姬俊虎 夏金梧 李 書
摘 要:倮佐斷裂是區(qū)域斷裂——德干斷裂系的主干斷裂,是“烏東德水電站壩址區(qū)斷裂構造研究”項目中要重點研究的斷裂。本文從斷裂的幾何學、運動學、動力學和活動性入手,來分析研究斷裂的特征。
關鍵詞:倮佐;斷裂;幾何學;運動學;動力學
中圖分類號:X141 文獻標識碼:A 文章編號:1005-569X(2009)01-0040-04
1 引 言
倮佐斷裂是區(qū)域斷裂——德干斷裂系的主干斷裂,全長約100 km,在近場區(qū)延伸約32 km,與擬建的金沙江烏東德水電站壩址最小水平距離為2.8 km,是“烏東德水電站壩址區(qū)斷裂構造研究”項目中要重點研究的斷裂。鑒于烏東德水電站壩址及其周圍地區(qū)斷裂構造較為復雜,為滿足金沙江烏東德水電站預可行性研究階段工程地質(zhì)勘察的要求,對該斷裂構造的基本特征進行詳細的研究。
2 倮佐斷裂研究
倮佐斷裂的北端與NE向菜園子~麻塘深斷裂交匯于糖房附近,向南經(jīng)趙家村、倮佐、新馬、梅子箐、五家村,在羊棚子南過金沙江,經(jīng)普德米、德干,止于綠勸縣團街附近。
2.1 斷裂幾何學特征及分帶
該斷裂總體走向NE25°左右,整體SE傾,局部走向NW315°~340°,傾NE。沿斷裂其產(chǎn)狀、規(guī)模、組構等存在一定的差異,據(jù)斷裂的幾何學特征、斷裂的結(jié)構、物質(zhì)組成、活動歷史等從北到南可將其分為五段:葡萄村~倮佐段、倮佐~梅子箐段、梅子箐~窩塘地段、窩塘地~新村段、新村~出水坪段。
2.1.1 葡萄村~倮佐段
該段長約3.3 km,發(fā)育于中元古界會理群落雪組(Pt2l)灰、灰白夾紅色大理巖、白云質(zhì)大理巖、淺變質(zhì)灰?guī)r,震旦系上統(tǒng)觀音崖組(Zbg)含礫長石石英砂巖、紫紅色細礫巖與白堊系上統(tǒng)趙家店組(K2z)紫紅色泥質(zhì)砂巖、砂質(zhì)泥巖之接觸帶上,倮佐一帶白堊系上統(tǒng)趙家店組與二疊系中統(tǒng)陽新組(P2y)灰色白云質(zhì)灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r及厚層灰?guī)r呈斷層接觸。該段斷裂近南北走向,僅在葡萄村一帶轉(zhuǎn)為NE20°,東傾,斷裂帶單一,無分支現(xiàn)象,亦無其它斷層切割錯斷,斷裂在遙感圖像和地貌上均表現(xiàn)明顯,東盤地形陡峻,可達60°~70°,西盤相對平緩,一般20°~40°之間。喜山期近東西向擠壓活動導致東盤中元古界、震旦系灰?guī)r、白云巖強烈擠壓逆沖于上白堊統(tǒng)之上。
本段由于東盤強烈逆沖活動而導致倮佐大山和高科大山劇烈抬升,崩坡積覆蓋嚴重,地表未見斷裂天然露頭,在工程區(qū)以北的趙家村小河溝可見其出露(圖1)。該處所見東盤二疊系中統(tǒng)灰?guī)r與西盤白堊系砂巖直接斷層接觸,東盤灰?guī)r北西傾,西盤砂巖東傾,產(chǎn)狀分別
為335°∠50°和100°∠55°,斷面東傾,產(chǎn)狀96°~100°∠79°,斷裂帶寬18 m左右,其中東盤影響帶寬3 m、斷層角礫巖帶寬2 m、擠壓片理和擠壓透鏡體帶寬1 m、碎裂巖帶寬1.9 m、直立巖層帶寬9.5 m,帶內(nèi)劈理、節(jié)理發(fā)育,產(chǎn)狀275°∠77°,明顯揭示斷裂擠壓逆沖活動的存在。
2.1.2 倮佐~梅子箐段
該段長約5.5km,發(fā)育于中元古界會理群落雪組(Pt2l)灰、灰白夾紅色大理巖、白云質(zhì)大理巖、淺變質(zhì)灰?guī)r,二疊系中統(tǒng)陽新組(P2y)灰色白云質(zhì)灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r及厚層灰?guī)r,二疊系上統(tǒng)峨眉山玄武巖組(P3em)灰綠色玄武巖與白堊系上統(tǒng)江底河組(K2j)紫紅色粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、泥巖、砂質(zhì)泥巖之接觸帶上或江底河組內(nèi)部,倮佐變電站以南主要發(fā)育白堊系上統(tǒng)江底河組內(nèi)部。該段斷裂走向自北向南由NW320°漸轉(zhuǎn)為NW350°左右,北東傾,傾角45°~50°。斷裂帶較復雜,倮佐變電站以北分為兩條近于平行的斷層,有三條NE向斷層將其左行錯斷,平錯距離30~130m之間;倮佐變電站以南由單一一條構成,但規(guī)模較大。斷裂帶在遙感圖像和地貌上表現(xiàn)不太明顯,尤其是倮佐變電站以南。喜山期近東西向擠壓活動導致東盤中元古界、二疊系灰?guī)r、白云巖、玄武巖強烈擠壓逆沖于上白堊統(tǒng)地層之上。
本段地表多處可見斷裂出露,如倮佐變電站(圖2)、倮佐至新馬的埡口等處均可見其露頭。在倮佐變電站可見北東盤二疊系上統(tǒng)玄武巖逆沖于西盤白堊系上統(tǒng)砂巖、粉砂巖、泥巖之上,北東盤玄武巖破碎強烈,西盤砂巖南西傾,產(chǎn)狀195°∠20°,斷面北東傾,產(chǎn)狀55°∠50°,斷裂帶寬65 m左右,其中東盤影響帶寬10 m、斷層角礫巖帶寬20 m、碎裂巖帶寬30 m、西盤影響帶寬5 m,斷層角礫0.5~15 cm不等,次圓狀,膠結(jié)較差,白堊系砂巖角礫與玄武巖角礫混雜,帶內(nèi)發(fā)育三組劈理,產(chǎn)狀分別為350°∠40°、127°∠84°、205°∠56°,分別揭示斷裂曾經(jīng)歷了早期右行張性正斷活動和晚期左行擠壓逆沖活動的存在。
在倮佐至新馬的埡口處(圖3)可見該斷裂破碎帶寬達90 m,東盤中元古界會理群千枚巖逆沖于西盤白堊系砂巖之上,有兩條斷層呈迭瓦狀產(chǎn)出,東盤千枚巖東傾,西盤砂巖北傾,產(chǎn)狀分別為105°∠33°和10°∠35°,主斷面東傾,產(chǎn)狀72°∠62°,次級斷面90°∠25°,斷裂帶寬90 m左右,其中東盤影響帶寬10 m、斷層角礫巖帶寬30 m、擠壓片理帶寬15 m、碎裂巖帶寬20 m、西盤影響帶寬15 m,帶內(nèi)巖石強烈破碎,角礫一般0.5~2 cm大小,兩疊瓦狀斷層間有一砂巖透鏡體,破碎但層理依稀可辯,劈理、節(jié)理發(fā)育,共有四組,其產(chǎn)狀分別為225°∠60°、115°∠65°、135°∠60°、326°∠62°,反映斷裂曾經(jīng)歷了早期張性正斷和晚期擠壓逆沖兩次活動。
2.1.3 梅子箐~窩塘地段
該段長約6.2 km,主要展布于二疊系中統(tǒng)陽新組(P2y)灰色白云質(zhì)灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r、厚層灰?guī)r,二疊系上統(tǒng)峨眉山玄武巖組(P3em)灰綠色玄武巖與侏羅系下統(tǒng)益門組(J1y)灰綠色泥巖夾石英細砂巖、粉砂巖及砂質(zhì)泥巖及侏羅系中統(tǒng)牛滾凼組(J2n)紫紅色厚塊層石英細砂巖夾粉砂巖及泥巖之接觸帶上。該段斷裂總體走向NE10°~30°,平面圖上變化較大,局部可變?yōu)镹W350°,東傾,斷裂帶由2~3條分支斷層組成,無其它方向斷層切割錯斷,一般寬達200 m,在雷家灣、白泥塘一帶斷裂可寬達1 200 m,斷裂在遙感圖像和地貌上均表現(xiàn)明顯,東盤地形陡峻,可達45°~65°,西盤相對平緩,一般20°~40°之間。喜山期近東西向擠壓活動導致東盤二疊系、震旦系灰?guī)r、白云巖強烈擠壓逆沖于侏羅系之上。
2.1.4 窩塘地~新村段
該段長約3.5 km,主要分布于中元古界會理群天寶山組(Pt2tb)石英斑巖、流紋斑巖、千枚巖夾石英巖、結(jié)晶灰?guī)r與侏羅系下統(tǒng)益門組(J1y)灰綠色泥巖夾石英細砂巖、粉砂巖及砂質(zhì)泥巖及侏羅系中統(tǒng)牛滾凼組(J2n)紫紅色厚塊層石英細砂巖夾粉砂巖及泥巖之接觸帶上。該段斷裂總體走向0°~NE10°之間,較穩(wěn)定,東傾,斷裂帶單一,無分支現(xiàn)象,亦無其它方向斷層切割錯斷。斷裂在遙感圖像和地貌上均表現(xiàn)明顯,東盤地形陡峻,西盤相對平緩。喜山期近東西向擠壓活動導致東盤中元古界變質(zhì)巖強烈擠壓逆沖于侏羅系之上。
2.1.5 新村~出水坪段
該段長約13.5 km,主要錯斷中元古界會理群天寶山組(Pt2tb)石英斑巖、流紋斑巖、千枚巖夾石英巖、結(jié)晶灰?guī)r,落雪組(Pt2l)大理巖、白云質(zhì)大理巖、淺變質(zhì)灰?guī)r,震旦系白云巖、砂巖,二疊系中統(tǒng)陽新組(P2y)白云質(zhì)灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r、厚層灰?guī)r,二疊系上統(tǒng)峨眉山玄武巖組(P3em)灰綠色玄武巖,三疊系砂頁巖及侏羅系下統(tǒng)益門組(J1y)泥巖夾石英細砂巖、粉砂巖及砂質(zhì)泥巖等大量地層。該段斷裂總體走向NE20°左右,平面圖上變化較大,局部可變?yōu)镹W350°~ NE40°,東傾,斷裂帶由2~3條分支斷層組成,無其它方向斷層切割錯斷,一般分布寬達400 m~1 400 m,斷裂在遙感圖像和地貌上均表現(xiàn)明顯,東盤地形陡峻,可達40~70°,西盤相對平緩,一般20~40°之間。斷裂在龍公得一帶以170 m的斷距左行斷錯早期的近東西向斷裂。
此外,在場區(qū)南撒營盤~則黑公路18~19 km里程碑附近,公路巖壁上可見二疊系灰?guī)r形成的陡崖和摩擦鏡面,產(chǎn)狀為256°∠71°,延伸長,構成長大結(jié)構面,基本可以代表該斷層產(chǎn)狀,摩擦鏡面上階步指示該斷層為上盤下降的正斷性質(zhì)。在該點上還可見到多組結(jié)構面,主要的結(jié)構面還有兩組,一組光滑平直,產(chǎn)狀為65°∠72°延伸長度不大,一般1~2 m左右,其密度20~40 cm一條,有時密集成帶;第二組結(jié)構面凹凸不平,產(chǎn)狀為7°∠65°,密度較前兩組稀疏,約60 cm一條。該點西側(cè)為深溝,因為主干斷裂通過,再往西出露大片侏羅系紅層。在公路拐彎處(18 km附近),可見二疊系石灰?guī)r和玄武巖的重復,明顯指示斷層逆沖性質(zhì)。從附近露頭斷層特點來看,說明斷層晚期至少經(jīng)歷了兩期活動,早期為壓性,且活動性較強,造成了地層的缺失和重復,晚期為張性,在早期擠壓形成的磨光面上留下了擦痕和小階步等指示性小構造。
斷裂在橫向分帶上不具有明顯的普遍性和對稱性。
2.2 斷裂運動學特征
2.2.1 斷裂運動的宏觀特征
據(jù)本次遙感解譯、野外地質(zhì)調(diào)查成果,結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料認為,該斷裂規(guī)模較大,形成時代早,晉寧運動即已形成,以后經(jīng)歷了多次構造變動。
從區(qū)域上看,該斷裂經(jīng)歷了較長的演化歷史。宏觀上,該斷裂控制了震旦系、寒武系地層的分布及走向,說明早在晉寧期就已形成;加里東運動該斷裂活動并不明顯;海西期斷裂活動強烈,強烈的引張活動導致了大規(guī)模的該期玄武巖噴發(fā),并沿斷裂帶呈帶狀展布,在倮佐~梅子箐段、梅子箐~窩塘地段、新村~出水坪段均有廣泛的玄武巖出露,且越往南分布越廣,本次為該斷裂最大規(guī)模的一次活動;隨后的印支運動該斷裂活動強度可能不大;燕山運動的強度和規(guī)模僅次于海西期,表現(xiàn)為西降東升的逆沖活動性質(zhì),從而在斷裂西盤形成了厚達千余m以上的嘎吉中生代斷陷盆地;喜山期斷裂繼承了燕山期逆沖活動性質(zhì),但強度和規(guī)模均較其要小。新構造運動期斷裂活動明顯減弱。
從趙家村小河溝、倮佐變電站、倮佐至新馬埡口等地表露頭處看,斷裂中,擠壓片理帶、透鏡體較發(fā)育,斷層角礫一般在3~4 cm以下,次圓狀為主,斷裂的物質(zhì)組成、組構均反映斷裂曾經(jīng)歷了大規(guī)模的逆沖活動;根據(jù)斷裂活動派生的205°~225°∠56°~60°、115°∠65°和326°∠62°三組劈理與斷裂的關系,這種逆沖活動曾經(jīng)歷了兩次,其中至少有一次還伴有左行平移的特點,它們分別對應燕山期和喜山期的兩次逆沖活動。此外,127°~135°∠60°~84°和350°∠40°兩組劈理還揭示了早期(海西期)張性正斷活動的存在。
2.2.2 斷裂的運動的微觀特征
偏光顯微鏡下觀察,構造巖多為碎裂結(jié)構、部分可見碎基結(jié)構,塊狀構造、有時可見明顯的片狀構造,為典型的由脆性變形形成的構造角礫巖,于趙家村麻栗樹斷裂剖面取斷層構造巖切片鑒定,在正交偏光下薄片透明度很低,在單偏光下可以看出千枚巖的角礫,角礫內(nèi)顯示出礦物的定向排列及巖石的葉理面,還能看到鐵礦物。斷層角礫巖中,斷層泥少見。
2.3 斷裂活動性研究
沿斷裂未記錄到中強地震,小于3級的地震線性排列不明顯。
據(jù)四川省地震局在該斷裂北段四川省會東縣內(nèi)麻栗樹小河溝(高程1 550 m)取斷層泥樣品進行年齡測定,其熱釋光(TL)年齡為(24.7±2.8)×104 a和(12.2±1.3)×104 a;在南段團街附近,取斷裂帶中斷層泥樣,熱釋光(TL)年齡為(21.1±2.5)×104 a,測年結(jié)果表明該斷裂中更新世晚期有過較為明顯的活動。
斷層泥中石英顯微刻蝕形貌特征(SEM),反映出斷層既有快速運動形成的撞擊破裂錐、楔入現(xiàn)象和線狀擦痕,也有斷裂緩慢運動形成的研磨面,還有的可見經(jīng)長期研磨而成的石英球礫,表面保留有不同形式的斷層運動形成的研磨現(xiàn)象和撞擊坑。石英碎礫表面桔皮狀、深桔皮狀刻蝕結(jié)構、苔蘚狀刻蝕結(jié)構、魚鱗狀刻石結(jié)構等,由此來判斷倮佐斷裂經(jīng)歷的活動方式既有粘滑又有穩(wěn)滑運動,由快速運動形成的顯微構造占53.85%。其最新活動年齡為Q2早期,斷層主要活動期應為N2晚期~Q2早期。
3 結(jié) 論
(1)斷裂主要發(fā)育于中元古界會理群巖層與白堊系、二疊系巖層的接觸帶上,在晉寧運動即已形成,以后經(jīng)歷了多次構造變動,新構造運動期斷裂活動明顯減弱。
(2)斷層構造巖均為以脆性變形所產(chǎn)生的碎裂巖系,未見糜棱巖等韌性變形產(chǎn)物,說明該斷裂為基底斷裂或蓋層斷裂,切割深度應該不大;斷裂運動的微觀特征也表明斷層活動由強變?nèi)酢?/p>
(3)斷層物質(zhì)同位素測年表明,斷裂活動年齡為上新世晚期~中更新世(N2~Q2),最新活動年齡等為中更世(Q2)早期,斷層活動方式為粘滑兼有穩(wěn)滑,晚更新世以來無明顯活動,不屬工程活動斷裂。
(4)從已有的地震儀器記錄可知分布在斷裂附近的地震震級小且地震不沿斷層呈線性展布。
參考文獻:
[1] 夏金梧,周樂群,姬俊虎. 烏東德水電站壩址區(qū)斷裂構造研究[R].武漢:水利部長江勘測技術研究所, 2004.
[2] 王思敬,李國和.金沙江流域區(qū)域地殼穩(wěn)定性分區(qū)與定量評價[J]. 工程地質(zhì),1998, (4).
[3] 程萬正,楊永林.川滇地塊邊界構造帶形變速率變化與成組強震[J]. 大地測量與地球動力學,2002, (4).