成昆鐵路線K494-K727段泥石流危險性評價與防治

 

西南交通大學

碩士學位論文

成昆鐵路線K494-K727段泥石流危險性評價與防治

姓名:穆成林

申請學位級別:碩士

專業(yè):地質工程

指導教師:白志勇

20100501

摘要

成昆鐵路跨越我國西南的大涼山區(qū),橫穿著名的南北徑向構造帶和南北向地震帶。山高坡陡,水深流急,地表松散物質豐富,地形地質條件十分惡劣。

成昆鐵路特殊的地形地質背景,是沿線地質災害十分發(fā)育的基本原因。在種類繁多的地質災害中,泥石流是其主要地質災害之一,曾先后沖毀橋梁,掩埋線路,淤塞涵洞,沖毀蘇雄電站引水隧道等,嚴重威脅成昆鐵路的運營安全。本文查清K494.K728段區(qū)域地質條件特點,沿線24條泥石流分布規(guī)律、發(fā)育階段、嚴重程度和發(fā)展趨勢,以及對鐵路建筑的危害程度;查清沿線泥石流既有防治工程對目前泥石流發(fā)展程度的適應性,提出沿線泥石流溝具體整治措施和整治等級;統(tǒng)計分析出泥石流爆發(fā)規(guī)模、爆發(fā)頻率及其與鐵路的關系,查清泥石流激活條件,計算出泥石流具體參數(shù)。

這些研究成果為成昆鐵路K494.K727段泥石流災害研究的信息化、定量化、科學化發(fā)展作出了貢獻,為鐵路部門進一步治理沿線泥石流災害提供了科學依據(jù),對改善成昆鐵路行車安全環(huán)境具有積極的意義。其研究方法亦可供類似鐵路及公路地質災害調查及危險性評估參考。關鍵詞:成昆鐵路;泥石流;危險性;防治工程

Abstract

Chengdu—KunmingrailwayisinthesouthwestandgreatleapLiangshanChina,andacrossareaofthefamousnorth?-southandthenorth?-southbeltofradialseismic

steepslopes,loosesurfacematerialwealth,topographicbelt.Hi曲mountainsand

geologicandconditionsareverybad.

terrainofChengdu?KunmingSpecial

reasongeologicalbackgroundrailwayistheoftheverydevelopmentofgeologicalhazardsalongthebasic.Inthewide

onevarietyofgeologicaldisasters,the

awaydebrisflowisofthemaingeologicaldisasters,culverts,washedSu

awhichhavebeenwasheddestroyedpowerstationsbridges,buffedlines,blockedandotherwaterdiversiontunnel.thatisseriousthreattothe

Chengdu?Kunmingrailwayoperationalsafety.

Thispaperandinvestigates23typicaldebrisflowsoftheregionalgeological

trends,aswellfeatures,incudingthedevelopmentalstage,severityanddevelopment

asharmfullevelsofrailwayconstruction;ananalyzesbothalongthedebrisflowcontrolworksonthecurrentlevelofdevelopmentofdebrisflowadaptability,alongthedebrisflowforproposedremediationmeasuresandregulationofspecificrank;statisticalanalysisofthedebrisflowscaleoutbreak,outbreakrelationshipwiththerailway,tofxcquencyanditsidentifydebrisflowactivationconditionstocalculatethespecificparametersofdebrisflow.

Theseresultsofthe

flowresearchinformation

alongtherailway

debris

safetyChengdu--KunmingRailwayK494—-K728sectionofdebriscontributionstothetoprovideaquantitativeandscientificdevelopmentfordepartmentforflLrthermanagementscientificbasisflow,improvetheenvironmentwiththeChengdu—Kunmingrailwaytrafficpositive.TheresearchmethodCanbesimilartoroadandrailfortheinvestigationofgeologicalhazardsandriskassessmentinformation.keywords:Chengdu—KunmingRailway;debrisflow;risk;controlworks

西南交通大學囪南父迥大罕

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學位論文作者簽名:諺必i布人

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西南交通大學碩士學位論文主要工作(貢獻)聲明

本人在學位論文中所做的主要工作或貢獻如下:

查清K494.K728段區(qū)域地質條件特點,沿線24條泥石流分布規(guī)律、發(fā)育階段、嚴重程度和發(fā)展趨勢,以及對鐵路建筑的危害程度;查清沿線泥石流既有防治工程對目前泥石流發(fā)展程度的適應性,提出沿線泥石流溝具體整治措施和整治等級;統(tǒng)計分析出泥石流爆發(fā)規(guī)模、爆發(fā)頻率及其與鐵路的關系,查清泥石流激活條件,計算出泥石流具體參數(shù)。

本人鄭重聲明:所呈交的學位論文,是在導師指導下獨立進行研究工作所得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內容外,本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出貢獻的個人和集體,均已在文中作了明確說明。本人完全了解違反上述聲明所引起的一切法律責任將由本人承擔。

學位論文作者簽名:修越布人

卸t6、|

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第1章緒論

1.1研究意義及選題依據(jù)

1.1.1研究意義

泥石流是一種突發(fā)性的自然災害現(xiàn)象,是介于滑坡、崩塌等塊體運動和攜沙水流運動之間的一系列連續(xù)流動現(xiàn)象。泥石流因其形成過程復雜,具有爆發(fā)突然,來勢兇猛,它和地震等自然災害一樣,已經(jīng)成為山區(qū)經(jīng)濟建設、交通運輸以及生態(tài)環(huán)境不可忽視的一大災害H3。

在全世界范圍內,泥石流災害具有分布范圍廣、數(shù)量眾多、活動時間長等特點。在全世界190多個國家和地區(qū)中,有60多個國家和地區(qū)經(jīng)常遭受泥石流的肆虐。我國地質構造復雜,巖性多變,地震強烈,再加上氣候和人類的活動,使我國成為泥石流活動最強烈、災害最嚴重的國家之一瞄1。

泥石流作為山區(qū)一種突發(fā)性的自然災變過程和現(xiàn)象,早在地質時期就存在并發(fā)展著。自從有了人類后,當泥石流與人類生產發(fā)生聯(lián)系,并造成財產損失乃至人身安全,才被視為災害。因此,對于泥石流的研究,已經(jīng)成為我國山區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展的中一個急需進行研究的重要課題;通過泥石流發(fā)育的背景條件,從工程地質角度出發(fā),可以獲知其背景條件與泥石流活動強度的關系如何;對泥石流發(fā)育特征和運動特征的分析研究,可以掌握泥石流的性質、形成條件,預測泥石流的爆發(fā)規(guī)模,計算出泥石流的動力參數(shù),以便對泥石流災害做出預測預報,采取相應的防治措施;對泥石流的危險性評價及其對工程的影響的研究,對于我國山區(qū)流域內重大工程的設計及修建方案的確定、泥石流防災減災和治理等方面均有重要意義。

1.1.2選題依據(jù)

成昆鐵路是我國西南地區(qū)一條重要的運輸干線,沿線有大量的礦產資源,是我國政治,經(jīng)濟、國防重要戰(zhàn)略線之一。鐵路通過的地區(qū)地質構造極為復雜,所經(jīng)山區(qū)河谷,如牛日河、安寧河。金沙江等的大部分河段都是大斷裂形成的斷裂谷,新構造運動活躍而強烈,有約200公里地段處于8、9度地震區(qū)。成昆鐵路有70%線路蜿蜒出沒

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與重山峽谷之間,沿線所經(jīng)地區(qū),在隆起地帶多出露古老的變質巖和沉積巖,在沉降帶廣泛沉積中生帶紅色地層和部分含鹽地層,沿大斷裂帶斷裂續(xù)有巖漿巖分布。新生代以來,一些斷陷河谷、盆地中沉積了成巖作用很差的西南第三系昔格達維砂巖頁巖層,及工程地質條件較為特出的第四紀元謀組、龍街組和成都粘土層,穩(wěn)定性較差的近代山坡堆積廣泛分布。再由區(qū)域地質構造作用強烈、斷裂活動具有多期性和繼承性,主干斷裂擠壓力強、規(guī)模大,次一級斷裂和褶皺發(fā)育,新構造運動和地震活動強烈,所經(jīng)地區(qū)加以沿線氣候多變,雨量充沛,致使巖層破碎,山體不穩(wěn),各種不良地質現(xiàn)象廣泛發(fā)育。沿線大的崩塌、泥石流、滑坡等曾造成嚴重的損失”1。1981年7月9日凌晨l時30分,四川大渡河南岸利子依達溝暴發(fā)特大泥石流,歷時20多分鐘,一次泥石流量為85萬余方。泥石流體沖毀了成昆鐵路尼日車站北側跨越利子依達溝口的利子依達大橋,并在幾分鐘內堵塞大渡河干流,大渡河斷流4小時后泥石流大壩潰決。同日1時46分,由格里坪開往成都的422次直快列車滿載著一千余名旅客,以40余公里的時速在橋位南側奶奶包隧道口與泥石流遭遇,列車車頭和前幾節(jié)車廂翻入大渡河。經(jīng)事后統(tǒng)計,此次災難造成300余人死亡,146人受傷,成昆鐵路癱瘓372小時,直接經(jīng)濟損失2000余萬元,是世界鐵路史上迄今為止由泥石流災害導致的最嚴重的列車事故。見罔f1,1、一

圖1-1利子依達溝特大泥石流

在種類繁多的地質災害中,泥石流是其主要地質災害之一,曾先后沖毀橋梁(如利子依達中橋、列古略奪中橋、鹽井溝小橋),掩埋線路,淤塞涵洞,沖毀蘇雄電站引水隧道等,嚴重威脅成昆鐵路的運營安全。雖經(jīng)成都鐵路局多年辛苦整治,使泥石流災害得到了有效控制,但隨著山地災害的時空變化,泥石流松散物質的發(fā)展和變遷,原來

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的泥石流溝又有了新的變化,一些不是泥石流的溝又轉化為新的泥石流溝,對成昆鐵路又發(fā)展成新的泥石流災害,威脅到成昆鐵路的安全運行。目前我國已進入新一輪地震活動期,對成昆鐵路泥石流激活有了促發(fā)地質條件。因此,對成昆鐵路泥石流再進行新的系統(tǒng)調查研究是非常必要的。

著手于成昆鐵路K494.K728段共計24條泥石流的發(fā)育特征及對鐵路的影響為研究作為論文的選題,通過勘察計算得出每條泥石流溝的參數(shù)及危險程度、爆發(fā)的頻率、對鐵路的影響程度的結果,對于K494.K728段泥石流的防治有一個更全面、更清晰的認識。

1.2國內外泥石流研究現(xiàn)狀

1.2.1泥石流研究進展及成果

泥石流研究主要包括以下五個方面的問題:(1)泥石流分類研究;(2)泥石流形成研究;(3)泥石流動力學問題研究;(4)關于泥石流沉積學研究;(5)泥石流防治研究吲。

將泥石流作為一個獨立的研究對象在國外只有100多年,國內不足50年,全球有23個國家較系統(tǒng)地開展泥石流及其防治工作。自70年代以來,國內外的泥石流研究有了顯著的進展。泥石流學科尚處在發(fā)展階段,對泥石流定義、泥石流本質、泥石流學科及其相鄰學科之間的關系,國內外學者仍在努力探索,尚未取得共識M。

1928年,美國地質學家BlaCkwelder博士發(fā)表了第一篇泥石流英文論文《半干旱山區(qū)的地質營力:泥石流》。這篇重要的科學論文,使人們開始認識到泥石流不再是“上帝的行動’’,而是自然界的一種地貌過程。1974年,加拿大著名的地貌學家Baeyt教授發(fā)表了另一篇重要論文:《泥石流、洪積扇:一種再生災害》。認為泥石流是一種災害性地貌時間,地貌學家要把泥石流當作一種新生災害∞引。

近年來,國際上對泥石流的研究己取得了一些進展。除了我國翻譯的前蘇聯(lián)的早期的基本泥石流專著外,90年代中后期出版了兩本英文泥石流著作,一本是日本高橋堡教授的《Debrisflwo》,另一本是法國的Coussot博士的《MudflowRheologyandoynamiCS》。我國泥石流研究和防治工作始于新中國成立初,經(jīng)歷了四個發(fā)展時期。20世紀50年代是我國泥石流研究的起步時期,在一些地方建立了泥石流定位觀測站及防

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治基地、初步查明了我國泥石流多發(fā)區(qū)的地理分布n剛。第4頁

20世紀60年代是我國泥石流研究隊伍迅速擴大時期,這一時期的泥石流研究成果,主要是綜合性的科學考察與專題性的實驗研究相結合,研究范圍由小流域擴至。▍^(qū))泥石流研究,在定性方面成果顯著,定量研究初具規(guī)模n船。

我國經(jīng)過幾十年對泥石流多學科綜合研究,取得了舉世矚目的研究成果,并使成果己逐步達到了系統(tǒng)化、規(guī)范化和實用化,躋身于世界先進行列,堪稱“世界泥石流大國"。我國泥石流理論研究成果和防災減災效益經(jīng)歷了實踐的檢驗,贏得了各級政府和山區(qū)人民的重視和認可,成為我國減輕自然災害方面引人矚目的研究領域,受到國內外學者的廣泛重視。我國泥石流研究的學術著作,如周必凡等研究員的《泥石流防治指南》;費祥俊教授、舒安平博士編寫的《泥石流運動機理與災害防治》吳積善等主編的《云南蔣家溝泥石流觀測研究》、劉希林和唐川研究員的《泥石流危險性評價》;杜榕恒,康志成等的《云南小江泥石流綜合考察與研究》;中國科學院成都山地災害與環(huán)境研究所編著的《泥石流研究與防治》等在泥石流相關專業(yè)領域中也有較大的影響。

隨著人類社會經(jīng)濟的發(fā)展,山區(qū)的開發(fā)建設和人類活動的增加以及全球變暖和環(huán)境惡化等因素,泥石流災害問題必定會繼續(xù)存在,并有擴大的可能性,目前一些有關泥石流的研究問題還無成熟理論和完備的公式,尚處在室內試驗及理論分析的探索階段(如泥石流堆積范圍的預測問題等)。因此,有必要進一步加強對泥石流的研究,主要集中體現(xiàn)在:①加強基礎理論研究;②區(qū)域性防治與環(huán)境評價研究;③防治工程合理結構研究;④基礎信息庫的建立及交換研究;⑤預警預報系統(tǒng)的研究;⑥防治規(guī)程及法規(guī)研究;⑦加強學術交流¨61。

1.2.2泥石流形成條件的研究現(xiàn)狀

影響泥石流形成的自然因素很多,但是起著決定性的是地形地貌、溝內的松散物質以及足夠的水源。田連權對泥石流源地進行了三級8類的劃分,并研究了不同類別的源地對泥石流形成的貢獻;譚萬沛等認為地貌形態(tài)特征,如流域面積、主溝長度、比降、山坡坡度等,對泥石流的發(fā)育程度、活動規(guī)律等方面有重要影響:在補給物質條件研究中,吳積善、田連權等對泥石流的土源類型、土體特征、補給方式及影響因素方面作了闡述;在水源條件的研究中,陳景武、譚萬沛、孟河清等對降雨和泥石流的發(fā)生關系作了研究,并用降雨資料對泥石流發(fā)生進行預測;呂儒仁、鄧養(yǎng)鑫等對冰雪

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融水激發(fā)泥石流作了初步研究¨41。第5頁

除了上述的自然因素外,還包括作為泥石流形成重要影響因素的人類經(jīng)濟活動因素。而且各因素的不同組合以及各因素參與作用的時間上的差異,都會導致泥石流表現(xiàn)出不同的特征。目前,人們除了對地面泥土疏松、泥土質地十分均勻且基本沒有植被地區(qū)內發(fā)生頻率較高的泥石流形成條件能做出一定的定量分析外,對大多數(shù)的泥石流形成條件,大部分仍然處于定性分析階段。尤其是對于地表物質組成復雜、地形高差巨大,植被覆蓋率又較好的地區(qū),在對泥石流形成進行定性分析的基礎上,要做出定量的分析,這在目前還是比較難做到的。一

1.2.3泥石流危險性評價的研究現(xiàn)狀

危險性評價是災情評估、預測、防災救災決策的基礎,它不僅反映了泥石流的活躍程度,還反映了泥石流的可能破壞能力。泥石流危險性評價主要分為歷史災害強度評價和潛在災害強度評價,歷史災害強度主要包括歷史災害的規(guī)模、密度和頻次。潛在災害強度受地質條件、地形地貌條件、氣候植被條件、人為條件等的制約:對于歷史災害可以通過統(tǒng)計比較地獲取這些數(shù)據(jù),對潛在災害則需要通過一系列分析過程才能獲取這些數(shù)據(jù),是危險性評價研究的主要內容。危險性評價的定量表達即危險度,多數(shù)學者通過研究泥石流危險度來表征泥石流的危險性,因此,泥石流危險性評價在很大程度上等價于泥石流危險度評價嚕41。

對單溝泥石流危險度的評價研究一直是我國災害研究的重點課題,在國內外都受到高度的重視。危險性的定量表達即危險度,“度"即度量衡,危險度是危險程度的簡稱,通過多年來的反復推敲和比較,我們建議災害“危險度"一詞對應的標準英文用l眥ard或者hazardde鏟ee比較合適。多數(shù)學者通過研究泥石流危險度來表征泥石流的危險性,因此,泥石流危險性評價在很大程度上與泥石流危險度評價是等價的。在多條泥石流溝的危險評價上,綜合各種因素,對某個地區(qū)的地質環(huán)境評價和管理也是我國目前的重點研究對象。

近年來,隨著廣大科研工作者對泥石流危險性評價研究的重視程度加深,以及其它學科理論、研究成果和新技術的引入,使得對泥石流危險性評價的研究得到了長足的發(fā)展,研究的深度不斷加大,研究成果的實用性和可操作性不斷加強?偨Y近年來國內的相關研究成果發(fā)現(xiàn),其中主要用到的評價方法有以下幾種:①模糊數(shù)學綜合評判

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法在危險性評價中的應用;②灰色系統(tǒng)理論在危險性評價中的應用;@GIS技術在危險性評價中的應用:另外還有多元回歸分析法,即神經(jīng)網(wǎng)絡法和層次分析法等n81。

目前國內外對泥石流危險性評價的采用的分析和計算方法有許多種,而且許多方法的結果與實際的擬合度較高,只是與具體的工程比如水電工程的結合的先例很少,這方面的研究工作有一待加強。

1.3研究思路及技術方法

針對K494-K727段泥石流的特點,論文采用現(xiàn)場調查研究及相應的測試分析手段相結合的方法,調查泥石流的發(fā)育背景條件、分析泥石流的發(fā)育特征、性質、形成條件和物源特征:分析泥石流的發(fā)生頻率,預測泥石流暴發(fā)規(guī)模,采用經(jīng)驗公式或推理公式計算了泥石流的流速、流量、沖擊力等動力參數(shù),以便為泥石流防治設計提供設計參數(shù);調查訪問該溝泥石流的發(fā)育歷史,并對普泥石流溝作危險性評價;最后提出相應的防治措施建議。論文的研究思路見圖(1-2)。

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第二章K494-K727段泥石流發(fā)育的背景條件

調查區(qū)域地形地貌極其復雜多樣。地處川西南橫斷山系東緣,界于四川盆地和云南省中部高原之間,位于四川省涼山彝族自治州和攀枝花市境內。地勢起伏大,大致為西高東低,北高南低。山嶺海拔多在3000米左右,最高為白林山主峰4111米,最低處于寧南黑水河入金沙江河口,海拔500米左右。山地相對高度一般在1000"-'2000米以上。在一系列南北向褶皺和深大斷裂的影響下,山川多南北走向。在安寧河以東,北部為小相嶺,中部為螺吉山,南部為魯南山和龍帚山;安寧河以西有牦牛山、磨盤山、錦屏山、自林山等。各山之間或為寬谷(如安寧河谷地),或為峽谷(如雅礱江谷地),或有大小不等的山間盆地(如鹽源、會理、寧南)等。工程區(qū)域共分三大地貌單元:即喜德一瀘沽分水嶺河谷段、瀘沽一德昌寬谷階地段、德昌一鹽邊峽谷段陽1。

喜德一瀘沽分水嶺河谷段:大渡河、金沙江水系分水嶺地帶,瓦吉木梁子啞口海拔標高2800米,啞口以北的牛日河和以南的孫水河兩岸山坡一般較緩,間有小型河谷盆地。本段次一級構造作用較強烈,背斜向斜緊密相連,中小斷裂構造也較發(fā)育,構造線方向多為南北向。

瀘沽一德昌寬谷階地段:谷底寬一般2"--'3公里,最寬處可達11公里,地形平緩,河谷兩岸不對稱,左岸多洪積扇,階地發(fā)育,右岸側蝕現(xiàn)象明顯,洪積扇規(guī)模很小,西昌以下河流成蛇曲形,擺動幅度較大。本段處于安寧河大斷裂的影響帶,娩近構造活動明顯,表現(xiàn)為差異性升降運動。

德昌.鹽邊峽谷段:安寧河谷稍開闊,沿線小型盆地與峽谷相間分布,河流旁蝕,下切作用均較強烈,谷底海拔標高1000""1360米,山勢陡峻。本段受元謀.綠汁江大斷裂及易門.安寧河大斷裂影響較大,挽近構造活動差異性上升顯著。

2.1城市與交通

沿線主要經(jīng)過四川1省涼山彝族自治州的喜德縣、西昌市、德昌縣、普格縣、會理縣和攀枝花市的米易縣、鹽邊縣。川滇公路(即國道108線)以西昌為紐帶,途徑成都、石棉、西昌、攀枝花、昆

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明,把南北連接為一體。另外攀(枝花)西(昌)高速公路已于2008年下半年通車。2.3山脈與水系

山脈分屬大涼山系和大雪山系。河流以長江水系為主。西昌以北,線路在大涼山系的瓦吉木梁子越嶺;西昌以南,則以鹽邊附近的白林山為制高點。

瓦吉木梁子是金沙江水系與大渡河水系的分水嶺,啞口海拔2800余米,為線路的最高點,瓦吉木梁子以南,線路順孫水河、安寧河而下,經(jīng)西昌至金沙江邊,海拔960余米。河谷之主要特征如下:

1.孫水河:河床縱坡在兩河口以上陡達42‰,以下平均為7.2‰,除局部地段為寬僅20米左右的峽谷外,一般河谷較寬闊,河漫灘發(fā)育,谷坡較緩,支溝亦多呈寬谷狀。組成河谷的基巖多為侏羅系、白堊系紅色地層,下游有灰?guī)r及花崗巖。階地分三級,I級為堆積階地,II、ⅡI級為侵蝕堆積階地,分別高出河面3米、8~10米、35"-"40米。I級階地較寬闊,II、Ⅲ級階地僅零星分布,寬數(shù)十米。兩岸支溝洪積扇發(fā)育,階地常被其覆蓋。

2.安寧河:大部分為寬谷,谷寬一般2~3公里,西寧一帶寬達11公里左右。兩岸谷坡較緩。階地有四級,I、II級為堆積階地,Ⅲ、Ⅳ級為侵蝕堆積階地,高出河水面分別為2"-'4米、10"--"15米、25"-'35米、50"-'60米。階地寬闊平緩,唯Ⅳ級階地被溝谷切割較強烈,呈殘丘狀。

2.4氣象

該路段地處四川t省西南邊緣南亞熱帶干熱河谷氣候區(qū),屬典型的南亞熱帶半干旱季風氣候,境內全年干雨季節(jié)分明而四季不分明,河谷區(qū)全年無冬,夏季長達5個多月。氣溫晝夜變化大而年變化小,夏溫偏低而冬溫偏高,多年平均氣溫19.7℃,歷史極端最高氣溫40.3℃,歷史極端最低氣溫一2.4℃。境內日照充足,多年年均日照數(shù)2小時,太陽總輻射量140.5千卡/平方厘米?年,大于0℃的平均年積溫7379.3208.2。C。。但干濕季節(jié)卻顯著。大致是11~4月為干季,5~10月為濕季。干濕季特征顯著不同。干季氣候特點是降水稀少,溫差不大,陽光充足,氣候暖和。濕季氣候特點是溫涼濕潤、多陰雨。濕季的明顯特征是多雨,故習慣上稱濕季為雨季,年降雨量90%集中于雨季。多年年均降雨量1112.6毫米、年均風速1.9米/秒、年均無霜期307.5天、年均

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出現(xiàn)冬春少雨干旱,夏秋多雨現(xiàn)象,常有洪澇災害發(fā)生。第10頁

以安寧河谷為中軸,由中南向西北和東北逐漸升高的山地及眾多高大山體,造就區(qū)域地域上和整體地域上完整的垂直氣候帶譜,層次分明,有規(guī)律地再現(xiàn)水平方向上各種氣候帶的更替形式。氣溫、降水等氣候要素隨海拔高度增加而規(guī)律性地變化,變化幅度明顯較水平方向大。平均而言,氣溫水平方向上的變化每百公里不超過4℃,氣溫垂直方向上的變化每千米超過6℃。

2.5地層巖性

測區(qū)地層時代主要為第四系、第三系、白堊系、侏羅系、二疊系、奧陶系、寒武系、震旦系。

2.5.1第四系(Q)

1.全新統(tǒng)(Q。)

(1)沖積層:主要分布在沿線河谷、平原,組成漫灘及I級階地,以粘性土及砂、礫、卵石土為主。沖積厚度一般為5-'--30m,川西平原及安寧河谷的一些地段,厚度超過lOOm。

(2)洪積層:沿大渡河、安寧河、金沙江等河谷兩岸,以洪積錐和洪積扇的形式斷續(xù)分布,洪積物常由棱角狀至半渾圓狀、大小懸殊的各種礫石、漂石與泥沙混合而成,不具分選性,有的為泥質弱膠結。漂、礫石成分與沖溝流經(jīng)地段的基巖一致。堆積厚度一般lO'~30m,最大厚度在50m以上。

(3)崩積層:普遍見于大渡河、安寧河下游及金沙江等峽谷地段,由山坡巖體坍塌崩落而形成的巨厚巖堆。組成巖堆的巖塊大小不一,且不密實,厚度變化大,常見厚度可大于20m,穩(wěn)定性一般較差。

(4)坡積、殘積層:廣泛分布于沿線開闊河谷的平緩斜坡、山間盆地與丘陵低山地區(qū),這些地區(qū)常常是基巖軟弱,易于風化。坡積、殘積層多為碎石土,較密實,厚度變化較大,在紅色地層分布區(qū),厚度可達lOm以上。

2.上更新統(tǒng)(Q。)

成因類型有洪積和冰水堆積。(1)洪積扇:早期洪積扇沿安寧河、金沙江均有發(fā)育,這些較老的洪積物或蓋在II、

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III級階地上,或直接蓋在昔格達組之上,為塊石碎石土,略有膠結,一般較為穩(wěn)定。(2)冰水堆積:主要分布在安寧河谷的II級階地,為微具膠結的砂礫卵石夾粘砂土或砂粘土,巖性變化復雜,在顆粒磨圓度、分選性、剖面結構、物質成分等方面,都有明顯的差異。礫石成分以堅硬的巖漿巖質為主,可見到壓裂、斷裂、刻痕等現(xiàn)象。

2.5.2第三系(R).

測區(qū)內僅發(fā)育上新統(tǒng)昔格達組(N:x)。分布在安寧河谷及其較大的支流中。為一套膠結疏松的河湖相砂巖及粘土巖。產狀平緩。不整合于各較老巖層及巖漿巖之上,厚100-150m。根據(jù)沉積特征和巖性可分為兩段:

1.下段:厚40.70m。下部為灰、黃色厚層細一中粒巖屑砂巖夾粘土巖,偶夾透鏡狀灰?guī)r及層間礫巖,厚35.45m;上部為淺黃灰、灰色粘土巖夾泥灰?guī)r透鏡體,厚7-25m。該段砂巖有時具交錯層理,顯示了河湖相沉積的多變性。

2.上段:厚50.85m。下部為灰、黃色厚層細粒巖屑砂巖夾粘土巖,厚40—45m;上部為灰、灰白色粘土巖夾黃色薄層細砂巖,偶夾泥炭及礫石層,厚10.40m,粘土巖中盛產植物化石。

2.5.3白堊系(K)

1.上統(tǒng)小壩組(K2x),分布于西昌附近,可分為上下兩段:

(1)下段(K2x1):厚970.1lOOm。

底部:紫紅色底礫巖厚約lOm,慣稱為“大銅廠礫巖”。礫石以石英為主(50%),次為遂石、玄武巖、砂巖等,滾圓度良好,分選性差,不做定向排列,礫徑1-5厘米,由泥沙質膠結。其上為磚紅色塊狀不等粒狀長石砂巖,雜質砂巖夾礫巖。砂巖交錯層理發(fā)育,顆粒分選性差。此層礫巖一砂巖厚60.150m,向盆地北東緣之馬宗迅速增厚。

下部:以紫、紫紅色砂質泥巖、含鈣泥巖為主,含石膏,偶夾泥質粉砂巖及泥灰?guī)r透鏡體及黃灰、黃綠色泥巖、砂巖條帶。

上部:灰紫色含鈣泥巖夾虎皮紋狀砂質泥灰?guī)r及黃色鈣質泥巖,含石膏。(2)上段(K。X2):厚180.330m。紫紅色含鈣泥巖,上部為磚紅色塊狀砂質泥巖夾紫.

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紅色含鈣石英細砂巖。

2.上統(tǒng)雷打樹組(K:I),其底假整合于下統(tǒng)之上:

(1)下段(K211):厚340m。

為磚紅色塊狀不等粒長石石英砂巖與雜質砂巖。交錯層理發(fā)育,常含扁平狀微平行層面分布的泥礫及遂石小礫石。會理橫山一帶因受剝蝕僅殘存下部砂巖,厚約50米。底部可見厚約10厘米的礫巖斷續(xù)分布。

(2)上段(K。12):厚度0-930m。

下部:磚紅、紫紅色鈣質泥巖、砂質泥巖夾中至細粒長石石英砂巖。底部為含鈣質結核礫狀砂巖。

中部:磚紅色塊狀石英粉砂巖夾磚紅色、紫紅色鈣質泥巖。泥巖中含薄層透鏡狀石膏。

上部:紫紅色塊狀石英粉砂巖。

2.5.4侏羅系(J)

該系頗為發(fā)育,厚達3000米左右,沿線均有分布。這套內陸湖盆沉積地層,下部為含煤建造,常超覆于各老地層之上;中上部為紅色建造。按巖性、巖相、古動植物群組合及上、下接觸關系等,自下而上可分為白果灣群、中統(tǒng)、上統(tǒng)。前二者分布廣泛,后者遠較次之。

1.白果灣群(T。一J1b‘)

為一套富含植物化石的碎屑巖建造及含煤建造,各地區(qū)巖性差異大,局部地區(qū)夾多層煤。厚176.385米。現(xiàn)分區(qū)敘述如下:

(1)會理益門白果灣地區(qū):為該群發(fā)育的中心地帶,由兩個沉積旋回組成。

下部:在益門附近厚443米,為黃褐、黑色砂質頁巖夾黑色炭質頁巖及可采煤2~15層,底礫巖厚1-6米,最厚達數(shù)十米。向南至福安村一帶,厚150米,為黃綠色石英砂巖、砂質頁巖夾煤線;底礫巖厚1.2米,最厚為20米。頁巖中普遍含植物化石。上部:在益門附近,下以雜色礫巖夾砂巖為主、偶夾一層薄煤,礫石以各種火成巖為主,次為砂巖、硅質白云巖及遂石等;上為黃白色厚層中粒長石石英砂巖夾黑色炭質頁巖、泥巖。向南至福安村一帶,底礫巖厚30余米,下為黃綠色細粒石英砂巖、雜

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質砂巖夾黑色頁巖,上以灰黃色泥巖為主夾薄層雜質砂巖。頁巖中富含植物化石。(2)會理太平場及其他地區(qū):均只發(fā)育半個沉積旋回,中部無礫巖夾層,厚度176-650米(西薄東厚)。由灰、黃灰色厚層塊狀細粒石英砂巖、雜質砂巖及灰黑色砂質頁巖組成若干個不等厚的正向半旋回,自下而頂頂頂頂頂巖逐漸減少。下部偶夾灰?guī)r薄層。在頁巖砂巖中富含植物化石。

在上述地區(qū)內,自南而北,自西而東,底礫巖由10米厚逐漸變薄以至尖滅,粒徑相應變細。成份由復雜至簡單;愈向東被超覆地層愈新,至巧家大寨一帶則連續(xù)沉積于三疊系之上。

2.中統(tǒng)

連續(xù)沉積于白果灣群之上,為一套厚約2000米的紅色河湖相砂巖、泥巖。縱向上顯示出由許多個正向半旋回,并各具特點,從而可根據(jù)巖性和沉積旋回自下而上分為四個組。除益門組和新村組為假整合接觸外,其他各組之間均為整合關系。

(1)益門組(J,,):因其在會理益門地區(qū)發(fā)育且研究較早而得名,厚200.680m。以中部泥灰?guī)r之項為界,可分為兩段。

下段:底部為灰、黃、灰紫色石英砂巖夾泥巖,其上是紫紅、灰紫色含鈣泥質夾雜質砂巖,項部為灰色泥灰?guī)r(含遂石團塊)夾鈣質泥巖,含植物化石。

上段:鮮紫紅色泥巖,具灰綠色鈣質結核,上部夾少量灰白色中厚層含鈣石英粉砂巖。

(2)新村組(J2x):在區(qū)內縱橫變化小,厚261—380m,以灰色、紫紅色砂泥巖及富含淡水介殼化石為特征。

下部:底為灰白色風化后呈黃色之塊狀粗至中粒長石砂巖,交錯層發(fā)育,底部常含次圓狀的小礫石,砂巖含斜長石(20—25%)、石英(40-45%)、巖屑(玄武巖、花崗巖、泥巖及遂石等10%)及少量云母、電氣石、皓英石,略具分選性,膠結物為泥質、鐵質,呈孔隙型膠結。其厚度自西而東,由十米增至20米左右。砂巖之上為暗紫、灰、黃灰色頁巖、砂質泥巖夾灰白、灰紫色塊狀細粒長石砂巖、長石石英砂巖及雜質砂巖。上部:灰、黃色頁巖與灰綠、黃綠、暗紫色塊狀細粒長石砂巖、泥質粉砂巖互層,偶夾灰色薄層或透鏡狀泥灰?guī)r。頁巖中含植物化石。

(3)牛滾函組(J2n):為厚427-530米的一套單一的紅色泥巖,盛產淡水介殼化石。下部:鮮紫紅色含鈣泥巖,偶夾紫紅色塊狀長石石英砂巖。在會東紅巖鄉(xiāng)一帶,

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iRInIIIll第14頁

底部偶見有灰色鈣質含銅砂巖。

上部:鮮紅色(頂部為磚紅色)含鈣泥巖,中上部位各夾一層深灰色塊狀含遂石結核泥灰?guī)r,厚15—20米。泥巖及泥灰?guī)r中富含動植物化石。

(4)官溝組(J29):分布范圍遠較上述各組小,厚675-770米。

下部:主要是紫紅、磚紅色夾黃色含鈣砂質泥巖,偶夾薄層泥灰?guī)r,底部為紫紅色塊狀中至細粒鈣質雜質砂巖,常見厚約30米,在會理太平場以北最厚達80米。

中部:紫、黃色夾淺灰色含鈣砂質泥巖。中夾灰色鈣質泥巖及透鏡體泥灰?guī)r。

上部:紫紅、磚紅色(偶有黃色)含鈣砂質泥巖、砂巖,偶夾灰色薄層泥灰?guī)r及紫色泥質粉砂巖。

2.5.5二疊系(P)

1.下統(tǒng)梁山組(P,I):

厚1-14米,一般為10米左右。在東部可超覆在幺棚子組至紅石崖組之上,與下伏地層呈微角度不整合接觸。下部為黃白色厚層狀粗粒含礫石石英砂巖、中厚層狀中細粒石英砂巖、泥質砂巖;上部為灰色頁巖、鋁土巖;頂部為炭質頁巖夾煤層。其中之粘土巖,鋁土巖和煤常形成一定規(guī)模的礦床。前者多與下伏地層的巖性有關。2.棲霞一茅口組(Plq+m):

下部:淺灰色(底部有時夾深灰色)厚層塊狀致密石灰?guī)r,性脆、質純,含氧化鈣50%左右,可作冶金輔助原料和水泥原料等。含植物化石,厚47.86m。

上部:深灰、灰色厚層致密灰?guī)r。其上含硅質結核。?

在米易黃龍鄉(xiāng)一啞口一帶,上述地層因受三疊紀花崗巖侵入的影響,使碳酸鹽巖發(fā)生了重結晶;泥質物輕微絹云母化;炭質物半石墨化;粘土巖產生了紅柱石;而碎屑巖則變質不明顯。

3.上統(tǒng):峨眉山玄武巖(P213)厚1600.2000米。

為一套暗綠色,由多個噴發(fā)旋回組成的噴出巖。各地厚度不一,以測區(qū)西部的龍帚山最厚(2700m)。每個完整的旋回,自下而上具有玄武角礫巖一致密狀玄武巖一斑狀玄武巖一氣孔狀玄武巖夾玄武質凝灰?guī)r的層序。

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曼曼曼曼皇皇曼曼曼曼曼曼曼曼量曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼蔓曼蔓曼曼曼曼曼曼曼曼曼。!曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼量笪舅曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼皇曼曼曼曼曼曼曼曼曼鼉it曼皇皇2.5.6奧陶系(0)

1.下統(tǒng)紅石崖組(Olh):帶狀出露于馬拉哈背斜西翼。下部由紫紅色厚層狀長石石英細砂巖一粉砂巖、泥質粉砂巖組成的基本層序構成,砂巖分選差,底部見較多泥礫,產二葉石化石,泥質粉砂巖頂部見雨痕,具脈狀,透鏡狀層理和微波狀層理,為潮上砂泥坪沉積。上部由紫紅色薄、中厚層狀粉砂巖一灰綠色水云母粘土巖組成的基本層序構成,粉砂巖具脈狀層理,為潮間一潮上泥坪沉積。單個基本層序厚6-8m。

本組以其底部紫紅色細砂巖與下伏洗象池組頂部白云巖呈沖刷接觸。其巖性區(qū)內穩(wěn)定,粒度由南往北,由西往東變粗,厚度由南往北變薄,區(qū)內厚175m。

2.中統(tǒng)巧家組(02q)-帶狀出露于馬拉哈背斜西翼。根據(jù)巖性可劃分為上、下二段。(1)下段(0。q1):本段基本層序南、北變化較大。馬達哈波一沙惡祖一帶,由灰色中、厚層狀粉砂巖一灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r組成的基本層序構成,單個基本層序厚5-6m。南部的波波鄉(xiāng)一帶,則由灰白色厚層狀白云質細砂巖一粉砂巖、頁巖組成的基本層序構成,單個基本層序厚7—8m。為淺海相沉積!

本段以其底部灰白色細砂巖與下伏紅石崖組頂部灰綠色水云母粘土巖整合接觸。其巖性由南往北,碎屑成份減少,灰?guī)r成份增多。測區(qū)厚lOOm。

(2)上段(O。q2):由灰色中、厚層狀粉砂巖一生物碎屑灰?guī)r或白云質灰?guī)r組成的基本層序構成,單個基本層序厚5一lOcm。具水平層理,微波狀層理。為淺海陸棚沉積。

本段以其底部一層褐色含鐵石砂巖與下段整合接觸。其巖性區(qū)內穩(wěn)定;嘎嘎依打一帶灰?guī)r增多,厚度由南往北增加,波波鄉(xiāng)馬達哈波一帶厚60-85m。

(3)上統(tǒng)寶塔組(03b):本組屬非旋迥性沉積,基本層序不易劃分。馬鞍山背斜兩翼,巖性為深灰色厚層狀“豹皮紋”的泥灰?guī)r夾生物碎屑灰?guī)r,為淺海沉積。赤普、馬拉哈一帶為灰色厚層狀砂質灰?guī)r,“豹皮紋”不明顯。馬達哈波一帶,下部為灰、灰白色厚層狀細晶白云巖,具鳥眼構造,中、上部為灰色中厚層狀“豹皮紋’灰?guī)r。裸佐溝一波波鄉(xiāng)一帶以灰、淺灰色厚層狀微一細晶白云巖為主。白云巖為碳酸鹽臺地的沉積。

本組以其底部厚層狀白云巖或“豹皮紋”灰?guī)r與下伏巧家組整合接觸。由南往北,下部的白云巖(相當于區(qū)域上的大署組)由厚變薄,而上部的“豹皮紋”灰?guī)r由薄變厚,兩者互為消長關系,其厚度變化較大,區(qū)內厚1¥Om。

西南交通大學碩士研究生學位論文第16頁

2.5.7寒武系(∈)

1.下統(tǒng)筇竹寺組(∈lq):下部由灰、深灰色薄層狀長石石英粉砂巖一中層狀含磷粉砂巖組成的基本層序構成,水平層理發(fā)育,為淺海陸棚的沉積。中、上部由深灰色中、厚層狀細粒長石石英砂巖一薄層狀粉砂巖組成的基本層序構成,砂巖平行層理發(fā)育,為深海沉積。上部含粉砂質扁平礫石及生物碎屑。頂部由灰色薄層狀長石石英粉砂巖一灰、深灰色薄、中層狀粉晶白云巖組成的基本層序構成,粉砂巖中見三葉蟲化石碎片,白云巖見藻紋層及少量淡水方解石,為暴露帶的沉積。該組總體反映由海進一海退的沉積過程。

筇竹寺組以其底部20.30era的流紋質沉凝灰?guī)r與下伏燈影組呈假整合接觸。本組巖性區(qū)內較穩(wěn)定,項部白云巖發(fā)育,往北漸變?yōu)榉凵皫r。赤普一嘎嘎伊打一帶厚130.0.160.0m,紅古井一馬拉哈一帶厚100.0.130.0m。

2.下統(tǒng)滄浪鋪組(∈lc):出露情況可以分為三個段。

(1)紫色層段(∈,c1):由紫色薄一中層狀白云質粉砂巖一灰綠色粘土巖一紫紅色薄層狀白云巖組成的基本層序構成。微波狀層理、小型槽狀層理發(fā)育。為潮間一潮上沙泥坪的沉積。

本段以其底部紫色粉砂巖與下伏筇竹寺組呈沖刷接觸。厚O.10m。

(2)砂礫巖段(∈。C2):由灰、深灰色中、厚層狀含礫組砂巖一粗砂巖一中粒砂巖組成的基本層序構成。砂巖分選差,具交錯層理,平行層理及二元結構。

本段以其底部含礫砂巖與下伏紫色層段或筇竹寺組呈沖刷接觸。厚1.17m。

(3)白云巖段(∈。C3):由灰、深灰色厚層狀微晶白云巖一鮞粒白云巖組成的基本層序構成,鮞粒以復鮞為主,為潮下一潮間高能帶的沉積。

本段以其底部白云巖與下伏砂礫巖整合接觸。

滄浪浦組紫色層段僅在紅古井一赤普一帶存在,其余地方缺失。砂礫巖段和白云巖段在區(qū)內巖性穩(wěn)定,厚度由南往北明顯變薄,區(qū)內厚50m。

3.下統(tǒng)龍王廟組(∈11):由灰、黃灰色薄層狀粉砂質白云巖一中、厚層狀粉、微晶白云巖組成的基本層序構成,微波狀層理、透鏡狀層理發(fā)育,為潮下一潮間帶的沉積。底部40cm的微層狀白云巖。為潮間帶一潮上沉積。

龍王廟組以其底部微層狀白云巖與下伏滄浪鋪組整合接觸。本組巖性區(qū)內穩(wěn)定,厚度由南往北變薄,波波鄉(xiāng)厚125m,紅古井厚103m,阿爾厚63m,嘎嘎依打厚63.1m。

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而底部白云巖反而由南往北增厚。本組下部普遍具鉛鋅礦化,并在阿爾、波波溝等地形成工業(yè)礦床。

4.中統(tǒng)西王廟組(∈2x):呈帶狀出露。由紫紅色薄、中厚層狀白云質長石石英細砂巖一粉砂巖一綠灰色粘土巖,局部夾黃灰色薄、厚層狀白云巖組成的基本層序構成,單個基層本序厚2-15m,由下往上變薄。微波狀層理、透鏡狀層理發(fā)育,粘土巖具干裂構造,白云巖具鳥眼構造。為典型的炎熱條件下的潮坪沉積。

本組以其底部紫紅色粉砂巖與下伏龍王廟組頂部白云巖整合接觸。其巖性在區(qū)內穩(wěn)定,僅在嘎嘎依打一帶,中部夾50m的灰、深灰色厚層狀細.粉晶白云巖。厚度由南往北變薄。區(qū)內厚lOOm。

2.5.8震旦系(Z)

該系可見于上下兩統(tǒng):下統(tǒng)開建橋組,發(fā)育不全,呈南北向分布在德昌劉家梁子以北,及寧南跑馬鄉(xiāng)以北,為一套山麓相的凝灰質粗碎屑巖;上統(tǒng)包括列古六組、觀音崖組和燈影組,列古六組常與開建橋組相伴出露,為一套山麓相一湖泊相沉積。后二者廣泛分布在測區(qū)中部及東部,西部僅零星的分布于會理清水河、天寶山以及米易啞口一帶,為一套淺海相碳酸鹽巖。

1.下統(tǒng):開建橋組(Z。k)

改組不整合沉積于前震旦紀變質巖、花崗巖之上。

上覆地層:列古六組。

2.灰紫色塊狀含礫層凝灰?guī)r及中粗粒凝灰質砂巖

3.灰紫色塊狀細粒夾粗粒含鐵絹云母長石砂巖,具細小交錯層理

4.白色塊狀中粗粒凝灰質砂巖及層凝灰?guī)r

5.紫、灰紫、暗紫色夾灰、灰白色厚層塊狀中粗粒凝灰質砂巖與含礫凝灰質砂巖互層,偶夾礫巖。

2.灰白色厚層塊狀中粒含凝灰質石英砂巖與含礫凝灰質砂巖互層,具斜層理。礫石大都為石英巖,其次有少量花崗巖。

1.底礫巖。礫石大部分為石英巖,次有少量花崗巖,礫徑2卅厘米,多呈棱角狀。下伏地層,前震旦紀花崗巖。自下而上由含礫砂巖、砂巖組成許多個旋回,沉積韻律清楚。在寧南跑馬鄉(xiāng)、聯(lián)

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