吉音水利枢纽近场区活动断裂研究

摘 要：该文论述了吉音水利枢纽工程近场区的地质构造条件，为坝址的选择提供了关键性的地质依据。

关键词：活断层 构造单元 吉林水利枢纽

中图分类号：P2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）02（c）-0-05

1 工程概述

吉音水利枢纽工程位于新疆和田地区于田县境内的克里雅河干流上，吉音水利枢纽工程总库容0.82亿m3。拦河坝最大坝高124.5 m，电站装机24 mW，年发电量1.041亿kW.h。工程建成后，可满足克里雅河灌区灌溉面积70.73万亩的用水要求，将下游防洪堤防洪标准由3年一遇提高到20年一遇。工程规模属中型Ⅱ等工程。吉音水利枢纽在规划之处选择了三个坝址，分别为上、中、下坝址。在可研阶段为了查明工程区近场区的断裂构造，与新疆地震局的同志共同对近场区的构造进行了分析研究，现将主要结论分述如下。

2 区域大地构造环境

2.1 构造单元划分

在大地构造上，按板块构造观点，区域北部属一级大地构造单元塔里木―华北板块，南部为华南板块，两者之间以康西瓦深大断裂为界，塔里木―华北板块在本区域内涉及塔里木地块和塔里木陆块南缘活动带两个二级大地构造单元，塔里木地块可分为塔里木中间地块和铁克里克陆缘地块两个三级构造单元。测区在大地构造上位于三级构造单元―塔里木中间地块中于田坳陷的南缘，其南部为北昆仑山强烈隆起区，两构造单元之间以柯岗断裂为界。区内新构造活动强烈，断裂发育，与山体走向一致，大都呈近NEE向延伸，主要集中在两构造单元之间的边界附近。塔里木地块近场区南部的北昆仑强烈隆起，以喀拉塔什山为中心的强烈隆起。新生代晚期以来，受印度板块向北推挤的影响，喜马拉雅运动使昆仑山山体向塔里木盆地挤压，形成于田坳陷，西昆仑山急剧块断上升，形成了现今的地貌景观。场地位于两构造单元的分界附近。

图1 大地构造单元划分图

2.2 区域深大断裂

区域深大断裂有多条，主要分布在昆仑山区，深断裂呈NWW或近EW，可分为超岩石圈断裂、岩石圈断裂和壳断裂三种（图2，表2）。超岩石圈断裂为古板块边界构造，具有缝合线的岩性建造特征，岩石圈断裂为一级构造单元界线，壳断裂为二级构造单元界线。区域深大断裂都具有长期发展演化的历史。

2.3 新构造运动分区

据地貌和新构造特征，划分新构造单元，区域内涉及一级新构造单元3个：塔里木断陷盆地、昆仑山隆起区、喀喇昆仑强烈隆起区进一步划分为6个二级新构造单元（图3，表2）。

Ⅰ塔里木断陷盆地：塔里木断陷盆地受周边柯坪、却勒塔格、北轮台、兴地、塔里木南缘及阿尔金山山前断裂活动所控，是一个相当巨大的断陷。断陷边缘新构造垂直差异活动的显著，和田河上游和田一带断陷幅度达l0 km。车尔臣河下游断陷幅度为5 km。随着印度洋板块对欧亚板块的强烈碰撞使塔里木断陷盆地曾西高东低的特点，整体抬升600～1000 m。塔里木断陷盆地内不同部位的新构造活动也有差异，至少可进一步划分出5个二级新构造单元，区域内涉及其中3个二级新构造单元。

图2 深断裂分布示意图

1.超岩石圈断裂；2.岩石圈断裂；3.壳断裂；4.场地；5.6.M=6.0～6.9；6.M=5.0～5.9；7.M=4.7～4.9

Ⅰ1塔里木中央隆起：塔里木中央隆起包含奥玉哈尔德隆起或巴楚隆起，但它在上新世以前为拗陷，早更新世以后隆起，致使罗斯塔格和麻扎塔格古近系，现海拔l560～1635 m，隆起约800 m。西部隆起幅度大于东部，且有自东南向西北的倾斜表现。隆起周边第四系厚20～40 m。

Ⅰ2莎车强烈断陷：在中新世晚期从海相沉积环境渐变为陆相沉积环境。上新世时期断陷4～5 km，早更新世时断陷200～3400 m，中更新世以来断陷50～900 m，全新世断陷5～10 m。中更新世以来断陷中心向东南迁移。

Ⅰ3若羌断陷：若羌断陷位于车尔臣河断裂与阿尔金山北缘断裂之间为两条断裂控制的阶梯状断陷，本区域涉及该断陷的西部。新构造时期，最大断陷幅度达5 km，早更新世时断陷500～1000 m，中更新世以来断陷300～500 m。中更新世以后，随着阿尔金山的断块隆起在且末东及若羌西形成早更新世后新背斜隆起，如江尕勒萨依背斜隆起，最大隆起幅度达500 m。

Ⅱ昆仑山隆起区

Ⅱ1西昆仑北麓新隆起：西昆仑北麓新隆起位于喀什、莎车、皮山及和田一线以西的丘陵地区，即铁克力克断裂以北、米牙断裂以东的西昆仑北麓。其新隆起特征与南、北天山山麓新隆起相似，一般经历过2个形成阶段：先坳后隆，新构造时期坳陷最大幅度达10 km，一般在5～9 km。上新世―早更新世时期坳陷最大幅度达3.4 km，早更新世以后在英吉沙南、墨玉西南和洛浦南面由中、新生界构成3～4排逆断裂一背斜隆起带。第四纪时隆起幅度为200～400 m，如桑珠、皮亚曼等背斜隆起。

Ⅱ2北昆仑山强烈隆起：位于康西瓦断裂以北，相当于西昆仑北坡以慕士塔格为中心的强烈隆起，估计渐―中新世隆起幅度达5800 m。此隆起与其他隆起不同之处在于新构造时期有多次火山喷发活动。

Ⅱ3昆仑山强烈断块隆起：位于区域的南部，属于青藏高原的北部边缘地带。强烈隆起的昆仑群山，延绵分布着几座7000 m以上的高峰，构成青藏高原的北部屏障。在海拔4400～5600 m的阿尔喀山，发育的现代冰川地貌是在新近纪岩溶地貌的基础上再刻蚀的。岩溶地貌系青藏地区曾经海拔1000 m时处于亚热带环境形成的，据此估算，昆仑山自上新世以来隆起幅度达3400～4600 m。昆仑山强烈断块隆起东部的库木库里断陷为不对称断陷，断陷中心随着昆仑山强烈断块隆起而不断北移，断陷幅度为2～3 km。

图3 区域新构造图

（3）吾格也克河断层（F13）

在吾格也克河Ⅲ、Ⅳ级阶地面上发育一条北东东向的线性谷地，谷地西起达里亚河与吾格也克河两河交汇口以南，向东沿吾格也克河左岸延伸，总体走向为NEE，全长约20 km。该断裂在区域上为山前高台地与西昆仑山体的分界线，在卫星影像上具有较好的连续性。向东与柯岗断裂的东段相交，初步推断该断裂应为柯岗断裂的分支断层。线性谷地在吾格也克河III、IV级阶地上可大致划分为5～6段，单段长约2.5 km，宽约15～30 m，其特征与断层谷地相似，沿谷地追索，仅在西端与达里亚河的交汇部位见基岩断层露头，但在谷地东西两端，与吾格也克河及达里亚河的交汇部位阶地砾石层均未见错动迹象。

图7 吾格也克河线性谷地卫星影像图

为进一步确定该谷底是否为断层谷地，沿吾格也克河上游左岸距上坝址约500 m处跨谷底开挖探槽，探槽长30 m，宽2～3 m，深3 m，走向近NS，基本与谷底走向垂直。由于克里雅河流域内普遍发育晚第四纪黄土层，所开挖地段黄土层厚约20 m，故探槽内均为风成黄土，物质单一，且无层理，这对有效识别断层带来一定难度。根据所开挖探槽剖面，并未发现有明显的断层迹象，但在探槽南段东西两壁分别见有4条清晰的裂隙，裂隙由地表一直贯穿至探槽底部，裂隙走向为NE80 °，为确定黄土沉积年代，在探槽底部取深约40cm处黄土，做热释光样，测得黄土层形成年龄约为2.32±0.19 ka左右，这表明该处黄土堆积速率较快，如果谷底为断层谷地，则其最新活动时代很新，应在谷地两侧的高阶地上存在类似的断层地貌，如果活动时代较早，那么快速的黄土堆积应使断层谷地模糊不清，而且在探槽中未见明显的断层迹象，所以不能肯定该谷地为断层直接错断地表所至，很可能是外营力（主要是侵蚀）作用所形成。由于处于地貌和构造分界带附近，可作为推测断层，但不存在活动断层。

3.2 近场区现代构造活动运动特征

近场区位于塔里木盆地与西昆仑东段隆起区的交界，新构造运动以来，受印度板块的碰撞，青藏高原的挤压，这使得西昆仑山体快速隆升，并向盆地内逆冲，直接造成山体隆起倾斜，山势由南向北呈阶梯状下降。近场区内地形切割强烈、河流阶地发育，反映了该区构造活动以相对升降运动为主（见下图8）。克里雅河发育于场区中部，由南向北汇人塔里木盆地。现将各级阶地的特征简述如下：

图8 克里雅河阶地剖面图

Ⅵ～Ⅹ级阶地发育，砾石层厚20～40 m。阶地堆积物中夹有两层玄武岩，单层厚度一般8～14 m。下层玄武岩与其底部砂砾石层接触面有烘烤现象。阶地面上覆盖有较厚的粉土状粉砂，多构成山丘的顶面。

Ⅴ级阶地较发育，阶地面宽广，砾石层厚10～15 m。主要由河床相砂砾石组成，砾石分选、磨圆较差，成分复杂。

Ⅳ级阶地不大发育，阶地面较窄，砾石层厚5～l0 m。主要由河床相砂砾石组成，砾石分选、磨圆较差，成分复杂。

Ⅲ级阶地较发育，砾石层厚12～15 m。主要由河床相砂砾石组成，砾石分选、磨圆较差，成分复杂。阶地面上覆盖有粉土状粉沙，厚约3 m，与之间可见一些嵌入式阶地发育，断续分布，高差较小，一般为12 m。

Ⅱ级阶地发育好，较连续，阶地面窄，砾石层厚8～10 m。主要由河床相砂砾石组成，上部可见二元结构。砾石磨圆中等，分选差，砾径一般10～45cm，最大可见近1 m的漂石。

Ⅰ级阶地不大发育，断续分布，砾石层厚2～3 m。阶地面堆积大的砾石，砾石成分复杂，磨圆度较好，分选差.阶地由河床相砂砾石组成，河漫滩相不发育。

从克里雅河阶地的发育特点看：阶地堆积物厚度较大，多数在10 m以上，最厚35 m；阶地面宽窄变化较大，一般为10～180 m；高阶地面（Ⅴ）最宽为230 m；阶地上被几十米厚的粉土覆盖，西昆仑山新生代构造活动强烈，是阶地发育的主要原因，同时也反映近场区现代构造运动具有间歇性、持续性和差异性的特点。由此可知近场区范围内，地壳运动总体处于上升阶段，地壳抬升速率处于8～10 mm/a之间。

4 区域地震活动性及地震动参数

地震是新构造运动的表现形式，地震发生的位置、强度、频度与新构造运动特征有着密切的联系。

区域属新疆地震区西昆仑地震带和阿尔金地震带的交界部位，从区域活动构造与地震活动分析，地震主要集中在阿尔金断裂地震构造带和西昆仑地震构造带上。阿尔金断裂带是青藏高原的北部边界，其与北侧的塔里木之间的差异性抬升与左旋水平错动位移巨大，水平活动速率为7～12 mm/年。这条断裂上地震频繁，古地震破裂遗迹相当丰富。最近的大地震是1924年发生在满达里克西部的2次7级地震及2008年3月21日发生在于田县普鲁村南43km的7.3级地震，近些年又记录到多次5～6级的中等地震。西昆仑地震构造带分布于西昆仑山、帕米尔高原东北部及边缘地带，总体呈北西向展布，东起于田向西北经塔什库尔干、疏附向西延入塔吉克斯坦境内。西昆仑地震带可分为西、中、东三段，区域位于东段，东段是柯柯亚―于田的一段。总体走向NW―EW向，该段地震活动强度不大，低于西段，强震和中强地震活动的频度高于中段，曾发生1996年喀喇昆仑山口7.1级地震1次，2008年3月21日发生在昆仑山的7.3级地震1次，6.0～6.9级地震9次（区域内7次），地震活动主要沿近EW或NWW向以走滑及逆冲为主的断裂发生，主要断裂有康西瓦断裂、柯岗断裂、喀喇昆仑断裂、铁克力克断裂等。

阿尔金和西昆仑地震构造带，充分体现了青藏高原地壳变形强烈，是我国主要的地震活动区。

⑴ 区域中强地震活动时空分布特征

区域内M≥4.7地震的发生与近东西向构造活动有密切联系。地震多发生在活动断裂附近，如1920年策勒南6级地震的发生与康西瓦断裂活动有关，2008年3月21日发生在于田县普鲁村南43 km发生的7.3级地震与康西瓦活动有关；1975年4月28日和田东南6.1级地震、1975年6月4日和田南6.1级地震发生在柯岗断裂附近。