东大别地区青山—晓天断裂带第四纪活动性初探

日期:2019.12.24 阅读数:18

【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

东大别地区青山晓天断裂带第四纪活动性初探

赵朋,李光,翟洪涛,童远林,郑颖平,杨源源

(安徽省地震局,安徽 合肥 230031)

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。

关键词青山晓天断裂带基岩区活动性早中更新世

中图分类号P315.2+4

文献标识码:A

文章编号:1005-586X(2018)03-0011-06

收稿日期2018-03-19

基金项目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。

作者简介赵朋(1982— ),男,山东德州人,工程师,2009年毕业于中国地震局地质研究所,现主要从事地震地质、地震活动性研究工作。

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。

参考文献

[1] 安徽省地质矿产局.安徽省区域地质志[M].北京:地质出版社,1987:1-577.

[2] 徐桂忠,王艺芬,张稳胜.桐柏一大别山碰撞造山带的大地构造演化[J].西安地质学院学报,1993,15(1):35-44.

[3] 董树文,孙先知.大别山碰撞造山带基本结构[J].科学通报,1993,38(6):542-545.

[4] 姚大全,张杰,沈小七,等.安徽霍山地区断层活动习性研究的新进展[J].地球物理学进展,2006,21(3):776-782.

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[6] 陆镜元.安徽省地震构造与环境分析[M].合肥:安徽省科学技术出版社,1992:1-93.

[7] 姚大全,刘家灿.六安—霍山地震危险区地震活动和地震构造[J].地震地质,2003,25(2):211-219.

[8] 王勇生,向必伟,朱光,等.晓天—磨子潭断裂后造山伸展活动的40Ar-39Ar年代学记录[J].地球化学,2009,38(5):458-471.

STUDY ON QUATERNARY ACTIVITIES OF THE QINGSHAN-XIAOTIAN FAULT IN THE EASTERN DABIE REGION

ZHAO PengLI GuangZHAI HongtaoTONG YuanlinZHENG YingpingYANG Yuanyuan

(Anhui Earthquake AgencyHefei 230031,China)

Abstract:Through the linear image analysis of satellite remote sensing images in the study area and the detailed field investigation work along the Qingshan-Xiaotian fault, it was found that the landforms along the fault line are characterized by linear negative terrain, mountain pass, cliff, etc.The impact on the landforms since the late Quaternary was not significant. Two typical sections exposed were described and analyzed.The test results of the collected fault material samples were (274±33) ka BP.Comprehensive analysis showed that the Qingshan-Xiaotian faults were active in the early-middle Pleistocene.

Key words: Qingshan-Xiaotian FaultBedrock areaActivityEarly to Middle Pleistocene

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