大官莊—雙莊斷裂對宿揚高速泗洪段地層分布的影響

程　偉　陳斯寧　張鳳堯

(1.宿遷市高速公路建設指揮部，江蘇 宿遷　223800；　2.東南大學巖土工程研究所，江蘇 南京　210096)

1　概述

郯廬斷裂帶位于東亞大陸，在中國境內(nèi)延伸2 400 km左右，寬度在10 m～200 m之間，走向則是北東10°～20°之間，并且切斷中國東部不同大地構造單元，是一系列北東向巨型斷裂系中的一條主干斷裂帶。其作為地殼斷塊差異運動的結合帶，結構復雜，規(guī)模宏偉，大約形成于中元古代。從廣義上來說，其不僅存在于郯城與廬江之間，向南可延伸至湖北省長江北岸的武穴，從北北東方向經(jīng)過安徽省的宿松、潛山、廬江、嘉山，江蘇省的泗洪、宿遷，山東省郯城、沂水、濰坊，進渤海，然后延伸至遼東半島、東北三省直至俄羅斯，具體如圖1所示。

郯廬斷層在新時期是右行走滑—逆沖斷層。許多大地震曾經(jīng)在此斷層發(fā)生，如1668年郯城大地震、1975年海城地震等。該斷層的地震活動帶具有明顯分段性和活動程度不等的特點。文中所提到的郯廬斷裂帶為郯廬斷裂帶江蘇段。郯廬斷裂帶江蘇段也稱為新沂—泗洪段，總體走向為NNE，延伸長約170 km。主干斷層由王莊集—蘇圩斷裂(F1)、大官莊—雙莊斷裂(F2)、耿車山頭斷裂(F3)、趙埝—高作斷裂(F4)和馬陵山—重崗山斷裂(F5)斷層組成，如圖2所示。

2　宿揚高速泗洪段區(qū)域地質(zhì)構造

宿州至揚州高速公路泗洪段路線起自蘇皖兩省省界老睢河，江蘇省韓橋與安徽省伙宅子之間，向東經(jīng)重崗鄉(xiāng)北，于重崗山服務區(qū)以南約1.7 km處接寧宿徐高速公路，路線全長約 8.051 km。

2.1　區(qū)域地層

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，近場區(qū)基巖主要是上新世宿遷組(N2s),巖性以灰白、灰綠色中粗砂、灰綠色、棕黃色粘土、含礫粘土及含細礫粉細砂層為主，呈半膠結狀。近場及鄰近地區(qū)新地層主要是第四系(Q)地層，第四系下更新統(tǒng)為豆沖組(Q1d)，中更新統(tǒng)為泊崗組(Q2b)，上更新統(tǒng)為戚咀組(Q3q)，全新統(tǒng)(Q4)。

2.2　區(qū)域地質(zhì)構造

根據(jù)《宿州至揚州高速公路泗洪段、揚州段工程場地地震安全性評價報告》(江蘇省地震工程研究院，2010.12)，近場區(qū)斷裂構造主要是郯廬斷裂帶，其次是海泗斷裂。郯廬斷裂帶在近場區(qū)由4條主要斷裂組成，由東而西分別為王莊集—蘇圩斷裂(F1)、大官莊—雙莊斷裂(F2)、耿車—山頭斷裂(F3)、趙埝—高作斷裂(F4)。其中F1～F4這4條主干斷裂規(guī)模大、延伸長、切割深，可能形成于元古代。在長期發(fā)展演化過程中，它們在空間和時間上分別呈現(xiàn)出差異發(fā)展和多期活動的特點。

項目沿線穿越郯廬斷裂帶上的大官莊—雙莊斷裂(F2)，該斷裂為晚更新世活動斷裂，應加強工程措施，在保證工程質(zhì)量的條件下。同時，大官莊—雙莊斷裂(F2)對項目的地層分布帶來影響。大官莊—雙莊斷裂(F2)，該斷裂延伸于重崗山西側，故亦稱重崗山西側斷裂。擬建宿揚高速公路泗洪段跨越了F2斷裂。該斷裂延伸于雙莊鎮(zhèn)東、歸仁鎮(zhèn)西，向南經(jīng)重崗山、重崗鄉(xiāng)西、車門鄉(xiāng)東至魏營鎮(zhèn)，再向南可能延伸到孫牌坊、大紅山地區(qū)；F2斷裂被第四系覆蓋。斷裂走向北10°～15°東，傾向南東，傾角50°～75°。白堊紀紫紅色砂頁巖逆沖到宿遷組(N2s)白色、黃綠色含礫砂層和粘土層之上，斷裂擠壓帶寬10多米，發(fā)育擠壓扁豆體和斷層泥，上覆一層黑褐色粘土層，底部有一薄層表皮黃色的礫石層。綜合分析，推斷大官莊—雙莊斷裂為晚更新世活動斷裂。

3　大官莊—雙莊斷裂對場地土層分布的影響

根據(jù)《宿州至揚州高速公路江蘇段泗洪段工程地質(zhì)勘察報告》中的工程勘察縱斷面示意圖，在里程K3+633.0～K6+822，選取8個鉆孔進行地質(zhì)斷面分析，鉆孔編號分別為：ZK206,ZK208,ZK210,ZK212,ZK213,ZK223,ZK7008,ZK225。該場地區(qū)域各土層的性質(zhì)如表1所示。

從《宿州至揚州高速公路江蘇段泗洪段工程地質(zhì)勘察報告》工程地質(zhì)縱斷面示意圖可知，大官莊—雙莊斷裂表現(xiàn)為逆斷性質(zhì)，東側老地層逆沖于西側的更新地層之上。第四系全新統(tǒng)的④-1地層，其性質(zhì)為粘土夾砂礓：灰黃色，硬塑，土質(zhì)不均，含5%左右的砂礓，下伏地層為白堊系(K2W)的⑧-1全風化砂礫巖。其性質(zhì)為磚紅色，原巖結構基本破壞，風化成砂土狀，水沖易散，巖芯易斷。從鉆孔ZK210可知，該鉆孔中部分第四系全新統(tǒng)地層(④-1a,④-1c)和上新世(N2s)地層(⑥-1,⑥-1c)缺失，反映該斷層在全新世早期有活動。

李康等(2016)在重崗山段北邊開挖土方的大坑邊的斷層剖面(33°34′59.22″，118°9′40.28″)(見圖3)，其地層描述從老到新如表2所示。

表2　斷層剖面性質(zhì)表

U1上新世(N2)弱固結的下草灣組淺黃色砂巖U2晚更新世黃色粘土層U3全新世灰黑色填土層,含大量鐵錳質(zhì)結核U4沉積物類似于U2地層,推測為斷層錯動時擠入部分U5位于剖面的頂部,受耕作改造,含有大量的植物根系

從剖面上來看，斷層東側為不均勻覆蓋了中更新統(tǒng)黃皮礫石層及更新地層的膠結松散砂巖，其時期為上新世；斷層西側則是黃褐色中、上更新統(tǒng)粘土和更新的時代堆積。分析可以發(fā)現(xiàn)，其表現(xiàn)為逆斷性質(zhì)，東側老地層逆沖于西側的更新地層之上。故推測結果為該段斷層位錯了全新世早期地層。

全路分布穩(wěn)定的上新世(N2s)的⑥-1層粘土巖地層，其性質(zhì)為灰白色、褐黃色,半成巖，膠結程度較差，以硬塑～堅硬粘土為主。在里程K3+633.0處的ZK208孔中，⑥-1層粘土巖地層的頂面埋深標高為-15.5 m，而在K6+822處的ZK225孔，該地層才再次出現(xiàn)，其頂面埋深標高為13.70 m，埋藏深度大幅度減小，反映了該斷層的逆沖性質(zhì)，在這3.2 km范圍內(nèi)，⑥-1層粘土巖地層缺失，反映了大官莊—雙莊斷裂對該項目地層分布的影響至少達數(shù)公里。

4　結語

1)宿州至揚州高速公路泗洪段穿越郯廬斷裂江蘇段大官莊—雙莊斷裂(F2)，該斷層為逆沖斷層，斷層位錯了全新世早期地層。

2)全路分布穩(wěn)定的上新世(N2s)的⑥-1層粘土巖地層，受大官莊—雙莊斷裂(F2)的影響，在該項目中，其埋藏深度幅度變化大。

3)上新世以后的地層，也受到大官莊—雙莊斷裂(F2)的影響，出現(xiàn)缺失等現(xiàn)象，同時沉積厚度等都受到巨大影響，該斷層的影響范圍達數(shù)公里。