育，主要为近E-W向，其次为近S-N向、NNE-NE向和NW向。近东西向断裂规模宏大、延伸长远，大部分具深大断裂特性，但活动性相对较弱；近S-N、NNE-NE向和NW向断裂单条规模一般不大，延伸相对较短，但它们组合成带，构成剪切拉张断裂构造带或走滑构造带，活动性强烈，对区域地震、地热起主控作用(图2)。

图1 研究区大地构造位置图Fig.1 Regional geotectonics of the research district

图2 加查地形地质图Fig.2 Topographic and geologicmap of Gyaca

该区构造背景复杂，北距雅鲁藏布江区域性大断裂2～3 km，工程区第四系发育，座落在二级、三级阶地平台上。加查坝址区第四系覆盖层之下是否存在规模较大的区域性隐伏断层，是该工程极为关注的问题。

2 研究思路、方法及研究结果

为了解决隐伏断层问题，本项目从以下方面着手：一是依据构造变形规律进行宏观判断；二是由远及近追踪调查，确定是否有较大规模断层延向坝址区；三是物化探手段予以确证。综合运用上述方法，我们认为坝址区覆盖层之下仅仅发育数条规模较小的断层，不存在较大的、具区域规模的断层。

2.1 氡气及地气工作原理

氡气测量技术，是在现场利用抽气泵采集覆盖层中游离的氡；待其衰变时，通过高压电极收集氡衰变的第一代子体218Po，利用半导体探测器测量218Po放出的α射线，通过α射线计数率的大小反映不同测点土壤中氡气浓度的差异[11-14]。

地气测量，该种方法是一种找隐伏矿和隐伏构造的新方法，在上世纪80年代初由瑞典学者提出。多年的研究已经证实，地球内部普遍存在着一种垂直上升的气流，这些气流在向地表迁移的过程中，会携带走迁移路径上以纳米颗粒尺寸形式存在的固体颗粒，形成含有多种元素的地气流。断层的存在，会为地气的迁移提供便利；因此，在断层的上方，地气量将大于其他地区，地气中很多元素的含量会明显高于背景值。研究表明，在断层上方，稀土、Zn、Pb等元素会出现异常，利用高灵敏度的分析检测技术可以对这种异常进行识别和提取。为此，通过捕获测点上的地气物质，分析其中以10-9～10-12含量级的前述元素，提取多元素异常，就可以为断层定位提供依据。本次工作中所用的快速地气测量，是用气泵和液态捕集剂在地表捕集地气物质，取回后用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）作多元素分析。采样设备轻便，采样周期短，样品分析快，获取的元素信息丰富。由于所捕集的地气物质均来自地下深部，其反映的是深部信息，地气测量受地表覆盖物影响小[1]。

两种方法具有不同的探测原理，探测获取的是反映断层的不同信息，它们的结合，使获取的信息间具有互补性与相互验证性，因此，可以为准确的解决断层的位置与展布方向的确认提供科学依据。

2.2 布线原则

该工作区坐落在雅砻江左岸的二级、三级阶地上，第四纪覆盖严重，从地表上很难无法发现断层出露痕迹。由于工作区与雅鲁藏布江大断裂相距仅2.8 km，雅鲁江断裂带呈E-W向展布，推测该地区发育的断层受雅砻江断裂的控制，呈W-W走向，因此垂直构造线方向（NW向）布置了两条剖面（图3），H测线（AB线）进行了氡气测量和地气测量，I测线 （CD线）进行了氡射气测量，两条剖面相距800m，很好的控制了断层，达到工作目的。

图3 加查工程区地质图（物化探剖面为AB、CD两条）Fig.3 Geologicmap of Gyaca project area(including A-B and C-D geophysical-geochemical exploration sections)

表1 上三叠统郎杰学构造变形分带Table 1 Triassic Langjiexue tectonic deformation zone

3 坝区地质调查成果、物化探成果

3.1 构造变形规律

工程区主要位于雅鲁藏布江缝合带的混杂岩带中，北距雅鲁藏布江北界断裂仅2.8 km。其地层组成为次深-深海浊积砂板岩建造的上三叠统郎杰学群。该岩群为是雅鲁藏布江结合带主体，其变形受控于雅江板块结合带边界断裂 （北界加查-朗县断裂）及南界邛多江断裂）控制。结合带内部构造形变多样，褶皱式样复杂。主体而言，韧性变形程度自北往南由强变弱，脆性变形强度则刚好相反。

根据变形特征、变形机制和变形强度，坝址区发育的上三叠统郎杰学群自北向南可划为三个次级变形带即北部同劈理褶皱带(A带)，中部滑褶皱带(B带)和南部弯滑褶皱带(C带)，各变形带具有不同的变形特征（表1）。

上述A、B、C三带在垂向上，构造层次由加查坝址区向南变浅，韧性变形减弱，脆性变形加强。

加查工程区主要分布在A带北部。据上述构造变形规律进行宏观判断，认为在工程区区存在规模较大的脆性断层的可能性不大。

3.2 坝址区周边基岩断层发育特征

虽然坝址左岸第四系较发育，覆盖层较厚，但我们在坝址区外围加密地质调查路线，通过坝区外围断层发育、分布特征的调查研究，然后向坝址区逼近，从而判断坝址区覆盖层之下是否存在隐伏断层。

紧靠雅鲁藏布江断裂上盘的生活营区地段，发育韧性剪切带，脆性断层不发育。

坝址上游晒嘎绒曲交汇口一线基岩露头较好，脆性断层不发育。

坝址下游波绒曲加查兑-冷达地段，露头连续、出露良好，除发育反修-加查兑韧性剪切带、模地拉脆韧性剪切带（断裂）、北穷脆韧性剪切带（断裂）外，无规模较大的脆性断层发育（图4）。按构造线、地层、岩性特征，加查兑-冷达剖面就是坝址区地层、岩性及构造的东延。

从上述地段断层发育、分布特征可以判断，坝址区第四系覆盖层之下应当无规模较大的脆性断层存在。为了进一步确认坝址区是否存在有隐伏断层，我们开展了氡气及地气测量技术进行辅助证明。

3.3 氡气及地气数据处理及结果

图4 加查坝址区下游加查兑-冷达剖面（上）及加查县-错古剖面（下）Fig.4 Jiachadui-Lengda(above)and Gyaca-Cuogu(below)sections at lower reaches of Gyaca dam area

图5 加查工程区H剖面（AB线）隐伏断层化探剖面（剖面位置见地质图）Fig.5 H section∶geochemical exploration section of buried faults in Gyaca project area

地气样品中稀土（La、Ce、Nd、Sm、Dy）、Zn、Pb、Cd、Cu、Sr、Y、Mn等十余种元素都有相似的异常分布，从中选出分析效果好（绝大部分测量值大于检出限且测量误差小）、代表性好、与成岩关系较密切的元素，用于绘制地气综合剖面图，提取地气异常。以地气测量的每个元素为单元，分别计算他们相应的平均值。在以其平均值的两倍为基准，当大于两倍平均值时删除相应的数值，然后在计算删除后剩余的平均值。再以每个点相应的值比上现在的平均值，最后把这样每个元素的计算后所得的值相累加就是最后相应点的地气衬度值，在图2中用Geogas表示地气衬度值。

H测线位于阶地下游位置，测线方位为319°，总共布置了42个测点，每个点之间的间距为40m，总长为1680 m，分别进行了氡射气测量和地气测量，根据前面提到的计算方法得到地气衬度值为13.87，氡气的背景值为15.95 cps，根据两种方法的测量结果，绘制出了H测线的综合剖面图（图5）。

从该测量结果中可以发现13测点附近（La、Ce、Nd、Sm、Dy、Zn、Pb、Cd、Sr、Y、Mn）均出现了异常，推测该测点下面发育有一规模较小的断层，断层产状与该区域整体构造方向一致，近东西向走向，倾角较陡的逆断层。

I测线位于阶地下游位置，测线方位为346°，总共布置了34个测点，每个点之间的间距为40m，总长为1280m，只进行了氡气测量，根据氡气的测量结果，绘制出了I测线的剖面图（图6）。从测量的结果来看，氡气值比较平稳，未出现异常，证明了H测线13号测点出现的隐伏断层未延伸过来，规模应较小。

图6 I剖面（CD线）氡射气剖面图Fig.6 Isection∶radon gas section

4 结论

（1）通过区域变形特征来看，加查地区属于A带北部，为劈理褶皱带，属于浅层构造。据上述构造变形规律进行宏观判断，认为在坝址区存在规模较大的脆性断层的可能性不大。

（2）根据对坝址区周边基岩断层发育特征研究，坝址区第四系覆盖层之下应当无规模较大的脆性断层存在。

（3）通过对加查地区阶地上面的氡气和地气测量，基本上确定了该处13号测点下面发育有一规模较小的断层，结合区域内断层整体特征判断，断层整体产状与该区域上的断层基本一致，为一近东西向，倾角较陡的逆断层。

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Study on Buired Faults at a Hydropower Station in Gyaca Area,Tibet

LIAO Jia1,WU De-Chao1,LV Shao-hui2,HUANGChen1
(1.College of Earth Science,2.College of Nuclear Technology and Automation Engineering,Chengdu University of Techonoloy, Chengdu 610059,China)

The dam area of the hydropower station is located on theⅡandⅢterrace platforms,covered by Quaternary unconsolidated sediments.In order to find out the follow ing development of buried fault,this paper firstly studies from regional tectonic deformation regularities and the developmental features of fault broken zone around the dam area,combination of faultgas(radon gasand geo-gas)measurement technology found No.13 survey station of radon gasand geo-gas are abnormal.It's found that there are one small buried fault developing below the terraces,and with nearly E-W trending,dip steeply but have small impact on the stability ofengineering nearby.

Gyaca Region;Buired Faults;Radon Gas&Geo-GasMeasurement

P642.4

A

1007-3701(2012)01-064-07

2011-07-26；

2011-09-13

廖驾（1987—），男，硕士研究生，从构造地质学专业的研究和学习，E-mail：liaojia2143@163.com