平果铝工程厂址断层特征及其活动性

平果铝工程厂址断层特征及其活动性 廖思福 ( )平果铝业公司 , 广西 平果 531400 〔摘 要〕文章介绍了广西平果大型铝厂厂址断层的特征及其活动性 ,阐明了在宏观活动性断裂带内存在稳定的地 块 ,可以从事重大工程建设 。 〔关键词〕厂址 ; 断层 ; 活动性 ; 平果 () 〔文章编号〕1003 - 7861 200101 - 0027 - 05 〔中图分类号〕P 542 〔文献标识码〕A 平果铝业公司属国家“八五”重点工程 ,一期工程建设规模为年产氧化铝 30 万 t 、电解铝 10 万 t ,现已建 成并正式投产 。根据“近矿 、近交通 、近水和少占耕地”的原则 ,以及工程地质 、环保 、气象 、水文和外部运输条 2 件等因素 ,选定平果县右江南岸玻璃村以东 、含笑村以西的地区为平果铝工程的厂址 ,面积达 4 km。其间 断裂纵横 ,又是地震区 ,地质条件相当复杂 。因此 ,查明厂址断层活动规律 ,解决场地构造稳定性问题 ,是建 厂可行性的关键所在 。在厂址选址和初勘中 ,有关勘察 、科研院所等单位经过专门勘察和研究 ,查明了断裂构造的性质 、位臵 、大小 、活动性和对建筑物的影响及危害程度 ,为平果铝工程的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 提供了可靠的依据 。通 过对勘察与研究成果的分析 ,笔者试图对平果铝工程厂址内宏观活动性断裂带工程建设场地构造稳定性 、断 层特征及其活动特点论述如下 ,供广大同仁参考 。 区域地质地震背景1 1 . 1 区域地质概况 广西地质构造分为东西两部 ,东部以 N E 走向华夏式构造为主体 ,与湖南 、广东近似 ;西部以 N W 向为构 造主体 ,与滇东 、越南相近 。地壳呈现东南薄西北厚的特点 ,康氏界面自桂东至桂西深度由 18 km 增至 20, 23 km ,莫氏界面自雷州 、桂东南至桂西北深度由 30 km 、33,35 km 增至 36,40 km ,海拔高程由东南至西北 逐步增高 ,说明两个界面均向西北倾斜 ,与地表地势相对应 ,反映了大陆均衡的现象 。 平果铝工程厂址位于广西地质构造西部北西向右江构造带中 ,处于桂西块断隆起 ,新生代以来产生了明 显的间歇性块断抬升 ,岩浆活动微弱 。厂址选区内发育有那豆复向斜 、果化复向斜和大隆复背斜 ,地层岩性 主要由三叠系 、二叠系 、石炭系和泥盆系的碳酸盐岩构成 ,形成低山 —峰丛地貌 。右江断裂带在果化复向斜 中通过 ,形成长条形断陷槽地 —岩溶准平原地貌 。右江断裂带是一 N W 向活动性断裂带 ,长达 300 多公里 ,由一组大致平行的断层群组成 ,倾向 N E ,倾角约 40,85?。两条主干断层 F、F分别沿靠近果化复向斜核部 2 4 的两翼发生 ,其中右江南西岸的主干断层即 F,切过厂址东北部 ; 右江北东岸的主干断层 F位于厂址之外 , 2 4 见图 1 。 1 . 2 区域地震活动特征 ( ) 据微震台网监测记录 ,1970,1985 年间厂址影响区 厂址中心约 300 km 范围内?3 . 0 级的地震有 57 次 ,主要分布在平果县以西 ,反映这 10 多年来地震的活跃区在西部 ,且呈 N W 方向排列 。各大小地震在平 () 面上多沿断裂带成条带状延展 ,在垂直分布上均属地壳以内的浅源地震 震源深度不超过 20 km,在时间上 〔收稿日期〕2000 - 05 - 08 ; 〔修订日期〕2000 - 09 - 18 ( ) 〔作者简介〕廖思福 1965 - ,男 ,1988 年 7 月毕业于昆明工学院地质系 ,主要从事工程地质勘察管理工作 ,工程师 。 据右江地震带 ?4 . 75 级的 9 个地震显示 ,地震呈两头跳的形式交替出现 ,一般由地震带西北端 ?东南 端 ?西北端不断交替出现 ,作 WN —ES 向来回对迁跳动 ,具多期活动性特征 。 根据影响区地震 、地质特征分析 ,影响区可划分为 3 个地震带 :灵山地震带 、右江地震带和越南红河地震 () 带 ,基本上又可划分为 9 个潜在震源区 潜震区,其分布及特征如表 1 。 表 1 平果铝厂址影响区内潜震区分布及特征表 潜震区构造部位走向地震活动性特征 平果 —百色小震频繁 ;1925 、1930 年 4 . 5 级地震 2 次 ;历史上 ? N W 右江断裂带宽窄变化部位 ()潜震区4 级地震 7 次 ,最大 5 级 1977 年 田林潜震区 历史上最大地震 5 级 平果 —百色潜震区西北延伸部位N W 富宁 —靖西潜震区 历史上 ?4 . 5 地震 4 次 ,最大 5 . 9 级 历史上 N W 平果 —百色潜震区南西端 龙州潜震区 ?4 . 5 地震 2 次 ,最大 4 . 75 级 小震较多 ;历富宁 —靖西潜震区东南延伸部位 N W () 乐业 —望谟潜震区 史上最大地震 6 . 5 级 1875 年历史上 4 . 75 N W 田林潜震区北端 桂北山字型构造 桂北潜震区 桂东北级地震 3 次 ,最大 5 . 5 级 历史上 4 . 75 级地N W - N E 中部 桂北潜震区南东端 灵山地 潜震区 灵山潜震区 震 11 次 ,现代小震不多 历史上 4 . 75 级地震 震带主干部位 N E 5 次 ,最大 6 . 75 级 N E 1277, 1355 年 间 4 次 破 坏 性 地 震 , 最 大 6 . 1 级 ;N W 红河潜震区越南境内红河流域 1903 - 1962 年间 ?4 . 75 级地震 30 次 ,最大 5 . 6 级 厂址断层特征2 断裂构造2 . 1 受历次 构 造 运 动 影 响 , 厂 址 断 裂 构 造 发 育 。 厂址断层 中 规 模 较 大 、延 伸 较 远 的 有 6 条 , 编 号 为 : F、F、F、F、F和 F。F、F和 F为区域 1 2 3 20 24 25 1 2 3 性断层 ,走向 N W ,与区域构造线方向一致 ; F、 20 F和 F为次生的分支断层 ,大约沿 SE120,175? 2425 方向延伸 ,与断层 F呈锐角斜接 ,构成入字型构 2 造 。厂址 6 条断层倾向均为 N E , 倾角变化在 50 ,85?之间 。断层两盘围岩岩性分别为灰岩或白 图 1 厂址区域地质略图 云质灰岩等 ,见图 2 。 1 - 实测断层及编号 ; 2 - 推测断层 ; 3 - 向斜轴 ; 4 - 背斜轴 ; 5 - 地层分 () 1断层 F:为一压扭性逆冲断层 ,以 SE1351 界线 ; 6 - 厂址边界线 ; 7 - 第四系松散层 ; 8 - 三叠系碳酸盐岩上部为碎 ( ) ,142?走向贯穿厂址西部 , 测区内 图 1 所示长 屑岩 ; 9 - 二叠系灰岩中部夹碎屑岩和铝土矿 ; 10 - 石炭系灰岩夹少量碎 约 4 . 5 km 。破碎带平面上呈舒缓波状 ,宽度一般 屑岩 为 15, 30 m , 局 部 达 100 m 以 上 , 且 时 宽 时 窄 。 破碎带由细角砾岩组成 ,角砾成份和断层上 、下盘岩性相同 ,砾径大多 0 . 5,5 cm ,偶见砾径达 10 ,30 cm 。 角砾多呈次棱状 ,少量为棱角状 。胶结物为钙质 、铁质 ,胶结紧密 。破碎带中常夹有大小不一的构造透镜体 , 其长轴方向与破碎带走向基本一致 。角砾岩中常见到多组不同方向的擦痕 ,擦痕面上角砾岩被糜棱岩化 ,反 映该断层曾经有过多次活动 。断层产状复杂多变 ,地表追踪调查发现 :断层角砾岩中存在的一些可能与断层 面平行的次级结构面时而倾向 N E ,时而倾向 SW 。其北西段产状相对比较稳定 ,实测倾向 N E 47?,倾角 81?, 断层带宽 115 m 。结合区域地质资料 ,判断该断层总体倾向 N E 。 () 2断层 F:为一压扭性逆冲断层 ,并被视为右江断裂带的主干断层之一 。沿 SE 120,130?方向斜贯厂 2 址 ,测区内延伸规模长 6 . 5 km 。断层面倾向 N E ,倾角 50,82?。断层破碎带为细砾角砾岩 ,宽 10,30 m ,且 北西段较宽 ,南东段渐窄 。角砾成份亦与两盘围岩无异 ,稍磨圆 ,呈次棱角状 ,砾径约 0 . 2,2 cm 。胶结物以 第 1 期 廖思福 :平果铝工程厂址断层特征及其活动性 29 钙质 为 主 , 铁 质 次 之 。胶 结 比较 紧 密 , 并 有 方 解 石 脉 充 填 。角砾呈粗略的定向排列 并有擦痕 。该断层的特点是 在高椅山附近发生了复杂的 人字 型 分 支 , 派 生 出 一 系 列 压 扭 性 或 张 扭 性 的 分 支 断 层 。其中穿越厂址的主要是 图 2 地质构造剖面图 位于 断 层 F南 西 盘 的 压 扭 2 1 - 断层 ; 2 - 地层分界线 ; 3 - 灰岩 ; 4 - 白云质灰岩 ; 5 - 砂岩性分 支 断 层 F 、F 和 F 。 20 24 25 按照它们与 F所夹锐角指向判断 ,断层 F北东盘向 N W 向斜冲 。据大山村附近断层 F两盘地层对比 ,该 2 2 2 处垂直断距约 300 m 。但因该断层属斜冲性质 ,总断距尚难确定 。 () 3断层 F:为右江断裂带南西边界断层 。以约 SE 130?方向从厂址南西边缘切过 , 测区内延伸 3 . 3 3 km ,被断层 F横向错断 。断层 F破碎带宽 5,80 m ,变化较大 。破碎带主要由方解石胶结的角砾状碎裂岩 32 3 和铁质 、钙质胶结的粗砾角砾岩组成 。前者表现为大量网络状方解石脉沿缝隙充填 ,原岩结构依稀可辨 ; 后者砾径一般 2,20 cm ,大者超过 1 m ,且大小混杂 ,多为棱角状 ,胶结较紧密 ,但此压扭性断层角砾岩略差 ,露 头处常因胶结物溶蚀 、风化导致角砾脱落 。该断层带局部亦有细砾角砾岩出露 。此断层倾向 N E ,倾角约 700 ,推测断距约 300 m 。其力学性质较为复杂 ,初步认定是张扭性的 ,可能后期又经过压扭作用 。 () 4断层 F、F和 F:均为压扭性断层 ,其特点为断层面略呈波状 ,断层破碎带为细砾角砾岩 ,角砾较 20 24 25 细且部分磨圆 ,胶结物以钙质为主兼有铁质 ,且胶结致密 。 以上 6 条主要断层的基本特征归纳于表 2 。 表 2 厂址断层基本特征 状产 编力学 宽度/长度/ 破 碎 带 特 征备注 性质号m km 走 向倾向倾角 细砾角砾岩为主 ,砾径 0 . 5,5 cm , F 压扭SE135,142? N E55 - 81? 15,115> 4 . 5 区域性断裂 1局部达 10,30 cm ,有擦痕 细砾角砾岩 ,砾径 0 . 2,2 cm ,角砾 F压扭SE120,130? N E50,82?10,30> 6 . 5 区域性主干断裂 2呈定向排列 ,有擦痕 碎裂岩及粗砾角砾岩 , 砾 径 2 , 20 cm ,大者达 1 m 余 ,少量角砾岩 F 压扭SE130?N E 70?5 - 80 > 3 . 3 区域性断裂 3 细砾角砾岩 ,砾径 0 . 2,0 . 5 cm ,具 摩擦镜面 ,偶夹大量方解石脉 ()FF分支 南西盘 2 . 5 压扭SE150,170? N E55,80?3,5420 2 细砾角砾岩 ,砾径 0 . 2,2 cm ,见擦 痕及糜棱岩化现象 ()F 压扭SE160,175? N E50,70?5,152 . 8 F分支 南西盘 242 细砾角砾岩 ,砾径 0 . 1,1 cm ,大者 达 10 cm ,见水平擦痕 ()F分支 南西盘 F压扭SE120,170? N E50,85?3,15> 3 . 6 2 25 2 . 2 构造岩 构成厂址断层破碎带的构造岩主要为角砾岩及碎裂岩 。按角砾砾径的大小 ,角砾岩又细分为细砾角砾 岩和粗砾角砾岩 。厂址所揭露的构造岩多呈褐红 、褐黄或灰白色 ,角砾成分为碳酸盐岩 。钻探表明 ,在深度 70 m 的范围内 ,厂址构造岩胶结程度相当致密 。如表 3 所示 。 碎裂岩 、粗砾角砾岩和细砾岩的单轴饱和抗压强度分别为 29 . 0,31 . 0 M Pa 、39 . 5,41 . 3 M Pa 和 20 . 0 ,47 . 3 M Pa ,其平均值依次为 30 . 2 M Pa 、40 . 8 M Pa 和 29 . 7 M Pa ,约为灰岩单轴饱和抗压强度平均值的 41 %,57 % 。 3 厂址断层活动性 综上所述 ,从区域地质背景来看 ,厂址地处宏观活动性断裂带内 ,厂址断层与相邻发震断层具有相似的 形成机理和展布规律 。在平面上厂址断层 F及其分支断层形成入字型构造 ,其主 、次断裂交汇处 ,地应力易2 于集中 ,发生地震的机率最大 ;从断层力学性质来看 ,厂址断层多为压扭性断裂 ,该类断裂发震的可能性大 、 强度高 。就断层构造岩而言 ,本身胶结紧密 ,具有一定的强度 ,而另一方面构造岩中尚有擦痕等表明重新活 动过的构造行迹 。显然 ,影响场地稳定性的主要因素是断层的活动及其引起的地震 ,必须对厂址断层活动性 进行科学的勘查 。 表 3 厂址构造岩与围岩的单轴抗压强度对比 构造岩 ()灰岩 围岩 指标碎裂岩粗砾角砾岩细砾角砾岩 范围值均值范围值均值范围值均值范围值均值 组数3 3 3 3 干 燥49 . 5,74 . 163 . 5 60 . 7,78 . 769 . 9 49 . 0,79 . 467 . 1 84 . 0,119 . 1 100 . 5 单轴抗压强度/ M Pa 饱 和 29 . 0,31 . 0 30 . 2 39 . 5,41 . 3 40 . 8 20 . 0,47 . 3 29 . 7 59 . 3,84 . 5 72 . 0 软 化 系 数0 . 40,0 . 61 0 . 53 0 . 51,0 . 67 0 . 61 0 . 32,0 . 64 0 . 41 0 . 71,0 . 74 0 . 72 为了解决场地稳定性这一建厂的主要工程地质问题 ,开展了厂址断层活动性研究 ,并由国家地震地质部 门承担 ,重点判定厂址的断层 F、F、F以及 F的分支断层 F、F和 F的活动性 。具体内容包括确定活1 2 3 2 20 24 25 2 ?动程度和测出定量数据 。调查范围以厂址为中心 ,西北至果化镇 ,西南达雁江盆地 ,面积约为 167 km。为 了进行区域性对比 ,还对邻近的田东 、隆安两地区作了第四纪 、地貌和新构造专题考察 。对于上述 6 条断层 的活动性研究 ,综合运用了 2 种主要的研究方法 ,即把地质填图法和仪器观测法有机地结合起来 ,有的放矢 , 完成了以下 8 个方面的工作 : ()1 沿断层地表追踪调查 ,旨在更全面地了解断层的展布规模 、力学性质及形成的构造背景 。 () 2对断层实行揭露 ,开挖探槽 ,观察断层控制点的钻探岩芯 ,进一步判定断层的活动性 。 采集构造物 ()3 理模拟实验样品 ,进行模拟实验 ,在相当震源深度的围压条件下 ,研究围岩 、断层构造岩 的物理力学性质 。 () 4采集岩组样品 ,进行镜下鉴定 ,确定断层构造岩的变形程度 。 1414 ( ) ( ) ( ) 5采集 C热释光 、孢粉样品 ,运用放射性同位素 C法 、天然热释光 TL 法和生物地层学法 ,有效地 测定断层新活动的时代和同位素年龄 。 ()6 在工作过程中 ,进行航片判读和验证 。 () 7利用数字闪烁辐射仪对 6 条断层进行测量 。 ()8 厂区地质构造填图 。 ( ) ( ) 经研究 ,现场横切 6 条断层的所有剖面和探槽都未发现断层切割晚更新世 Q和全新世 Q地层 ; 主 3 4 1 ( ) ( ) 干断层 F最后一次变动和错动痕迹是在中新世 N至上新世早期 N的湖相粘土层中 ,断层的上覆地层 2 1 2 2 ( ) 为上新世晚期 N杂色蠕虫状粘土 ;后者未见到有变动的痕迹 。6 条断层的活动性鉴定结论分述如下 : 2 () () 1断层 F属中更新世晚期 27 ×104 a以来不活动的断层 。 1 () () 2断层 F以大山 村庄名为界 ,可分为南东 、北西两段 。南东段即大山至含笑一带晚更新世末期以 2 来没有活动 ;北西段晚更新世以来没有活动 。 () () 中更新世早期 67 . 7 ×4 . 1×104 a 以来未经受变动 。 3断层 F3 () 4断层 F、F、和 F在晚更新世以来未发生活动的断层 。20 24 25 () ) ( 5经高压实验 证 明 , 在 300 M Pa 约 相 当 于 12 km 深 处围 压 下 , 本 区 断 层 角 砾 岩 相 对 强 度 达 675 ? 国家地震局地质研究所 ,广西平果铝厂厂址附近断层活动性鉴定 ,1986 。 第 1 期 廖思福 :平果铝工程厂址断层特征及其活动性 31 M Pa ,为灰岩围岩强度的 50 %,60 % 。光滑断层面的磨擦程度也比灰岩围岩低 。但比其它一些活动断层如 新疆北部阿尔泰山区的可可托海 —二台断层和云南红河断层物质和相对强度要高 ,说明在同样的应力条件 下 ,本区断层不易产生活动 。 4 厂址断层对工程建设的影响 断层活动性研究结果显示 ,厂址主要断层自晚更新世末期以来均未活动 ,为非活动性断层 。厂址所在场 地为右江活动性断裂带内相对稳定的地块 。这一结论 ,在国家计委审查平果铝《可行性研究》时 ,得到了参与 评估的 、由国际工程咨询公司组织的近百名专家的肯定 。平果铝建筑物使用年限按 100 年设计 ,在使用年限 内 ,厂址地质构造无疑是稳定的 ,可以排除直接由厂址断层活动导致地震及建筑物变形的可能 ;同时 ,断层构 造岩普遍胶结良好 ,具有较高的强度 ,相对平果铝建筑物对地基强度和变形性能的要求 ,并不构成软弱带 ,因 而建筑物可以跨越断层带布臵 。 此外 ,由于区域内存在孕震兼发展断裂 ,据地质构造特征和地震活动分析 ,未来 100 年内平果地区可能 发生 5 . 2,5 . 75 级地震 ,该震级对铝基地的影响接近 7 度 ,故平果铝建筑应该按 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 进行抗震设防 。5 结语 () 1平果铝位于宏观活动性断裂带内相对稳定的地块 ,厂址内断裂是不活动的 ,建筑物可以跨越断层 , 但必须进行抗震设防及地质灾害评估 。 () 2在活动性断裂带内进行大型工程建设 ,拟以场地内断裂活动与否决定场地取舍 。因此应在查明断层基本特征的基础上 ,鉴定其活动性 ,以便对场地稳定性作出正确结论 ,有利于土地资源的合理利用和开发 。 () 3平果铝作为成功地兴建于活动性断裂带内构造复杂 、岩溶发育的岩溶准平原而又相对稳定地块上 的大型铝厂 ,国内外尚未见报道 ,其工程经验有待 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 和推广 。 () 4中央实施西部大开发战略中 ,在开发西部丰富资源时 ,必然会遇到厂矿企业选址问题 ,而西部地区 地质构造复杂 ,地质环境十分脆弱 ,因此在建设中更应高度重视建设前期的地质灾害危险性评估工作 。平果 铝建厂以来保持良好经济效益 ,这与选址关系十分密切 ,其工程经验值得借鉴 。 〔参 考 文 献 〕 1 王春林. 华南地区温泉 、地震和活动性断裂关系的研究„A?. 中国活动断裂„M?. 北京 :地震出版社 ,1982 . 李四光. 地质力学概论„M?. 北京 :科学出版社 ,1973 .2 FA UL T C HA RACTERISTICS A ND ITS ACTIVITY AT THE SITE OF PINGGUO AL UM INIUM COMPA NY L IAO Si - f u )( Pi ngg uo A l u m i n u m Cor porat ion , Pi n gg uo 531400 , Chi na Abstract : The f ault characteristics and it s activity at t he site of large - scale aluminum plant of Guangxi Pingguo are int ro duced in t his paper . It expo unds t hat t here is exist s stable massif in t he macro active f ault zo ne , w hich enables to undertaket he co nst ructio n of large p roject s. Key Words : plant site ; f ault ; activity ; Pingguo