2017, Vol. 37
昔格达断裂带是因构造逃逸而形成的川滇菱形块体内一南北向断裂带北段分支[1](图 1)。在印度板块推挤作用下，青藏高原强烈抬升，产生的上地壳物质侧向流动使川滇菱形块体向南南东方向移动[2]，相关的断裂以不同性质、方式发生运动。自有记载以来，川滇菱形块体及内部断裂带总计发生M>5地震158次，其中M>7地震11次[3-4]，由此可以看出川滇菱形块体新构造活动强烈。然而，有关昔格达断裂构造活动及构造应力场研究的资料较缺乏。本文通过对昔格达断裂带附近受断裂影响较小的新生代昔格达组地层内发育的节理及断裂破碎带的研究，从中小尺度构造角度利用赤平投影方法剖析昔格达断裂(晚)新生代构造应力场，并结合断裂构造地貌特征及地层剖面进一步探讨构造带活动特征及未来运动趋势。
|
图 1 川滇地区断块划分和相关断裂 Fig. 1 Fault block division and related fracture maps in Sichuan-Yunnan region |
昔格达断裂为元谋-昔格达断裂带北段分支，自南而北大致以NE10°呈近直线展布于拉鲊、鱼鲊、昔格达、新久、回箐沟、普威一带，全长约120 km(图 2)，为川滇块体内部次级块体的边界活动构造带[4-5]。依据断裂带附近昔格达组地层出露情况，可将其分为拉鲊-新久、新久-普威两段。本文主要讨论拉鲊-新久段。
|
图 2 昔格达断裂 Fig. 2 Xigeda fault distribution map |
拉鲊-新久段发育新构造活动形迹较普遍，在上甘沟南侧1 km处发育一组由黄褐色泥质砂层构成的台地(图 3A、图 3B，对应图 2中a点)。断裂带两侧台地有明显高差(约5 m)，西高东低，西侧地层向西北倾，产状为295°∠28°；东侧地层向南倾，产状为185°∠15°。据野外观察，两侧砂层产状倾角差异较大，可推断两者之间存在伸展性变形。在红格镇北部1.5 km处(图 3C，对应图 2中b点)，河流阶地T1被错断，阶地面东高西低，垂向错距为0.5 m，且T1阶地形成于晚更新世，故推断此处为全新世活动。
|
图 3 构造地貌 Fig. 3 The tectonic geomorphology A、B为台地地貌，该点位置101°56′30.3″E，26°34′37.9″E；C为河流阶地地貌，该点位置101°55′54.2″E，20°30′47.3″N |
在龙塘北部0.5 km处发育一套浅黄色砂层，其内发育一走滑性质的断面，且存在明显挤压痕迹(图 4，对应图 2中c点)。断面西侧砂层产状为285°∠45°，东侧为345°∠20°，且东侧砂层产状与西侧相比较平缓，断面产状为255°∠53°, 破碎带宽约10 cm，上部地形较平坦，无明显落差。构造剖面显示，靠近断面的西侧砂层存在较明显的挤压逆冲形迹，且产状变化明显，初步认定该断裂带为挤压型走滑性质的构造带，并推断构造挤压作用的方向大致为NW-SE。
|
图 4 龙塘北断面 Fig. 4 North fault plane of Longtang |
在上甘沟附近，昔格达组地层内发育一组断面，断面西侧为黄白色粉砂层，东侧为黄褐色粉砂层，其内发育一套黄褐色褶曲型泥质砂层(图 5，对应图 2中d点)。断面岩性形态特点表明，该褶曲的形成与构造活动引起的扰动有关。依据断面东侧黄褐色褶曲型泥质砂层形迹特点，推断该处遭受WE向挤压作用。断面产状为120°∠46°，其上5 m平台无落差，揭示出此次活动可能为(晚)新生代以来的一次活动，并初步推断该处断裂性质为挤压式特点。
|
图 5 上甘沟断面 Fig. 5 The fault plane of Shanggangou |
在昔格达村水库西南侧15 m处，黄褐色薄板状亚粘土和泥质砂层内出露一条正断层剖面(图 6，对应图 2中e点)，且地层存在顺层滑动现象。在断面两侧可见光滑挤压面，用手触摸可感到明显阶步陡坎，陡坎倾向指示上盘下冲。断面东侧地层产状为144°∠5°，西侧为170°∠15°。该断层破碎带主要由亚粘土构成，厚2.5~3 cm，错距50 cm，断裂面产状295°∠52°，断层性质为走滑兼正断。
|
图 6 昔格达水库西南断面 Fig. 6 The Xigeda reservoir southwest fault plane |
本文主要探讨攀枝花地区昔格达断裂(晚)新生代构造应力场，故选取以下5组相关剖面[6-8]：1)汉源富林剖面；2)冕宁泸沽石龙剖面；3)攀枝花昔格达剖面；4)攀枝花清水坪剖面[6]；5)攀枝花市大水井剖面。5组剖面见图 7。
|
图 7 昔格达组地层对比 Fig. 7 Comparison of Xigeda formation |
文献[9]认为，昔格达古湖生成于4.20 Ma BP，结束于1.78 Ma BP；钱方等[6]利用磁化率确定昔格达组地层形成于3.29~1.78 Ma BP；国内一些文献通过冰期确定昔格达地层形成于第四纪更新世早期的初期[10]。因此，认为昔格达组地层大致形成于上新世末期-早更新世。
3.2 昔格达组地层内节理统计及分析在新久一带，昔格达组地层内(晚)新生代构造形迹普遍发育。在中甘沟东部200 m处，发育一套黄褐色粉砂质粘土层(图 8(a)，位置见图 2)，与前述攀枝花地区昔格达组剖面中地层岩性特征相对比，可推断此处地层处于昔格达组上段。在该处昔格达组地层内节理发育程度良好，可观测到其中某两组节理之间相互交切限制。依据前人资料及野外勘察结果，昔格达组地层主要形成于上新世末-更新世早期，其中下段主要为湖相沉积，大致形成于上新世末-中更新世早期；上段主要为河-湖相沉积，大致形成于中更新式晚期-上更新世早期。本文研究区内，新构造期构造应力场的形成时间受昔格达组地层制约，故昔格达组地层可作为节理测量载体。
|
图 8 昔格达组地层 Fig. 8 Xigeda formation |
在昔格达村一带，对昔格达组地层内发育的节理就其走向、倾向、倾角等参量进行系统测量，共30组(表 1)。依据节理玫瑰花走向图分析节理优势走向，并绘制节理极点图和等密度图分析优势节理产状，而后利用赤平投影方法分析该区域主应力轴方位。
|
表 1 节理统计 Tab. 1 Joint statistics |
由图 9A可得，该区域昔格达组地层内主要发育两组节理，走向分别为65°、320°。据野外观测，两组节理之间相互交切限制，往往呈“X”型发育，故判定为共轭剪节理。通过节理等密度图(图 9C)分析出优势节理方位，其产状分别为45°∠74°、338°∠67°。如图 9B所示，通过节理的优势产状作出对应两组节理面的吴氏赤平投影，分析得出大致的主应力轴方位(表 3中19号节理统计点)。
|
图 9 极射赤平投影 Fig. 9 The polar projection |
在红格北部5 km处，发育一套浅黄褐色薄板状泥层、粉砂层互层地层(图 8B，位置见图 2)，与前述攀枝花地区昔格达组剖面中地层岩性特征相对比，可推断此处地层处于昔格达组下段，且其内节理发育良好。依据节理交切限制关系可以明显区分出两期节理方向，在下段昔格达组地层中早期节理被晚期节理错断，且晚期节理发育程度不如早期完好，同时在昔格达组上段地层中早期节理不发育。在昔格达组下段地层中共统计节理30组(表 2)。
|
|
表 2 045点节理统计 Tab. 2 Joint statistics of 045 |
利用吴氏赤平投影分析该点表 2中数据，绘制相应的节理走向玫瑰花图以分析其优势走向(图 10A)，绘制节理等密度图以分析其优势节理产状(图 10C)，利用吴氏赤平投影绘制该点主应力网络图(图 10B)，从而得出该区域局部主应力方位(表 3中045节理统计点)。
|
图 10 主应力网络 Fig. 10 The principal stress network diagram |
|
|
表 3 各点优势方向及主应力 Tab. 3 The strengths of each point and principal stress |
综上所述，昔格达组上段地层内主应力σ1的方向为NWW，且该方向与野外观测的大致挤压方向相吻合；昔格达组下段地层内主应力σ1的方向为NNE。据前人研究，元谋断裂带(晚)新生代以来主要受早期的NNE-SSW向构造应力场和晚期的NNW-NWW向构造应力场作用，且元谋断裂带与昔格达断裂带合称为元谋-昔格达断裂带，由此可判断本次研究结果与前人的大致相符。结合主应力状态及断裂带走向(NE10°)，可大致得出昔格达断裂拉鲊-新久段早期(上新世末-早更新世末期)在主应力σ1(NNE)的作用下主要以逆冲为主；晚期(中更新世以来)在σ1(NWW)的作用下以走滑兼正断为主，且两期断裂活动性质与上述剖面特征相吻合，进一步验证了结论的正确性。
研究区域动力演化过程大致如下：新构造期以来，在印度板块的推挤作用下，因构造逃逸而形成的川滇块体逐步向SSE方向移动[10]；随后昔格达断裂带区域构造应力场逐步由早期的NNE-SSW向转变为晚期的NW-SE向；昔格达断裂因构造应力场的转变，活动性也逐步发生变化，由早期的逆冲转变为晚期的走滑性质，进而确立了该区域现在的地貌、构造形迹。
4 结语通过对(晚)新生代不同位置的昔格达组地层内发育的构造形迹进行统计，并利用赤平投影方法得出昔格达断裂带拉鲊-新久段(晚)新生代以来主要受早期的NNE-SSW向构造应力场和晚期的NWW向构造应力场作用，且晚期断裂活动性质以走滑兼正断为主。该区域(晚)新生代以来构造应力场转变的原因，可能是青藏高原物质的东向侧移迫使川滇菱形块体向SE方向逃逸，引起昔格达断裂带的活动响应。
| [1] |
卢海峰, 张路. 元谋断裂带(晚)新生代构造应力场浅析[J]. 震灾防御技术, 2013, 8(2): 125-134 (Lu Haifeng, Zhang Lu. Tectonic Stress Field on the Yuanmou Fault Zone during the (Late) Cenozoic[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention, 2013, 8(2): 125-134 DOI:10.3969/j.issn.1673-5722.2013.02.002)
(  0) |
| [2] |
虢顺民.川滇地区地震构造定性定量标志研究[A]//中国活动断层研究[M].北京: 地震出版社, 1991 (Guo Shunmin. A Study on Qualitative and Quantitative Seismotectonic Indicators in Sichuan-Yunnan Region[A]//Research on Active Faults in China[M]. Beijing: Seismological Press, 1991)
( 0) |
| [3] |
皇甫岗, 李忠华, 秦嘉政, 等. 川滇菱形块体强震活动关联分析[J]. 地震研究, 2007, 30(3): 205-209 (Huangfu Gang, Li Zhonghua, Qin Jiazheng, et al. Correlation of Seismicity in Sichuan-Yunnan Rhombic Block[J]. Journal of Seismological Research, 2007, 30(3): 205-209 DOI:10.3969/j.issn.1000-0666.2007.03.001)
( 0) |
| [4] |
徐锡伟, 闻学泽, 郑荣章, 等. 川滇地区活动块体最新构造变动样式及其动力来源[J]. 中国科学:地球科学, 2003, 33(增1): 151-162 (Xu Xiwei, Wen Xueze, Zheng Rongzhang, et al. The New Tectonic Movement Pattern and Its Dynamic Source of Active Block in Sichuan Yunnan Region[J]. Science China Earth Sciences, 2003, 33(S1): 151-162)
( 0) |
| [5] |
刘惠军, 聂德新. 昔格达地层研究综述[J]. 地球科学进展, 2004, 19(增1): 80-82 (Liu Huijun, Nie Dexin. the Overview of the Xigeda Strata's Study[J]. Advances in Earth Science, 2004, 19(S1): 80-82)
( 0) |
| [6] |
钱方, 徐树金, 陈富斌, 等. 昔格达组磁性地层的研究[J]. 山地学报, 1984, 2(4): 275-282 (Qian Fang, Xu Shujin, Chen Fubin, et al. Study on the Paleomagentism of the Xigeda Foamation[J]. Mountain Research, 1984, 2(4): 275-282)
( 0) |
| [7] |
罗运利, 刘东生. 昔格达组沉积环境演化与旋回地层学研究[J]. 第四纪研究, 1998, 18(4): 373-373 (Luo Yunli, Liu Dongsheng. The Xigeda Formation Sedimentary Environmental Evolution and Cyclostratigraphic Study[J]. Cenozoic Sciences, 1998, 18(4): 373-373 DOI:10.3321/j.issn:1001-7410.1998.04.015)
( 0) |
| [8] |
陈永生.川西晚新生代昔格达组沉积特征及古环境意义[D].北京: 中国地质大学(北京), 2006 (Chen Yongsheng. Sediment Character of Xigeda Formation and the Aleoenvironmental Implication since Late Cenozoic in the West of Sichuan[D]. Beijing: China University of Geosciences, 2006) http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-11415-2006064990.htm
( 0) |
| [9] |
中国地质科学院地质力学研究所. 中国第四纪冰川地质文集[M]. 北京: 地质出版社, 1977 (Institute of Geology and Mechanics, Chinese Academy of Geological Sciences. China Cenozoic Glacial Geology[M]. Beijing: Geological Publishing House, 1977)
( 0) |
| [10] |
许志琴, 杨经绥, 李海兵, 等. 青藏高原与大陆动力学——地体拼合、碰撞造山及高原隆升的深部驱动力[J]. 中国地质, 2006, 33(2): 221-238 (Xu Zhiqin, Yang Jingsui, Li Haibing, et al. The Qinghai-Tibet Plateau and Continental Dynamics: A Review on Terrain Tectonics, Collisional Orogenesis, and Processes and Mechanisms for the Rise of the Plateau[J]. Geology in China, 2006, 33(2): 221-238)
( 0) |