本文摘要：摘要:地質(zhì)構(gòu)造對工程地質(zhì)環(huán)境和工程地質(zhì)條件的控制作用。文章以岳陽城市地下空間規(guī)劃利用為目標(biāo)，根據(jù)岳陽市的工程地質(zhì)特征，結(jié)合前人研究成果和工程建設(shè)經(jīng)驗，對岳陽城市的主要地質(zhì)構(gòu)造特征及其對城市地質(zhì)環(huán)境影響進(jìn)行了綜合分析，對城市規(guī)劃和地下空間開發(fā)
摘要:地質(zhì)構(gòu)造對工程地質(zhì)環(huán)境和工程地質(zhì)條件的控制作用。文章以岳陽城市地下空間規(guī)劃利用為目標(biāo)，根據(jù)岳陽市的工程地質(zhì)特征，結(jié)合前人研究成果和工程建設(shè)經(jīng)驗，對岳陽城市的主要地質(zhì)構(gòu)造特征及其對城市地質(zhì)環(huán)境影響進(jìn)行了綜合分析，對城市規(guī)劃和地下空間開發(fā)利用具有一定的指導(dǎo)意義。
關(guān)鍵詞:地質(zhì)構(gòu)造,工程地質(zhì),區(qū)域穩(wěn)定性,斷裂地震,地質(zhì)災(zāi)害
1引言
岳陽古稱巴陵，又名岳州，位于湖南省東北部，素稱“湘北門戶”。它西臨洞庭湖，北接長江，南連湘、資、沅、澧四水，是國務(wù)院確定的長江沿岸首批對外重點開放城市，岳陽港是國家確定的重要內(nèi)河港口、湖南唯一對外開放港口，集名山、名水、名樓、名港、名文于一體，是一座古老而又年輕、充滿生機活力的城市，是環(huán)洞庭湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)圈、長江經(jīng)濟(jì)帶的重要組成部分。
近年來，岳陽市積極融入對接長江經(jīng)濟(jì)帶、長江中游城市群、洞庭湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)等國家戰(zhàn)略，市委、市政府提出了“一極三宜”江湖名城的戰(zhàn)略目標(biāo)，岳陽城市建設(shè)正步入前所未有的發(fā)展快車道。地質(zhì)構(gòu)造是指組成地殼的巖層和巖體在內(nèi)、外地質(zhì)動力作用下發(fā)生的各種構(gòu)造變形，包括褶皺、斷層、節(jié)理、劈理以及其他各種面狀和線狀構(gòu)造。工程地質(zhì)研究中常把其通稱為結(jié)構(gòu)面，根據(jù)其尺度大小分為不同的等級[1]。眾所周知，城市坐落于地質(zhì)體之上，城市的布局、城市地下空間利用與城市地質(zhì)構(gòu)造有關(guān)。地質(zhì)構(gòu)造對工程地質(zhì)環(huán)境和工程地質(zhì)條件的控制作用[2]。
岳陽地處江南古陸[3]，經(jīng)受過多期構(gòu)造活動影響，構(gòu)造形跡多樣，特別是多條區(qū)域性斷裂構(gòu)造在附近相接、交匯，不僅影響其抗震設(shè)防分類，也制約著地下空間的規(guī)劃和利用。本文在系統(tǒng)分析前人成果基礎(chǔ)上[4～6]，結(jié)合近期開展的岳陽市地下空間規(guī)劃項目，展開了對本區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造及其特性研究，旨在為城市地下空間的規(guī)劃提供技術(shù)支撐。
2區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景
岳陽地區(qū)自南而北跨江南造山帶北緣與揚子地塊，江南造山帶北緣的江南斷裂(帶)大致沿華容—臨湘一線展布。主要經(jīng)歷了武陵運動、雪峰運動、加里東運動、印支運動、燕山運動和喜山運動等多次大的構(gòu)造變動。武陵運動使中元古代構(gòu)造層褶皺變形，形成板劈理，抬升為陸地，爾后擠壓松弛，于820Ma左右在后碰撞或后造山環(huán)境構(gòu)造環(huán)境下形成新元古代花崗巖。加里東運動表現(xiàn)為造陸抬升，造成志留系與上覆石炭系之間的平行不整合。印支運動表現(xiàn)為近南北向擠壓造山，形成以近東西向褶皺、斷裂為主的主體構(gòu)造格架。
同時，在赤壁以北地區(qū)形成早、中侏羅世類前陸盆地沉積。燕山運動在伸展構(gòu)造運動背景下形成斷陷盆地并充填紅色碎屑沉積。新近紀(jì)區(qū)域構(gòu)造反轉(zhuǎn)，地殼抬升，結(jié)束了先期斷陷成盆與沉積作用。第四紀(jì)時期東部總體抬升，西部江漢-洞庭盆地先后經(jīng)歷了斷陷與拗陷演化過程。
上述構(gòu)造運動形成了區(qū)內(nèi)眾多的斷裂、褶皺以及晚三疊世—侏羅紀(jì)擠壓拗陷盆地，白堊紀(jì)-古近紀(jì)斷陷盆地，第四紀(jì)江漢盆地、洞庭盆地等多種構(gòu)造形跡。根據(jù)區(qū)域新構(gòu)造運動性質(zhì)、強度、斷裂活動、地貌特征以及地震活動性，劃分為鄂西-湘西斷塊抬升區(qū)、江漢-洞庭裂陷區(qū)、武陵山-雪峰山斷塊隆起區(qū)、湘東-鄂東斷塊隆起區(qū)、鄂東北斷塊掀升區(qū)5個一級新構(gòu)造區(qū)和9個二級新構(gòu)造區(qū)。岳陽地區(qū)處在江漢-洞庭湖斷陷盆地與湘東-鄂東斷塊隆起區(qū)的幕阜山上升區(qū)的交界地區(qū)，即江漢-洞庭湖斷陷盆地的次級構(gòu)造單元-華容隆起的東緣，具備新構(gòu)造升降差異運動構(gòu)造環(huán)境[7]。
3主要地質(zhì)構(gòu)造分布及其特征
3.1前第四紀(jì)斷裂
前第四紀(jì)斷裂構(gòu)造主要分布于東部。斷裂走向主要有NEE～EW向、NE向、NNE向、NW向等4組。斷裂活動時代主要有新元古代初、晚三疊世-中侏羅世、晚侏羅世末、白堊紀(jì)-古近紀(jì)早期及古近紀(jì)晚期等5個時期，分別受控于不同的區(qū)域構(gòu)造背景。同樣走向的不同斷裂常具不同性質(zhì)和不同的活動時代。
必須強調(diào)的是江南斷裂帶，它包括澧水?dāng)嗔褞А⑹?監(jiān)利斷裂帶和臨湘-通山斷裂，是江南造山帶的北緣斷裂，斷裂以北(西)為揚子地塊。區(qū)域上該斷裂控制了中元古代以后兩側(cè)沉積、古生物、巖漿巖、構(gòu)造等諸多地質(zhì)要素特征與演化。前泥盆紀(jì)期間江南斷裂(帶)大致沿華容-臨湘一線，其主要表現(xiàn)為控制了寒武紀(jì)-奧陶紀(jì)期間的古地理格局，北面主要為臺地和淺水陸棚環(huán)境，而南面主要為深水陸棚—斜坡環(huán)境。江南斷裂在不同的深度或構(gòu)造層位對應(yīng)的地表位置不同，總體上自南而北斷裂層位漸趨向上。
3.2褶皺
褶皺主要分布于圖區(qū)東北部，一般呈EW向～NEE向，部分呈NW向或NE向。褶皺形成構(gòu)造事件主要有新元古代武陵運動和中生代(晚三疊世-中侏羅世)陸內(nèi)造山運動。武陵運動形成的褶皺發(fā)育于中元古代冷家溪群中，多為走向NWW、軸面南傾的緊閉倒轉(zhuǎn)褶皺。受中生代構(gòu)造疊加影響，局部軸向近EW向。晚三疊世-中侏羅世陸內(nèi)造山形成的褶皺走向主要為EW向～NEE向;南部呈NW向，北部呈NE向。自南而北控制褶皺變形的拆離滑脫層上移，導(dǎo)致褶皺規(guī)模總體變小、褶皺卷入地層時代總體變新。
3.3第四紀(jì)斷裂
前人根據(jù)沉積和地貌界線走向、沉積厚度與底板高程的突變等，以大量鉆孔資料為基礎(chǔ)，結(jié)合野外地質(zhì)地貌調(diào)查，厘定了岳陽地區(qū)主要第四紀(jì)的斷裂位置及走向。分別是近南北向榮家灣斷裂F43，EW向的注滋口斷裂F2、石首斷裂F42，NNE向的湘陰-洪湖斷裂F4、磚橋斷裂F3，以及NW向的南縣-黃山頭斷裂F1、公安-監(jiān)利斷裂F41等，均為正斷裂，一般組成凹陷邊界。斷裂的存在表現(xiàn)為其兩側(cè)第四紀(jì)沉積厚度與底板高程常的突變，并反映了第四紀(jì)隆-凹構(gòu)造格局以及盆地與凹陷的發(fā)育明顯受到區(qū)域正斷裂控制的規(guī)律[8]。
4地質(zhì)構(gòu)造對城市建設(shè)影響分析
地質(zhì)構(gòu)造與工程建設(shè)關(guān)系密切，地質(zhì)構(gòu)造研究是工程地質(zhì)學(xué)的核心內(nèi)容。工程地質(zhì)學(xué)是一門應(yīng)用地質(zhì)學(xué)，科技工作者們通過所掌握的構(gòu)造地質(zhì)學(xué)理論來指導(dǎo)解決工程建設(shè)和營運過程中的安全問題。文獻(xiàn)[2]從大陸動力學(xué)與區(qū)域地殼穩(wěn)定性的關(guān)系、活動構(gòu)造與工程安全性、構(gòu)造結(jié)構(gòu)面及構(gòu)造應(yīng)力與巖土體穩(wěn)定性、地質(zhì)構(gòu)造與地質(zhì)災(zāi)害等方面系統(tǒng)論證構(gòu)造地質(zhì)與工程地質(zhì)的關(guān)系。針對岳陽地區(qū)而言，主要表現(xiàn)為斷裂與地震的關(guān)系，地質(zhì)構(gòu)造對地貌形態(tài)及第四系沉積物的控制，進(jìn)而控制區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的產(chǎn)生與分布。
4.1與地震活動的關(guān)系分析
地震的發(fā)生多是由于某一構(gòu)造帶全部或局部活動，是一種快速、突變式的斷層錯動或巖石破裂，是地殼構(gòu)造變形能釋放的主要途徑。大陸區(qū)幾乎所有的強震都是由斷裂活動引起。岳陽及周邊的地震活動研究也充分證明了這一點[9]。
據(jù)統(tǒng)計，自1351年以來共發(fā)生大于4級的中強地震36次，其中6級以上的2次，5級以上6級以下的20次。現(xiàn)代地震活動除1979年秭歸5.1級地震外，主要顯示小震特征。區(qū)內(nèi)地震活動受斷陷盆地及周圍活動斷裂控制，主要發(fā)震構(gòu)造為NW向和NE、NNE向兩組。
中強地震多發(fā)生在某一斷裂帶頂端與另一斷裂帶交匯區(qū)，或兩條及以上斷裂帶交匯、聚合部，或兩條斷裂帶夾持地塊中。當(dāng)今微小地震活動多沿斷裂帶隨機分布。韓竹軍等人對洞庭盆地周緣頻繁的中強地震活動研究認(rèn)為，早-中更新世有過活動的斷裂并不意味著它們完全停止活動，只是其活動性較弱，不至于產(chǎn)生斷錯地表的強震活動，但可以發(fā)生中強地震，并提出“一條斷裂是否存在斷錯早、中更新世地層的構(gòu)造現(xiàn)象，是判斷中強地震發(fā)震構(gòu)造的一個重要標(biāo)志”[12]。
岳陽設(shè)計地震分組為第一組，岳陽樓、君山、岳陽縣、汨羅、湘陰等地抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計基本加速值為0.05g～0.10g、反映譜特征周期0.35s～0.40s[10，11]。加強岳陽城市超限高層建筑、重大市政基礎(chǔ)設(shè)計工程的地震安全評價、加快岳陽城市地震小區(qū)劃工作是十分必要的。
4.2對地貌形態(tài)及地基土分布的影響
不同內(nèi)外地質(zhì)營力長期改造作用，塑造了岳陽地區(qū)顯示不同的地貌類型。根據(jù)成因，分為構(gòu)造剝蝕和侵蝕堆積地貌兩大類;按其形態(tài)，分為低山、丘陵、平原三種類型，并可細(xì)化為丘陵、孤山、崗坡平原、波狀平原、沖積低平原、沖湖積低平原、湖積低平原，此外還有河湖地貌和微地貌。岳陽地勢總體表現(xiàn)為東高西低，東南部丘崗連綿，中、東部為平原、崗地，構(gòu)成階梯狀河湖平原地貌景觀;西部湖、河、池塘星羅棋布，小溪、渠道縱橫交錯。地形標(biāo)高一般為50m～70m，最高點352.7m，最低處24m。
5結(jié)語
(1)岳陽地跨江南造山帶北緣與揚子地塊，經(jīng)歷了武陵運動、雪峰運動、加里東運動、印支運動、燕山運動和喜山運動等多次構(gòu)造運動，形成了眾多斷裂、褶皺以及擠壓拗陷盆地、斷陷盆地等多種構(gòu)造形跡，控制了區(qū)內(nèi)地形、地貌及第四系地層分布并制約著不同類型的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生、發(fā)展與分布。岳陽地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造及其分布直接影響著城市淺層空間規(guī)劃布局與開發(fā)利用。
(2)岳陽所處的大地構(gòu)造位置、多種成因及多組斷裂在區(qū)內(nèi)交匯，反映了本區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)背景。特別是第四紀(jì)以來仍然活動的斷裂對區(qū)域穩(wěn)定及工程建設(shè)環(huán)境影響重大，后續(xù)工作中應(yīng)加強周邊地質(zhì)、地球物理勘察，加強斷裂年代測試，把岳陽城市地震地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)研究引向深入。
(3)城市地下空間利用越來越成為城市發(fā)展的重要方向，傳統(tǒng)的地質(zhì)填圖和地質(zhì)調(diào)查已不能滿足這一需要。加強城市地質(zhì)環(huán)境、地質(zhì)構(gòu)造、特殊性巖土及地質(zhì)災(zāi)害研究，特別是利用BIM技術(shù)，建立城市淺層三維立體地質(zhì)模型，為城市規(guī)劃、建設(shè)、管理與防震減災(zāi)提供技術(shù)支撐，將是城市工程地質(zhì)發(fā)展的必然方向。
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