东大别地区青山—晓天断裂带第四纪活动性初探
【类型】期刊
【作者】赵朋,李光,翟洪涛,童远林,郑颖平,杨源源(安徽省地震局)
【作者单位】安徽省地震局
【刊名】高原地震
【关键词】 青山—晓天断裂带;基岩区;活动性;早中更新世
【资助项】安徽省地震局地震科研基金合同制项目和青年项目(项目编号:201142,20180401)资助
【ISSN号】1005-586X
【页码】P11-16
【年份】2019
【期号】第3期
【摘要】通过对研究区内卫星遥感图像线性影像的分析及沿青山—晓天断裂带开展详细野外调查工作,发现断裂沿线的地貌主要表现为线状负地形、山间垭口、断层陡崖等特征,对晚第四纪以来地貌控制和影响不显著。对出露的2处典型断面进行了编录分析,采集的断层物质样品测试结果为(274±33)ka BP,综合分析认为,青山—晓天断裂带为早中更新世活动断裂带。
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东大别地区青山—晓天断裂带第四纪活动性初探
0 引 言
东大别地区位于安徽省西部,著名的秦岭—大别造山带的东段,其大地构造位置为秦岭—大别褶皱系和扬子地台的交界处。大别断褶带是一个复杂的构造带,基底由大别群、佛子岭群、梅山群组成[1]。研究区域地壳演变大致经历了大别运动、扬子运动、燕山运动和喜山运动[2-3]。
研究区域内断裂构造较为发育,其中青山—晓天断裂带为规模较大的一条断裂带(图1),青山—晓天断裂带即习称的桐柏—磨子潭断裂带(又称磨子潭断裂带、磨子潭—晓天断裂带)东段[4-5],该断裂带西起皖豫交界处金寨县关庙,经向东七邻、青山、拆字岭,向东南经小堰口、古桥畈、龙井冲、磨子潭、东西溪至晓天附近,走向近东西—北西向,地表倾向北(或北东),倾角60°~70°,长约120 km。东大别地区为构造隆升区,长期处于剥蚀状态,基岩大面积出露,第四系发育不均,断裂新活动特征研究存在一定困难。该断裂带与北西向的落儿岭—土地岭断裂带交汇处为地震密集区,历史上发生过2次5级以上地震,现代小震也较频繁,因此对该断裂带开展第四纪以来的活动习性研究具有一定的意义。
1 研究区域构造背景
1.1 研究区地质构造
研究区内主要断裂带有2条,分别为北西向—近东西向的青山—晓天断裂带和北东向的落儿岭—土地岭断裂带(图1)。以青山—晓天断裂带为界,研究区可分2个Ⅱ级单元,北部为佛子岭块体,南部为岳西块体[6]。佛子岭块体是由中元古代裂谷作用而形成的海槽。基底由中元古界卢镇关群、上元古界佛子岭群和石炭—二叠系梅山群组成,上覆中、新生界;岳西块体是中元古代的基底断隆,由深变质的大别山群及宿松群组成。早古生代为水下隆起。中、新生代遭受多次构造运动的改造,挤压隆升使上覆地层剥蚀殆尽。
1.2 研究区域地层分布特征
研究区地层属扬子地层区下扬子地层分区和北淮阳地层区,受青山—晓天断裂带影响分隔为南北2个区域。北区地层出露上元古界佛子岭群、下古元界卢镇关群及中生界上侏罗统毛坦厂群组;南区地层为上太古界大别山群[7]。研究区内岩浆岩发育,并以侵入活动为主,活动时代以燕山晚期和蚌埠期为主。第四纪地层发育较少甚至缺失,以冲洪积的砂砾石及砂土为主,主要分布于西淠河及各大小冲沟两岸浅滩,厚度3~10 m,残坡积的砂质粘土夹碎石零星分布,厚度一般1~3 m。

图1 研究区域地质构造简图
2 青山—晓天断裂带地质地貌特征及活动性调查
2.1 地质地貌特征
该断裂带平面上呈微向北突出的弧形,总体略显反“S”形,沿线具有强烈的断裂破碎和广泛的动力变质作用[7-8],对岩浆岩和矿产以及沉积区域均具有明显的控制作用,在其影响范围内,形成一条东宽西窄的动力变质带和一系列小断裂群,挤压透镜体较多,硅化、绢云母化、高岭土化、绿泥石化极为普遍;带内糜棱岩发育,镜下为糜棱结构、块状构造。

图2 青山—晓天断裂带卫星影像图(虚线为青山—晓天断裂,据google地图)

图3 断裂局部线性影像解译(据google地图)
在卫星影像图上,该断裂显示断续延伸的线状色带(图2),线性特征清楚。断裂对地貌轮廓及水系格局也有明显影响,在霍山县石门山及舒城县晓天镇可见线性断崖和三角面山。
在茅坪村附近(图2中①处),断裂带沿淠河河谷南北两侧延伸,卫星影像图上表现为线状负地形,在河谷南侧,断层沿山坡通过(图3a),向东表现为山间单面山、垭口地貌(图4a、b)。地表出露主要表现为一系列丛集断面、碎裂岩带或糜棱岩带,宽度几米到几十米不等,谷坡相对较缓,未见高差较大的陡坎地貌。

(a,b:茅坪村;c,d:小堰口;镜像:a.310°;b.140°;c.85°;d.305°)
图4 青山—晓天断裂带沿线地貌
在小堰口至仙人冲沿线附近(图2中②处),震旦纪混合岩化片麻岩、片岩及角闪岩构成的山系陡峻,沟谷切割较深,见较多垂直陡崖(图4c、d),岩层强烈变形,褶皱、剪切面等小构造非常发育,局部硅化、糜棱化。从卫星影像上看,陡崖与沟谷相间的线性特征清晰(图3b)。落儿岭至王家冲一段,断层南侧前震旦系糜棱岩,由于硅化,组成一排北西走向,南西陡、北东缓的单面山。
根据卫星影像图,以及现场实地调查显示,青山—晓天断裂在较大范围的卫星影像图上表现为断续的线性特征,不同地点线性情况有差异,在茅坪—青山、小堰口—仙人冲段线性相对清晰。实地观察的地形上多表现为线状负地形、山间垭口、陡崖等地貌特征,对晚第四纪以来的地貌影响不明显。
2.2 断裂带剖面特征分析
本次工作在乌河村北、双桥村均发现了较好的断层出露,对断面进行了整平,编录描绘并采集了ESR样品,以下分别叙述。
在乌河村(图2中④)北侧河床中见断裂带剖面(图5),该断裂带发育于侏罗系暗紫色砂砾岩、灰白色凝灰岩中,走向北东东,主断裂带宽约0.3 m,带内物质挤压破碎,为砾径较小角砾,部分呈粉末状,由于风干失水半固结,北侧为宽约0.5 m的碎裂岩带,底部有块状原岩,该断裂带两侧发育的片理化物质具有拖曳现象(图5局部),表明断层经历了高角度逆冲活动,未见软弱断层物质及新鲜滑动面。该断面向南约8 m,见1条发育于侏罗纪砾岩中的平直断层,倾角较缓,产状125°/NE<35°,该处形成跌水,陡坎高约1.5 m。

图5 乌河村北河床出露断层照片(镜向260°)及剖面

图6 青山双桥村断层地貌(a)、出露剖面(b)及局部地貌(c、d)
青山镇双桥村(图2中③)一居民房屋后,出露规模较大的断裂剖面。断裂地貌上表现为1条较明显的垭口及负地形,呈断续的线状(图6a)。

图7 青山双桥村出露断裂剖面
该断裂带发育于前震旦纪片麻岩中,表现为一宽约6 m的断层带(图6b),带内由北向南可见5条断面(图7),其中北侧的2条发育于碎裂岩中,断面平直明显,由于淋漓风化,表面较粗糙,经清理可见片理化物质拖曳现象,显示断层经历逆冲活动。两侧岩体碎裂岩化,发育“X”剪节理,可见不完整挤压扁豆体。断面含有灰白、棕黄色风化状物质,局部黄铁矿化,未见新鲜滑动面。南侧3条断裂之间为灰白色类似高岭土状泥质物质(图6c、d),宽约3 m,夹有少量圆形砾石,断面不甚清楚,靠近断面处发育灰黑色变形泥状物质,为断裂最晚活动的产物,在此取ESR样品QSE1,样品年龄测试结果为(274±33)ka BP(中国地震局地质研究所测试),表明该断层中更新世曾经有过活动。该断面顶部覆盖全新世冲坡积层,厚度约0.3 m,主要为含砾砂土,未被错断。
本次沿青山—晓天断裂带调查的断裂出露剖面资料及分析显示,断裂断面出露形式、特点差别较大,在乌河、双桥出露断面较典型。其中,乌河出露剖面清楚,断层物质固结,未见软弱物质发育,顶部亦无覆盖层,显示了较老的活动特征;双桥出露断面规模较大,既有发育于碎裂岩里的断面,也有软弱物质发育。分析认为,软弱物质为断裂最新活动的结果,根据所采ESR样品测试结果为(274±33)ka BP,表明断裂在中更新世曾经活动过,该处断面上覆全新世坡积层。其余几处断面出露点多表现为规模较小的单支或一丛断裂,或者1条较宽的糜棱岩、碎裂岩带,伴有构造角砾、扁豆体等发育,但未见新鲜断面及软弱物质发育,均为断裂早期活动的产物。
综上分析认为,青山—晓天断裂作为1条规模巨大的断裂,在卫星影像图上有断续线状显示,实地调查断裂沿线地貌表现线状负地形、山间垭口、陡崖等地貌特征,该断裂对晚第四纪以来地貌影响不显著;出露断面亦未见较新活动迹象,最新断层活动样品测试结果显示活动时间为中更新世,故推断青山—晓天断裂带为早中更新世活动断裂带。
3 结 论
通过对研究区域内卫星遥感图像线性影像解译及沿断裂带实地考察,总结了青山—晓天断裂带沿线地质地貌特征,对一系列的出露断面进行了研究分析,采取相关样品,并进行年龄测试。综合上述材料,并结合研究区内地震分布特点,得出了青山—晓天断裂带为早中更新世活动断裂带。取得的成果可以归纳如下:
(1)青山—晓天断裂带位于东大别北部基岩区,第四系发育较弱。该断裂带在卫星影像图上表现为断续的线性特征,在茅坪—青山、小堰口—仙人冲段线性相对较清晰。实地观察的地形上多表现为线状负地形、山间垭口、陡崖等地貌特征,对晚第四纪以来地貌影响不显著。
(2)沿青山—晓天断裂带调查的断裂出露剖面资料及分析显示,该断裂带断面出露形式、特点差别较大,断面出露点多表现为规模较小的单支或一丛断裂,或者1条较宽的糜棱岩、碎裂岩带,伴有构造角砾、扁豆体等发育。根据在双桥出露断面所采ESR样品测试结果(274±33)ka BP,表明改断裂带在中更新世曾有过活动。综合分析认为该断裂带为早中更新世活动断裂带。
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