石伯勛 陳又華 李茂華

（長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究有限責任公司 湖北武漢 )

銀江水電站雅江橋韌性剪切帶活動性及構(gòu)造巖特征研究

石伯勛 陳又華 李茂華

（長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究有限責任公司 湖北武漢 )

西南水資源豐富，但地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，對于大型水電工程來說，抗震防震更為重要。金沙江銀江水電站壩址區(qū)發(fā)育有雅江橋韌性剪切帶，在工程勘察期間，長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究有限責任公司對其活動性和構(gòu)造巖特征進行了研究，認為該雅江橋韌性剪切帶為深部形成，在金沙江下切，西部地殼總體上升的綜合作用下露出地面，顯微構(gòu)造、測年分析表明該韌性剪帶早更新世后沒有活動的跡象，其構(gòu)造巖工程地質(zhì)性狀較好。

銀江水電站雅江橋 韌性剪切帶活動性 構(gòu)造巖 特征研究

1 工程概況

金沙江銀江水電站位于金沙江干流中游末端的攀枝花河段上。地處金沙水電站和烏東德水電站之間，電站由大壩、河床式電站、混凝土縱向圍堰、導(dǎo)流明渠等建筑物組成。本工程為Ⅱ等大（2）型工程，擋水、泄洪和電站等主要建筑物為2級建筑物，次要建筑物為3級建筑物。

2 區(qū)域地質(zhì)背景

2.1 地形地貌

研究區(qū)地處青藏高原東部川滇山地，地勢西北高、東南低，山脈多為近南北向展布。雅江橋韌性剪切帶所處地貌以山地為主，間夾山間盆地，河谷深切。雅江橋韌性剪切帶分布河段兩岸高位階地多被河流剝蝕，局部分布有階地呈不連續(xù)分布，僅金沙江河床兩岸分布有連續(xù)Ⅰ～Ⅱ級階地，拔河高度5～10m。

2.2 地層巖性

區(qū)域范圍內(nèi)地層主要有下元古界變質(zhì)巖系、震旦系至白堊系沉積巖類，并有不同時期的巖漿巖廣泛出露。 韌性剪切帶內(nèi)巖性混雜，巖性以晉寧期黑云母閃長巖、石英閃長巖為主體，夾有綠泥石片巖、花崗閃長巖、花崗巖、斜長角閃巖等，帶內(nèi)巖石具有綠泥石化，局部絹云母化，少數(shù)具強蝕變現(xiàn)象，其間還穿插較多的輝綠巖、煌斑巖、石英巖、偉晶巖脈及方解石脈（包體）等。韌性剪切帶北西側(cè)為花崗巖，南東側(cè)為晉寧期石英閃長巖，二者與韌性剪切帶內(nèi)巖體呈混熔緊密接觸。

2.3 構(gòu)造特征

圖1 雅江橋韌性剪切帶展布圖

雅江橋韌性剪切帶處在“川滇菱形塊體”內(nèi)

部,以川滇南北構(gòu)造為主體，發(fā)育一系列南北向、北北東向，北東向、北西向斷裂構(gòu)造。除發(fā)育以上脆性斷裂外，區(qū)內(nèi)還發(fā)育雅江橋韌性斷裂剪切帶,走向10°～45°，總體呈舒緩波狀展布，見圖1。

3 韌性剪切帶的形成演變

通過對區(qū)內(nèi)的構(gòu)造運動、變質(zhì)作用、巖漿活動、沉積作用等的調(diào)查，可將韌性剪切帶的形成 演變經(jīng)歷了以下幾個時期：

3.1 前震旦紀結(jié)晶基底形成時期

研究區(qū)的太古代侵入體形成于地球基本上未分異的地史時期，晉寧運動使會理群發(fā)生劇烈褶皺，與此同時由于上地幔的高熱流，產(chǎn)生局部熔融，進入新的巖漿活動歷程；其后升起為該區(qū)的基底。

3.2 華力西期構(gòu)造活動時期

華力西末期使本區(qū)經(jīng)歷了第二次較大的構(gòu)造運動，活動性質(zhì)以振蕩運動為主要特征。在強大的南北向擠壓力作用下，使研究區(qū)的基底巖石發(fā)生了強烈的韌性剪切變形。

3.3 燕山運動構(gòu)造活動時期

燕山運動中期，局部有輕微的褶皺運動，晚期全區(qū)發(fā)生了一次褶皺運動，此次構(gòu)造活動造成的變質(zhì)作用不強，無法較高程度地改變韌性剪切帶內(nèi)變質(zhì)巖的巖貌，只使一些礦物在新的條件下不穩(wěn)定而發(fā)生局部的變化。

3.4 喜山運動構(gòu)造活動時期

圖2 雅江橋韌性剪切帶及碎性斷層形成機制模擬圖

喜山運動是本區(qū)重要的構(gòu)造運動，早期運動性質(zhì)以褶皺造山運動為主，晚期則表現(xiàn)為大面積的整體抬升,經(jīng)長期侵蝕、剝蝕及河流下切作用，雅江橋韌性剪切帶出露地表(圖2)，帶內(nèi)規(guī)模較小的脆性斷層為喜山期構(gòu)造運動產(chǎn)物。

4 韌性剪切帶特征

韌性剪切帶又稱韌性斷層，是巖石在塑性狀態(tài)下發(fā)生連續(xù)變形的狹長高應(yīng)變帶；韌性剪切帶是地殼內(nèi)中深-深層次的主要構(gòu)造類型之一，帶內(nèi)變形和兩盤的位移由巖石塑性流變來完成。

4.1 韌性剪切帶基本特征

雅江橋韌性剪切帶走向NE 10°～45°，傾向NW，傾角70°～80°，發(fā)育在銀江水電站近場區(qū)近南北向磨盤山-綠汁江斷裂的西邊，北東向倮果斷裂南東側(cè)，與倮果斷裂近平行或小銳角相交。在銀江水電站近場區(qū)研究范圍內(nèi)，經(jīng)搬開洞、馬家田溝向北東方向延伸，至密地橋下游一帶后,大致沿金沙江向NE45°方向延伸，至金沙江與雅礱江交匯處，后順雅礱江河谷經(jīng)花灘向北東向延伸，穿過雅礱江桐子林壩址后，延出近場區(qū)研究范圍。韌性剪切帶總體呈凸向南東方向的波狀弧形展布，剪切帶寬450～1200m，總體南寬北窄。

根據(jù)地表調(diào)查和鉆孔揭示，壩址區(qū)沿金沙江河槽具有韌性剪切帶特征的巖體寬度為450～600m，其中，糜棱巖寬幾厘米至2m，初糜棱巖寬1～3m；強綠泥石化閃長巖寬5～10m；綠泥石化閃長巖寬10～50m；平面分布具有斜列展布和呈透鏡體狀交替出露，即閃長巖（花崗巖）-綠泥石化閃長巖-初糜棱巖-糜棱巖-初糜棱巖-綠泥石化閃長巖-閃長巖（花崗巖）。

上壩址河段韌性剪切帶內(nèi)巖石以晉寧期黑云母閃長巖、石英閃長巖為主體，夾有綠泥石片巖、花崗閃長巖、花崗巖、斜長角閃巖及偉晶角閃巖等，巖石具有絹云母化、綠泥石化，少數(shù)具強蝕變現(xiàn)象；其間還穿插較多的輝綠巖、煌斑巖、石英巖、偉晶巖脈及方解石脈等,巖體剪切變形向兩岸坡逐漸減弱并消失的特點。

從各巖脈的變形特征看，該剪切帶經(jīng)歷了多期活動，既有韌性剪切變形，也有脆性變形，如淺色礦物晶形拉長后呈定向排列，這是韌性剪切變形的典型特征之一，后來多次發(fā)生韌性剪切

變形，使礦物晶形拉長后呈定向排列的面理擠壓形成小型褶皺；如偉晶巖脈呈曲尺狀、腸狀、“A”字型等，根據(jù)這些變形特征分析，該韌性剪切帶自晉寧期至燕山期經(jīng)歷了多期韌性剪切活動。

除了韌性剪切導(dǎo)致巖體變形外，還有脆-韌性剪切變形，不連續(xù)面兩側(cè)一定范圍內(nèi)的巖層發(fā)生一定程度的塑性變形，主要表現(xiàn)為剪切派生的張應(yīng)力形成的雁列脈，反映巖石脆性破裂特征；張裂隙之間的巖石一般受到一定程度的塑性變形。

受喜山期構(gòu)造運動影響，韌性剪切帶內(nèi)發(fā)育數(shù)條規(guī)模較小的脆性斷裂，斷裂走向NE-NEEEW，多傾向NW、N,傾角多為陡傾角，展布長一般小于3km，斷層破碎帶寬度一般小于0.30m，帶內(nèi)主要為初糜棱巖、碎裂巖、角礫巖等。各脆性斷層特征不在此贅述。

4.2 韌性剪切帶的運動學(xué)特征

前已述及，雅江橋韌性剪切帶總體走向為NE10°～45°，夾持在近南北向磨盤山-綠汁江斷裂和北東向倮果斷裂之間，構(gòu)造控制了該區(qū)巖漿活動，而巖漿活動在不同的時期也不一樣，晉寧期以酸堿性火山巖為主，華力西期以基性巖噴發(fā)和超基性巖漿侵入，稍后還有堿性-酸性巖漿活動，燕山期正長斑巖噴出。幾期巖漿噴發(fā)除了成分不同外，其運動方式有擠壓性質(zhì)，也有拉張性質(zhì)，有深層活動也有淺層活動，由巖樣鑒定結(jié)果可知，雅江橋韌性剪切帶一是條既有韌性、又有脆-韌性剪切變形的多期活動剪切帶。

銀江水電站壩址附近金沙江兩岸韌性剪切變形漸變?nèi)?，江邊兩岸出露的巖體中剪切帶發(fā)生彎曲變形較普遍。右行剪切帶末端對剪切帶的主體作順時針方向彎曲，左行的則相反。這種效應(yīng)可使兩條同樣運動方式的相鄰剪切帶互相交切或聯(lián)合，形成菱形或網(wǎng)格狀構(gòu)造。

4.3 巖石變形變質(zhì)特征

4.3.1 巖石變形特征

第一幕變形發(fā)生于韌性變形變質(zhì)作用以前，區(qū)域構(gòu)造線呈近南北向和北東向。其特征是在表殼巖包體巖石中，石英、斜長石和黑云包體定向形成殘縷結(jié)構(gòu)（Si），其方向與糜棱頁理（Sc）斜交，顯示了Si早于Sc的特征。這種變形特征只有在顯微組構(gòu)研究中才能發(fā)現(xiàn)。

第二幕變形主要表現(xiàn)于表殼巖包體經(jīng)受了強烈的韌性變性作用，形成了變晶糜棱片麻巖。從區(qū)域上看，該幕韌性變形作用為近東西向。

第三幕變形表現(xiàn)于表殼巖圍巖-黑云英云閃長質(zhì)片麻理中的片麻理構(gòu)造，變形作用雖未見強烈的置換，但可見近東西走向的片麻理被近南北向面理改造。從區(qū)域上看，構(gòu)造線為近南北向。

4.3.2 巖石變質(zhì)特征

剪切帶內(nèi)發(fā)育的糜棱巖、初糜棱巖的碎斑礦物主要為斜長石、鉀長石、石英，其間填充許多綠泥石和方解石及少量碎斑磨碎的碎粒，碎斑普遍具有裂紋，裂紋中填充的形式主要是方解石，也有少量綠泥石，部分巖石碎斑內(nèi)部呈粘土化和綠泥石化，有的完全被綠簾石集合體取代；碎基的礦物主要為綠泥石、絹云母、方解石、黑云母、石英、鉀長石、斜長石、石英，綠泥石常構(gòu)成斷續(xù)條狀、波浪狀，呈定向分布，絹云母呈纖維狀具定向性，平行流狀構(gòu)造方向。黑云母部分沿邊緣或解理白云母化或綠泥石化。

4.4 韌性剪切帶中巖石鏡下特征

4.4.1 韌性剪切帶的原巖

原巖主要是雅江橋混合巖（Pt1Y）以及后期侵入其中的一些小巖體和脈巖，其次是局部混合巖化的微片麻狀粗粒黑云母石英閃長巖（Pt1S）。

基體為黑云母斜長片麻巖，由黑云母（8%±）、斜長石（70%±）和石英（20%±）組成，黑云母已蝕變?yōu)闇\綠色的綠泥石。

脈體：都是淺色礦物組成，主要是鉀長石和石英，它們構(gòu)成平行于片麻理的條帶，有時可見捕獲基體中的斜長石顆粒；石英為它形，粒狀，干凈透明無色。

4.4.2 糜棱巖系列

雅江橋韌性剪切帶采集的糜棱巖主要有初糜棱巖，糜棱巖和糜棱片麻巖。這些糜棱巖類都受到后期地質(zhì)流體的交代蝕變作用，大部分具有綠簾石化、綠泥石化以及碳酸鹽化等蝕變現(xiàn)象,僅有少數(shù)碎斑是石英，大多具有波狀消光，有的為帶狀消光。

4.4.3 后期脆性構(gòu)造巖—碎裂巖系列

這些構(gòu)造巖已經(jīng)不屬于韌性剪切帶的范疇，是疊加在其上的脆性斷裂活動的產(chǎn)物,巖石定名為碳酸鹽化綠泥石化碎裂巖。

5 韌性剪切帶工程地質(zhì)特征

勘察期間,在左右岸進行了詳細的工程地質(zhì)測繪和試驗，左岸坑槽布在脆-韌性剪切帶內(nèi)，右岸平硐布在強綠泥石化巖體中，鉆孔和地表分別進行了壓水試驗和注水試驗。

根據(jù)野外宏觀特征和鏡鑒結(jié)果，類比非韌性剪切帶區(qū)巖石（體）工程性質(zhì)，將銀江壩址區(qū)韌性剪切帶內(nèi)巖石（體）的工程性質(zhì)宏觀評價見表1。

表1 壩址區(qū)韌性剪切帶內(nèi)巖石（體）工程評價表

6 韌性剪切帶活動性

6.1 活動期次

古生代，強烈的構(gòu)造運動作用，在較深位較高溫壓條件下發(fā)生了區(qū)域性的動熱變形變質(zhì)作用，結(jié)晶基底巖石產(chǎn)生了不同程度的變質(zhì)，與此同時，雅江橋韌性剪切帶初步形成并隆起。

新生代，研究區(qū)地殼整體大范圍抬升，雅江橋韌性剪切帶隨之上升。金沙江貫通后，河谷迅速下切，韌性剪切帶逐漸露出地表，經(jīng)新構(gòu)造運動后，形成現(xiàn)代地形地貌和地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征。喜馬拉雅運動晚期，區(qū)內(nèi)近東西向的擠壓力轉(zhuǎn)為北北西向的擠壓作用力，這種北西向的擠壓作用力造成測區(qū)的左行走滑，同時近南北向擠壓使韌性剪切帶內(nèi)形成了近東西向的規(guī)模較小的的脆性逆斷層。

6.2 活動性

從晉寧期的巖漿巖變形到三疊系砂巖的褶皺和變質(zhì)，表明雅江橋韌性剪切帶經(jīng)歷了漫長的歷史時期。其活動性既有韌性剪切變形，也有脆-韌性剪切變形。雅江橋韌性剪切帶形成后，受后期構(gòu)造運動影響，帶內(nèi)產(chǎn)生規(guī)模較小的脆性斷層，取樣測年成果表明這些脆性小斷層形成年代為早更新世-中更新世活動斷裂，不屬工程活動斷層。

7 結(jié)論

（1）雅江橋韌性剪切帶所處大地構(gòu)造部位為揚子準地臺之康滇地軸中部，康滇地軸在地質(zhì)歷史上長期受西部地槽強烈活動的影響，巖漿活動強烈，沿張裂帶侵入中性、酸性、基性、超基性巖漿。

（2）雅江橋韌性剪切帶在銀江水電近場區(qū)內(nèi)經(jīng)搬開洞、馬家田溝向北東方向延伸，至密地橋下游一帶后,大致沿金沙江呈NE45°方向，延伸至金沙江與雅礱江交匯處，后順雅礱江河谷經(jīng)花灘向北東向延伸，穿過雅礱江桐子林壩址。

（3）雅江橋韌性剪切帶的原巖以石英閃長巖為主體，間有太古代更長花崗巖，華力西期的區(qū)域性動熱變形變質(zhì)作用使此區(qū)間巖體呈剪切應(yīng)變狀態(tài)，導(dǎo)致巖體的巖脈等產(chǎn)生塑性變形，燕山期構(gòu)造運動繼承了此種狀態(tài)并再結(jié)晶成巖礦物產(chǎn)生定向排列和局部的富集，隨喜山運動地殼抬升和金沙江河谷下切，此巖體逐步出露于地表形成―“雅江橋韌性剪切帶”。

喜山期后期倮果斷裂等再次活動，受其影響此區(qū)域內(nèi)巖體產(chǎn)生了一系列破裂變形，導(dǎo)致沿倮果斷裂帶附近巖體內(nèi)微裂隙發(fā)育、巖體破碎。

（4）壩址區(qū)韌性剪切帶寬度為450～600m，帶內(nèi)以黑云母閃長巖、綠泥石化石英閃長巖為主體，間夾透鏡體狀初糜棱巖、糜棱巖，糜棱巖寬幾厘米至2m，初糜棱巖寬1～3 m。巖石普遍有絹云母化、綠簾石化，少數(shù)顯強蝕變現(xiàn)象，其中左、右岸巖體中所夾的花崗巖脈、石英巖脈等均有韌性、脆-韌性變形特征；右岸平洞內(nèi)橄欖二輝玢巖脈、石英巖脈、方解石脈和江邊橄欖二輝玢巖脈均無韌性、脆-韌性變形跡象。倮果大橋至雅江橋河段，韌性剪切帶內(nèi)巖石以片麻巖及條帶狀混合巖為主，具強蝕變現(xiàn)象。

（5）韌性剪切帶內(nèi)無區(qū)域性斷裂穿過，受后期構(gòu)造運動影響，帶內(nèi)發(fā)育規(guī)模較小的脆性斷層，斷層走向以NE向為主，斷層帶寬3～4 m，性狀較差，多順河向分布，呈斜列展布或小銳角相交，交匯處巖體質(zhì)量差，但巖體質(zhì)量差的范圍不大，且?guī)罘植蓟蛲哥R體狀分布。

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.09.016

TV74

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1672-2469(2014)09-0051-04

石伯勛（1963年—），男，教授級高級工程師。