2.2 断裂构造
库区出露的断裂构造,以北西向和北东向两组构造为主,少量南北向及东西向断裂。库区范围内约有14条断裂,无深部构造背景,多为盖层断裂,主要发育在上侏罗统火山岩及下白垩统火山沉积岩中(图2.1)。该区的断裂以陡倾角逆断层、逆走滑断层为主,一般长达10km以上,深可达5km以上。北东向与北西向两组断裂主要交汇于汇溪至东湾坑一带。
图2.1 珊溪水库库区地震构造图
北东向断裂走向为40°~60°NE,倾向以北西向为主,倾角60°~80°,多为逆走滑断裂。断裂带宽约20~30m,带内挤压构造透镜体、劈理发育,破碎带剥蚀较浅,往往被北西向断裂切割。其中思坑—司前断裂(f1)、洪口—章坑断裂(f4)明显控制飞云江水系部分地段的分布。思坑—司前断裂(f1)西侧水系有向西南同步扭曲的现象,第三纪晚期以来可能有弱活动,其他断裂活动不明显。
北西向断裂走向为310°~320°NW,倾向以南西向为主,倾角60°~70°,多为逆断层和逆走滑断层,也有一些为正断层。断裂带内挤压构造透镜体、断层泥及片理发育,断裂形成于燕山晚期。TM遥感影像线性负地形特征明显,为平直较深的沟谷地形,延伸较长。双溪—焦溪垟断裂(f11)控制飞云江部分地段的分布,该组断裂活动不明显。
水库蓄水后地震主要发生在排前至焦溪垟一段的水库淹没区及其两岸附近区域,震中离水库淹没区的最远距离不足5km。震中分布为呈北西走向的优势方向,与穿过水库淹没区的北西向双溪—焦溪垟断裂走向一致。震中区除双溪—焦溪垟断裂外,还存在江口—汇溪断裂、岩上—程坑断裂、洞背山—大垟头断裂等(表2.3)。2002年地震以后,多家单位先后对震中区的多条断裂进行了野外调查研究,获得了一些新的认识。
表2.3 珊溪水库库区内重点区域内主要断裂汇总
(1)江口—汇溪断裂(f5)
断裂本身的基本特征见表2.3。在石竹湾南水库边公路旁的水沟内(地质点No.5)见一处北东向断裂露头(图2.2a),发育于暗紫色侏罗系凝灰岩中;破碎带胶结较好;断面附近的岩石受挤压呈片状,未见断层泥发育;断面右侧发育节理,基本平行于断层面。断裂在这一带地貌上表现为沟谷地貌,为不活动断裂。
图2.2 石竹湾南水库边公路旁水沟内断层照片(镜向230°)(a)及清绘剖面(b)
在岭头垟村南乡村公路边(地质点No.12)见侏罗系上统与白垩系下统的边界(图2.3a),边界左侧为暗红色侏罗系块状凝灰岩,右侧为紫红色、灰白色白垩系层状粉砂岩。边界由于植被覆盖而不甚清晰,但在剖面中的位置④(照片中松树位置附近)节理密集,岩石较破碎,因而推测④为两套地层交界带附近(地质图中以断层表示上述两套地层的接触关系),也可能为地层不整合接触面。
图2.3 岭头垟村南乡村公路边断层照片(镜向130°)(a)及清绘剖面(b)
在卫星影像上,该断裂的线性特征不明显,略显沟谷特征,结合以往工作成果认为该断层活动时代较老,断层破碎带(个别表现为节理密集带)的宽度在2m以上,较为胶结、紧密,因而推测破碎带的渗水条件较差。
(2)林山—黄垟断裂(f17)
该断裂在以往工作中并未被提及。从卫星影像上,推测断层位于林山—黄垟一带,南部端点截止于双溪—焦溪西北支(林山西南),向东北延伸到黄垟南附近。该断裂全长小于3km,北北东走向。断裂通过的位置略显沟谷地貌特征。
在黄垟村南公路边(地质点No.4)见北北东向断裂出露(图2.4a),断裂发育于暗紫色侏罗系凝灰岩中,破碎带宽约2m,较为胶结;断面附近岩石受挤压呈片状,未见断层泥发育;断面西侧发育节理,且基本平行于断层面。该断裂为逆断性质,是不活动断裂。
图2.4 黄垟村南公路边断层照片(镜向40°)(a)及清绘剖面(b)
(3)岩上—程坑断裂(f14)
断裂的基本特征见表2.3。郭春友等(2008)给出了断层的一个出露点情况(地质点No.HD-T03),在下山村附近公路边可见该断层的出露剖面(图2.5a)。该断层挤压带见糜棱岩,宽3~5 cm,走向310°,近直立,呈曲面状。该断层的岩性为晶屑凝灰岩,青灰、灰黄色,厚层-巨厚层状,产状为310°/SW∠75°。断层泥经热释光年代测定为(350.78±29.82)×103年。
图2.5 下山村附近公路边断层照片(a)及清绘剖面(b)
该断层在岩上村一带,构成上侏罗统与下白垩统的边界,向东延伸,主要发育于上侏罗统中;破碎带较为胶结,推测破碎带的渗水条件较差。
(4)双溪—焦溪垟断裂(f11)
该断裂为库区内规模较大的北西向断裂,断裂的基本特征见表2.3。珊溪水库地震主要发生在该断裂附近,因此我们对该断裂进行了重点调查,并结合以往的工作成果认为该断裂包括3个近于平行的分支。
●双溪—焦溪垟断裂f11-1分支
该分支走向310°,推测在水库附近的长度为10km左右,在卫星影像上线性特征较明显,断层通过位置为沟谷地貌。野外地质调查过程中,在焦溪垟西北公路边(地质点No.1-1)有断层出露(图2.6)。断裂构成两种凝灰岩的地层界限,西侧为土黄色块状含角砾凝灰岩,岩石较破碎;东侧为暗紫色块状含角砾晶屑、玻屑凝灰岩,岩石较完整,局部发育一组产状为40°/SE∠70°的节理,节理密度不大。断裂破碎带宽度不大,仅25 cm左右,呈灰黄色。破碎带基本胶结,带内构造透镜体发育,未见断层泥。推测该断层的最新活动时代在第四纪之前。
图2.6 焦溪垟西北公路边断层照片(镜向340°)(a)及清绘剖面(b)
在驮垄村南公路边(地质点No.2)见该断裂的另一出露剖面(图2.7)。剖面中仅见一近直立的走向为310°的断层破碎带,带内岩石破碎,较为胶结;内部发育与断面平行的节理,节理内无充填物;断面上未见断层泥。在此调查点附近,断裂在卫星影像上的线性特征不明显,推测该断裂的最近活动时代为第四纪之前。
图2.7 驮垄村南公路边北西向断层照片(镜向345°)(a)及清绘剖面(b)
综合分析认为,双溪—焦溪垟断裂f11-1分支断层破碎带规模不大,应该在1m以下,且破碎带较为胶结,推测破碎带的渗水条件较差。
●双溪—焦溪垟断裂f11-2分支
该分支走向310°,推测水库附近长度小于5km,在卫星影像上线性特征较一般。郭春友等(2008)给出了该断裂的一个剖面(地质点No.HD-T04),即在塘垄附近公路边见该断层的出露剖面(图2.8),岩性为青灰色厚层状凝灰质砂岩。破碎带宽10~20 cm,滑面上有清晰擦痕,正断性质,并有数个滑动面,走向300°~310°,近直立,局部倾向NE,倾角65°~70°;断层泥经热释光年代测定为(144.02±12.24)×103年。
图2.8 塘垄附近公路边断层照片(a)及清绘剖面(b)
综合分析认为,双溪—焦溪垟断裂f11-2分支破碎带规模不大,但为正断性质,且存在多个滑面,推测破碎带具备一定的渗水条件。
●双溪—焦溪垟断裂f11-3分支
该分支走向310°,推测水库附近长度小于5km。该分支在卫星影像上线性明显,TM影像上断裂在库区一带的解译长度超过10km,断裂通过位置表现为沟谷、垭口地貌特征。
野外地质调查中,在杜山村南水库边(No.11)见断层出露(图2.9),发育于上侏罗统灰绿色中厚层状凝灰岩。断层带宽5m左右,断面上见近水平向的擦痕(推断断层右旋走滑为主,兼逆断性质),未见断层泥;断层破碎带较为胶结。断层带位置受雨水冲刷,成凹槽状。
图2.9 杜山村南水库边北西向断层照片(镜向150°)(a)及清绘剖面(b)
在近银珠坑村东南珊溪水库边乡村公路旁(地质点No.3)见开挖剖面(图2.10),剖面中出露两类地层,即侏罗系层状砂砾岩及层状凝灰岩。在剖面左侧的⑤号位置见一宽度不到1m的深褐色岩脉,这一带上部为层厚1~2m的砂砾岩层,下部为厚度大于1m的层状凝灰岩。②号位置为稻田耕植土,在地貌上为垭口;其下部⑥号位置,岩石风化、破碎,推测为宽度1~2m的断层破碎带,为水库区北西向断层通过位置,产状不清,推测走向310°,近直立,上覆耕植土未见被断错迹象。⑥号位置右侧为层状砂砾岩与层状凝灰岩互层,⑦号位置为一宽度1m左右的灰白色石英脉体,而⑧号位置为宽度1m左右的破碎带,带内碎裂岩较为胶结。综合分析,推测北西向断层在此通过,形成垭口地貌,并伴有岩脉、次级破碎带发育。
图2.10 珊溪水库公路边断层照片[(a)~(f)]及清绘剖面(银珠坑村东南乡村公路边)(g)
(a)剖面中⑤号位置照片(镜向300°);(b)剖面中⑤号与⑥号间层状凝灰岩照片(镜向280°);(c)剖面中⑥号附近照片(镜向290°);(d)剖面中⑥号右侧附近照片(镜向320°);(e)剖面中⑦号附近照片(镜向310°);(f)剖面中⑧号附近照片(镜向310°);(g)清绘剖面
此外,在地质点No.3西北约500m处,即石台下(银珠坑村的另一名字)西南约100m处(地质点No.3-1)见断层出露(图2.11)。在该点附近出露岩层为上侏罗统灰色中厚层至厚层状含角砾凝灰岩,断层带有角砾及断层泥。在银珠坑村南水库边(地质点No.10)也见该分支断层的次级断面出露,走向310°,近直立,断面上见擦痕。
图2.11 库区石台下西南露头照片(a)及剖面素描图(b)
在塘山村北的珊溪水库边新建公路旁(地质点No.12)见断层出露(图2.12),发育于上侏罗统灰白色层状流纹斑岩中。剖面中间有两个断层破碎带,左侧破碎带宽2m左右,右侧破碎带宽5m左右,断面上未见断层泥,断层破碎带较为胶结,右侧断层带位置为垭口地貌,受雨水冲刷,成凹槽状。
图2.12 塘山村北珊溪水库旁公路边北西向断层照片(镜向300°)(a)及清绘剖面(b)
综上所述,双溪—焦溪垟断裂f11-3分支规模较大,主破碎带宽度2m以上,并发育次级断层面、断层破碎带。该断裂是3个分支中规模最大的一支,且淹没于水库区内的淹没段总长度最长,加之淹没段岩性软硬互层,推测一定程度上是3个分支中最利于库水下渗的断层。
(5)洞背山—大垟头断裂(f10)
该断裂在卫星影像上线性特征明显,其基本特征见表2.3。野外调查中在水库边地质点No.8位置见断层的存在(图2.13),表现为沟谷地貌特征(沟谷宽度15m),但断面附近岩石均较完整、坚硬、紧闭,未见明显的破碎带发育,仅发育一些与断面平行的节理。
图2.13 No.8调查点断层照片(镜向330°)
在地质点No.9位置也发现了该断层(图2.14),表现为沟谷地貌特征(沟谷宽度10m),但断面附近岩石均较完整、坚硬、紧闭,发育有与断面平行的节理,未见明显的破碎带发育。
图2.14 No.9调查点断层照片(镜向150°)
综合分析认为,洞背山—大垟头断裂地貌特征明显,受断裂影响的沟谷宽度在10~15m,说明断裂有一定规模,但在No.8和No.9调查点上,沟谷内岩体较完整,破碎带不明显,仅见紧闭的节理,而且淹没段长度小于700m,因此,推测该断裂虽然存在库水下渗的可能,但下渗程度要比双溪—焦溪断层f11-3分支弱得多。