秦岭北缘断裂带

西秦岭北缘断裂带甘肃段的工程地质初步分析

1 西秦岭北缘断裂带概况

1.1 选题背景和研究意义

甘肃中部黄土高原干旱区和天水、陇南北部地区是中国乃至世界上最缺水的地方之—,立足国家南水北调西线工程实施跨流域调水,是解决这些区域资源性缺水的根本途径。正是基于这个出发点,甘肃引洮供水一期工程开工建设。工程以洮河九旬峡水利枢纽工程为水源,总干渠西起洮河、东至陇海线附近东西宽约85km,南起九甸峡北至定西鲁家沟南北长约110km,总干渠全长110.48km。总干渠西段处于秦岭构造带和祁连构造带交界部位,新构造运动强列引水隧洞不仅穿越多种地貌单元,还穿越大量断裂带。西秦岭北缘断裂带是总干渠所穿越的最大区域性活动断裂,对引洮工程影响重大。

为此托引挑供水-期工程,结合众多专学者研究成果和引水隧洞开挖揭示的地质资料,对西秦岭北缘断裂带甘肃段进行了初步工程地质分析。

1.2 断裂带地理概况

西秦岭北缘断裂带是我国西部地理、地貌、地质构造及地壳结构的重要分界线,也是我国的主要地震带之一。

秦岭北缘断裂带是一主体北倾的古板块缝合带。该断裂带是秦岭和北部中新生代盆地的分界,是祁连与秦岭两大褶皱系的分界,是一影响到上地慢的、具有复杂演化历史的板块结合带。该断裂带是我国境内六条板块拼接带之一,为区域性活动性断裂。断裂带东起宝鸡与东秦岭北麓断裂带相接,西经拓石、天水、武山、漳县、锅麻滩至尖扎以西并与青海南山北麓宗务隆山北麓断裂带相连,近EW转NW向延伸长750km,走向280°～310°,局部地段略有变化。东端在东经107°10'附近,西端在东经102°20'。其规模巨大,断续延伸达余公里(漳县断裂带长约);断裂带宽达一,上盘影响带宽达一;断裂带由断层泥、断层角砾组成。

西秦岭北缘断裂带是一条重要的向断裂,海原断裂带、东昆仑断裂带、鲜水河断裂带在空间上与其平行。地处青藏高原东北缘,其大地构造位置处于中央造山系中段祁连造山带和北秦岭造山带的接合部位,同时也横跨中国中部S-N向构

造带上,是古亚洲构造域、特提斯构造域和太平洋构造域复合叠加的构造部位。据西秦岭现今断裂构造格架,西秦岭北缘断层系从北向南与临潭一岷县一宕昌断层系、白龙江断层系和文县一武都断层系近似平行。这些断层系多有由数条平行或近平行的高倾角向北倾的逆冲断层组成,总体呈自北向南依次逆冲推覆的一系列大型推覆构造系统。

1.3断裂带的平面展布

西秦岭北缘断裂带从东向西划分为鸳凤断裂、漳县断裂、锅麻滩断裂3条一级破裂段,6条次级破裂段。断裂带东段的鸳凤断裂划分为两条次级段,包括鸳凤断裂和酸刺湾一三岔断裂。西段的锅麻滩断裂划分为三条次级段,包括扎那山一尖石山段、锅麻滩一羊毛沟段和围子山一大槐沟段。6条次级断裂左阶羽列而成,总体走向NWW,其断面呈高角度倾斜,倾向不一。各次级段断裂特征简述如下：(l)鸳鸯镇一凤凰山断裂(F1)

断裂东起凤凰山南麓的胡家沟,山止于鸳鸯镇西家山附近。全长70km,走向NW70°～80°。,倾向NE,倾角60°～70°。具正走滑特点。断裂新活动明显,断错阶地及冲沟等。断裂东端与凤凰山南麓断裂以凤凰山拉分区左阶错列,阶距2km。

(2)酸刺湾一三岔断裂(F2)

断裂东起酸刺湾,向西延止于三岔附近,长35km,走向NW65°～70°,倾向NE,倾角65°。东段为逆走滑性质,西段为正走滑。与鸳鸯镇一凤凰山断裂呈左阶羽列,阶区为鸳鸯镇阶区,阶距2.5km。

(3)漳县断裂(F3)

断裂东起漳县南侧,向西经黄香沟,止于挑河西岸,全长100km。总体走向NWW,倾向不一,倾角46°～85°,断裂新活动性明显,以正走滑活动为主。与酸刺湾一三岔断裂以漳县盆地(阶距3km)左阶羽列。

(4)扎那山一白石山断裂(锅麻滩北侧断裂,F4)

断裂东起常家南,沿上、下锅麻滩北侧通过,终止于白石山附近,全长30.5km。走向NW60°～65°。,倾向不一,倾角65°～80°。该断裂与漳县断裂间为莲麓左阶拉分区,阶距4.5km。

(5)锅麻滩南缘一羊毛沟断裂(锅麻滩南侧断裂,F5)

断裂东起花崖山东北,沿下、上锅麻滩南缘向西延伸,止于羊毛沟附近,长

22km。断裂走向变化较大,为NW65°～60°。,倾向NE,倾角70°。左右,以正走滑活动为主,与扎那山一锅麻滩断裂呈左阶关系(锅麻滩阶区),阶距1.2km。

(6)围子山一大槐沟断裂(F6)

本断裂与锅麻滩一羊毛沟断裂呈左阶羽列(羊毛沟阶区),阶距 1.5km,断裂东起围子山东端,经牛圈沟,止于大槐沟附近,长36km。

2 西秦岭北缘断裂带的活动性

2.1 西秦岭北缘断裂带的形成及演化

该断裂带具长期发育历史,经历了多次复杂的构造变动,规模大,切割深,活动性强。

新生代以前,沿该断裂带褶皱伴随迭瓦状逆冲断裂随处可见,显示遭受了自北向南的推挤,沿山前断裂多处可见上古生代地层被推复于第三纪地层之上。这种推挤方式一直持续到新第三纪末或第四纪初。

在喜马拉雅山运动顶盛时期,青藏高原急剧隆升,我国中部经向构造重新开始活动,六盘山至今仍以4mm/年的活动速率抬升,河西系构造以2～3mm/年的活动速率呈升降变化。在这样构造环境中,在北东一北东东向压应力作用下,西秦岭构造带的活动方式有所变化,大部分断裂的活动趋于僵化或半僵化状态,少部分断裂转变为左旋走滑活动。

中更新世以来,在推覆带的前锋薄弱地带,迁就利用了部分早期构造格局,形成了秦岭北麓直线状延伸的左旋走滑剪切带,兼有一定程度的垂直倾滑分量。成为区域地质地貌具分划意义的断块边界断裂带,并成为一条规模大、切割深、晚更新世及全新世活动强烈的区域性左旋逆走滑为主的发展断裂带。

第四纪以来,西秦岭北缘断裂带的活动以左旋水平扭动为主,其垂直活动很弱。各种新活动标志明显,沿断裂带多处可见断层切割全新世地层,有的断层通天,有的仅被全新世晚期堆积物覆盖。沿断裂带山脊、河流、洪积锥扇、阶地、山麓坡积层及文化层等被平移错断的现象屡见不鲜。沿该断裂带线性地貌清晰,断崖、陡坎发育,古地裂缝、地震崩积楔、坡积楔、充填楔、断层楔及断塞塘淤积分布较为普遍。

2.2.断裂带的结构

秦岭北缘断裂带是一主体北倾的古板块缝合带。该断裂带是秦岭和北部中新