名山一洪雅地区浅部构造层中褶皱和断层的初步研究

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  摘要:四川名山一洪雅地区位于四川盆地西缘,是扬子板块的一部分,位于北东向龙门山构造带的东侧及川滇南北构造带的北段,一级大地构造单元属扬子地块西部,二级构造单元位于四川盆地西部的川西前陆盆地,西与青藏板块毗邻;龙门山构造带为两者之间的推覆结合带,构造运动较为活跃。名山一洪雅地区出露的浅部构造主要为中新生代的褶皱和断裂,其特征以开阔平缓的褶皱和浅层断裂为主。
  關键词:名山一洪雅;浅部构造;断层活动
  1.逆断层;2.走滑断层;3.性质不明断层
  名山一洪雅地区位于四川盆地西缘的川西前陆盆地(图1)。处于青藏板块和扬子板块两大构造单元的交接地区。对名山一洪雅地区的研究对阐明青藏高原的隆升以及青藏板块对扬子板块的挤压和冲击具有重要的意义。
  1.地质背景
  1.1地层及沉积演化
  名山一洪雅地区是自晚三叠世晚期结束海相沉积的,随后进入了陆相沉积阶段,沉积了以含煤碎屑岩为主的上三叠统须家河组,并且广泛分布于全盆地的。该组尤其发育在龙门山山前地带,厚度多在千米以上,最大可超过3000m,厚度巨大。巨厚的红色砂、泥岩为主的碎屑岩建造连续沉积了数千米的厚度,主要是在侏罗纪至古近纪渐新世时期。其中,这些沉积组在四川盆地内侏罗系分布相对稳定,自下而上可划分出了新田沟组、沙溪庙组、遂宁组、蓬莱镇组四个组;沉积厚度可达2000m~2500m,属内陆湖泊一河流交互更替的沉积环境。
  地层概况(表1):
  区内构造及沉积环境自白垩纪开始发生巨变,本区地层层序及岩性特征与四川盆地内其他地区相比有了明显的区别。由下至上分别为天马山组、夹关组、灌口组、名山组及芦山组五个组。这些组中岩性常组成以红色砂、泥岩为主的不等厚的互层。其中,夹关组以粗粒级的块状砂岩为主,灌口组以较细粒级的泥岩、粉砂岩为主,其他各组均以较为均一的红色砂、泥岩不等厚互层为主。不连续界面在这些地层之间也局部存在,其中底部的天马山组与下伏蓬莱镇组及上覆夹关组之间多为平行不整合接触,其上地层连续性一般都较好,在雅安一带总厚度可达2500m以上。各组沉积特征表明,本区以河流相沉积为主,时代为白垩系一古近系,地层的基本层序由河道与河漫滩沉积的叠加组成。
  1.2褶皱
  研究区内褶皱基本上发育于晚三叠世一古近纪构造层中,多为平缓开阔的平行褶皱,变形强度较弱,转折端呈圆弧形,构成褶皱的地层主要为上三叠统须家河组(T3x)、侏罗系自流井组(J1z)、沙溪庙组(J2s)、遂宁组(J3s)、蓬莱镇组(J3p)、白垩系天马山组(K1t)、夹关组(K1.i)、灌口组(K2g)、古近系名山组(E1-2m)、芦山组(E31)。研究区内大小褶皱构造约有二十几个(图3,表2),其中较大的褶皱构造有:中里向斜(z1)、蒙顶山背斜(z2)、观音寺向斜(z3);周公山一沙坪背斜(z4)、名山向斜(z5)、月南山一熊坡背斜(z14)、洪雅向斜(z17)。以下就规模较大的褶皱分述如下:
  1 3断裂
  北东一南西的延伸方向为该区域的地质构造总体延伸方向,北西一南东的挤压型应力场(图2)为区域应力场。多条逆冲构造带发育在川西前陆盆地南段内部,以及有一些走向几乎平行于龙门山南段构造走向的正向或反向的逆冲断层以及与冲断层相伴生的褶皱构造,这是由龙门山挤压推覆构造向前陆方向的传播导致。
  这些区域的断裂和褶皱构造对第四纪的沉积和水系产生影响,大多在第四纪仍具有活动性。主要包括:双石断裂、蒲江一新津断裂、龙泉山断裂、蒙顶山背斜、熊坡背斜和三苏场背斜等。
  名山一洪雅地区的断层,基本上为逆断层,以北东向为主要的断层走向,部分为南北向或北北东向(图3),断层两盘地层主要为侏罗系和白垩系。从断层与褶皱轴的关系分类,其断层类型多为走向断层,背斜构造的陡翼大多为其发育的构造部位。根据已有资料显示区内规模较大的活动断层有:蒙顶山断层(F1)、白云断层(F4)、总岗山断层(F3)、郭湾断层(F5)及玉仙洞断层(F2)(表3和图3)。
  2.遥感
  大量的活动断层发育在名山一洪雅地区浅部构造层中,与构造层相伴生的是其褶皱与隆起。研究区西部北东向的蒙顶山断层及与之相伴的蒙顶山背斜,研究区中部北东向的白云断层及与之相伴熊坡的背斜,主要表现为继承性活动断裂。这些区域的第四纪河流的走向和第四纪沉积的分布,受控于这些断层及褶皱。
  研究区内断裂影像清楚,断裂构造发育,反映的是新构造运动期间的活动形迹,断裂的主要方向为北东向、北北东向、北北西向及南北向。北东向为研究区北部的总体构造线方向;南北向断裂為研究区南部总体构造线方向。以下为遥感图像,是对一些主要断裂遥的遥感解译。
  2.1北东向断层
  北东向断层的数字高程模型如图4示。
  (1)中里断层:展布方向沿着北东50°,大于7km的延伸。灌口组二段地层分布于断层两侧。第四系全新统沉积为该断层所控制,呈直线状延伸的边界与基岩。
  在中里附近,附近丘陵的两侧被断层错切,半边山保留下来,在地貌上与第四系呈直线状相接,与第四系西界断层相对立在三圣宫至下里段。宽约400m的断陷槽谷形成,并且控制全新统东、西两侧边界。
  (2)白云断层:侏罗系地层为断层南盘(上盘)。白垩系地层为北盘(下盘)。总体延伸大于15kin,呈北东50°方向。切错朝阳乡东侧砂子硬山体,在马鞍石一余山一带形成线状断层陡崖,这为断层活动性的表现,并有大量的崩塌、滑坡等地质灾害现象沿断层发育。遥感影像显示,水平方向右行错动了100m~200m,向西斜冲。
  2.2北北东向断裂
  北北东向断层的数字高程模型如图5所示。总岗山断裂遥感影像清晰,从花石碑向南西延伸至高石梯一带,在地貌上呈连续线状陡崖(断层崖)呈北北东向延伸,在北北东方向断裂上发育较好,约20kin长。100m-140m高断崖。在东侧丘陵地貌形成强烈反差,断层错切山体在三叉场、马尾山等地,以逆冲为主要的断层活动性质。东盘下降,西盘上升。地形反差强烈,在断崖东侧造成崩塌较为发育,具有达20m3最大崩塌岩块。   2.3北北西向断层
  北北西向断层的数字高程模型如图6所示,最为典型的是玉仙洞断层,侏罗一白垩系地层被该断层切割,往北北西方向延伸大于7km。断层两侧微地貌、水系截然不同,反映的是挽近断裂活动性。在两侧发育有近平行的冲沟与断层,并且均发生改变。并且都呈左行位移,最大可达150m的水系位移(赵湾)。并且深丘状与浅丘的直线状截然分界在地貌上同時呈现。深丘状丘陵因断层活动而错断在石岗沟至刘门前一线。
  2.4南北向断层
  南北向断层的数字高程模型如图7所示。总体发育于灌口组地层中,呈南北方向延伸,较为典型的是在洪雅的郭湾断层。一系列沿断层排列的线状槽谷和垭口为其断裂活动性的表现,在东盘灌口组地层及第四系平坝抬升40m~60m,这是断层断层使然。断层在米山--zk库一带切错中更新统砾石层,二者形成的高差为20m~40m。在地表形成线状沟谷,主要为南北向的。多有小型崩塌沿断裂发育。
  3.浅层断裂
  总岗山断层、蒙顶山断层、白云断层、郭湾断层和玉仙洞断层等为名山一洪雅地区规模较大的活动断层,名山一洪雅地区最有影响的一条断层是白云断层(F4),在成都平原中心部位纵贯,在区域上称为“蒲江一新津一成都断裂带”,在成都平原的中心部位上是规模最大的断裂带,又名熊坡断层,该断裂带曾有中小地震发生,在第四纪活动性较强,认为是一条活动断层,在汶川地震之后还发生了明显的移动。
  白云断层在第四纪发生过活动,其证据如下:
  (1)白云断层在凤凰山附近相互交切于NEE向延伸的金堂一大邑断裂,并且这2条断裂都是SE盘上升;在其交切部位的SE一侧,在地貌上的表现形式是台地(或浅丘地貌),中生代的基岩在这个地方出露,而全新统的冲积砂砾石层沉积出露在另一侧地层。由此认为在晚更新世以来断裂发生运动是存在差异的。
  (2)根据四川省地质矿产局水文队提供的钻孔资料显示,天回镇附近为主断裂西侧,第四系在这里厚度达到了74.43m;茶店子附近第四系厚度达到了73m;在断层东侧,第四系厚度相对是较薄的,在这两个地方分别为5.4m和15.7m。表明了第四纪沉积物受到了该断裂的控制作用。
  (3)由四川石油管理局的浅钻资料显示,白垩系上统夾关组位于蒲江黄土坡三叠系下统须家河组之下,蒲江黄土坡三叠系下统须家河组逆冲在上,断层西侧的白垩系上统夹关组向斜西翼的次级断层也逆冲于第四纪中更新统砾石层之上(图8)。由此,受到位于东南侧的主断层的强烈推挤运动,使得白垩系上统夹关组向斜西北翼沿层面逆冲于第四纪砾石层之上,并且发展成次级断层。
  (4)晚更新统沉积物已经被蒲江一新津隐伏断裂旁侧的次级断裂错切。晚第四纪新断裂发育在三河场严家坡等地,由此推断在晚更新世主干断裂也存活动性。
  (5)白云断层在2008年5月12日汶川大地震之后还发生了明显的活动。白云断层带在蒲江县白云乡赵湾头可见新鲜的错动痕迹,如泥质擦痕的错动痕迹(图9)、磨光面等,该处所见的断层带岩块的大面积崩塌现象是由于断层的错动造成。
  在研究区东北部白云断层发育出露,分布于月南山脉西北坡,在月南山一熊坡背斜(z14)北东段的西北翼伴生,与褶皱轴向延伸方向一致(图3)。断层在南边起始在名山县马岭乡的中峰寺附近、在北东方向上延伸至蒲江县白云乡附近,在蒲江县光明乡附近延出研究区,北东东方向为断层走向,断层在研究区内延伸长约20km。该断层带在地貌上十分明显,形成断层陡坎,在断层的上升盘有数十公里长。
  白云断层是伴生于熊坡背斜以北(图10),在区域上是位于龙门山构造带东南端的盆地内部;在龙门山逆冲推覆构造向前推挤时候,其进入盆地内部形成了一个主要构造变形区。
  白云断层在卫片上可见有清楚的线形构造影像,具有清楚断层形迹,在地表出露较好。侏罗系红层主要出露在断层的上盘(上升盘),三叠系上统须家河组地层出露在局部切割较深的地区(蒲江县白云乡),月南山一熊坡背斜由上盘地层引起。侏罗系上统蓬莱镇组和白垩系夹关组主要构成断层下盘(下降盘),蓬莱镇组与夹关组之间在下盘由于主断层的推挤作用形成次级断层(图11)。
  宽约15m左右的断层破碎带沿断层带普遍发育,断层带两侧岩石产状凌乱、岩石破碎,主要由断层泥和砂岩构造角砾组成断层破碎带,夹关组地层的岩层在近断层处呈陡立状。破劈理带紧靠断层破碎带的泥岩中发育,破劈理面形成1mm~3mm的间隔,呈长条状或长透镜状的微劈石,并且还有再次发生弯曲变形的破劈理面。破劈理面向南东方向倾,倾角在75°左右。其断层产状为143~140<75~77,根据断层带两侧的泥岩中破劈理的产状可推断断层性质为逆断层。
  根据地质调查和综合研究表明,熊坡背斜是喜马拉雅中一晚期构造运动的产物,白云(蒲江一新津)断裂形成于喜马拉雅中一晚期。三叠系底部滑脱面的存在对白云(蒲江一新津)断裂的切割深度有重要的控制作用。白云(蒲江一新津)断裂根据人工地震原始剖面资料显示,是下切至三叠系雷口坡组及嘉陵江组地层中,并且倾角变缓而逐渐消失,剖面特征具有铲形断层特点(图12);与熊坡背斜向下消失的深度相一致,估计断层的最大深度约5km。因此认为熊坡背斜和白云(蒲江一新津)断裂的形成与演化有密切的成因上的联系。白云(蒲江一新津)断裂在滑脱面上抬头切层有可能就是熊坡背斜,断层扩展背斜在向上发展过程中形成;白云断层在构造层中以浅层断裂为特征。
  4.结论
  四川名山一洪雅地区位于四川盆地西缘,是扬子板块的一部分,西与青藏板块毗邻,龙门山构造带为两者之间的推覆结合带;名山一洪雅地区浅层构造主要为中新生代的由褶皱和断裂组成的浅构造层,以开阔平缓的褶皱和浅层断裂为主,在区域上仍然具有活动性,活动构造较龙门山构造带大为逊色。
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