关于郯庐断裂带南段活动性的研究读书报告.doc

关于郯庐断裂带南段活动性的研究 Recent activity of Chihe segment of Tanlu fault zone是姚大全、刘加灿于2004年发表于地震学报的文章。文章对郯庐地震带池河段进行了遥感影像判读，地震地质实地调查，钻孔探测资料分析，样品采集测试，并结合地震活动特征分析和微观构造解析，最终结果表明：郯庐断裂带池河段晚第四纪期间仍具有粘蠕滑交替的变形活动，最新活动方式以蠕滑活动为主。图1 郯庐断裂带位置图 (图中黑粗线为郯庐断裂带)一、郯庐断裂带形成背景及活动性演化郯城-庐江断裂带(简称郯庐断裂，位置见图1) 是中国东部一条重要的强构造变形带,总长度达3500 k m 以上。沿断裂带发育了一系列重要的内生金属矿床,因而又称为一条内生金属成矿带。其主体位于山东境内，由4条断层所组成，即F1，昌邑-大店断层；F2，安邱-苔县断层；F3，沂水-汤头断层；F4，鄌郚-葛沟断层。向南分别归并为2条甚至仅剩1条断层。在辽宁以北地区可以分为3条分支断层带，即四平-德惠断层，伊通-依兰断层带，敦化-密山断层带。在郯庐断裂带的主体部分，四条断层构成了两个地堑夹一个地垒的构造样式，断层带平直，断层为陡立、微向西倾的一比较典型的走滑断裂系。断层两盘出露的地层为太古界-早元古界的变质岩系，古生代沉积岩系，中生代沉积-火山岩系，以及早第三纪湖相沉积岩系。沿断裂带喷出的最新火山岩系，以及早第三纪湖相沉积岩系。沿断裂带喷出的最新火山岩系为晚第三纪-早更新世的，他们还可局部覆盖在西部两支断层上如图2，郯庐断裂带的形成必定晚于古生代，因为它切断了上古生界煤系，且煤层在靠近断层的地区还有增厚的趋势，没有任何沉积盆地边缘的特征；郯庐断裂带的形成只能早于侏罗纪，因为侏罗纪时该地区受到NWW 向的区域性挤压作用,断层面紧闭，活动性较小，褶皱轴线与断层线平行，不可能再形成大幅度的左行走滑。古地磁数据也表明侏罗纪以来断裂带两盘没有大幅度的走滑活动。在印支期中晚期，扬子地块与中朝地块间的南北向挤压与碰撞，引起了中朝地块东西两部分的不均匀缩短，遂造成走向N N E的郯庐断裂带及其大规模走向滑动。图2 山东沂水附近郊庐断裂带地质剖面图 关于郯庐断裂带断层活动性的演化，因其位于欧亚板块东南部，中生代以来受到东面的各大洋板块俯冲挤压的影响，又受到南面的冈瓦纳大陆裂解后，印度一澳大利亚等板块碰撞、挤压的影响，致使断裂带活动性质一再变化。一次表现为左行走滑 (在250 208Ma)；二次呈现为以正断层为主的断裂活动 (在135 52Ma与 23.30.73M a)；三次变成挤压得相当紧闭的逆断层(在 208135Ma,522 3.3Ma，以及0.73 Ma以来)。三叠纪(尤其是它的中晚期 230208M a)是郊庐断裂发生左行走滑的主要阶段，区域最大主压应力方向为近南北向。在四川期 (1 35-52M a)，根据断裂带两盘的构造形变，求得区域最主压应力方向为N E24。断裂带呈现为正断层兼右行走滑。在南段与北段,断层走向为N E30左右,断裂带的拉张性质比较明显。在喜马拉雅期(23.30.73M a),区域最大主压应力方向又一次转为近南北向，断裂带呈现为带左行走滑的正断层。在另外3个构造阶段，郯庐断裂带则呈现为以逆断层为主的活动特征。在燕山期( 208-135M a),由构造变形所推断的最大主压应力方向为SE117度-NW297度，它们几乎与断裂带垂直，褶皱轴线则几乎都平行于郑庐断裂带，此时断层面挤压得较紧闭，有一点逆断层活动；华北期 (53 23.3M a)的区域最大主压应力方向为SE108度-NW 288度，郯庐断裂带也是以受挤压为主，略带逆断层活动。东北地区走向N E的敦化-密山与伊通-依兰断层则表现为带右行走滑的逆断层；新构造期(0.73Ma-) 郑庐断裂带附近，北段受到 N E E向的挤压，而南段则受到近东西向挤压，使断裂带再次呈现为逆断层并带有少量的右行走滑。由此可见，在区域构造应力场不断变化的条件下，郯庐断裂带是一条断裂活动性质多变的翻转构造带。郯庐断裂带南段一直被认为是晚更新世以来活动不明显或活动微弱的段落，但本文章作者在研究中发现了一些与上述认识不一致的构造形迹。在对郯庐断裂带安徽段及其两侧的多波段遥感影像进行判读和解析中发现池河附近郯庐断裂北自横山，南到藕塘呈现明显的线性影像，总体以宽约1km左右的北北东向延伸的浅色带表现出来如图3。表明郯庐断裂在此地带具有较新的活动。此外，该浅色带西侧的炼铺、桑涧子、刘家铺、下马铺和东侧的大横山、仁和集(图4)一带的北北东向线状特征表现得亦较为明显。图3 郯庐断裂带池河附近卫星影像二、郯庐断裂带南段最新活动性研究为了查明郯庐断裂带池河段的最新活动，在遥感资料分析的基础上，作者对该段断裂活动性进行了系统研究，采用现场调查和取样、钻探资料分析、跨断裂精密水准测量资料分析、断裂变形物质的定向微观结构分析和年龄测定等综合研究方法，并结合历史地震和近代小震空间分布特征分析，对池河段断裂活动习性进行了研究。因研究区域断裂构造较发育，郯庐断裂带在该段以平行断裂束的形式展布，因此将该段分为4部分来研究，自西向东依次为桑涧子一广寒桥断裂()、刘家铺一下马铺断裂()、池河一西山驿断裂()和藕塘一清水涧断裂()(图4)。关于池河段活动性的研究分两个方面：水平方向和垂直方向。1、水平方向活动性研究水平方向对上述4段分别进行勘察取样研究得出以下结论：1）桑涧子-广寒桥断裂曾有过粘蠕滑交替的变形过程，断层泥的SEM观测结果表明断裂的新活动时间主要处于中更新世。又结合该断裂附近现代有较多小震活动的事实可以得出桑涧子-广寒桥断裂现在仍具有微弱活动性且以蠕滑为主要活动方式。2)刘家铺-下马铺断裂 对该段进行钻孔取样研究及断层物质定向原态薄片显微镜观察及断层泥SEM测试结果可知断裂在中更新世有过较强活动。断裂附近发生过研究区唯一的一次破坏性地震，现代小地震较为频繁，因而这是一条近代仍具有一定活动性的隐伏断裂。3)池河-西山驿断裂 该段是主干断裂之一，对该部分的钻探资料及断裂变形物质岩心分析可知池河-西山驿断裂的主断面位于池50号孔及其附近。受其控制，断裂东侧为结晶基底，以西为晚白垩世盆地沉积。受其控制，断裂东侧为结晶基底，以西为晚白垩世盆地沉积。受其控制，断裂东侧为结晶基底，以西为晚白垩世盆地沉积。在池39号孔、池41号孔、池43 孔、池48号孔附近存在同方向的盆内断裂变形物质微观研究表明，其活动方式以蠕滑为主。此外对池河-西山驿断裂延伸及分支平行断裂的活动性研究该段变形物质形成年代为中更新世变形方式仍以蠕滑为主，且在池河-西山驿断裂旁侧的池河轮窑厂取土坑壁发现与主干断裂平行延伸的小断层，错断褐黄色含铁锰结核的晚更新世粘土，断面平直，清晰可辨(图5)，说明晚更新世以来断裂仍有活动。4)藕塘-清水涧断裂图4 研究区地震地质略图池河轮窑厂发现的小断层（镜像：45度）该研究区南缘西王集四房户河边出露的白垩纪砂岩中，可见该断裂同序次平行断裂接触带，地层强烈挤压而陡立，具扁豆体和片理化，小揉皱发育。断层泥原态薄片显微镜下可见强烈揉皱研磨变形(图6a)，反映缓慢变形特征(图6b)在藕塘镇东侧的朗峰水库泄洪道，出露该断裂平行次级断裂，断面东倾，倾角50度，有断层泥分布。其中可见面理和挤压扁豆体，原态薄片定向揉皱条带显示缓慢挤压性变形，SEM测试结果反映断裂在早更新世有过活动。综前所述，郯庐断裂带池河段在水平方向上有明显的地质活动，且发生在早跟新世至晚更新世期间。图6 a藕塘-清水涧断裂四房户剖面（镜像：北） b四房户剖面变形物质显微构造特征（40倍，正交偏光）1、垂直方向活动性研究 垂直方向上，选取的定远测线(定合1基岱山D)全长425 km，分成若干测段，分跨断裂带池河段的不同断面。对从20世纪80年代前后开始观测至1990年积累的10多年观测资料的细致分析，发现曲线虽略有起伏变化，但均在误差允许范围内。1998年对蚌宁211岱山C又进行了复测，重点监测池河一西山驿和桑涧子一广寒桥断裂，计算该测线的均方差为+199 mm。本次测量值与以前相比差值为192 mm，小于3倍均方差，故未显示明显垂直运动。三、郯庐断裂带南段活动性研究结论郯庐断裂带池河段各分支断裂虽然尚未发现大量错移晚第四纪地层的直接地质证据，但跨断裂短水准线路多期测量结果对比研究表明，该断裂带近20年来也未见明显垂直升降运动，而北北东向郯庐断裂带与北西向断裂交会部位具小震丛集现象。反映断裂目前仍存在以蠕滑为主的活动，地壳能量多以微震形式缓慢释放。值得重视的是1868年老人仓5.5级地震，即发生在郯庐断裂带组成之一的刘家铺一下马铺与北西向大赵家断裂交会部位，在其近侧仓镇窑厂取土坑壁发现晚更新世粘土中的构造节理。联系到池河沿断裂展布(图3)，显示较新的线状构造活动地貌；池河轮窑厂取土坑壁发现切错晚更新世地层的小断层，所以郯庐断裂带池河段晚第四纪期间仍有活动，特别是在其与北西向断裂交会部位，更要警惕未来破坏性地震发生的可能性。研究某地区的地质活动性主要着重于活动年代的判别和活动方式的确定。地质年代有两种：绝对地质年代和相对地质年代。地质工作中一般以相对地质年代为主，相对地质年代的确定可通过许多地质事件如火山喷发、河谷切割、沉积岩形成