断层泥是脆性断层反复运动而形成的，也是断层活动的重要信息载体，通常记录了断层的运动方式、活动时间及力学强度等信息^[1-2]。断层泥中的石英颗粒具有结构坚固、化学性质稳定等特点，因此在相互摩擦、撞击等应力作用下形成的划痕、菱形坑、压裂纹等痕迹能够较好地保留下来^[3-4]。断层作为一种开放系统，在其形成之后断层泥中的石英颗粒由于物理、化学或生物的风化作用^[5]，常在石英颗粒表面形成溶蚀坑、溶蚀槽等凹凸不平的溶蚀微形貌^[6-7]。一般来说，石英颗粒微形貌的复杂程度和溶蚀深度与时间呈正相关，遭受溶蚀的时间越长，微形貌的特征越明显。

总的来说，断层泥中石英颗粒的微形貌主要有应力微形貌和溶蚀微形貌2种，现今断层泥中石英颗粒的微形貌特征是在2种不同的物理化学作用下形成的。显然，断层的活动方式与断层泥中石英颗粒的微形貌特征之间存在很好的对应关系，其中应力微形貌可以反映断层的活动方式及活动期次等特征^{[4, 8]}，溶蚀微形貌则较好地记录了断层活动的年代学信息^[1]。石英颗粒微形貌法作为新构造运动的研究方法，已被广泛应用于活动断层的研究^[9-14]。

江南断裂带为扬子陆块内具多期活动的深大断裂，前人研究的重点多集中于其新生代前的变形特征及力学性质等，对新生代尤其是中、晚新生代的研究相对较少。本文基于野外地质调查，利用透射扫描电子显微镜(SEM)技术，通过观察与统计江南断裂带(宣城段)敬亭山一带断层泥中石英颗粒的微形貌特征，探讨江南断裂带的活动方式及年代学信息。

1 江南断裂带区域地质背景

江南断裂带自南西向北东跨越桂、黔、湘、鄂、赣、皖、苏等地区，陆地长超2 000 km^[15]，断裂带大致沿台地相和盆地相过渡部位横贯中国东南部，是制约两侧地层、岩相、古生物及岩浆活动生成与演化的深大断裂及中强地震带^[16-17]。在安徽省境内，断裂带自北向南经宣城、泾县、石台县七都镇、东至县葛公镇，长约265 km，影响宽度约20 km。江南断裂带为下扬子板块内一条重要的区域性分界断裂，断裂带以北为东至-泾县断褶带，以南为宁国-太平褶断带(图 1)。

江南断裂带是在早古生代斜坡带基础上发展起来的多期活动断裂，在加里东期表现为同沉积断层；晚古生代-早三叠世处于潜伏阶段，断裂活动不明显；印支早期表现为韧性剪切活动；印支晚期-燕山早期表现为大规模的逆冲推覆活动，在石台-泾县一带发育一系列叠瓦状逆冲断层，见有寒武系地层逆冲至志留系地层之上。燕山中、晚期以伸展正断层为特征，控制了断裂沿线的岩浆活动；燕山晚期-喜山早期表现为自南东向北西的逆冲-推覆构造，经钻探资料证实，泾县西志留系地层逆冲至上白垩统地层之上；喜山期断裂主体表现为南倾的伸展正断层，控制着断裂沿线晚白垩世-古近纪断陷盆地的展布。

2 样品采集及石英颗粒微形貌观察

野外地质调查发现，江南断裂带断层泥在宣城敬亭山北麓公路切坡出露良好，本文选取该段作为研究对象开展剖面测制及采样工作，并结合室内石英颗粒微形貌观察分析，以期为了解该断裂带的活动方式及活动时间提供新证据。

2.1 样品采集与制备

敬亭山北麓剖面内断裂发育且出露良好，断裂带走向20°~37°，宽约300 m，发育于志留系岩屑砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩中。断裂带中有3处断层泥带较为发育，带宽30~50 cm不等，以灰白色、青灰色为主，断层泥粒度极细，局部可见少量构造透镜体及断层角砾定向排列。

采样点位于断层泥带中，采样前先将表层风化土清理干净，再进行样品采集，采集的样品尽量紧靠断层面，以避开第四系冲积物中石英颗粒的混入。沿江南断裂带(宣城段)敬亭山剖面共采集了3件断层泥样品，采样位置见图 2。

在进行石英颗粒微形貌观察之前，需对采集的断层泥样品进行如下预处理：

1) 去除细粒级粘土矿物。将样品放置于烧杯中，注入足量清水浸泡，充分搅拌后静置30 min，然后将上部悬浊液溢出。重复该步骤3~4次，获得沉淀碎屑颗粒。

2) 去除碳酸盐岩颗粒。将清洗后的沉淀碎屑颗粒样品放置于试管中，用10%盐酸浸泡8 h以上，去除碳酸盐岩颗粒，再用蒸馏水将不溶于酸的杂质清洗干净，最后烘干样品。

3) 用立体显微镜挑选石英颗粒。将烘干后的碎砾样品进行分选，一般来说，40目(0.425 mm)或60目(0.25 mm)以上的碎砾多为原岩岩屑，200目(0.075 mm)以下的碎砾易受静电引力影响而粘附较多粘土矿物等细粒，从而对石英颗粒的观察产生影响。所以，选取60目(0.25 mm)~200目(0.075 mm)粒级的碎砾进行立体显微镜挑纯，每件样品随机挑选50~100粒石英颗粒进行扫描电镜微形貌观察。

2.2 石英颗粒微形貌研究方法

本文石英颗粒的微形貌观察采用安徽大学现代实验技术中心实验室日立高新技术公司生产的S-4800型冷场发射扫描电镜，在观察统计前，将挑选的石英颗粒分散平铺在具导电胶带的样品座上，喷镀铬作为导电膜。再将附有石英颗粒样品的胶带放入扫描电镜样品舱内，用不同放大倍数的显微镜观察其微形貌特征，在观察过程中需用能谱仪对样品进行扫描，以确认其为石英颗粒。

3 结果与讨论

石英颗粒微形貌的结构特征会随断层的活动(时间、性质、次数、强度等)发生变化。大量研究表明^{[1, 6, 18]}，断层泥中的石英颗粒主要有2种微形貌：1)断层活动过程中由于应力作用而产生的应力微形貌；2)断层泥形成之后因地下水的溶蚀作用在其表面形成的橘皮状、鱼鳞状、苔藓状等溶蚀微形貌。在应力微形貌中，如果出现贝壳状断口、平直线状擦痕、楔形或菱形撞击坑等特征，则表明断层曾经过快速粘滑运动；而磨圆球砾、研磨坑、弧形擦痕等特征则是断层在缓慢蠕滑运动中形成的。溶蚀微形貌则能够反映断层活动的相对时间。

近年的研究表明，断层泥中石英颗粒微形貌特征研究方法可以确定断层的活动方式和相对活动时间，但这种方法受到2个方面的制约：

1) 断层泥中石英颗粒的来源。含石英结晶岩系发生破碎是断层泥中石英颗粒的直接来源，只有这种石英颗粒的微形貌才能估算断层活动的相对时间。

2) 受断层多期活动影响，现今断层泥中的石英颗粒会不可避免地对前期形成的石英颗粒进行继承和改造，部分石英颗粒可能存在复杂的可反映多期断层活动的微形貌。因此，石英颗粒微形貌出现的频度特征能较好地反映断层最新活动的相对年代^[13]。

一些学者^{[1, 6, 9]}将断层泥中的石英颗粒微形貌结构从简单到复杂依次分为Ru类、Ⅰa类、Ⅰb类、Ⅰc类、Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类，其中Ru类为应力破裂微形貌，其余为溶蚀微形貌。溶蚀微形貌越发育，表明溶蚀时间越长，两者呈正相关关系。Kanaori等^[3]根据断层泥中石英颗粒的TL测年结果，建立了断层泥中石英颗粒的微形貌年代学图谱(图 3)。

对采集的3件断层泥样品中提取的石英颗粒微形貌进行系统观察，各样品呈现以下特征：

1) 样品D003-1中石英颗粒多呈次棱角状或次圆状，主体以中浅层次的溶蚀为主，见大量似橘皮状(图 4(a))、贝壳状断口(图 5(a))及少量苔藓状微形貌，其次还可见有表面光滑、微弱溶蚀的贝壳状应力微形貌。

2) 样品D005-1中石英颗粒多呈不规则棱角状、少量呈圆状，有少量Ru型破裂微形貌(图 5(b))，主体以浅-中深程度溶蚀微形貌为主，出现大量鱼鳞状、溶蚀贝壳断口，且苔藓状微形貌(图 4(b))出现频度增加，表明其溶蚀程度加深，以蠕滑活动为主，断层活动时间长。

3) 样品D007-1中石英颗粒微形貌特征与D003-1相似，溶蚀微形貌为中浅程度溶蚀贝壳断口(图 4(c))及鱼鳞状微形貌(图 4(d))，但应力微形貌(图 5(c)和5(d))显著增多，表明该处晚期活动迹象特征显著，且活动方式以快速粘滑为主。

从3件样品中的应力微形貌可以看出，除出现贝壳状断口外，还有菱形坑及划痕，且菱形坑边缘平直而光滑，没有遭受溶蚀作用，表明石英颗粒在近年遭受过激烈碰撞。另外，在石英颗粒中还有破裂面存在，为典型的应力迅速释放痕迹，表明断裂经过快速粘滑运动。

图 6为3件断层泥样品中石英颗粒微形貌结构的频度分布，具有以下特征：1)3件样品均有不同程度的应力微形貌(Ru类)特征，指示断层在全新世处于活动状态，且以粘滑运动为主；2)样品D003-1和D007-1的石英颗粒微形貌显示出近乎正态分布的特征，即从Ⅱ类和Ⅲ类开始逐渐增加，至Ⅰ c类呈线性递增趋势，在Ⅰ a类达到高峰，而后降低，出现Ru类微形貌。对照图 3可知，断裂在中新世-全新世处于持续活动状态，晚更新世为断裂活动高峰期，而后活动性逐渐减弱，至全新世断裂仍处于活动状态。样品D005-1出现Ⅰ a类和Ⅱ类2个高值区，表明断裂在上新世和晚更新世分别出现过2次活动高峰，且活动方式以蠕滑为主。

在江苏茅山方山煤矿一带，断层泥的热释光年龄结果为140.8±0.9 ka^[19]，与本文石英颗粒微形貌所反映的江南断裂带在更新世有活动的结论一致。野外地质调查发现(图 1)，泾县北第四系地层中可见断裂构造迹象，断裂发育于早-中更新统戚家矶组(Q_p^1-2q)粘土层及全新统芜湖组(Q_hw)砾石层中，断裂将芜湖组砾石层错断，断距约为50 cm(图 7)，这一野外地质现象与断层泥中石英颗粒出现的Ru类应力微形貌相对应。

江南断裂带在地貌上的特征同样较为显著。宣城市西北敬亭山一带发育断层崖及断层三角面，且水阳江在断裂通过地段急转改道，自池州七都-泾县一线为宽数km的峡谷，青弋江(部分)沿此峡谷发育，洞庭湖、鄱阳湖及太湖发育于断裂带南侧下降盘的破碎带或附近(图 8)。江南断裂带是一条中强地震带^[16]，自公元10世纪以来中强地震频发^[20](表 1)，且地震多发生在断裂带北侧的上升盘，构造上属于断裂发育的脆弱地带。从地震的震中分布来看，地震的发生与江南断裂带的活动有着直接或间接的关系。以上地震记录表明，断裂在第四纪晚期仍然具有活动性，与石英颗粒微形貌特征有较好的吻合。

综合野外地质调查、断裂构造地貌特征及断裂带断层泥中石英颗粒微形貌特征认为，江南断裂带属于长期活动断裂，其活动性一直持续至近现代。

4 结语

1) 江南断裂带(宣城段)敬亭山剖面断层泥中石英颗粒微形貌类型的统计结果显示，江南断裂带在新近纪和第四纪时期具有明显的活动性，断裂带中新世以来就有活动，晚更新世为断裂活动高峰期，此时断裂具有明显的蠕滑活动特征，之后活动性逐渐减弱，至全新世断裂以粘滑方式持续活动。

2) 石英颗粒微形貌类型的统计分析结果和地震资料显示，江南断裂带具有中强地震的发震条件及背景，且现代仍处于活动状态，需要加强对该断裂带的监测。