2017, Vol. 37
2. 武汉地震工程研究院, 武汉市洪山侧路40号，430071
两郧断裂是中央造山带南秦岭逆冲推覆系内一条重要的构造带，第四纪以来活动显著，在浅表构造层中形成一些明显的标志，如沿断裂带走向多出现低山、丘陵或河谷盆地等负地形[1-2]等。构造岩测年显示，该断裂带不同区段的最新活动时代略有不同，东、西两端为早、中更新世, 而中段集中为晚更新世[3-4]。然而，已往的地质调查尚未发现直接切割中更新世地层的地质剖面。
2014~2015年，作者在参与“南水北调中线核心水源区地震安全系统建设项目”子专题的过程中，对两郧断裂郧阳盆地段(中段)进行了大比例尺(1 :1万)地质填图。本文根据此次填图所获得的野外资料，对断层的结构特征和活动性进行阐述。
1 区域地质背景两郧断裂带西起漫川关盆地西北，东延经郧西、郧阳、丹江口没入南襄盆地内，走向120°，呈北西西-南东东向，延伸约250 km，主断面倾向北，倾角45°~75°。断裂带总体上发育在震旦系耀岭河群内部，变形带由数条近平行的次级断裂组成。晚燕山期具有强烈的逆倾滑或推覆特征，形成宽大的韧性剪切带；喜马拉雅期断裂上盘新元古界地层逆冲古近系、新近系之上，主断层灰白色构造破碎带宽约60~100 m；晚白垩世末或古近纪初，断裂以右旋走滑为主，并在右阶排列的次级断裂阶区形成漫川关、郧西、郧县、上寺、均县和李官桥等拉分盆地。之后，该断裂出现较强的左旋(逆)走滑活动，致使各盆地逐渐封闭。
第四纪以来，该断裂承袭了前期的运动体制并在构造地貌上有较强显示。沿断裂带总体呈负向槽谷或河谷，形成近百km的山间廊道，廊道之内又依次出现反差分明的斜(横)向地貌隆起和洼地，郧阳盆地(图 1)便是受两郧断裂带控制的盆地之一。郧阳盆地呈“Z”字型，西北至洪门铺，东南至五马庙，长约24 km，南北最大宽约10 km，其东北部与上寺盆地相连。盆地内上白垩统厚约180 m，倾向北东，倾角10°~20°，第四纪以来盆地向内部倾斜，呈现丘陵、岗地、河谷3级组合地貌，河谷宽槽最大宽度约4 km。断裂不仅控制了郧阳盆地南缘的发育，还制约了汉江的流向和湖泊边界，遥感影像线性特征清楚。研究区第四系沉积物主要分布于汉江两岸，发育有5级阶地，T5阶地河拔达到130~150 m，其上为中更新统地层(Qp2)。
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图 1 郧阳盆地及其附近区域地质简图 Fig. 1 Geological map of Yunyang basin and its surrounding areas |
两郧断裂带前缘线在郧阳盆地主要分为北西和南东两段，总体呈右行雁列特征。其中，西北段沿吴家坎-高岭村-李家沟-张家湾一线展布，走向200°~220°，倾向SW，倾角70°~85°。断裂两侧出露地层为白垩系上统(K2)紫红色厚层砾岩和中更新统(Qp2)褐红色、棕黄色粘土层、砂土层、砂层和砾石层。规模较大的断层面主要出露在白垩系上统砾岩中，断裂基本沿地貌线发育。
东南段则沿山跟前村-蓝家岩-寨上-张沟-李家凹一线展布。断裂两侧出露地层主要为白垩系上统(K2)紫红色厚层砾岩和中更新统(Qp2)褐红色、棕黄色粘土层、砂土层、砂层和砾石层，在汉江古河道内则为全新统(Qh)浅灰色、灰白色冲洪积砾石、砂、含粘土质砂及砂质粘土。断裂在白垩系上统地层中出露较多，在中更新统地层中则偶有出露，在全新统地层中则呈隐伏状态。
3 典型地质剖面作者通过对研究区的大比例尺填图, 追索和穿越了两郧断裂的主要构造部位，发现数个典型的断层结构剖面。
3.1 郧阳盆地边缘地质剖面柳陂镇吴家坎位于郧阳盆地西北端，汉江东南岸，附近见一大型开挖面，剖面处下部出露地层为武当山群(Pt2wd)灰绿色变质砂岩，变质砂岩面理S1产状20°∠60°；上部为白垩系上统(K2)紫红色厚层砾岩，岩层产状为135°∠50°。其中发育有一处大型逆倾滑断层(图 2、图 3)，断层主断面不规则弯折，整体走向北西，倾角70°，两盘岩层变形强烈，发育宽大的破碎带，下窄上宽，最宽处约3 m。断层下部武当山群(Pt2wd)灰绿色变质砂岩逆冲于上白垩系统(K2)紫红色厚层砾岩之上，较窄的破碎带中构造岩以片状碎粉岩为主(图 3(c))；上部断层发育于白垩系上统(K2)紫红色厚层砾岩中，破碎带变宽，发育大型构造角砾岩、碎裂岩为主(图 3(b))。上盘厚层砾岩中多北东向、北西向次级张性断面，以产状300°∠80°为优势方位，次级断层断面擦痕显示断层有左旋走滑性质。
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图 2 郧阳盆地吴家坎西断层露头(镜向230°) Fig. 2 Photograph of Yunyang-Yunxi fault in Wujiakan of Yunyang basin |
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图 3 郧阳盆地吴家坎西断层剖面图 Fig. 3 The geological section of Liangyun fault in Wujiakan of Yunyang basin |
两郧断裂带在郧阳盆地东南部，走向延伸多表现为宽100~200 m的构造岩带，沿断裂带分布的上白垩统(K2)紫红色砂砾岩、砂岩层中往往发育数条至数10条互相平行的小断面组成断裂带，但主断面不发育。部分地段使岩层发生较大错位，局部还见白石棉和反映张性特征的牵引小构造，有些断面上见氧化铁镜面及水平擦痕。沿断裂走向，在地貌上反映为一负地形或形成陡坎。
3.2 郧阳盆地内地质剖面在郧阳盆地白垩统中发育大量走向与主断层迹线成一定夹角的次级断层，这些断层在露头处有一定的延伸性。在局部地段，更新统地层不整合覆盖于白垩统“红层”之上，在这些位置发育数个直接错断中更新统地层的断层露头。
1) 柳陂刘家桥剖面
该剖面位于汉江右岸刘家桥后山上，为汉江T4阶地，河拔高度约70 m。基岩为上白垩统(K2)紫红色厚层块状粗砂岩及灰白色厚层块状钙质砾岩，产状270°∠20°，上覆第四系中更新统(Qp2)，两者不整合接触(图 4)。断层从白垩系地层中上切至第四系中更新统中(图 5)。断层在白垩系地层中表现为断面略弯曲，产状220°∠75°~85°，断层两盘岩层错动显著(图 4(e))，白色厚层粗砾岩层错动显示其性质为正断层，断距约1 m。在白垩系砾岩中可见多条走向北西、倾角直立的次级剪切破裂滑动面。在上覆第四系地层中，④层可见砾石层被扰动破裂，扰动带宽约10 cm，裂面闭合，砾石有明显的定向性，较大的砾石长轴角度变陡，与两侧差异显著(图 4(d))；③层同样可见扰动带宽5 cm，带中砾石直立，砾石长轴方向与砾石层正交，同时带中钙质结壳层有错断(图 4(c))；②层顶面形成小型断阶，断差30 cm，为正断层。
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图 4 郧阳盆地刘家桥断层露头照片 Fig. 4 Photograph of Liangyun fault in Liujiaqiao of Yunyang basin |
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图 5 郧阳盆地刘家桥断层剖面图 Fig. 5 The geological section of Liangyun fault in Liujiaqiao of Yunyang basin ①~④为第四系中更新统：①为棕红色粘土含钙质结核；②为土黄色含砾粘土，局部夹砂层；③为灰白色砾石层，粒径较小，层中可见白色石英质砾石条带；④为灰黑色砾石层，其粒径比③层大，含褐色砂岩质砾石。⑤~⑦为上白垩统(K2)：⑤为薄层状泥岩、砂砾岩; ⑥为厚层状粗砂岩; ⑦为灰白色钙质胶结的粗砾岩。F为断层。 |
在断层上断点所在层位棕红色粘土含钙质结核层中采样，光释光(OSL)测年结果为134.99±15.52 ka和160.95±16.88 ka，同时结合露头所在地貌位置为汉江T3级阶地，判定该层属于中更新世晚期。
综合分析表明，由于刘家桥断层出露部位位于两郧断裂带主断层北东侧下盘，地表迹线相近，因此，刘家桥断层仅为两郧断裂带上盘低序次构造形迹，但却佐证了两郧断裂带中更新世末期曾有明显活动。
2) 半沟西北400 m新修公路开挖处剖面
断层发育于上白垩统地层之中(图 6)，向上延伸切割中更新统砾石层，断层面整体产状210°∠75°~80°。砾石层自上而下可分为2层(图 6(a)中的②)，上部砾石呈灰色，粒径较小，约8~10 cm，砾石成分以砂岩、硅质岩及脉石英为主；中部砾石较粗，约10~15 cm；下部砾石较细，约5~8 cm。砾石层不整合覆盖于上白垩统红层(K2)之上。
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图 6 郧阳盆地滨江新区张沟西北 Fig. 6 Photograph of Liangyun fault in Zhanggou of Yunyang basin |
断层上部，破碎带宽约40~50 cm，主要为角砾岩、泥状物质，卷入砾石的粘土、砂土层、粘土层，有变形。断面上发育镜面，其上显示正倾滑性质，局部可见砾石上发育擦痕。断层上盘缺失，推测为黄色、黄褐色粘土、砂土层。卷入构造带的砾石有明显的定向特征，附着在断面上，呈固结-半固结状态。
断层下部，两盘岩层颜色有较大差异。上盘为灰黄色中厚层砾岩，变形强烈，靠近断面部位发育牵引构造(图 6(a)中的③)；下盘为紫红色厚层砾岩(图 6(a)中的①)，变形较弱，但在断面底端发育宽约1 m的构造岩带(图 6(a)中的④)。
该处剖面显示，断层具有正倾滑性质，并且最近活动切割中更新统砾石层，显示断层最新活动时代为中更新世晚期。
3) 半沟北150 m新修公路剖面
该剖面位于郧阳盆地东南端，基岩为上白垩统(K2)紫红色厚层块状粗砂岩及灰白色厚层块状钙质砾岩，上覆第四系中更新统(Qp2)砾石层，砾石层中砾石成分以石英脉、硅质岩及少量片岩为主，分选性较好，呈次圆-圆状，具有明显定向性，两者不整合接触(图 7)。断层F从白垩系地层中上切至第四系中更新统中(图 8)。靠近断层面处，砾石定向排列明显，上盘砾石层有弯曲，显示正断层作用的特征。砾石层厚约6 m，发育宽约50~60 cm的构造岩带。
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图 7 郧阳盆地半沟北150 m新修公路开挖处(镜向E) Fig. 7 Photograph of Liangyun fault in the new road north ditch 150 m of Bangou of Yunyang basin |
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图 8 郧阳盆地半沟北150 m新修公路开挖处断层剖面图 Fig. 8 The geological section of Liangyun fault in Bangou of Yunyang basin |
断层下部发育在砖红色厚层状含砾砂质泥岩、砂岩和砾岩中，带宽约1~1.5 m，发育构造角砾岩、断层泥状物质，泥状物质含水后十分松软。上盘含砾砂质泥岩发育密集的破裂面，间距20~50 cm不等。
该剖面所处山体背面可见人工露头，断层发育在砖红色砾岩与砾石层中，带宽约50 cm。带内砾石定向排列，平均粒径约10~15 cm，最大达20~25 cm。砾石的定向性显示断层具有正断层活动特征(图 9)。
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图 9 半沟北观测点背面断层露头照(镜向W) Fig. 9 Photograph of Liangyun fault on the back of the observation point in Bangou of Yunyang basin |
1) 地质地貌反映的断裂活动时代
郧县十堰滨江新区剖面及郧县柳陂刘家桥剖面显示，两郧断裂上断点已切割至中更新统(Qp2)地层，说明该断裂最新活动时代至少在中更新世(Q2)晚期。
2) 断裂带物质及上覆地层年龄对断裂活动时代的限定
陈蜀俊等[3]在两郧断裂带多个位置采集断层物质进行SEM、TL测试，结果显示，断裂带活动集中于中、晚更新世。结合本次光释光(OSL)测年结果表明，断裂带第四纪以来有显著活动，其最新活动时代应在中更新世晚期-晚更新世早期(Q2-Q3)。
5 结语1) 两郧断裂带郧阳盆地段几何结构复杂，主断层迹线呈右行雁列状，盆地边缘以左旋逆倾滑为主；盆地内部多有北西向、北东向、近东西向次级断层发育，断层性质多为正倾滑。
2) 通过研究断层在郧阳盆地柳陂刘家桥、张沟西北和半沟北等数个剖面，断裂均切割了中更新统(Qp2)地层，其最新活动时代至少在中更新世(Q2)晚期甚至更新。对比前人在该断裂带上的测年数据，结合本次测年结果表明，断裂带第四纪以来有多期活动，其最新活动时代应在中更新世晚期-晚更新世早期(Q2-Q3)。
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2. Wuhan Institute of Earthquake Engineering, 40 Hongshance Road, Wuhan 430071, China