黄河拉干峡—寺沟峡地壳稳定性浅析

【摘要】在重大工程建设中对地壳稳定性进行分析和论证是十分必要的，黄河龙羊峡－刘家峡段水力资源丰富，地形条件优越，适宜建筑高坝、水库等水工建筑物，以充分利用水利资源造福于民。因此，对该区的与稳定性有关的地质条件进行分析研究具有重要的现实意义。

【关键词】地壳稳定性；断裂带；地震

区域地壳稳定性，是指在地球内力和外力作用下地质体的活动程度。在工程地质学中主要是研究上部地壳的形变、位错、地震和火山活动等现代地质作用产生的条件及其对建筑物安全的影响程度。这种现代地质作用往往对工程建筑物的安全构成不可抗拒的危害，因此，在重大工程建设中必须对地壳稳定性进行分析和论证。

１ 区域地质结构

１.1 地层。本区自元古界起，各时代地层均有出露，尤以元古界、下古生界、三迭系、第三系及第四系最为发育。出露于青海湖-尖扎以东的元古界地层具二分性，即可分为具结晶基底性质的下元古界（Pt1）的“槽型”结晶片岩系和上元古界具盖层性质的“台型”碎屑岩，碳酸盐岩；下古生界地层只分布于拉脊山区，夹持于元古界地层之中，主要为中、上寒武统和中、下奥陶统，为一套厚逾万米浅变质的海相碎屑-火山岩沉积，其地层沉积特征主要表现为多期强烈的中基性火山喷发和超基性、中性岩浆的侵入；由三迭、侏罗、白垩系组成的中生界地层本区均有出露，其中侏罗系仅零星分布，一般为山间盆地型湖泊-河流相沉积；白垩系地层属陆相粗碎屑岩建造，所以其沉积厚度及物质成分各是变化甚大，主要出露于本区东北部黄河以北的各盆地边缘；三迭系地层广布于本区西南，其中下、中三迭统属动荡陆缘区的滨海—浅海相碎屑—碳酸盐相沉积，岩石普遍遭受轻度的区域变质；上三迭统为一套陆相裂隙式喷发的酸—中性熔岩为主的火山岩夹碎屑岩系；中生代岩浆活动的显著特点是自江西沟至同仁形成一巨大的呈岩基产出的斑状花岗岩、花岗闪长岩岩体。岩带和岩体走向均为北西-南东向，出露面积均在200平方公里以上；本区第三系地层出露于共和、贵德、化隆、同仁、西宁诸盆地内，其时代主要为下第三系的西宁群（Exn）和上第三系的贵德群(Ngd)，它们均属内陆湖相红色碎屑泥质岩建造；第四系中、下更新统主要为盆地沉积，上更新统、全新统主要为河谷堆积。

1.2 地壳演化。根据目前各家对青海大地构造的认识和本区所出露的地层来看，本区自元古界成陆以来，发生过两次具“解体”性质的运动，早寒武世末拉张—断块型拉脊山优地槽的出现代表了前寒武陆块的首次分裂，造成本区自北东至南西出现呈北西向展布的中祁连地背斜、拉脊山地向斜，日月山—化隆地背斜三个二级构造带。尔后（志纪末期），随着拉脊山加里东断褶带的强烈崛起，本区又复成陆地。从晚古生代的石炭纪起，本区东南于上述秦祁昆加里东地槽褶皱系之上，复又出现—再生型的华力西地槽，该地槽于中三迭世末，晚三迭世初褶皱回返而形成印支晚期断褶带。

1.3 深断裂。拉脊山断裂带：为一近平卧的“S”型断裂束,主体长约150公里,宽度小于20公里,断裂带总体走向呈北西至东西向,按习称尚可细分为南\北两个断裂带，主断层均倾向山体,倾角40°~60°。该带自加里东末期以来主要表现为强烈的挤压活动，使下古生界组成的老地层呈窄条状逆伏于两侧第三系红层之上，晚近尚有反扭活动的标志。该带尤其是南断裂带的中东段航磁反映极为显著，地震活动强烈。该带同时亦为一水热活动，局部地段中、低温（矿）泉集中出现。综前所述该断裂带极可能属岩石圈断裂。

拉脊山断裂带：西延可与北西—北北西向展布的日月山断裂趋于归并复合，东延则与积石峡北北西断裂带截接。而且据卫片解释，该带自拉脊山口西起，尚有向西越倒淌河过江西沟之势。

日月山断裂带：属地壳断裂，自拉脊山断裂带西端顺325°~35°方向延伸，似有延入走廊过渡带之可能，在省内长度大于200公里，本断层倾角较陡，且有地表倾向南西，深部倾向北东之说。断裂带极为狭窄，宽度不过数千米，且顺扭错断元古界、下古生界、二迭系、中生界及第三系地层，于克素尔附近断裂还切割了二三级阶地。该带在与北西向北祁连地向斜、中祁连地背斜两个构造带交接处多次发生5级以上地震，且在热水煤矿、甘子河附近见有高温泉水点（57°）。

倒淌河—古雷断裂：断层在省内出露长度约180公里；总体走向300°左右，倾向南西，倾角50°~70°，但图3似又印证黄河之西北该断层倾向北东之说，于倒淌河北西方向地下水勘探横剖面中见Q1~2地层与Ngd地层呈断层接触，并对Q3地层的沉积厚度有明显的控制，这可能系该断裂晚近活动的又一见证。断层具有明显地挤压顺扭活动特征，就本断裂总体而言，为一基底断裂。

江西沟—夏河断裂带：该断裂对中生代中酸性、酸性火成岩、火山岩的侵入喷发及石炭—三迭系地层的分布控制性已如前叙，且其构造形迹于地表也有极好的显示。如斜跨青海南山的夏拉N~Q谷地断裂、新街断裂、夏河断裂等，断裂总体走向300°~310°，长度大于230公里，呈略向南西凸出的弧形，与前述3断层在走向上有极好的协调性。断面主倾北东，倾角在65°以上，具压性顺扭性质，挤压带糜棱岩化强烈，镜下所见石英、长石均压碎而显波状消光，该带对高温温泉点（93°C）及放射矿产、多金属矿化控制极为明显，该带地震活动微弱，但于当家寺至新街间地震活动频繁，震级不高，最大震级4.4（1959·3·2），震中连线作北西向展布并与其两端地表断裂协调相接,该带亦属基底断裂。

贵南南山断裂带：该带由多条动力变质现象显著断面倾向330°~350°，倾角40°~60°的逆冲断层组成。本断裂带极可能属温泉东西断裂带的东部组分，从其对中三迭世复理石碎屑建造的变形及印支（中或晚）期酸—中酸性岩浆的侵入活动的控制来看，似属基底断裂。

湖东近南北向构造带：该断裂带作近南北向展布，规模巨大，黄河以北表现为长达160公里以上的红沟—当家寺南北向构造岩浆岩带，岩带东侧边缘地震活动频繁，形成湟源—罗汉堂—过马营东弱震带，震级不高，最大4.4级（1959年3月2日），综上所述，本构造带具基底断裂活动性质，在晚近地质时期表现为一个强烈的隆起带。

１.4 地震活动。区内自1819年2月至1992年11月，据不完全统计共记录到地震40余次，其中破坏地震（以M≥434级计）3次，有感地震（2≤M∠434）27次，最高震级M为534。宏观上，破坏性地震发生在近东西向展布的拉脊山深断裂（2次）和贵南南山（1次）深断列带上，且前者震级高于后者。据地震震中分布位置来看，无论震级大小如何，大多都呈有规律的分布，即和地表已有断裂形影相随，且大致有如下集中分布特征：拉脊山和日月山深断裂联合弧最大弯曲处（含内外侧）地震活动频繁，但震级很低，最高3.3级；当家寺—新街酸—中性火成岩上的地震活动构成了本区地震活动的又一频繁区，震中优势方位显示出“X”型，同样该地震活动区地震震级尤小，多为无感地震，只是在“X”二线段的东南、西南端部产生了4次有感地震，最大震级达4.4。上述两地震活动频繁段，落在作近南北向展布的湖东构造带与日月山—拉脊山，江西沟—夏河深断裂的交汇部位。另外，产生在拉脊山断裂中、东段和贵南南山西段深断裂上的强震点或弱震集中发生段，从区域上分析，也和近南北向斷裂的交接有关。

２.区域地壳稳定性预测

据区内已有地震特别是中强震震中的展布和所发生的部位以及前2节所叙述的地质构造背景条件分析，本区中强震的发生有二个基本条件，其中发育有深断裂的地壳不均一带是必备条件，所以当在现代地应力场下处于积极活动的南北向深断裂与其交接时，便将带内储存的巨大应变能以弹性波的形式作瞬时释放，两断裂的交汇部位就是中强震的极震区。不言而喻，当南北向极积活动的基底断裂切割近东西向展布的拉脊山中东段这一现代地壳地球物理极不均一带时，便导致了中强地震的发生。这可能就是为什么巨大的湖东构造带地震活动远逊于位于其东侧的二个断裂性质与其类似，规模远比其小的南北向深断裂地震活动强度却反比其高的内在因素。据上述预测可知本区广大地区未来地震基本烈度值为≤Ⅵ度，该区为省内少有的地壳稳定区之一。

在进行了上述区域稳定性预测之后，对斜跨龙羊峡长约45公里的北西向当家寺—新街弱震带的活动性，再作一些粗浅赘述。前已叙及本弱震带为江西沟—夏河深断裂的组成部分，另外，据卫片推测该弱震带位于呈北北西向展布的椭圆形当家寺花岗岩体之上，该“刚性”岩体不仅处于区内较为“柔性”的华力西—印支褶皱系之上，而且全落在晚近地质时期表现为强烈隆起的巨大的湖东构造带之上。为此，推测该区地震的产生是储存于当家寺花岗岩体内的弹性应变能的一种释放现象，弱震带的出现是上述两深断裂相交接的结果。该弱震带上震级（4.4）最大点不仅出现在本震带与前述湟源—罗汉堂—新街弱震带交汇部位的内侧。由此可见，该弱震带和弱震带上最高震级点的出现均符合于地应力活动规律。

３.结束语

以上我们仅仅是从本区区域地质结构，现代地应力场特征出发，浅析了地震、活断裂（层）这两个在工程地质区域稳定性评价中的主要问题，可想而知，上述地质构造等背景条件的估计不足，将会从根本上动摇该区的稳定性预测成果。本文由于资料所限，未能谈及工程选址区域场地区已有断层的活动属性，无疑这方面的研究工作将决定本区重要工程的选址和工程结构选型的设计工作。搞清龙—刘段诸如新生代地壳变形和第四纪构造变动特征，深断裂及各地球物理梯级带的现代活动性，才能判断该段是否存在有导致地质灾害产生的活断裂（层）、地震，诱发地震及斜坡岩体稳定等几个重大工程地质问题。

参考文献

［1］ 张起振、张以弗，1981年1：100万青海省地质图及说明书，青海地研所

［2］ 邬树学、李玉荣等，1981年青海省1：100万构造体系图、构造体系与地震分布规律图说明书，青海地研所

［3］ 1：20万贵南、共和、西宁、过马营、乐都、循化幅地质图及说明书，青海区调队

［4］ 张卓元、王士天、王兰生，工程地质分析原理，地质出版社

［5］ 李兴唐、黄鼎成1984年二滩坝址及邻区地壳稳定性研究，水文地质工程地质，第2期

［6］ 谷德振、李兴唐等，1982年，地壳稳定性研究的基础与方法

［7］ 李长辉、马超英等，1982年，青海省1：100万构造体系和地震烈度区划图，青海二水

收稿日期：2008－02－20

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