南俄四（Nam Ngum 4）水电站位于老挝境内南俄河上，为大（2）型碾压混凝土重力坝。坝址距川圹省丰沙湾市20 km，厂址距丰沙湾市约35 km。属于老挝南俄河（Nam Ngum）5个规划建设梯级电站中的一个。坝址多年平均流量47.9 m³/s，控制流域面积1 748 km²。电站正常蓄水位1 040 m，对应库容为0.804×10⁸ m³；校核洪水位1 043.94 m，对应库容为1.074×10⁸ m³；最大坝高74 m，最大坝长228 m；装机容量约240 MW。工程等别为二等，工程规模为大（2）型工程。

南俄四（Nam Ngum 4）水电站工程区地跨东印支板块与思茅-南邦中间板块的交接地带，奠边府-琅勃拉邦缝合带纵贯全境，是古今板块强烈活动带。经过大洋岩石圈的俯冲、碰撞、大陆岩石圈的拉伸、裂离、缝合，形成了构造形迹十分复杂的大地构造格局。

研究区地质发育早期是劳亚和冈瓦纳两大古陆边缘裂离、镶嵌、拼接、增生的原特提斯洋发育带，中期为古特提斯洋及中特提斯洋扩张、俯冲、陆-陆碰撞缝合的集中汇集地带，晚期是太平洋板块向西运动、与欧亚大陆碰撞、缝合并发生大型逆冲的新构造活动时期。晚期运动影响了本区的地质发育、演变过程^[1-3]，其不是简单地以一个前寒武陆核为主体而形成的单一大陆，而是由多个地块和火山弧及其间碰撞造山带经过长期演化汇聚形成的复合大陆^[1-2,4]，具有大小块体众多、地质结构复杂的特征，且在不同地质历史阶段具有多重大地构造属性。总体上研究区经历了前特提斯演化、特提斯演化和中新生代陆内演化3个重要大地构造演化阶段^[1-2]。

根据构造演化、岩石组合及古生物群特征^[1-3,5]，大致以奠边府-琅勃拉邦缝合带（断裂带）为界分为两大部分，即西印度褶皱系（Ⅰ）和东印支褶皱系（Ⅱ）。在各一级构造单元内，又可进一步划分出若干个二级及三级构造单元。水电站工程场地位于二级大地构造单元琅勃拉邦-黎府褶皱带（Ⅱ₂）的三级川圹-长山褶皱束（Ⅱ₂²）内（图1）。

图  1  研究区构造纲要图

Figure 1.  Geological structure outline of the study area

水电站工程场地所在的川圹-长山褶皱束处于奠边府-琅勃拉邦缝合带、色潘-三岐缝合带（又称车邦-岘港结合带）和兰江断裂带的夹持部位。奠边府-琅勃拉邦缝合带由多条断裂组成，总体走向NE，属于岩石圈深大断裂，该缝合带最早形成于海西期，期后经历了多期构造活动，直至第四纪仍控制着地貌地发育；色潘-三岐缝合带呈NW向展布，北西段隐没于万象-呵叻盆地中生代地层之下，南东段主要由长山-岘港断裂组成，该缝合带最早形成于加里东期，以后海西期、印支期、燕山期以及喜山期均有不同程度的活动；兰江断裂（又称大江断裂）总体走向NW，最早形成于印支期，期后经历了拉伸-挤压-再拉伸-再挤压等多期活动，直至第四纪仍有玄武岩岩浆活动。

区域出露的地层较为齐全，从新元古界至新生界第四系地层均有分布，火山岩分布也极为广泛。

区域内出露的沉积岩地层特征，由老到新分述如下：

上元古界（Pt₃）—寒武系（Є）：分布于工程区东部越南境内及东北部越老边境地区，为一套深海沉积建造的灰岩、页岩、片岩、硅质岩。

奥陶系（O）—志留系（S）：与下伏地层呈断层接触关系，分布于工程区北部及东南部，为一套深海沉积建造的泥板岩、玄武岩、片岩、变质砂岩、硅质岩、局部夹灰岩。

泥盆系（D）—二叠系（P）：该套地层多为连续沉积，呈整合接触关系，广泛分布于工程区及周边区域，可大致分为3段（D_1-2、D-C₁及C-P）：

D_1-2 为泥盆系下中统：与下伏地层呈不整合接触关系，多为海相火山沉积系列的凝灰岩、砾岩、及灰岩、砂岩等，均有轻微变质作用，在近同期侵入岩的周边区域，变质程度加深。

D-C₁为泥盆系-石炭系下统：与下伏地层呈整合接触关系，多属浅海相大陆架沉积系列的中-厚层状泥灰岩、厚层-巨厚层状灰岩夹少量含钙质的碎屑岩。

C-P为石炭系—二叠系：大陆架浅海层序夹一个火山沉积层序交错结合，与下伏泥盆系地层呈假整合或不整合接触关系，有沉积间断，主要为海相沉积的灰岩、白云质灰岩、页岩，夹杂砾岩、砂岩、泥板岩和煤层。

三叠系（T）：与下伏地层呈整合接触关系，主要分布于川圹高原中部及东南部，下统以砂岩、粉砂岩和页岩为主，中统为浅海相灰岩，上统为黏质粉砂岩局部夹少量煤线和砾岩。

侏罗系（J）：与下伏三叠系地层多为过渡沉积的整合接触关系，广泛分布于川圹高原北侧及南侧，中、下统以浅海相沉积的砂岩为主，夹砾岩。

白垩系（K）：与下伏地层呈整合接触关系，主要分布于南部，为陆相沉积，由红色、灰白色近水平状石英砂岩、泥质板岩组成，夹泻湖相泥质板岩、石膏岩盐及钾盐层。

新近系（N）：与下伏地层呈不整合接触关系，主要分布于西南万象平原、中部查尔平原内，由砂岩、页岩、泥灰岩夹少量灰岩、褐煤、玄武岩组成。

第四系更新统（Q^P）：与下伏地层呈不整合接触关系，大面积分布于查尔平原及山间盆地内，主要为湄公河及其支流的冲积物，由河流阶地形砂砾、砂、粉砂等沉积物组成。

第四系全新统（Q^h）：冲积（Q^al）、洪积（Q^pl）、坡积（Q^dl）、残积（Q^el）等，为砂砾石、粉细砂、粉质黏土、黏土，主要分布于大的盆地、冲沟口、河漫滩及缓坡坡面等地。

岩浆活动幕一般与大的造山运动期相一致，期间所形成的火山岩或岩浆岩带也常与区域构造带的走向相对应。沿川圹高原分布以广泛花岗岩侵入为特点的火成岩带，是中生代期间造山运动和高原抬升的结果。与此同时，褶皱带中的蛇绿岩沿湄公河和琅勃拉邦缝合线侵入。第四纪玄武岩、拉斑玄武岩在盆地边缘产出，其形成主要与新近纪以来的裂陷运动有关。

老挝中部缺乏大规模的、变质程度较高的区域变质作用，低级变质作用主要集中在泥盆系中下统（D_1-2）的凝灰岩、泥质板岩和粉砂质板岩、砂岩中。

区域内断裂构造发育，主要为NE向断裂、NW向断裂和近EW向断裂3组（图1）。由于所处构造部位的不同，3组断裂的活动方式、活动时间、活动强度具有明显差异。研究区内较为活动的断裂主要有：NE向的琅南塔断裂、孟赛断裂和奠边府-琅勃拉邦断裂等，NW向的无量山断裂、红河断裂南段、黑水河断裂、兰江断裂等，这些断裂晚第四纪以来活动强烈，具有发生强烈地震的构造条件；近EW向断裂晚第四纪以来活动不明显。研究区内主要断裂的特征统计见表1。

工程区大部分地处青藏高原的东南缘，隶属于西印支板块（掸泰马板块）与东印度板块多期强烈碰撞的影响区，东部部分地块受到太平洋板块俯冲作用的影响。晚白垩纪—古新世和渐新世—中新世，由于陆内变形和裂陷作用，形成断陷盆地和褶皱变形。喜马拉雅运动的第Ⅲ幕是对本区影响普遍的主要构造运动之一，其不仅造成了下更新统与下伏地层间的角度不整合，而且也产生了具有一定规模的中基性火山喷发。新构造运动以来，本区进一步大面积上升，构造和河流侵蚀、剥蚀作用形成了现今地貌特征。

新构造运动总体具有以下3个特征。

1）大面积整体间歇性掀斜抬升运动

自新第三纪，特别是上新世末以来，伴随着青藏高原的强烈隆升，使得在此前经长期剥蚀夷平作用形成的准平原化夷平面大面积抬升为高原面。由于自南而北抬升幅度的不断增大，新构造运动表现出由北而南大面积整体掀斜抬升的运动特点。

2）断块之间的差异升降运动

在总体大面积掀斜抬升的背景上，以大断裂为边界的各断块之间，由于抬升幅度各不相同，造成了块体间的差异运动。

3）断裂活动的继承性和新生性

区内断裂和断块活动不同程度地继承了先有的构造格局和活动方式。在喜山早期分异升降的基础上，新构造时期尤其第四纪以来继承性强烈抬升，一些断裂仍沿袭继承和迁就了先前断裂的活动。新构造运动时期，先存的主要断裂构造均有明显的强烈活动表现，沿一些大断裂带分布的一系列断错地貌等，均是这些断裂新活动的产物。

根据地形地貌特征、新构造运动活动方式及活动强度的差异，可划分出2个一级新构造区和4个二级新构造区（图1）。南俄四水电站位于黄连山-奠边府掀斜隆起区（Ⅱ）二级新构造区中的川圹-寮中掀斜凸起区（Ⅱ₂）。

川圹-寮中掀斜凸起区（Ⅱ₂）为古生代地槽区，北部边界为兰江断裂带，南部边界为长山-岘港断裂带。喜山运动特别是新构造运动以来，该区域以整体掀斜抬升为主，差异升降运动较弱，其间分布有老挝最高山峰比亚山，海拔2 817 m，山体高度一般在1 400～2 000 m。由于整体抬升运动较强，构造剥蚀和构造侵蚀作用较强，三级夷平面发育良好，地壳普遍发育红土，反映了地壳整体间歇性抬升的特点，最为典型的是位于掀斜凸起区中央的川圹高原。

地震活动与新构造运动关系十分密切。新构造运动相对强烈的地区，地震活动的强度和频次也高，南塔-孟赛差异掀斜凸起为整体抬升背景下差异运动相对强烈的地区。由于差异运动（水平和垂直升降运动）相对强烈，沿活动断裂形成一系列新生代盆地，在盆地附近和活动断裂带上发生了多次地震，地震活动强度和频度较大，历史上曾发生南塔6$ \frac{3}{4} $级地震。黄连山-奠边府掀斜凸起区也是差异活动相对强烈的地区，如越南北部黄连山番西邦峰海拔3 142 m，而其东部的红河河谷海拔只有100～180 m，地貌上形成巨大的反差，反映了块体之间强烈的差异升降运动。本区历史上曾发生越南莱州7级地震、老挝孟宋6级及多次5级左右地震。

根据临近南椰2水电站地震安全性评价报告中的共计57个地震震源机制解数据，本区域现代构造应力场主压应力方向应为NNW向, 反映了川滇块体对本区自北向南的推挤作用。

自1918年至2022年，以坝址为中心半径150 km的区域范围内，共记录到历史破坏性地震（M≥4.7）27次，其中4.7～4.9级地震6次、5.0～5.9级地震13次、6.0～6.9级地震8次。最早的历史地震为公元1918年琅勃拉邦孟高5.5级地震，最大地震为1935年11月1日华潘省班迭6.8级地震。表2列出了区域内4.7级以上破坏性地震目录。1980年以来区域范围内共记载M2.0～4.6地震42次，其中2≤M＜3地震8次；3≤M＜4地震20次；4≤M＜4.7地震14次。地震的空间分布不均一，区内4.7级以上地震多分布于北纬20°以北的北部，大致沿NE及NW构造方向展布，区域南部只有3次5级以下地震。地震自北向南、由西向东存在逐渐减弱的趋势，总体上属于地震活动微弱、相对稀少的区域。

以坝址为中心半径25 km的近场区范围之内无历史破坏性地震记载，亦无现代小震记录。1935年老挝华潘班迭6.8级地震，震中距坝址约为120 km，场地影响烈度近VI度。

以新的中国地震动参数区划图潜在震源区划分方案为基础，参考本次所收集、调查的区域及近场活动构造及地震活动性等资料，在区域内共划分出潜在震源区8个。其中，震级上限为7级的潜在震源区2个、震级上限为6.5级的4个、震级上限为6.0级的2个（图2）。

图  2  区域潜在震源区分布图

Figure 2.  Distribution map of potential seismic source area in the region

1）1号潜源：区内分布有兰江断裂，总体走向NW，全长约350 km。断裂是长山华力西褶皱带与马江-桑怒晚华力西至印支期岛弧带的分界断裂。断裂对越南境内的兰江（大江）有明显的控制作用，沿断裂有一系列串珠状温泉分布，属于晚更新世活动断裂。沿整条断裂历史上有多次5级以上地震发生， 其中最大的地震为老挝班关隆1935年11月1日 级地震；震级上限为7级。

2）2号潜源和3号潜源：属于兰江断裂带分布地带，该断裂为晚更新世活动断裂，2号潜源历史上发生5.4级地震，震级上限为6.5级。3号潜源虽然目前无6级以上地震记载，但断裂对越南境内的兰江（大江）控制作用极为明显，认为具有发生6.0左右级地震的可能，震级上限为6.5级。

3）4号和5号潜源：位于奠边府-琅勃拉邦断裂中段展布地区。奠边府-琅勃拉邦断裂由多条断裂组成，根据第四纪活动特征，大致分为北段、中段、南段。①北段长约180 km，第四纪时期断裂活动仍以升降运动为主，控制着第四纪盆地的分布，并兼有右旋走滑活动；到目前为止，沿该断裂段曾发生1983年6月24日莱州7.0级地震、1920年2月奠边府5.1级地震、2001年2月20日奠边府5.1级地震及2001年2月19日奠边府5.2级地震，属于全新世活动断裂段。②中段主要位于老挝境内，展布于孟威、孟松、琅勃拉邦、沙耶武里、班纳古、孟梅、班纳占一带，有断续的多条断层组成，长约280 km；沿断裂发育孟威、孟松等小型盆地，对南乌江有明显的控制作用，南乌江基本上沿断层线发育；卫星照片上线性特征清晰，该断裂段的最新活动时代属晚更新世。③南段主要展布于泰国湄差林、法塔、南巴、拉莱、程逸、达府、黎府一带，长约290 km；沿断裂发育德伦、程逸等多个长条形的第四纪拉分盆地，且对泰国南部大型第四纪断陷盆地的北部边缘有着明显的控制作用，推测属于全新世活动断裂。

根据该断裂中段的几何展布特征和活动时代，研究区内的北段和南段分别划分了一个6.5级潜源（4号和5号），其中4号潜源曾记载有1928年、1989年2次5.5级地震。

4）6号潜源和7号潜源：区内分布有NW向长山-岘港断裂。长山-岘港断裂是第四纪早期活动断裂，但规模较大，NW走向，对长山山脉有明显控制作用，平行于兰江晚更新世活动断裂，且指向坝址方向。参考一般潜在震源划分的做法，根据断裂的几何分布特征，将其划分为6号潜源和7号潜源，震级上限均为6级。

5）8号潜源：主要为孟赛断裂分布地带。该断裂为晚更新世活动断裂，晚第四纪以来断裂有着明显的活动迹象，沿断裂发育有班贡博、孟拉、班谷保、班纳黑等一系列晚第三纪和第四纪盆地，断裂对盆地有明显的控制作用。历史上沿断裂曾发生1934年孟混6.5级地震和1937年孟赛6级地震，以及多次5级左右地震。该潜源震级上限为7级。

根据南俄四水电站所处的活动构造环境，参考临近的南椰Ⅱ水电站工程场地地震安全性评价报告、《中国地震动参数区划图》（GB18306—2001）及老挝地震灾害危险性区划图结果，确定南俄四水电站场区50年超越概率10%的基岩水平动峰值加速度按75 gal考虑，相应的地震基本烈度为Ⅵ度，相关的地震动参数综合取值见表3。

1）南俄四水电站工程区地跨东印支板块与思茅-南邦中间板块的交接地带，构造形迹复杂。水电站工程场地位于川圹-长山褶皱束处于奠边府-琅勃拉邦缝合带、色潘-三岐缝合带（又称车邦-岘港结合带）和兰江断裂带的夹持部位。

2）南俄四水电站工程区主要构造断裂带活动性和地震活动性研究结果表明，水电站工程区没有超过7级以上地震记录，工程区构造活动较弱，处于相对稳定的构造地块中，区域构造稳定性总体较好。

3）南俄四水电站设计地震动参数（MDE）取值为0.15 g、OBE（100年超越概率50%）为0.036 g，大坝的抗震设防标准（MDE）高达4倍OBE，2倍DBE。