垭都—紫云断裂带展布于滇、黔、桂三省,是扬子陆块西南缘的一条重要的NW—SE向控制性边界断裂带,控制着周围地区的盆地沉积及构造变形。该断裂穿过赫章垭都、纳雍坐拱、紫云及罗甸云干等地,走向NW,南段向东弧形弯转,与水城—望谟—八茂断层有交会趋势,长度约350 km,地表反映不明显,呈NW走向断续延伸(张荣强等,2009)。该断裂地处南北地震带南段东缘,在贵州西部地区中小地震活跃,有历史地震记录以来,共发生M≥4.7地震197次,其中4.7—4.9级地震44次,5.0—5.9级地震124次,6.0—6.9级地震21次,7.0—7.9级地震7次,8.0—8.9级地震1次。其中,断裂所经区域记载的最早的破坏性地震为1216年3月24日四川雷波马湖7级地震(张荣强等,2009);最大地震为1833年9月6日云南嵩明、杨林一带8级大地震(震中烈度Ⅹ以上)(张浩等,2022);距今最近的一次中强地震为2020年5月18日云南昭通市巧家县MS 5.0地震。
根据该断裂的空间组合特征及地质特征,自NW向SE将其分为威宁—水城段、小河边—关岭段、紫云—罗甸段。其中:①威宁—水城段:位于贵州威宁—水城一带,包括一系列NW向高角度冲断层及同方向褶皱。该段发育有比较完整的逆冲推覆构造,主体由萝卜夹主干逆冲断裂、威宁前锋逆冲断裂及一系列相间平行排列的NW向褶皱、中小型逆冲断层和NE向横断层等组合而成(廖志和,1994)。褶皱形态在临近主干逆冲断裂及前锋部分,逐渐由平缓开阔过渡为紧闭倒转褶皱。②小河边—关岭段:该断裂段多处地段在地表仅见一条发育于NW向线性背斜轴部、断面倾向SW或NE的高角度逆断层。③紫云—罗甸段:右江裂谷—前陆盆地区与黔南坳陷区之间的分界断裂。在镇宁至紫云以西,断裂出露较为连续,紫云以东,仅在紫云、红关、宗地、罗甸沫阳等地断续出现(张荣强等,2009)。
么站断层位于威宁—水城断裂段,是垭都—紫云断裂带的一条重要断层,相关研究工作开展较少,目前仅针对断层出露区进行了野外地质调查。本文在该断层野外地质调查工作基础上,对其展布特征、最新活动时代及活动特征进行相关研究,以便为威宁县防震减灾工作的开展提供科学依据。
1 么站断层概况么站断层位于威宁县么站镇至双龙乡一线,南东端延伸至云南,在贵州省内展布长度约40 km,总体走向NW330°,断层面近于直立,局部略微倾向NE,倾角70°—80°,地层断距超100 m,切割了石炭系、二叠系及三叠系地层。发育宽约10 m的断层破碎带,内部充填角砾岩,断面清晰,可见磨光面和断层擦痕,具正断层性质。
该断层第四纪早期活动性较强,综合地质、遥感、浅勘数据判断,最新活动时代可能为中更新世晚期—晚更新世早期(Q2—Q3)。该断层晚第四纪以来活动明显,在地貌上表现为直线状延伸的沟谷,北段断层旁侧的松散堆积层中可见一系列小断层。自1965年有地震监测记录以来,在么站断层沿线附近地区共记录M≥2.0地震100余次(图 1),仅有1次破坏性地震记录,为2009年3月22日威宁MS 4.7地震(表 1)。
根据么站断层的地形、地貌及第四系厚度等地质条件,在断层的出露区及隐伏区,分别采用野外地质调查、遥感解译、浅层地震勘探及联合钻孔的方法,以期揭露该断层的几何结构特征。
2.1 野外地质调查么站断层位于毕节地区草海南侧,NW端起于朱戛,向SE经由么站至龙潭,全长49 km,断层走向NW330°,局部略微倾向NE,左旋走滑,两盘地层为石炭、二叠系,在臧家坡一带,断层SW盘有小褶曲(轴向280°,长300—500 m),与主断层成入字型构造,断层NE盘可见EW向展布的平卧背斜,轴面向北倾斜,说明主断层NE盘向SE扭动,在么站附近公路上可见压性特征,地貌特征较显著(图 2)。
断层面走向310°,断面产状140°∠60°(图 2),在野外可见明显的擦痕发育,通过擦痕方向指示,该断层为压型左旋型断层。
2.2 遥感解译遥感影像对于活动断裂的判译有良好的效果。利用遥感影像,可以弥补野外工作的局限性,发现大量野外无法观测到的构造现象。在遥感影像中,活动断裂的主要特征和解译标志可以概括为以下几点:①色调差异的岩石分类;②错断并控制水系;③断层引起的地貌形态变化:断层三角面、断层崖;④串珠状水系、温泉标志;⑤地层、山脉、褶皱断错标志;⑥控制新生代盆地发育。
闫鹏(2011)利用遥感和GIS技术,基于ASTER-GDEM及ETM数据,对么站断层进行解译(图 3),发现断裂北段影像特征不明显,但控制串珠状水系,中段线性特征比较清晰、平直,南段错切山脉,具左旋剪切特征(刘寅等,2015)。
为确定么站断层在草海盆地内的空间展布特征及几何形态,对研究区进行充分的外业踏勘和地质调查后,考虑到其上覆第四纪地层、破碎带、断裂上下盘深度不一致等造成的波阻抗差异,采用小尺度地震反射波法进行地震反射勘探(闫鹏,2011)。为此,在断层北段隐伏区布设浅层地震反射勘探测线,见图 4。该测线呈SW—NE向,西南起自吕家河村附近,东北至小东山村附近,长度1.089 km,其断点及拐点坐标见表 2。观测仪器采用Geode数字地震仪,通过外业实验工作和最佳视窗选择,确定道间距为3 m、采样间隔为0.25 ms、记录长度为600 ms、覆盖次数为8次的采集参数和多次覆盖观测系统。
数据资料处理注重近偏移距记录道上的近地表反射信息提取和速度拾取。在处理过程中主要考虑地震记录中的有效高频成分,进而精确确定上断点的位置。为更精确获取上断点埋深,采用谱分析、变速扫描等处理方式获取转换速度,并对剖面进行时深转换,依据图 5所示数据处理流程,得到相关测线的地震反射深度剖面(闫鹏,2011)。
依据以上处理流程,得到么站断层北段隐伏区浅层地震勘探结果,见图 6。由图 6可知,浅层地震测线揭露了一条断层,断层西侧发育T1、T2、T3三套稳定的反射波波组,在桩号40—230范围内明显向上隆起,距离地表最浅深度小于10 m,同相轴呈水平状;于230桩号处,基岩顶面T1下降,断点两侧落差明显,同相轴出现明显错断。断点西侧的基岩埋深浅,覆盖层薄,而断点东侧基岩面相对有所增厚,断裂自上而下错断T1、T2、T3三套波组。断层自上而下错断了所有地层,此处T1波组从25 ms下滑至42 ms左右,故基岩面垂直断距约为3 m,表现出上盘下降、下盘上升的正断层特征。
为更好地解译和印证所获取的浅层地震反射深度剖面结果,在么站断层测线上桩号250、307、341和399处,对应布设LD1、LD2、LD3、LD4四个孔位进行钻探工作。基于本次工程地质调查及钻探结果,揭露的地层主要为:第四系、石炭系中统黄龙群组、摆佐组、大塘组。
通过钻探结果绘制钻孔联合剖面,见图 7。由图 7可见,中间2个钻孔,即LD2、LD3所揭露的地层较为稳定,分层情况明显,且一致性较好,而LD1、LD2钻孔揭露的地层差异较大,主要体现在第3层浅黑色强风化灰岩缺失、第2层灰黑色淤泥层变浅。由此可推断,第3层浅黑色强风化灰岩及第2层灰黑色淤泥层被错断,断裂表现为正断特征,垂直断距约3 m,倾向SE,规模较小。该结果与浅层地震反射剖面中识别的断裂相对应,进一步证实了浅层地震反射结果的可靠性。综合分析,该断层的上断点埋深约5—15 m。
通过对垭都—紫云断裂带么站断层的天然露头、遥感解译、浅层地震剖面及联合地质剖面探测结果的综合分析,得出如下结论:
(1)1966年以来,在么站断层沿线附近地区共记录M≥2.0地震100余次,其中有1次破坏性地震记录,为2009年3月22日威宁MS 4.7地震。
(2)基于闫鹏(2011)的解译结果,么站断层控制串珠状水系,符合遥感影像中活动断裂的主要特征和解译标志。
(3)根据么站断层浅层地震勘探及钻孔联合地质剖面结果可知,断裂揭露较明显,位于桩号230—280附近,正断裂,倾向SE,上断点埋深约5—15 m,垂直断距约3 m。
通过对么站断层地质特征、空间展布、活动性的初步分析,期望为威宁县防震减灾规划及该断裂潜在地震危险性分析打下基础。
廖志和. 金沙江地震带强震动及其与现今弱震活动关系[J]. 四川地震, 1994(4): 13-24. |
刘寅, 胡凯, 韩善楚, 等. 右江盆地构造和演化及对卡林型金矿床的控制作用[J]. 高校地质学报, 2015, 21(1): 1-14. |
闫鹏. 基于ASTER-GDEM的贵州构造地貌研究[D]. 北京: 中国地质科学院, 2011.
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张浩, 王金艳, 许汉刚, 等. 安丘—莒县断裂新沂段的几何结构特征[J]. 地震地质, 2022, 44(6): 1448-1468. |
张荣强, 周雁, 汪新伟, 等. 贵州西南部威-紫-罗断裂带构造特征及演化[J]. 地质力学学报, 2009, 15(2): 178-189. |