王洪濤，鄭師春

（福建省地震局， 福建 福州 350003）

福建第四紀活斷裂巖石顯微構造特征與孕震標志研究

王洪濤，鄭師春

（福建省地震局， 福建 福州 350003）

在福建第四紀活斷裂調查研究基礎上，進一步詳細觀察活動斷裂面的擦痕、階步、斷層泥、蝕變程度的對比，并采集斷面巖石切片，作顯微構造觀察，結合宏觀斷裂特征、震源機制解、地震破裂形跡，探討宏、微觀地震斷裂破裂力學特性，試圖為本區(qū)強震的中長期預測提供新的標志。

震源機制解；顯微構造；斷裂特征；力學特性

引言

福建位于中國大陸東南邊緣，間隔臺灣海峽與臺灣島相望。該區(qū)具有從海、陸板塊俯沖-碰撞帶向板內(nèi)過渡的獨特構造動力環(huán)境。自公元963年有地震記載以來，曾發(fā)生過約40次M≥43/4級破壞性地震，最大達7級。近30多年來通過對該區(qū)第四紀斷裂的多次調查研究，基本上摸清了第四紀斷裂空間展布格局與地震之間的關系。其中，特別是在 “九·五”、 “十·五”計劃時期所實施的 “閩南地區(qū)防震減災示范工程”和 “城市活動構造與地震”項目研究之后，關于本區(qū)第四紀斷裂的孕震或發(fā)震能力問題取得不少進展。本文是在這一基礎上，試圖深入探討第四紀斷裂宏、微觀斷裂力學性狀和地震活動之間內(nèi)在聯(lián)系。我國對這一領域的研究文獻［1、2］指出，現(xiàn)今研究的思路與方法，主要側重于第四紀斷裂活動的宏觀標志研究，即地形、地貌參照物與地質位錯標志，或古地震遺跡考察，并結合地震學等方法評判未來可能發(fā)生強震的地區(qū) （段）。對此，作者認為除斷裂活動的宏觀標志之外，如果能夠尋覓隱存于活動斷裂的斷層巖內(nèi)部的顯微破裂力學信息，即在礦物顆粒層面上的特征性現(xiàn)象，可能有助于了解第四紀斷裂 （約2.4 Ma）在漫長時期內(nèi) “復活”的習性和孕震能力。該方法簡單易行，對中、長期地震預測預報和工程地震安全性評價工作有一定的科學意義。

1 斷裂構造背景

福建區(qū)域大地構造單元屬于華南褶皺系武夷-戴云隆褶帶，東鄰臺灣海峽新生代斷陷帶，西與江西沉降帶相接，也是菲律賓海板塊向亞歐大陸俯沖-碰撞帶板內(nèi)的過渡地區(qū) （圖1）。自晚元古代以來，區(qū)內(nèi)地殼主要經(jīng)歷揚子-加里東期、華力西-印支期、燕山期及喜馬拉雅期四次強烈地殼構造運動，形成了以北東向構造軸線為主的褶皺及深大斷裂。其中，尤以中生代燕山期多次構造運動所發(fā)育的北東向構造巖漿-火山噴發(fā)帶及東南沿海動力變質帶稱著，并且成型了三條縱貫全區(qū)的深大斷裂帶[3]。喜馬拉雅期運動以來，區(qū)內(nèi)地殼運動漸趨穩(wěn)定，主要以繼承性的 “斷裂-斷塊”運動為特征[4]；同時，形成了華南沿海地震帶 （北段），控制區(qū)內(nèi)中、強地震空間分布[5]。

圖1 福建區(qū)域大地構造單元劃分圖Fig.1 Division map of geotectonic unit in Fujian.

2 斷裂活動特征

區(qū)內(nèi)斷裂構造主要有北北東-北東向、北西向、東西向、南北向，其組成了地殼破裂骨架。其中，以北北東-北東向深大斷裂帶為主導，北西向次之，東西向和南北向僅在部份地區(qū)出露。自新構造運動以來，區(qū)內(nèi)斷裂活動主要以繼承性、間歇性差異升降為特征，控制區(qū)內(nèi)形成北東向與北西向斷裂彼此交切的構造地貌景觀，且地震活動從海域向內(nèi)陸，逐漸減弱。

菲律賓海板塊沿臺灣島弧東側向西北方向俯沖-碰撞的水平應力場作用，除了造成臺灣島北北東-北東向斷裂強烈運動之外，還促使臺灣島弧以動力觸角方式，向福建大陸擠壓，導致福建沿海及內(nèi)陸三條深大斷裂帶及北西向斷裂，可能產(chǎn)生老斷裂 “復活性”活動，或新生斷面 （往往出露在老斷裂的前緣，規(guī)模不大）。其中，與該區(qū)地震活動有成生關系的第四紀斷裂，主要有北北東-北東向濱海斷裂、長樂-南澳斷裂帶、政和-海豐斷裂帶和邵武-河源斷裂帶，以及數(shù)條北西向斷裂 （見圖2）。

圖2 福建地震構造與斷裂樣品點分布圖Fig.2 The distribution of seismic structure and fault samples in Fujian.

2.1 北北東-北東向斷裂

2.1.1 濱海斷裂 （即牛山島-兄弟嶼斷裂） （F1）

該斷裂位于長樂-南澳斷裂帶東側，北起平潭島外的牛山島，經(jīng)烏丘嶼、金門島東側、東山島外兄弟嶼向西南延入南澳島外海域。斷裂總體走向北東30°～50°，傾向以南東為主，傾角大于70°，在衛(wèi)星影像上，線性構造清晰，與現(xiàn)代水下岸坡轉折帶、弱震分布帶吻合。該斷裂總長度大于400 km，近代海洋地球物理探測發(fā)現(xiàn)，該斷裂是一組北東走向的斷層束，由一系列小型地塹和地壘相間組合。斷層組在烏丘嶼以北地段減小，以南地段增多并擴展，各斷層之間斷續(xù)呈多字型排列延伸。濱海斷裂與北西向斷裂交匯部位，歷史上曾發(fā)生3次M≥7.0級強震，最大震級71/2級，以及多次6～61/2級地震，現(xiàn)今弱震活動十分活躍。該斷裂是福建海域全新世活動斷裂，為最強的地震構造。

2.1.2 長樂-南澳斷裂帶 （F2）

該斷裂帶位于福建沿海陸域，其主干斷裂北起閩江口的長樂，向南經(jīng)福清、莆田、惠安、晉江、廈門、漳浦、詔安，至廣東南澳島。斷裂總體走向北東30°～45°，傾向南東，傾角60°～75°，長度大于350 km，略呈弧形展布福建沿海。斷裂呈雁列式斷續(xù)發(fā)育在燕山期花崗巖和晚侏羅-白堊世火山噴發(fā)巖內(nèi)，為壓扭性力學性質，斷裂成型于中生代晚期。新構造運動以來，明顯控制沿海構造-地貌發(fā)育，中低山、丘陵、紅土臺地、平原、斷陷盆地由西向東有規(guī)律的呈帶狀分布。在第四紀早期，斷裂仍有明顯活動[6]，據(jù)斷裂活動產(chǎn)物-斷層泥或上覆第四紀砂土層光釋光年齡測定，為距今15～36萬年，在南段可見N-Q1玄武巖噴溢。但在斷陷盆地周邊的斷層泥熱釋光 （TL）年齡可延續(xù)到10～4萬年 （晚更新世）[7]。根據(jù)歷史地震記載自公元963年至今在該斷裂帶上曾發(fā)生過M≥43/4級地震24次，最大震級61/2級，現(xiàn)今小震活動比較頻繁，并有多處溫泉出露。該帶斷裂新活動是依附在老斷裂基礎上“復活”，或且在老斷裂的前緣，呈斷續(xù)分段性活動，規(guī)模不大，各段長約20～50 km，主要位于福州以南地帶，成為福建沿海陸域重要地震構造帶。

2.1.3 政和-海豐斷裂帶 （F3）

該斷裂位于區(qū)內(nèi)中部，北起政和經(jīng)南平、尤溪、漳平，入廣東大埔、海豐一線。斷裂走向北東20°～40°，傾向南東或北西，傾角70°～80°，斷裂主要發(fā)育在沉積巖、變質巖及火山噴發(fā)巖內(nèi)，由沖斷層、擠壓帶、片理化帶組成，以壓性為主，部分為壓扭性，沿斷裂可見新生代橄欖玄武巖出露和白堊紀紅色小盆地，以及較多溫泉點分布。據(jù)歷史記載自1067年以來曾發(fā)生過M≥43/4級地震約11次，最大震級51/2級?，F(xiàn)今時有震群活動，1997年5月31日永安市小陶發(fā)生5.2級地震和2007年3月13日順昌鄭坊發(fā)生4.9級地震，說明該帶一定地段仍有活動性。

位于福建西部的邵武-河源斷裂帶在第四紀時期同樣具有活動性，成為控制M≥43/4級地震的活動斷裂，最大震級可達6.2級，因本文樣品采集缺少予以省略。

2.2 北西向斷裂

本區(qū)有北西向斷裂數(shù)條，走向300°～320°，傾向北東或南西，傾角75°～80°，大致以等間距展布在區(qū)內(nèi)，斷裂延伸長約50～100 km，衛(wèi)星影像線性構造清晰，往往穿切或交匯北東向斷裂，構成第四紀斷陷盆地邊界斷裂。區(qū)內(nèi)從北向南分別有閩江斷裂、沙縣-南日島斷裂、永安-晉江斷裂及上杭-云霄斷裂。北西向斷裂多由角礫巖、密集裂隙帶及斷裂面組成，具張扭性特征，沿斷裂有溫泉，小震呈線性分布。

3 震源機制解與地震破裂形跡

3.1 震源機制解

從福建主要斷裂帶現(xiàn)今活動的性狀及構造變形特征，結合地殼形變測量資料、地震斷裂和震源機制解分析得出現(xiàn)代構造應力場，總體上該區(qū)域水平主壓應力方向為北西西-南東東[9]。

福建及鄰近地區(qū)震源機制解資料表明，震源破裂面的產(chǎn)狀及其錯動方向和區(qū)域斷裂基本一致，震源錯動方式多以走滑剪切為主，斷裂面的兩個節(jié)面的優(yōu)勢方向為北東與北西，前者的錯動以右旋為主，后者以左旋為主。最大主壓應力軸 （P軸）方位角在304°～319°之間，仰角2°～8°；主張應力軸 (T軸)方位角在213°～229°，仰角2°～10°；中間應力軸 (N軸)近于直立，傾角77°～88°。內(nèi)陸地區(qū)震源機制較為復雜，既有擠壓，亦有引張 （圖3）。

圖3 福建及鄰近地區(qū)震源機制解統(tǒng)計圖（據(jù)朱金芳等，2005）Fig.3 Statistics of focal mechanics in Fujian and its adjacent areas(From Zhu et al.,2005)

這說明震源應力場還具有一定的區(qū)域特征，長樂-詔安斷裂帶展布區(qū)地震的主壓應力場（P軸）方向與斷裂帶走向近于垂直，主壓應力場優(yōu)勢取向自北往南，由北西-南東向逐漸轉變?yōu)榻鼥|西向。而內(nèi)陸地區(qū)主壓應力場 （P軸）優(yōu)勢取向北西-南東向。福建區(qū)域水平構造應力場與臺灣地區(qū)基本一致，反映出菲律賓海板塊向亞歐大陸俯沖-碰撞的擠壓作用已影響到福建，但其擠壓力由沿海向內(nèi)陸逐漸減小，所以福建內(nèi)陸地震活動水平較低。

3.2 地震破裂形跡

地震時斷裂錯動是斷裂現(xiàn)代活動最有力的證據(jù)。極震區(qū)等震線的長軸方向代表錯動面的走向。根據(jù)福建省及鄰近地區(qū)一些強震的等震線分析，許多地震等震線長軸主要集中在北東 （20°～50°）和北西 （310°～325°）兩組取向，與區(qū)域斷裂構造發(fā)育的主要方向基本一致，這兩組斷裂是福建省的發(fā)震斷裂，其中北東向斷裂約占70%，北西向斷裂約占30%，大體上與區(qū)域應力場的兩個剪應力方向相吻合。

民國7年 （1918年），長樂-詔安斷裂帶的南澳發(fā)生7.3級地震，東山島南端的下安、山南、陳城、澳角一帶，地震破裂帶斷續(xù)延伸約10 km，由東北往西南入海，沿破裂帶，多處冒水噴砂。在下安北山，破裂帶北盤相對南盤向北東錯動，錯距約1 m。在東山縣西埔頂西村，有一遭此大震破壞并已干枯的水井，井水筒以灰砂、夯結構的圓壞相迭構成，井壁傾斜3°，錯距5 cm，井口向北東70°～80°方向錯動，且構成井筒的圓壞發(fā)生順時針方向旋扭錯動；同時，還出現(xiàn)北西向地震破裂帶，主要分布在詔安和廣東饒平一帶，從饒平縣東南經(jīng)北山、大港、廟前，向東南入海，在陸上斷續(xù)延伸7～8 km，呈北西330°左右展布，沿地裂帶，冒水噴砂劇烈[4]。該次地震兩組破裂帶與該區(qū)域震源機制解兩組節(jié)面方位基本一致，說明地震破裂方向仍受區(qū)域構造應力場影響。

4 斷裂巖石微觀構造信息

為了探索本區(qū)第四紀斷裂運動過程中的斷裂力學性質及在斷裂巖石內(nèi)留下的信息，本文對泉州、莆田、南平、三明、漳州等地區(qū)第四紀活斷裂宏觀形跡進行地震地質調查 （見圖2），結果表明上述地區(qū)新活動斷裂雖然發(fā)育在不同的巖層，但均以北東向斷裂為主，其次為北西向斷裂，且線性構造清晰，或成為地貌單元分界線；同時，在斷面巖石上留下明顯的新擦痕、階步或者發(fā)育斷層泥現(xiàn)象。顯然，這是斷裂在第四紀時期新活動的地質標志。在對20多個場點進行宏觀地質標志觀察基礎上，選擇好的巖石露頭，進行定向樣品采集，從中選出有代表性樣品 （計16組）作顯微構造鑒定 （其顯微構造特征見照片所示）。從中不難發(fā)現(xiàn)這些活斷裂由沿海向內(nèi)陸強度和運動方式的變化規(guī)律，即東強西弱，并從走滑為主，漸變?yōu)閮A滑或者正斷層運動方式。這一特點與本區(qū)中強地震的空間分布特征有一定的內(nèi)在相關性 （圖2）。為了歸納這一現(xiàn)象，本文基于斷裂新活動的顯微構造力學特性，分別對長樂-詔安斷裂帶中段的惠安-晉江斷裂、政和-海豐斷裂帶的順昌-沙縣 （中段）及建甌-南平 （北段）斷裂新活動宏觀、顯微構造特征進行對比論述。

4.1 斷裂新活動的顯微構造特征

4.1.1 惠安-晉江斷裂巖石

惠安-晉江斷裂主要出露于惠安、泉州、晉江地區(qū)的靈秀山、金井等地，屬于長樂-詔安斷裂帶主斷裂中段，為早第四紀至晚更新世早期[7]。斷裂主要發(fā)育在花崗巖、花崗閃長巖及混合花崗巖內(nèi)，走向NE30°～50°，傾向SE，傾角70°～80°，斷裂舒緩波狀，以走滑或傾滑斷層形跡為特征，斷層面光滑，擦痕、階步清晰，但滑動痕跡短促，有間斷，擦線長度一般僅5～10 cm，最長15 cm。其巖石在顯微鏡下觀察，可見巖石內(nèi)部具有似片麻狀構造，其中黑云母受剪切作用被擠壓呈條痕狀、條帶狀分布，組成巖石片麻狀構造。原巖中的石英被拉長變形，破碎明顯呈定向分布，石英強烈波狀消光，消光帶與長軸夾角近于45°。原巖中的斜長石受X型剪切力作用發(fā)生碾碎、錯動，或在碎斑斜長石顆粒邊緣可見斜長石碎粉。鉀長石已錯動呈透鏡狀，黑云母分布在擠壓帶中，黑云母絹云母化的顆粒呈細脈狀分布，絹云母細脈有兩組，一組平行擠壓帶繞過斜長石透鏡體，另一組斜交擠壓帶。這些礦物碎粒、碎斑受動力作用均定向排列，并且與斷層面滑動方向平行或斜交，但定向擠壓帶呈斷續(xù)延伸，未見礦物彼此間的熱液交代現(xiàn)象，表明在第四紀時期斷裂活動對巖石的作用，具有脆性粘滑力學特征。該地區(qū)發(fā)生多次中強地震活動，反映了斷裂粘滑活動與地震密切相關 （照片1，照片2）。

照片1 晉江金井花崗巖NE向斷裂面擦痕，右旋走滑與階步特征

照片2 晉江金井NE向斷裂巖石顯微構造特征

4.1.2 順昌-沙縣斷裂巖石

順昌-沙縣斷裂位于福建中部政和-海豐段裂帶中段西側，主要分布于順昌、沙縣的高砂和高橋地區(qū)，出露斷層巖是綠泥石化斜長變粒巖，斷裂走向NE20°～35°，傾向NW，傾角50°～65°，斷面光滑，擦痕、階步清晰，擦痕長度一般10～15 cm，最長可達40多cm，擦溝線連續(xù)性較好，為右旋或左旋斜滑斷裂。從斷面切片顯微鏡下觀察，可見其巖石主要由斜長石、綠泥石，少量石英組成。斜長石粒級以小于0.5 mm為主，呈透鏡狀，模糊聚片雙晶，長軸方向大致呈定向排列；綠泥石呈片狀，集合體呈條帶狀首尾相接定向分布，具片理構造；石英呈粒狀、眼球狀變晶，透鏡狀斜長石強烈絹云母化，在構造應力作用下，發(fā)育片狀、粒狀變晶或花崗變晶結構，片理構造。顯微的斜長石，綠泥石礦物呈定向排列，連續(xù)性較好，與斷面擦痕平行，后期往往絹云母化和黃鐵礦化或碳酸鹽化蝕變。這表明該斷裂的新活動具有間歇性蠕滑與粘滑特點，所以其擦痕延續(xù)性相對較長，有一定的熱液蝕變現(xiàn)象。歷史上在斷裂附近發(fā)生過43/4～51/4級地震 （照片3，照片4）。

照片3 沙縣高橋變粒巖NE向斷裂面擦痕，右旋傾滑

照片4 沙縣高橋NE向斷裂巖石顯微構造特征

4.1.3 建甌-南平斷裂巖石

建甌-南平斷裂主要分布在南平、建甌地區(qū)，是政和-海豐斷裂帶北段的主斷裂，原巖為泥質砂巖、粉砂質泥巖、石英砂巖等，受區(qū)域變質作用形成淺變質砂巖、泥巖、角巖等。在斷裂面可見光滑清晰的擦痕，延伸很長，一般30～40 cm，最長可達150 cm，呈連續(xù)滑動的特征，斷裂產(chǎn)狀NE30°～40°，傾向SE，傾角60°，近水平滑動，或者傾滑活動。其巖石在顯微鏡下，除可見正常沉積碎屑結構及淺變質之后的變余細粒砂狀、變斑狀結構、基質鱗片變晶結構之外，還可見巖石中泥質礦物變?yōu)榻佋颇讣象w，呈連續(xù)性定向分布，石英砂粒沿斷面略定向滾動和局部波狀消光，鉀長石、斜長石水云母化，其變質礦物紅柱石呈長柱狀，裂紋發(fā)育，后期有似斑晶的黃鐵礦，往往褐鐵礦化，沿巖石裂隙分布，說明在該地區(qū)斷裂活動較早，有近水平滑動 （NE向）或傾滑滑動，屬于十分緩慢的蠕滑力學過程，所以斷裂滑動的擦痕既連續(xù)又延伸很長，階步不發(fā)育。歷史上在斷裂附近均未發(fā)生過破壞性地震 （照片5，照片6）。

照片5 南平砂巖內(nèi)NE向斷裂面帚狀傾滑擦痕特征

照片6 南平NE向斷裂巖石顯微構造特征

4.1.4 其他斷裂巖石樣品顯微構造特征 （見下列照片及說明，照片7-19）

照片7 綠泥斜長變粒巖-變余片狀粒狀變晶結構，可見斜長石呈透鏡狀模糊雙晶，強烈娟云母化，綠泥石呈片狀，在動力作用下，破碎的斜長石長軸、綠泥石集合體呈帶狀定向分布，形成片理構造。取自沙縣高砂鎮(zhèn)北2 km的NE35°/NW∠65°斷裂擦痕巖石。

照片8 混合花崗巖－花崗變晶結構，可見巖石內(nèi)微斜長石交代斜長石呈孤島狀殘余，析出蠕蟲狀石英，后期巖石遭受硅化，次生石英受動力作用拉長變形，長軸大致定向排列，黑云母呈片狀充填裂紋。取自石獅深滬灣海灘NE向斷裂。

照片10 花崗閃長巖－糜棱化花崗結構，巖石受強烈韌性剪切作用，石英發(fā)生變形遷移，呈條帶狀分布，構成巖石定向構造，石英晶粒之間呈縫合線狀接觸。絹云母細脈沿擠壓帶和剪切裂隙帶分布。取自晉江金井村NE向斷裂。

照片12 花崗閃長巖－糜棱化花崗結構，可見巖石糜棱巖化之后又受剪切應力作用，斜長石碎粒、碎粉呈ⅹ型條帶分布，鉀長石錯動呈透鏡狀，斜長石絹云母化，平行分布兩組細脈狀擠壓帶內(nèi)。取自深滬灣海灘NE向斷裂。

照片9 混合花崗巖－細?；◢徸兙ЫY構，可見鉀長石斜長石呈粒狀變晶，斜長石交代鉀長石析出蠕英石，呈火焰狀熔蝕結構，鉀長石被納－更長石交代呈霧狀殘留體，在動力作用下，石英裂紋發(fā)育，具強烈波狀消光帶，可見消光帶與薄片長軸方向夾角45°左右。取自石獅靈秀山 NE40°/SE∠70°斷裂。

照片11 黑云斜長變粒巖－片狀粒狀變晶結構，可見巖石變質后在動力作用下，鉀長石裂紋發(fā)育，暗色角閃石兩組解理發(fā)育，兩組解理夾角56°與124°，黑云母呈長條狀定向排列并形成X型構造。取自石獅深滬村山頭上，變粒巖內(nèi)擠壓透鏡體。

照片13 花崗閃長巖－糜棱化花崗結構，可見巖石受剪切應力作用發(fā)生變形，形成糜棱化花崗結構之后，又受動力作用，斜長石、鉀長石被X型剪切錯動，變成透鏡狀及粉?；?，石英呈條帶狀分布，黑云母被擠壓呈條痕狀定向分布。取自石獅深滬村山頭上NE向斷裂擦痕面巖石。

照片14 花崗閃長巖－糜棱化花崗結構，可見巖石受韌性剪切應力作用，發(fā)生糜棱巖化之后，又受動力作用，石英被碾碎為細粒變晶集合體呈條帶狀分布，斜長石、鉀長石呈碎斑狀，黑云母呈條帶狀分布。取自泉州市黎明大學西側開挖面NE向斷裂擦痕面巖石。

照片16 變質砂巖，變余砂狀結構，可見巖石內(nèi)石英砂屑（為主）。長石碎屑呈棱角、次棱角狀，泥質膠結，受動力作用，泥質重結晶為絹云母呈定向分布，黃鐵礦被褐鐵礦化沿裂隙充填。取自南平市郊明翠閣公路西側開挖面NE向斷裂擦痕面巖石。

照片15 紅柱石、絹云母角巖－變斑狀結構，基質鱗片變晶結構，可見巖石變質重結晶，形成紅柱石角巖，受動力作用，絹云母鱗片變晶略呈定向分布，形成片理構造，赤鐵礦（黑色）呈浸染狀不均勻分布。取自南平市夏道內(nèi)爐嶺南316國道146 km處NW向斷裂擦痕面巖石。

照片17 綠簾化變粒巖，顯微粒狀變晶結構，可見巖石變質之后受動力作用，角閃石呈半自形聚集呈條帶狀定向排列，綠簾石、石英呈細脈狀不規(guī)則交代，并發(fā)育顯微階步。取自沙縣涌溪鎮(zhèn)公路東側開挖場地NE向斷裂擦痕面巖石。

照片18 碎裂花崗巖，變余花崗結構，可見巖石受動力及蝕變作用，破壞巖石結構，斜石、鉀長石強烈水云母化，石英裂紋發(fā)育，強烈波狀消光，黑云母已白云母化，沿裂紋分布。取自南平市夏道鎮(zhèn)316國道158.5 km處北側建筑場地NW向斷裂擦痕面巖石。

照片19 變質石英砂巖，變余砂狀結構，可見石英砂巖內(nèi)碎屑和膠結物已重結晶為長石、白云母、綠泥石。石英砂粒增大，巖石局部硅化，受動力作用礦物產(chǎn)生裂紋，綠泥石、白云母定向分布。取自尤溪縣梅仙鎮(zhèn)科第山鉛鋅礦區(qū)NE向斷裂擦痕面巖石。

通過對上述斷裂形跡和采集的斷裂面巖石切片進行顯微構造觀察、對比，可以發(fā)現(xiàn)：

（1）自西向東，由內(nèi)陸往沿海，斷裂活動時代逐漸變晚，活動性逐漸增強，在內(nèi)陸，斷裂面往往有低溫熱液蝕變或交代現(xiàn)象，而沿海斷裂面巖石內(nèi)部礦物蝕變或熱液交代不明顯。

（2）斷裂活動方式存在差異性，在內(nèi)陸斷裂以傾滑或近水平斷裂運動為特點，往往留下既長又連續(xù)的緩慢蠕滑擦痕形跡。礦物內(nèi)部碎粒化或Ⅹ型剪切的現(xiàn)象不明顯，但在沿海斷裂新活動則可見礦物內(nèi)部Ⅹ型剪切和具有碎?；?、粉?；蛩榘呓Y構，以及破碎礦物定向排列。其斷面擦痕短促，伴隨不連續(xù)拉斷的階步，斷裂往往呈近水平走滑或斜滑運動，以間歇性粘滑力學機制占優(yōu)勢。

（3）在顯微鏡下觀察斷裂巖石切片，可見沿海長樂-詔安地震構造帶內(nèi) （中段）斷裂新活動痕跡往往是在原有碎裂巖、擠壓巖及糜棱巖固結、硅化基礎上，再產(chǎn)生礦物顆粒Ⅹ型裂紋或碎裂，細小碎粒沿斑晶環(huán)繞，以及新的定向排列，而且破裂長石雙晶與石英都有強烈波狀消光，未有明顯蝕變交代現(xiàn)象。這清楚表明第四紀以來區(qū)域構造應力場新的變化所引起的斷裂活動，可在斷裂巖石內(nèi)部留下顯微構造信息。

4.2 斷裂巖顯微構造解讀

根據(jù)第四紀斷裂宏觀形跡，斷面位錯擦痕、階步、斷層泥發(fā)育程度和顯微構造切片的綜合觀察，表明福建地區(qū)第四紀斷裂活動與地震活動密切相關，按其顯微力學特性可分為三種形式。

（1）內(nèi)陸斷裂新活動主要是緩慢的蠕滑運動，多形成傾滑正斷裂。在顯微構造上，礦物顆粒脆性破裂不明顯，多為礦物顆粒間受力沿斷裂面緩慢滑動，礦物晶粒呈定向排列，具片理化構造，而且斷面光滑，擦痕連續(xù)性顯著，階步、斷層泥不發(fā)育，礦物多有低溫蝕變。在這些斷裂上屬于無震緩慢蠕滑力學機制，不產(chǎn)生破壞性地震。

（2）沿海一帶的斷裂新活動，主要為間歇性粘滑運動，多產(chǎn)生近水平走滑斷裂。在顯微構造上，礦物顆粒脆性破裂十分明顯，石英強烈波狀消光，長石雙晶彎曲，脆性礦物Ⅹ型剪切，礦物顆粒具有從碎裂結構→碎斑結構→粉粒結構→定向排列構造發(fā)展的力學機制，存在間斷性構造阻隔，故在斷面上擦痕短促，連續(xù)性差，階步、陡坎以及斷層泥比較發(fā)育，斷面礦物蝕變很弱，顯然這些斷裂存在凹凸體構造，因而具間歇性粘滑運動特點，曾多次發(fā)生過5～6級地震。

（3）在內(nèi)陸至沿海，由西向東的斷裂帶，第四紀斷裂力學具過渡性狀，表現(xiàn)為蠕滑為主，兼有粘滑的運動特性。在顯微構造上，礦物顆粒具碎斑-變晶結構，片理化構造，部分石英波狀消光，長石雙晶變形。在斷面上，擦痕斷續(xù)相間，可見一些階步、斷層泥，在這些斷裂上僅發(fā)生少數(shù)43/4～51/2級地震活動。

（4）從顯微構造定向切片的兩組剪切面反演的構造主壓應力軸 （P軸）、主張應力軸 （T軸）與斷裂兩盤巖塊相對運動的主應力軸基本對應，表明第四紀斷裂新活動水平主壓應力場仍以北西西-南東東方向為主，往往引起北東向斷裂呈右旋走滑運動，北西向斷裂呈張扭性運動。這說明震源的孕育實際上要經(jīng)歷很長的時間，從無震滑動到粘滑應力積累，因而可在斷層巖微觀層面上留下清晰而不同的結構構造信息。

5 結論

本文通過對福建地區(qū)第四紀斷裂面擦痕、階步、斷層泥標志和顯微構造切片進行詳細觀察對比，結合斷裂活動性、震源機制解及第四紀以來構造應力場等研究，得出如下幾點認識。

（1）福建第四紀斷裂的 “復活”，主要是依附在老斷裂形跡背景上，尤其是趨向上盤地塊產(chǎn)生新活動。其第四紀時期主要受近東西向弧陸碰撞的主壓應力作用，形成該區(qū)北東與北西向斷裂，組成Ⅹ型共軛性破裂，前者以走滑運動為主，后者以張扭性運動為主；

（2）第四紀斷裂運動方式不僅在宏觀斷裂形跡上表現(xiàn)為清晰的擦痕、階步、斷層泥標志，而且在斷面上可以觀察到微觀的礦物顆粒發(fā)生結構-構造變異現(xiàn)象。

（3）巖石顯微構造顯示，孕震斷裂以粘滑力學機制為主，并具有間歇性。斷裂活動性由東向西逐漸減弱，內(nèi)陸以無震的蠕滑占優(yōu)勢，沿海以粘滑為主，故易于應變積累孕育中、強地震。由此可見，可以從斷層巖顯微結構信息結合斷裂形跡宏觀活動性，評判斷裂的分段性與孕震性，進而為中長期破壞性地震的潛在震源預測提供新的標志。

［1］四川省地震局.攀西地區(qū)地震危險性研究 ［M］.四川：四川科學技術出版社，1986.

［2］國家地震局蘭州地震研究所，寧夏回族自治區(qū)地震隊.1920年海原大地震 ［M］.北京：地震出版社，1980.

［3］福建省地礦局.福建省地質志 ［M］.北京：地質出版社，1985.

［4］丁祥煥，王耀東，葉盛基,等.福建東南沿?；顒訑嗔雅c地震 ［M］.福州：福建科學技術出版社，1999.

［5］福建省地震局.福建省地震志 ［M］.北京：中國社會科學出版社，2001.

［6］朱金芳，徐錫偉,黃宗林,等.福州市活斷層探測與地震危險性評價 ［M］.北京：科學出版社，2005.

［7］朱金芳，謝志招,曲國勝,等.閩南地區(qū)活動構造與地震 ［M］.北京：科學出版社，2008.

［8］強祖基，王洪濤.活動構造研究 ［M］.北京：地震出版社，1992.

［9］王洪濤，陳箴.閩臺區(qū)域地球動力學及地震活動效應研究 ［J］.海峽科學，2008， (4):3-9.

［10］王洪濤.臺灣海峽地質構造及其地震活動研究 ［A］.中國地震學進展論文集 ［C］，北京：地震出版社，1997.

Microstructural characteristics of Quaternary Active Faults in Fujian and its Earthquake pregnant Sign

WANG Hongtao,ZHENG Shichun

(Earthquake Administration of Fujian Province,Fuzhou 350003,China)

Based on the investigation of Quaternary active faults in Fujian,the paper examined the striation of fracture surface,step,muds of faults,the content of corrosion and slices of rock.Combining global characteristics of faults,focal mechanics,seismic fractures,the paper discussed the macro and micro mechanical characteristics of seismic faults,and tried to provide a new sign for mid-long term prediction earthquake.

Focal mechanics;Micro structure;Fault characteristics;Mechanical characteristics

P315.242

A

1001-8662（2011）02-0001-13

2010-09-14

中國地震局2008年資助項目

王洪濤，男，1939年生，研究員.主要從事地震地質、地震預報、工程地震等研究.