新疆库尔勒地区钻孔体应变观测点对比分析

新疆库尔勒地区钻孔体应变观测点对比分析

孔体畸变是观测地壳围岩变化的地震前景。在“15”期间，新疆温泉、乌什和库勒台将进行体变形观测。根据形变台站建设规范的要求,对待建场地进行了地质构造、环境条件等项调查。初选的结果认为,温泉台和乌什台周围的条件基本满足观测要求,而库尔勒台却因种种原因,场地难以确定。库尔勒位于新疆的中部,南天山地震带的东段,其地理位置和构造位置对于监视新疆地区的强震前兆极为重要,2006年10月经新疆局项目办的协调和安排,防御自然灾害研究所和预报中心的专家专门对库尔勒台的体应变观测场地进行了详尽的调查,共预选了6个场地,经过反复比较,最后确定在铁门关老台站建设钻孔体应变观测点。1应变观测场地的选择要求地应变观测是将高灵敏的仪器固定在观测井中,试图记录到周围地区的应力、应变变化。按仪器规范的要求,场地的基本条件要考虑地质构造条件和干扰因素,还要考虑工作环境及后期维护等问题。规范具体要求是:(1)距离明显活动断层、大型水库、河流、泥石流、矿山采空区、山洪区、降雨聚水区、大型抽水站等≥1km,要避开岩脉或透镜体;(2)距离大型振动源(如压模机、冲床等)、主干公路、大型变压器、电台发射天线、大型电机等的距离≥200m;(3)基岩要完整(以花岗岩、厚层石灰岩为好);(4)地下水位变化幅度较大(1年内的波动量≥10m,或降雨后水位变化≥0.5m)、地温偏高、地热梯度较大或有明显水流的地方都不适合作为应变观测场地。库尔勒南面是塔里木盆地,没有基岩条件,因此选台范围在库尔勒的北、东、西3个方向。2区域地质背景库尔勒市位于南天山地震带的东段,在大地构造上,库尔勒北部为南天山褶皱带,涉及的次级单元有霍拉山复向斜、博斯腾湖山间坳陷及克孜勒塔格复向斜。以北轮台断裂为界,库尔勒南部为塔里木地块,涉及的次级构造单元有库鲁克塔格断隆、孔雀河斜坡及库车坳陷。在地貌上,库尔勒以南为塔里木盆地,地貌形态单一;库尔勒北部为天山山区和焉耆山间盆地,两者之间以霍拉山脉的东段阿克塔格山分隔,总体地形中间高、两侧低。区域内主要山脉有霍拉山,主要河流是开都河和孔雀河。山区河谷深切,地形陡峭,冲沟、阶地发育。孔雀河从博斯腾湖流出,穿过阿克塔格山向南流入塔里木盆地汇入塔里木河。在地层岩性上,库尔勒南部为塔里木盆地,岩性单一,为广阔的第四系沉积;北部为南天山的霍拉山山区,岩性较为复杂,有元古、太古界变质片岩及片麻岩,有古生界浅变质砂岩、灰岩、凝灰岩等,在焉耆盆地南侧分布中生代侏罗系砂岩,在霍拉山两侧分布第三系砂岩、泥岩,此外还有不同时期的花岗岩。北部山区主要构造为近东西—北西向,基本特征是南部构造简单,北部构造复杂。山区大的构造主要是库尔勒北部的霍拉山复向斜、东部的库鲁克塔格断隆,其中断裂多形成于华力西时期,有长期的发育史,有过多期活动,它们大部分在喜马拉雅期重新复活,这些断裂是控制大地构造单元和新构造单元的界线,特点是形成早、规模大、深度大、多为继承性断裂。库尔勒附近的主要活动断裂有洪水沟断裂、北轮台断裂、霍拉山前断裂、油库造纸厂断裂及辛格尔断裂等(图1),其中北轮台断裂、霍拉山前断裂及辛格尔断裂是区域性深大断裂。区域内主要活动断裂规模、产状、性质、活动时代、与地震的关系等已列在表1中,限于篇幅不再详述。3钻孔应变待建台筛选在库尔勒市周边地区进行预选。库尔勒周边地质条件较差,活动断裂多,采石场多,根据规范要求选择了6个比较方案观测点,经过分析研究,在预选的6个点中推荐铁门关台作为钻孔应变的待建台。以下简述6个预选点条件及比较结果。为叙述方便以下对各个预选点分布称之为8104、七颗星、新山洞、501、西尼尔、铁门关(图1),下面对这几个点各方面条件进行对比分析。3.18霍拉山前分段断裂fps位于老公路东、库尔勒8104差转台西侧,场区为元古界片麻状花岗岩,符合建台规范要求的岩性条件,距最近的霍拉山前分支断裂(F5)约1.5km,总体讲地质条件可以。从工作条件看,此点据库尔勒市区较近,通讯、电、交通条件较好;但周边干扰较大:距高速公路不到1km,距铁路线600m,东南300m为库尔勒生活垃圾填埋场。另外此片地区为库尔勒北部规划绿化区,在征地方面可能有一定难度,不可能很快建观测点。3.2研究区地质条件位于焉耆盆地西侧,七颗星乡西南,霍拉山东北前缘。岩性为加里东期花岗岩,岩性较为致密,基岩条件较好,距洪水沟全新世断裂(F2)约7km,地质条件尚可。从工作条件看,距库尔勒市区较远,通讯、电、交通条件较差。另外,预选点位于沟口,此沟为季节性流水,在发洪水及春季积雪消融时,会爆发山洪,洪水的侧向侵蚀作用将会逐渐冲刷观测点下的地基,从沟底冲出的滚石看,体积大、表明粗糙且被二次冲刷的痕迹明显,因此不适宜建应变观测点。3.3元古界片岩、砂岩冲沟位于库尔勒台目前的形变观测山洞附近,如选在此处前兆手段集中,便于信息的集成与管理。岩性条件为元古界片岩、花岗岩,地质构造条件尚可,但山洞后的冲沟是霍拉山前分支断裂(F5)通过之处(图2),按照规范台站要避开活动断层1km,此点与断裂相距太近不符合构造条件。再向山洞的西北方向寻找合适的位置,发现其西北是正在开采的大面积的采石场,大型机械密布,不适合建观测点。3.45体观点选取点位于314国道494里程碑向北约10km处,“十五”期间在此新建了地下流体观测点,选点的初衷是便于前兆项目的集中管理。但考察发现观测点位于霍拉山前深大断裂(F5)通过之处,山洞位于断裂破碎带上,泉水是断层泉,若向北可以避开断裂,但北边有较大规模采石场,因此在此位置建体应变观测点不合适。3.5岩石岩性条件位于库尔勒东南约30km的库鲁克塔格山前地带,岩性为塔里木基底的花岗岩,岩性条件较好,但此处距辛格尔断裂(F9)太近,该断裂为区域性深大断裂,根据规范应避开断裂距离不小于1km,再者此地距库尔勒较远,通讯、交通及后期维护不便,分析认为此位置不宜建台。3.6其它河流以及公路位于库尔勒铁门关电厂内的老地震台站。该点地层岩性为震旦系花岗岩,块状岩体完好,产状330°∠42°,岩性符合规范要求,并且距离最近的霍拉山前断裂在南边1.2km,符合避开断裂距离的要求,而且周围没有采石场干扰,地质构造条件是几个预选点条件最好的点。另外由于该点在老台站,用电、通信及后期维护等方面没有问题。主要问题是此点距铁门关水库较近,直线距离约1.3km,另有河流以及公路从附近通过。台站附近的河流为孔雀河,由于上游建坝河水被截断,河道现为泄洪渠,平时较少流水,距观测点约50m。据台站同志介绍,历年的最大洪水不会淹没预选点位置,不会出现水淹或流水侵蚀的情况,对台站的影响不会太大。公路为通向水库大坝的柏油路,宽处仅可容两辆车错车,车辆多为游客车辆,小车居多,由于水库区地方狭小,也无太多景色可看,游客车辆不多,车辆通行对深井下仪器观测的影响是有限的。选此台的最为关注的因素就是铁门关水库的影响。此水库是50年代修建的,山谷拦河水库,设计库容7240000m3,实际库容3430000m3,坝高25m,水深12～13m,是一座以发电为主,兼顾灌溉、防洪的水库。按国家规范以水库大小分类,此水库为Ⅳ等小(1)型水库(表2)。类比新疆已建的部分水库(表3),可见铁门关水库是较小型的水库。另外,水库的蓄、放水有一定规律性,水位的升降也是在一定范围内进行。库尔勒铁门关台站从1977年开始观测,先后进行过钻孔应力应变观测,有3个钻孔进行过观测,其中3号孔深105m,1989年建成观测至今进行15年观测,从记录来看,水库的蓄、放水对地应力的记录数据未见有大的影响,说明水库的影响对地应力测试的影响不大。4场点位置限制因素库尔勒市周边符合建台条件可选择的范围较小,限制因素包括活动断裂、地层岩性,也有高速