华蓥山断裂带中段的活动时代及地震危险性分析.pdf
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1、2023年6 月第43卷第2 期四川地质学报Vol.43No.2Jun.,2023华蒸山断裂带中段的活动时代及地震危险性分析肖瑞卿,匡野,孙明智,付琪智,魏柯佳,邓金花(四川省地质工程勘察院集团有限公司,成都6 10 0 7 2)摘要:华山基底断裂是四川盆地内部最重要的深断裂,不仅控制了四川盆地的基底物性和埋深差异,而且对断裂两侧的沉积作用和构造变形有明显的制约作用。作者通过野外地质调查,查明了华鉴山断裂带中段的空间展布和几何学特征,在断裂带不同部位采集了断层泥样品,通过扫描电镜(SEM)电子自旋共振(ESR),确定了华莹山断裂带中段的最新活动年龄为(30 9 土6 2)(46 6 土6 9)
2、ka,表明华荃山断裂带中段的最新活动时代为中更新世晚期。同时结合区域地震资料,分析了华荃山断裂带的地震危险性。关键词:华荃山断裂带;断层活动性;发震潜力;地震危险性中图分类号:P542.3DOI:10.3969/j.issn.1006-0995.2023.02.001广义的华签山断裂带包括莲峰断裂和南宁-会理断裂;狭义的华釜山断裂带北起宣汉-黄金口,向南经合川、宜宾至金川,长达6 0 0 km。华签山断裂第四纪以来具有一定的活动性,在北西西向主压应力场的作用下,显示为挤压冲性质,并具一定的右旋滑动分量。从断裂带的平面展布形态,几何组合特征、地表背斜与断裂构造的规模、基底断裂特征、断裂活动性及其
3、地震空间分布和地球物理场特征来分析,华山断裂大致以合川和邻水为界,可分为南段、中段和北段(周荣军等,19 9 7)。华釜山断裂带的中段发育于华签山复式背斜的西侧陡翼,地表断裂规模相对较大,且在深部还存在背斜核部盲冲断层和基底断裂,构造较为复杂。但该断裂段迄今尚未有5级左右的中强地震记载,最大一次地震为19 8 6 年邻水北3.5级地震(震中烈度V度强)(任纪舜等,2002;任纪舜,19 9 9;盛强等,2 0 10;李峰,2 0 15;冯梅等,2 0 19)。本文依托“阿坝州(含盆地地区)1:2 5万活动断层普查”项目,通过野外地质调查,查明了华签山断裂带中段的展布及几何学特征,通过石英形貌特
4、征、电子自旋共振(ESR)等测年手段,获得了华签山断裂带中段的最新活动时代,在此基础上,结合区域地震资料,探讨了华釜山断裂带的发震潜力和文献标识码:AA鲜水河装康定文带雅安安宁河木里品市J华器市OESR:30962kaD2715阳和镇OESR:33867kaPM01-9ESR1C-S观音溪镇镇D0708图1华釜山断裂带构造地质简图(A)和主要断层分布图(B)文章编号:10 0 6-0 9 9 5(2 0 2 3)0 2-0 19 5-0 7带。厂元市山带裂门龙。成都市重庆遵义市前锋区OC-S甘坝乡ESR:46669kaD1103PLD1101B断观阁镇J侏罗系T三叠系P二叠系C-S石炭系-志留
5、系0奥陶系10km华莹山断裂带中段主要断层:F1:华鉴山断层TF2:天池断层F3:养天湾断层F4:苏家岩断层J地质界线逆断层及其产状668S1sE寒武系震级:1.0 1.9 级震级:2.0 2.9 级SEM测年样品位置ESR测年样品位置D1101样品编号F5:ESR测年结果收稿日期:2 0 2 1-0 9-0 7作者简介:肖瑞卿(19 9 0 一),男,四川遂宁人,硕士,工程师,现主要从事活动构造、地震地质研究工作195华釜山断裂带中段的活动时代及地震危险性分析地震危险性,为该区区域稳定性评价提供了参考。1区域地质概况华釜山断裂带是四川盆地的东界断裂带(图1A)。地球物理场资料表明,华釜山断裂
6、深切人地壳玄武质层,为一条基底断裂(徐世荣等,19 8 6;王赞军等,2 0 18)。基底断裂形成于晋宁期,在漫长的地质演化历史中,对两侧(川东和川中)的沉积建造和构造变形起着明显的控制作用。川中为平缓的短轴状、鼻状背斜,构成各种旋扭构造,地表一般未见断裂;川东则为标准的隔档式构造,地表断裂具有与背斜构造共生的特点(周荣军等,19 9 7;郭正吾,19 9 6;贺鸿冰,2 0 12;范慧达,2 0 18)。华釜山断裂两侧结晶基底的埋深与性质有着绝然的差别。西侧的川中地区,基底由一套基性、中性及较强磁性的火成岩组成,具有密度高、磁性强的特点,表明基底为一变质深和硬化程度高的刚性块体,埋深56 k
7、m。川东地区的基底主要由一套巨厚的沉积变质碎屑岩夹碳酸盐岩与火山碎屑岩的复理式建造所组成,属低密度和弱至无磁性的塑性基底结构。埋深一般为7 9 km,最深可达1112 km。地表构造卷人深度不一致,川中主要构造卷入深度大,一般为36 km,卷入层位至震旦系。川东地区卷入深度不一,一般4.55km,卷人层位最深可达震旦系(赵从俊,19 8 4)。研究区内地层除缺失上志留统、泥盆系、下石炭统、上石炭统、白垩系、第三系外,自震旦系至第四系均有相应沉积,其间震旦系及寒武系下、中统埋于地腹,寒武系上统至第四系均已出露地表(图1B)(四川省地质局,19 9 1)。2样品处理近年来很多学者采用扫描电镜来观察
8、断层泥中石英的微形貌特征,并据此判断断层的活动性及活动方式,该方法已被证实是可行且有效的(TanakaK etal.,1985;俞维贤等,2 0 0 2;Kanaori Y et al.,19 8 5;Kanaori Y et al.,1981;Fukuchi T,1993;刘海明等,2 0 15)。作者通过野外地质调查,沿华签山断裂带断层出露较好的地段采集了8 件断层泥样品分别用于SEM石英微形貌测定和ESR测年(图1)。石英微形貌断层泥分别取30 0 50 0 g样品,参考俞维贤等的方法,在显微镜下随机挑选50 10 0 粒表面较干净的石英颗粒,除去颗粒表面的残留附着物后制样。真空喷镀金膜
9、后,在扫描电镜下进行分析、统计并照像。ESR样品进行烘干处理后过筛分选出10 0 2 0 0 um粒径的样品约12 0 g左右进行化学处理:包括去除有机质、碳酸盐类、长石及磁性物质。采用德国布鲁克公司EMXBRUKERX-BandESR信号测量谱仪对样品进行信号测量。测量参数:测量功率为2.0 mw和0.2 mW,微波频率为9.8 GHz,中心/磁场为352 0 G,扫场宽度为50 G,调制幅度为1.0 0 G,转换时间为5.12 ms,时间常数为40.9 6 ms。3华莹山断裂带中段构造几何学特征与年代学特征华釜山断裂带是川中褶带与川东褶带的分界线,呈北东走向,具有成生早、延续活动时间长的特
10、点,是形成华夏系和新华夏系的重要边界条件。北起大巴山以南,南止宜宾以远,多隐蔽于地腹。地表披露部分实际为一断裂带,北起广安天池,南止重庆文星场。中段内主要有华釜山断层、天池断层、养天湾断层、苏家岩断层等(图1B)。196115D2715T,xjF1T,xj302F257图例图2 天池镇?水井村D2715华蒸山断层构造剖面图及破碎带照片T,I泥岩灰岩T,I108F381砂岩白云岩T,1F4F5240801020mT,xj须家河组T,I雷口坡组样品位置正断层326602023年6 月第43卷第2 期3.1华签山断层北起天池之西,向南经观音溪镇、六池堡、五岔沟,于溪口镇南东侧延伸出图,区内出露长度约
11、35km,断层走向在观音溪以北为北东2 0,以南为北东40。呈明显的舒缓波状。断面倾向南东。倾角各处不等,一般大于45。断层北端在天池以西发生分叉并渐趋淹没,航译认为有南北向断层及东西向断层分别与之斜交和直交,关系不清。D2715位于广安市天池镇?水井村(图1B),该点共发育了5组断层(图2)。F1发育在上三叠统须家河组(T3xji)内,为一套厚层砂岩逆冲于灰黑色碳质泥岩之上,断层面上发育擦痕线理,显示为具右行走滑兼正断,产状为30 2 乙57,破碎带宽约2 0 cm,带内可见糜棱岩化、强劈理化、断层泥等物质(图2)。在破碎带内取了一个断层泥样品,编号为D2715-ESR1(图2),经北京光释
12、光实验室科技有限公司采用电子自旋共振(ESR)方法测试,结果为(30 9 6 2)ka,显示华釜山断层的最新活动时代为中更新世中晚期。D0708位于华釜山断层南段(图1B),华釜山观音溪采石场边部半山坡上,西盘地层为二叠系茅口组灰岩,产状较陡;东盘地层为娄山关群白云岩(图3)。东盘可见破碎带,宽度0.50.8 m,破碎带内可见构造透镜体及黑色断层泥(图3),断层产状为12 6 L58。在该点采集了一个断层泥样品。对该断层泥样品随机挑选了50颗石英开展石英形貌分析,结果显示断层泥石英表面风化刻蚀显微形貌特征统计结果为:Ib浅橘皮状结构占32%,Ic深橘皮结构占19%,鳞片、苔藓状结构占49%(图
13、4),结果表明断层早更新世活动强烈,中更新世以后活动减弱,最新活动时代为中更新世中期,晚更新世以来活动不明显。石英颗粒多数为次棱角-次圆状,也有少数为棱角状。在石英颗粒表面有断层快速滑动形成的直线状擦痕、阶步状断口、贝壳状断口、放射状断口、撞击坑等占30%,缓慢运动形成的丁字状擦痕、弧状擦痕、研磨坑、裂而不破现象等占7 0%。推测该断层所经历的运动方式是蠕滑为主兼有黏滑3.2天池断层点D1101位于天池断层南段(图1B),途家院子北西侧约40 0 m处,该点上天池断裂发育于中二叠统茅口组(P2m)与中二叠统龙潭组(P2l)的接触带上,茅口组(P2m)逆冲于龙潭组(Pzl)之上,断层上盘为茅口组
14、(P2m)灰白色灰岩;断层下盘为龙潭组(P2l)灰黑色碳质泥岩、煤层、灰岩夹凝灰质砂197四川地质学报P.m图例泥岩图3观音溪采石场D0708点华蒸山断层构造剖面图及破碎带照片100umEHT=3.00KVWD=6.0mm次圆状石英颗粒表面上的浅橘皮构造20umEHT=3.00kVHWD=6.1 mm次棱角状石英颗粒表面上的断层快速滑动形成的次贝壳状断口、阶步、撞击坑图4D0708断层泥样品石英微形貌分析Vol.433No.2Jun.,202312658661564断层P.m茅口组uls娄山关群Signal A=SE2File Name=D0708-SY1-03.tifMag=170XSign
15、alA=SE2Mag=220 X30m20MmEHT=3.CO VWD=6.0mm次棱角状石英颗粒表面上的次贝壳状断口FileName=D0708-SY1-37.tif28umMag-1.B K x次圆状石英表面上的深橘皮构造,断层快速滑动产生的撞击坑和丁字状擦痕灰岩Signal A=SE2Fle Name=D0708-SY1-20.ifMag=260.xEHT-25.00KUSanp1e-Nan3:D1645白云岩20m华釜山断裂带中段的活动时代及地震危险性分析岩。其中龙潭组(P2l)的细碎屑岩内部见紧闭的等斜褶皱。反应出挤压变形强烈。在龙潭组(P2l)碳质泥岩与灰岩的接触面上可见挤压、剪切
16、造成的破碎带,宽约2 0 40 cm,带内主要发育断层泥、强劈理化等物质,在断层泥中采集了一个石英形貌样品(D1101-SY1)(图5)。在采集石英形貌样品处测得一断面产状为 32 8 L76,其上可见擦痕、阶步,擦痕线理的产状为2 5444,指示该断裂具有右行走滑分量(图5)。对该断层泥样品(D1101-SY1)随机挑选了50 颗石英开展石英形貌分析,结果显示断层泥石英表面风化刻蚀显微形貌特征统计结果为:Ia次贝壳状结构占20%,I b 浅橘皮状结构占2 0%,Ic深橘皮结构占42%,鳞片、苔藓状结构占18%(图6)。显示出天池断层早更新世一晚更新世早期一直在活动,断层最新活动时代为中更新世
17、晚期一晚更新世早期,晚更新世中一后期活动减弱,全新世活动不明显。石英颗粒多数为次棱角-次圆状,也有少数为棱角状。在石英颗粒表面有断层快速滑动形成的直线状擦痕、阶步状断口、贝壳状断口、放射状断口、撞击坑等占26%,缓慢运动形成的丁字状擦痕、弧状擦痕、研磨坑、裂而不破现象等占7 4%。推测该断层所经历的运动方式是蠕滑为主兼有黏滑。3.3苏家岩断层发育在碑石崖背斜北西翼,北起邻水桐子排,向南经大顶堡以东,向南则时隐时显断续出露,连续显露长度 17 km。走向 NE2530,倾向北西,倾角沿走向、倾向变化。点D1103位于苏家岩断层中部(图1B),处于邻水县甘坝乡北侧的凹槽内,此处为一废弃的露天采石场
18、,地貌上为山间沟谷地带,断层西盘为中二叠统茅口组(P2m),岩性以灰白色,黑色厚层状灰岩为主,具有块状构造,微晶结构,下方与断层面接触处可见较为破碎的劈理化带,点上局部可见擦痕、阶步、线理等构造现象,破碎带侧伏角与侧伏向为2 0 0 乙45,指示西盘有上升的趋势;断层的东盘出露为上二叠统龙潭组(P2I)黑色薄层状泥页岩夹煤层,从地貌上断层走向与沟谷延伸方向一致,据调查该断层为一右行走滑断层(图7)。点上采集了一件石英形貌样品(编号:D1103-SY1)以及ESR样品(编号:D1103-ESR1)。198SEAP2m100umEHT=3.00 kVWD=6.1 mm次圆状石英颗粒表面上的浅橘皮构
19、造20umEHT=3.00 VWD=6.0 mm次棱角状石英颗粒表面上的断层快速滑动形成的次贝壳状断口、阶步、撞击坑断面产状32 8 2 7 6 擦痕倾伏向及倾伏角2 542 44D1101(取样D1101-SY)335擦痕85图5D1101处天池断层构造剖面图及破碎带照片SigralA=SE2File Name=D1101-SY1-08.tifMag=140XSigralA=SE2Mag=200 x图6 D1101断层泥样品石英微形貌分析远景P2m地层代号P3l逆断层20umEHT=3.00 KVWD=6.0mm次棱角状石英颗粒表面上的次贝壳状断口File Name=D1101-SY1-16
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