（构造地质学专业论文）白坭沙湾断裂带特征及其活动性研究.pdf

白坭一沙湾断裂带特征及其活动性研究 专业：构造地质学 硕士生：付潮罡 导师：陈国能教授 摘要 白坭一沙湾断裂是一条贯穿珠江三角洲中心部位的北西向大断裂。其北起花都白 坭，南至洪奇沥水道，断裂呈束状，影响范围宽约2 5 k i n ，总长约1 2 0 k m 。断裂带的存 在及其活动性、孕震性是影响珠江三角洲中部区域稳定性的重要不利因素，对该区域的 城市规划建设带来了不利影响，甚至对城市安全构成了威胁。 本文在大量收集前人资料，总结以往工作的基础上，综合运用地质地貌、地球物理 等方法，研究了白坭一沙湾断裂的展布形态、活动方式、形成演化历史及最新活动性。 本次研究，所获得的主要成果及认识如下： ( 1 )白坭一沙湾断裂是一条宽约2 5 k i n ，长约1 2 0 k i n 由多条分支断裂( f 0 0 1 - - f 0 2 7 ) 组成的断裂带。其纵贯花都、南海、顺德、南沙、番禺、中山黄圃，沿洪奇 沥水道入海。总体走向3 2 0 。，倾向s w ，倾角大约5 0 。 - 8 0 。断裂主要发 育于云开岩群、白垩系和花岗岩中。构造岩主要为碎裂岩、硅化岩和断层角 砾岩，晚期发生硅化、褐铁矿化等蚀变：东涌一黄山鲁断裂( f 0 0 8 ) 、沙湾断 裂( f 0 1 2 ) 、都宁冈一万倾沙断裂( f 0 1 4 ) 为其主断面所在。 ( 2 ) 白坭一沙湾断裂带晚中生代以来至少经历过四次较强烈的活动：第一期的活 动表现为张性或张扭性，此期活动产生的构造岩大都受到强烈的硅化或其它 类型的热液蚀变；第二期活动发生于古近纪红层沉积之后，为低角度逆冲运 动，普遍发育构造角砾岩及碎裂岩；第三期为扭性或压扭性，形成了较为密 集的构造片岩及构造透镜体；第四期活动表现为高角度正断层，以断块重力 调整为主，活动时间为距今约5 0 万年左右。断裂带内各分支断裂在大的活动 期次内因所处的应力环境不同，以及应力场在同一期次活动中又存在不断的 调整，所以各断裂的活动特点存在差异，并非完全一致。 ( 3 ) ( 4 ) 关键词： 白坭一沙湾断裂整体活动性为中等偏上强度，断裂带与周边北西向断裂共同 控制了该区域的第四纪沉积及水系的发育。在距今5 - - 6 万年时期，珠三角地 区曾发生过一次较大规模的构造运动，且白坭一沙湾断裂带在这一时期也处 于活跃期。其最近一次较强烈活动切穿了三角层，缺失杏坛段，断距较大( 1 1 - - 2 0 米) ，可能发生于距今8 k a 一1 2 k a 之间。 白坭一沙湾断裂带可能是本区现代地震活动的主要构造，且由于该区域的断 块仍处于调整时期，所以该断裂将继续活动，需做进一步的活动断裂监测。 白坭一沙湾断裂带，活动断裂，断裂活动性，广州一佛山 h s t u d i e so nc h a r a c t e r i s t i c sa n da c t i v i t i e s o fba i n i s h a w a nf a u l tz o n e m a j o r ： s t r u c t u r a lg e o l o g y n a m e ：f uc h a o g a n g s u p e r v i s o r ：p r o f c h e ng u o n e n g a b st r a c t b a i n i s h a w a nf a u l tz o n ei sa ni m p o r t a n tn wt r e n d i n gf a u l ta c r o s sc e n t r a la r e ao fp e a r l r i v e rd e l t a i ts t a r t sf r o mb a i n it o w no fh u a d uc i t yi nt h en o r t h ，e x t e n d i n gt oh o n g q i l i c h a n n e li nt h es o u t h t h ef a u l ti sc o m p o s e do fs e v e r a lb r a n c h e st h a tr u np a r a l l e lw i t he a c h o t h e r , h a v i n ga ne f f e c t e da r e ao f2 5 k i nw i d ea n da b o u t12 0 k ml o n g t h ef a u l ta n di t sa c t i v i t y b e c o m ean e g a t i v ef a c t o ro fr e g i o n a lc r u s ts t a b i l i t y , w h i c hi sa l s oag r e a tt h r e a tt ot h ec i v i l e n g i n e e r i n ga n du r b a ns a f e t yw i t h i nn o r t h e r np e a r lr i v e r d e l t aa r e a b a s e do nal a r g ea m o u n to fa v a i l a b l ed a t aa n ds u m m a r i z i n gt h ep r e v i o u sw o r k ，t h ep a p e r s t u d i e dt h eg e o m e t r i c a lf e a t u r e so fb a i n i s h a w a nf a u l tz o n e ，u n c o v e r e dt h ec o m p o s i t i o na n d s t r u c t u r a lf e a t u r eo ff r a c t u r ez o n e ，i n t e r p r e t e di t se v o l u t i o nh i s t o r y , a n ds t u d i e dt h el a t e s t a c t i v i t i e so fd i f f e r e n ts e g m e n t so ft h ef a u l tz o n eb yt h em e t h o d so fg e o l o g i c a ls u r v e ya n d g e o p h y s i c sa n ds oo n t h em a i nc o n c l u s i o n sa r ea sf o l l o w ： ( 1 ) b a i n i - s h a w a nf a u l tz o n ew h i c hi sc o m p o s e do fm o r et h a nt w e n t ya p p r o x i m a t e l y p a r a l l e lf a u l t sh a sat o t a ls t r i k eo fn w 3 2 0 。，d i p p i n gs w w i t ha n5 0 8 0 。a n g l e t h ef r a c t u r ei sd e v e l o p e di nt h em e t a s e d i m e n t so fp t yka n dt h eg r a n i t e s t e c t o n i t ei sc o n s i s t e do fc a t a c l a s i t e ，s i l i c i f i e dr o c ka n df a u l tb r e c c i a d o n g c h o n g h u a n g s h a n l uf a u l t ( f 0 0 8 ) a n ds h a w a n f a u l t ( f 012 ) a n d d u n i n g g a n g - w a n q i n g s h af a u l t ( f 014 ) a r e i t sm a i nc o m p o n e n t s ( 2 ) b a i n i s h a w a nf a u l th a se x p e r i e n c e da tl e a s tf o u rt e c t o n i cm o v e m e n t ss i n c el a t e m e s o z o i ce r a ：f i r s tt i m e ，t h ef a u l ta c t i v a t e dw i t ham e c h a n i c so ft e n s i o no r t e n s e s h e a r t e c t o n i t e sr e s u l t e df r o mt h i se p i s o d ec o m m o n l ys i l i c i f i e di n t e n s i v e l y o rh a v eo t h e rt y p e so fh y d r o t h e r m a la l t e r a t i o n ；t h es e c o n dt i m eb e h a v e di nal o w a n g l et h r u s tw h e nt h er e db e d sf o r m e d ，a f t e rt h ep a l e o g e n ep e r i o d ，u s u a l l y f o r m i n gd y n a m i cb r e c c i aa n dc a t a c l a s i t e ；t h et h i r ds t a g ew a si nas h e a ro r c o m p r e s s o - s h e a rw a y , l e a v i n gd e n s et e c t o n i cs c h i s ta n dt e c t o n i cl e n s ；t h ef o r t h f a u l t i n ge v e n tw h i c ht o o kp l a c ea b o u t5 0k aa g or e s u l t e di nn o r m a lf a u l t sw i t h s t e e pf r a c t u r ep l a n e s ，w h i c hh a p p e n e di nt h eb a c k g r o u n do ff a u l tb l o c kg r a v i t y a d j u s t i n g t h e s et h r e eb i ge v e n t st o o kp l a c ei nd i f f e r e n td y n a m i c a le n v i r o n m e n t s ， s o ，t h e yb e h a v e dd i s t i n c t l yf r o me a c ho t h e r ( 3 ) d u r i n gt h el a t eq u a r t e r n a r y , b a i n i - s h a w a nf a u l ts t i l la c t i v a t e di nar e l a t i v es t r o n g i n t e n s i t y s e d e m e n t a t i o na n dw a t e rs y s t e mw i t h i nt h es t u d i e da r e ai sc o n t r o l l e db y t h i sf a u l ta n di t sn e i g h b o r s d u r i n g5 0 6 0 k ab p ，at e c t o n i cm o v e m e n tt o o kp l a c e w i t h i np e a r lr i v e rd e l t aa r e a i nt h es a m et i m e ，b a i n i s h a w a nf a u l te x p e r i e n c e d t h el a t e s tf a u l t i n ge v e n t ，w h i c hb r o u g h ta b o u ta n11 2 0 mo f f s e ti nt h es a n j i a ob e d i th a p p e n e dp r o b a b l yd u r i n g8 1 2 k ab p ( 4 ) b a i n i - s h a w a nf a u l ti sa ni m p o r t a n te a r t h q u a k ef a u l ti nt h es t u d i e da r e a d u et o r e g i n a lf a u l tb l o c ka d j u s t i n g ，f a u l t i n ge v e n ti sp o s s i b l e l yt oc o n t i n u e ，s o ，e n o u g h a t t e n t i o ns h o u l db ep a i da n d m o n i t o r i n gw o r ki sn e e d e d k e yw o r d s ：b a i n i s h a w a nf a u l tz o n e ，a c t i v ef a u l t ，a c t i v i t i e so ff a u l t ， g u a n g ：h o uf o s h a na r e a l i u a n r z l a o u - vo s l l a na r e a 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的 研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本 人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：讨钡殳。 日期：彬年钐月 学位论文使用授权声明 本人完全了解中山大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学 校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电 子版和纸质版，有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论 文进入学校图书馆、院系资料室被查阅，有权将学位论文的内容编入 有关数据库进行检索，可以采用复印、缩印或其他方法保留学位论文。 学位论文作者签名：付揿乒 日期：澎年月夕日 导师签名：盯孓现鑫辱 日期忍o i 声6 月 1 1 选题目的及意义 第一章绪论 珠江三角洲是中国改革开放的前沿，经济高度发达、人口高度密集，其中广州、佛 山、中山、珠海、东莞、深圳六市和香港、澳门两个特别行政区，常住人口就达4 4 3 7 万，2 0 0 9 年g d p 总量达4 4 5 0 0 亿人民币( 折合美元约6 6 4 0 亿) ，人均g d p 超过1 0 万元。而广州与佛山两市g d p 已占广东省g d p 总和的3 3 4 3 ，随着广佛同城化建设的 快速发展，这两市将在珠三角扮演更重要的角色。 珠江三角洲位处环太平洋地震带，其内分布有多条不同方向的区域性基底断裂，控 制着三角洲盆地的形成和演化( 黄玉昆、夏法、陈国能，1 9 8 3 1c h e ng n ，e ta l ，2 0 0 2 ) 。 近年来，国土资源部与广州市政府、佛山市政府联合开展了广州、佛山两市城市地质 调查项目( 分别由广东省地调院和佛山市地质局承担) ，其下均设置了主要断裂活 动性研究与区域稳定性评价专题( 由中山大学地球科学系承担，陈国能教授主持) ， 对广州、佛山两区基底断裂的活动性问题展开了系统的研究。最近的地震记录是1 9 9 7 年9 月2 3 和2 6 同，在广东省三水市南边镇发生m l 3 7 和m l 4 4 级两次地震，第二次地 震的震中烈度达度强，造成了很大的破坏，为罕见的低震级高烈度震例。根据震源机 制解( 李纯清等，1 9 9 8 ) 及等烈度线图资料分析，震源机制解的节面及等烈度线长轴与 白坭一沙湾断裂甚为吻合。 据张虎男( 1 9 8 2 ) 的研究，广州地区自公元1 0 4 5 年至今，震中带不断的发生迁移， 1 9 0 3 以后，震中又迁至兰角洲东侧的广州一番禺附近。震中迁移具有以下特点： 1 迁移的震中呈带状分布，震中带的方向与北西向的西江断裂和白坭一沙湾断裂 基本平行； 2 震中带有规律地依次东一西一东迁移。 根据这个迁移规律推断，广州一番禺区域目前正处于地震活跃期，且与白坭一沙湾 断裂可能存在较直接的关系。 从上可见，白坭一沙湾断裂带对于广州、佛山地区的城市建设和人民的生命财产安 全存在直接的影响，因此对其进行深入系统的研究，查明其空间分布、演化历史及近代 l 活动性和活动趋势，不但对于珠江三角洲的形成和演化等理论问题的研究有重要理论意 义，更有重要的实用意义。 1 2 研究历史与现状 珠江三角洲新构造问题的研究可追溯到二十世纪早期( 陈国达，1 9 3 4 ；吴尚时等， 1 9 4 7 ：曾昭璇，1 9 5 7 ：叶汇，1 9 6 3 ) 。在三角洲的形成方式方面，曾昭漩( 1 9 5 7 ) 提出 了珠江三角洲地形发育模式，认为珠江三角洲是由于东北走向山地斜贯而产生的冲缺三 角洲，构造在此过程中起很大的作用。在此基础上，黄镇国等( 1 9 8 2 ) 提出了复合冲缺 三角洲的发育模式，龙云作等( 1 9 8 9 ) 认为珠江三角洲沉积形成模式在更新世为潮控海 泛型溺谷湾堆积模式，全新世为河潮混控型多元复合的湾内充填三角洲组合模式。1 9 8 0 年，张虎男首先提出了珠江三角洲可能属于断块型三角洲的认识。其后，黄玉昆、夏法、 陈国能等( 1 9 8 3 ) 首次建立了珠江三角洲的基地断裂格局( 图1 - 1 ) ，指出珠江三角洲的 基底断裂主要有东西、北东和北西三组，三者相互交切，将三角洲基底分割成为多个规 模不等的断块；断块的差异运动控制了珠江三角洲的地貌形态、沉积作用和水系发育等。 这一认识后来被越来越多的研究者所证实( 龙志强等，1 9 8 9 ；陈国能等，1 9 9 3 ；朱永亮 等，1 9 9 6 ；陈伟光等，2 0 0 0 ；邹和平等，2 0 0 1 ) 。 在珠江三角洲第四纪地层划分和沉积研究方面，黄镇国等( 1 9 8 2 ) 将本区第四纪地 层自下而上划分为二个组、六个段及二个层，即礼乐组( 包含石排段、西南镇段、三角 层) 、桂洲组( 包含杏坛段、横栏段、东升层、万顷沙段、灯笼沙段) 。第四系厚0 3 6 9 1 m ，顶板埋深0 0 1 6 1 m ，底板埋深在0 3 - - - , 7 6 1 m ，最厚沉积在三民岛、新垦一带。 广东省地质调查院1 ：2 5 万广州市幅( 2 0 0 0 ) 、l ：2 5 万江门市幅区域地质调查( 2 0 0 3 ) 以岩石地层为主的多重地层划分比较深入，基本上反映了区内第四纪地层的总体发育特 征，但广州地区第四纪地层包含了内陆河谷和三角洲平原的过渡带，其地层划分的衔接 会是一个复杂的问题。此外，以年代地层为主划分地层的前提是年代数据的可靠性，以 往的年代数据以1 4 c 、热释光为主，有必要利用新方法及多种方法相互印证的方法进一 步确定。 在沉积相和沉积旋回的划分上，黄镇国等( 1 9 8 2 ) 将珠江三角洲第四系划分为三个 沉积旋回，认为自晚更新世以来发生过3 次海侵事件( 黄镇国等，1 9 8 2 ) ；随着研究的深 2 入，很多学者认为珠江三角洲自晚更新世以来可能只发生过2 次海侵事件，只有2 个沉积 韵律或沉积旋回( 龙云作，1 9 9 0 ：陈国能等，1 9 9 4 ： c h e ne ta l ，2 0 0 1 ) ；9 0 年代中期， 在以往研究的基础上，陈国能对珠江三角洲晚更新世以来的海水进退和沉积古地理提出 了新的认识，认为珠江三角洲在其演化历史中经历了前三角洲、古三角洲和新三角洲三 个阶段，三角洲的水系和沉积古地理的演化与基底断裂的活动密切相关( 陈国能等， 1 9 9 4 ：c h e ng u o n e n ge ta 1 ，2 0 0 1 ) 。 上世纪8 0 年代，众多学者研究了本区的断裂构造，认为本区的断裂可分为三组( 张 虎男，1 9 8 0 ；黄玉昆等，1 9 8 3 ；严国柱，1 9 8 5 ) ：近东西向瘦狗岭断裂，走向n w w ，倾向 西南，倾角5 0 。8 0 。；北东向广从断裂、新会一市桥断裂、横栏一石龙断裂、五桂山 南北麓断裂等，走向北东，倾角4 0 。6 0 。；北西向断裂包括西江断裂、北江断裂、 白坭一沙湾断裂、化龙一黄阁断裂、南岗一太平断裂等，走向北西，倾向南西，倾角4 5 。7 0 。，形成时间较晚，切割前述两组断裂( 图l 一1 ) 。在这之后，随着地质调查工 作的不断深入，各断裂的空间展布特征、活动历史和活动性得到了较为详细的研究( 魏 柏林等，1 9 8 8 ；陈国能等，1 9 9 3 ；龙志强等，1 9 8 9 ：朱永亮等，1 9 9 6 ：文爱花等，1 9 9 9 ： 陈伟光等，2 0 0 0 ；邹和平等，2 0 0 1 ) 。陈国能、张珂等于1 9 9 3 年根据断裂野外露头观察、 地貌特征及热释光年龄测定等资料，分析讨论了珠江三角洲主要断裂的最新活动性及其 稳定性。2 0 0 7 年- - 2 0 0 9 年，陈国能等相继完成了佛山市、广州市主要断裂活动性及区域 稳定性评价，进一步完善了珠江三角洲地区活动构造与城市地壳稳定性这一专题的研 究。 以前人们( 黄玉昆等，1 9 8 3 ：严国柱，1 9 8 6 ：张虎男，1 9 8 9 ：陈国能，张珂等，1 9 9 3 ) 的研究认为北东向广从断裂的活动多为缓慢蠕动，而经过本课题组的研究发现，广从断 裂北段第四纪以来基本处于稳定状态；中段活动方式可能以蠕动为主；而南段晚更新世 以来至少发生过两次较强烈的活动：分别为距今4 0 k a 年及距今l o 2 0 k a 年，这两次活 动的性质是突发或急速的，而不是过去说认为的蠕动。近东西向的瘦狗岭断裂其近期活 动表现特征亦是如此。 北西向或北北西向的化龙一黄阁断裂、文冲一珠江口断裂和南岗一太平断裂三条断 裂中，前者和后者分布构成了狮子洋断块西、东两侧边界。且这三条断裂均有过多次的 活动。断裂的最后一次活动均表现为f 断层，且为突发活动，也并非前人认为的“北西 向断裂形成较晚，除表现为活动期次相对较少外，构造岩的显微构造特征也不典型”( 张 虎男等，1 9 9 4 ) ，其活动时间可能为距今2 0 k a 以后。 白坭一沙湾断裂北起花都白坭，向南经官窖、松岗、大沥、顺德平洲、陈村至番禺 沙湾，沿洪奇沥水道没入伶仃洋，总体走向3 2 0 。，倾向s w ，倾角大约5 0 。 - - 8 0 。该 断裂穿行于晚古生代一新生代地层，地层中发育一系列同方向的断裂和褶皱，还错断了 新华夏系和纬向构造，控制了三水白垩一古近纪盆地的东侧边界。晚第四纪以来，断裂 呈正断平移方式活动。 作为珠三角地区北西向一条主干断裂，白坭一沙湾断裂带因其大部都隐伏于第四纪 之下，露头较少，所以对这条断裂的专题研究较少。这条断裂带在遥感影像上表现为深 浅不同的断续色带、断裂两侧颜色差异、山体切割、河流肘状和角状拐弯等影像特征( 佛 山地质局，2 0 0 7 ) 。航磁t 系列图对该断裂有很好的反映。在其上延l o 、2 0 、3 0 k m 图 上反映都很清楚，浓黑影带白花都西北侧，经广州、番禺西侧、中山东北侧往南西方向 可直延至担杆列岛西侧，据推测，本断裂深可及2 0 k m 以上( 任镇寰等，2 0 0 7 ) 。 黄玉昆等( 1 9 8 3 ) 提出，在三角洲断块分区中自坭一沙湾断裂( 白坭一灵山断裂) 控制了三角洲中部断隆区的西边界和中部断陷区的东边界，是中部断隆区和断陷区的分 界线。张虎男等认为( 1 9 9 4 ) ，“北西向断裂断裂活动的强度相差较大，在其影响带内的 花岗斑岩，几乎没有应力作用的迹象。而白泥一沙湾断裂构造岩的分布不仅有一定的宽 度，还可细分为若干不同的岩性一变形带 ，所以可推断其经过了多期活动，活动性较 强。据宋方敏等( 2 0 0 3 ) 对白坭一沙湾断裂的两盘4 个可对比钻孔的相对高度及测年计 算得出，晚更新世以来，两盘相对位移速率为0 3 8 , - - , 0 3 9 m m a ，判定其为弱活动性构造。 但也有学者认为，白坭一沙湾断裂目前是北西向断裂中最为活动的一条断层，且这条断 层与多次历史地震有关( 李纯清，1 9 9 8 ；卢帮华，2 0 0 6 ) 。 4 图1 1 珠江三角洲基底地质图( 据陈国能等19 9 5 ) 1 、下第三幕2 、上白垩统3 、下白垩统4 、丘陵台地5 、断裂 f 1 癌狗岭一罗浮山断裂：f 2 五桂山北麓断裂：f 3 五桂山南麓断裂：f 4 西江断裂； f 5 三水一石歧断裂：f 6 白坭一沙湾断裂：”化龙一黄阁断裂：f 8 南岗一太平新裂 f 9 古劳一广州( 广从) 断裂，f 1 0 新会市桥断裂：f 1 1 横栏一石龙断裂 1 3 存在问题 虽然有众多学者( 黄玉昆，1 9 8 3 ：张虎男，1 9 9 4 ：李纯清，1 9 9 8 ：宋方敏，2 0 0 3 ； 卢帮华，2 0 0 6 ；任镇寰等，2 0 0 7 ) 对广州地区的断裂做了大量的研究并取得丰厚的研 究成果。但是由于白坭一沙湾断裂犬部为第四纪所覆盖，并且由于受当时研究技术、手 段等条件的限制，前人的研究j ：e 有不少问题有待进一步解决。 1 因白坭一沙湾断裂大部隐伏于第四纪之下，其南段更是如此，所以对于它的展 5 布位置一直以来就有争论。以前普遍认为该断裂的展布位置大致为花都白坭、官窖、松 岗、至番禺沙湾线，但是也有资料显示，该断裂不仅控制了洪奇沥水道的展布，而且 在佛山顺德、中山黄圃一线也有出露； 2 前人对白坭一沙湾断裂的研究多着重于单条断裂的研究，而从其出露的情况及 钻孔资料看，该断裂有可能是多个断裂组成的断裂带，其带内断裂组成有待研究； 3 研究断裂的活动历史对于断裂的活动性评价有重要的意义，运用“将古论今 的地质原理可以对断裂未来的活动性做出客观的判断。白坭一沙湾断裂中生代以来的活 动历史如何，各活动期次之间存在怎样的差异，带内各断裂活动历史是否一致等问题还 有待商榷； 4 断裂的活动性评价对于断裂的邻近区域甚至整个珠三角区域的安全性有重要的 现实意义，部分人认为白坭一沙湾断裂活动性较弱，但是也有人提出不同意见，对其活 动性怎样才能做出更科学的评价。 1 4 论文研究方法 前人在珠江三角洲地区做过不少野外调查勘探以及沉积学的研究，积累了大量的调 查研究资料，取得了丰硕成果，其中包括断裂露头、地震、测氡、测年等资料。本论文 利用野外地质调查资料、物探资料、钻孔资料及室内分析测试结果等，在定位断裂展布 位置的基础上，通过研究断裂构造的基本特征及第四纪沉积物分布特征，探讨白坭一沙 湾断裂晚第四纪以来断裂活动性。因此，本论文着重从以下几个方面展开研究： ( 1 ) 综合利用野外观测点资料、浅层地震剖面、断层氡气剖面以及钻孔等资料， 确定白坭一沙湾断裂的展布位置；并根据已有资料判断带内各断裂的基本特 征； ( 2 ) 通过研究分析野外露头、构造岩薄片及三水盆地的演化历史，探讨白坭一沙 湾断裂的活动历史以及其中生代以来各期次活动变形特征： ( 3 ) 结合地貌特征、断层气测量、浅层地震及钻孔联合剖面综合分析第四纪以来 白坭一沙湾断裂的活动性，并结合该区域的已发生地震的资料以及珠江三角 洲断块活动特征推测该区域稳定性。 6 1 5 工作量统计 本次研究依托导师主持的广州市主要断裂活动性及区域稳定性研究及佛山 市主要断裂活动性及区域稳定性研究项目，从论文准备到撰写的过程中，多次进行野 外地质调查与采样，室外及室内完成的工作量如表1 1 所示。 表卜1 工作量统计简表 项目名称单位 工作量执行者 野外调查天 4 5 作者与项目组 剖面观测及绘制条 3 作者与项目组 野外地质照片 张 9 0 0 作者与项目组 岩石薄片制作与鉴定个 1 1 作者与项目组 图件清绘及改编 张8 0作者 收集钻孔个 2 0 0 0 作者 物探资料分析条 2 5 作者 7 第二章研究区区域地质背景 2 1 研究区范围及地貌特征 白坭一沙湾断裂带位于珠江三角洲中部，总体呈北西走向，故本文的研究区大体以 广州城区为中心，南至中山洪奇沥，北至广州花都区，地理坐标范围是n 2 2 。3 0 n 2 3 。3 5 ，e 1 1 2 。5 0 b 1 1 3 。4 07 ( 图2 一1 ) 。区内地势上北高南低，北部地貌类型主要 为中低山、丘陵、台地和山间盆地，南部主要为三角洲平原。 2 2 地层概况 图2 1 工作区范围示意图 根据l ：2 5 万广州市幅和江门市幅区域地质调查、佛山市城市地质调查以及广州市 城市地质调查成果，研究区出露的前第四纪地层由老至新有前寒武系、泥盆系、石炭系、 二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系、占近系和第四系( 如图2 - - 2 ) 。现分述如下： 8 1 前寒武系 该套地层出露于番禺市桥、沙湾一带，隐伏于番禺鱼窝头、南沙等地，为云开岩群 ( p t y ) 。该套岩层强烈变形、无顶无底，新生的构造面理和层间剪切发育，并置换了早 期层理，是受强烈变形变质改造的无序地层。其主要由云母石英片岩、云母片岩、黑云 母斜长片麻岩、变粒岩、变质砂岩和石英岩类组成，局部央炭质板岩及混合岩。 2 泥盆系( d ) 泥盆纪地层主要出露于花都及广州西郊一带，同时广泛隐伏于该地区第四系地层之 下。调查区内其主要岩性为灰岩、细砂岩、粉砂岩、页岩等，岩石具有轻微变质。自下 而上分出6 个组级岩石地层单位：杨溪组( d d ) 主要岩性为砾岩、砂砾岩及砂岩，夹粉 砂质页岩。老虎头组( d 2 ，) 以中细粒砂岩为主，夹粉砂岩、页岩等；春湾组( d 3 c ) 主要岩 性为粉砂岩夹细砂岩、粉砂质页岩。天子岭组( d 3 t ) 主要岩性为浅灰、深灰色灰岩；帽 子峰组( d 3 c l m ) 主要岩性为粉砂岩与页岩、细砂岩互层。长够组( d 3 c i c ) 主要岩性为灰白、 灰黑色灰岩、钙质页岩等。 3 石炭系( c ) 石炭纪地层主要出露于广州西郊及北郊、花都等地。沉积建造类型有滨岸浅海碎屑 沉积、滨岸沼泽含煤沉积和浅海碳酸盐台地沉积。主要岩性为砂岩、页岩、炭质页岩、 灰岩、白云岩，央含砾砂岩、铁质砂岩、硅质岩及煤层等，总厚 1 0 0 0 m 。根据岩性、 岩石组合和沉积特征，自下而上分为5 个组级岩石地层单位：大赛坝组( c i 出) 主要岩性 为粉砂岩、细砂岩，夹页岩、炭质页岩等；石磴子组( c i s ) 主要岩性为灰、深灰色灰岩， 下部与白云质灰岩互层，夹生物灰岩；测水组( c i c ) 主要岩性是砂岩、粉砂岩夹炭质页 岩及煤层；曲江组( c i q ) 主要岩性为硅质岩、砂岩、页岩夹薄层灰岩等；壶天组( c 2 h ) ， 主要岩性是灰白色夹多层肉红、暗红色灰岩。 4 二叠系( p ) 二叠纪岩石地层零星出露于广州嘉禾、新市至三元里一带，并隐伏于该地区第四系 地层之下。区内二叠纪地层由浅海碳酸盐岩沉积、滨岸湖沼含煤沉积、滨岸湖泊红色碎 屑沉积等多种建造类型组成。自下而上分为5 个组级岩石地层单位：栖霞组( p l g ) 主要 岩性是狄岩央粉砂岩及炭质页岩：孤峰组( p 2 9 ) 主要岩性为粉砂岩；童子岩组( p 2 t ) 主要 岩性为砂岩、粉砂岩及页岩；沙湖组( p 2 妫) 主要岩性为砂岩、粉砂岩；圣堂组( p 2 s t ) 主 9 要岩性为黄、浅褐黄、紫红、灰紫色含深红色铁质小结核的粉砂岩、粉砂质页岩、砂岩 等呈互层状。 5 三叠系( t ) 三叠纪岩石地层主要见于广州新市、石井、黄石、花都华岭、赤坭、炭步、江高等 地，并隐伏于该地区第四系地层之下。区内早三叠世继承了晚二叠世海盆沉积，由粗一 细一粗构成一个大的沉积旋回，岩性主要为含砾砂岩、砂岩、粉砂岩、泥岩，底部为砾 岩、砂砾岩，不整合于前三叠纪地层之上，富含双壳类、植物化石。该套地层分为3 个 组级岩石地层单位：大冶组( t i d ) 为一套浅灰、灰色灰岩夹钙质泥岩。红卫坑组( t 3 h w ) 底部为砾岩，下部砂砾岩夹可采煤层，中上部为粉砂岩、粉砂质泥岩、夹2 - - 3 层不稳 定砾岩和2 层局部可采煤层。小坪组( t 3 x ) 为一套较粗的含煤碎屑岩。 6 侏罗系( j ) 侏罗纪地层出露范围小，仅见于广州越秀山至景泰坑一带，为一套浅海、海陆过渡 碎屑沉积，主要岩性为砂岩、粉砂岩、泥岩，夹劣质煤，与前侏罗纪地层呈不整合接触。 自下而上分为3 个组级岩石地层单位：金鸡组( j r ) 岩性为细粒石英砂岩、粉砂岩、粉砂 质泥岩互层，夹少量劣质煤及煤线。吉岭湾组( j 2 1 ) 以大套安山岩为标志分两部分，下部 为英安质凝灰岩、沉角砾集块岩、沉凝灰岩、粉砂岩、粉砂，上部为安山岩、安山质凝 灰熔岩及安山质集块岩和英安质凝灰岩。热水洞组( j 3 ，) 为一套酸性火由岩，主要由流纹 岩、流纹质凝灰熔岩夹少量硅质页岩组成。 7 白垩系( k ) 白垩纪岩石地层主要出露于广州、番禺、顺德陈村等地，并广泛隐伏于番禺大石、 南村、沙湾、榄核及灵山一带的第四系地层之下。该地层为一套陆相红色碎屑沉积，自 下而上由粗一细一较粗组成两个大的沉积旋回，岩性主要有砾岩、砂砾岩、砂岩、粉砂 岩、泥岩，夹灰岩、泥灰岩及凝灰岩等。根据岩性、岩石组合和沉积特征，自下而上可 划分为4 个组级岩石地层单位：百足山组( k l b ) 为一套杂色的较粗的碎屑岩和火山碎屑 沉积岩。白鹤洞组( k 1 6 办) 为一套碎屑岩，上部央泥灰岩和灰岩，普遍含薄层或团块状石 膏，并见有次英安岩和次流纹岩。三水组( k 2 s s ) 为一套位于大塑山组之下的下粗上细的 碎屑岩夹碳酸盐岩。大塑山组( k 2 讲) 为一套由灰紫或暗紫红色粉砂岩、细砂岩夹砂砾岩 和狄黑、深灰色钙质泥岩及泥灰岩组成。 l o 图2 2 工作区区域地质 口第四系：e 下第三系碎屑岩k 白垩系碎屑岩：j 侏罗系砰屑岩t 三叠系泥岩、舍煤砗届岩； p 二叠系砂岩、粉砂岩c 石嶷系灰岩一砖岩：d 混盆系灰岩、砂岩：z 震旦系变质砂岩、片麻岩： y52 燕山期花岗岩；y ，加里东期花岗岩 8 占近系( e ) 占近纪地层在调查区内出露比较零星，分布于广州i 龙归盆地、番禺莲花【| i 、佛“i 西 淋岗等地，并隐伏十上述地区及南沙a 倾沙、新垦等地的筇系地层之f 。调查区内古 近纪地层为一套陆相碎屑沉积，根据岩性、岩石组合和沉积特征，自7 - 而t 可划分为3 个组级岩石地层单位：革庄村组( e t x ) 为套下根上细的红色地层。j 一布心纽( e 1 2 肋为 套由钙质泥岩、泥破岩、油页岩、粉砂岩和砂岩组成的深狄色岩层。宝月组( e ：如) 为 一套红色碎屑岩。华涌组( e 2 h ) 为一套位于宝月组之上的碎屑岩和火山岩。 9 第四系( o ) 第四系松散沉积物广泛分布于南部三角洲平原和北部山地沟谷中，成因类型复杂， 有河口三角洲沉积，又有陆相沉积，岩相岩性及沉积物厚度多变。根据第四纪沉积物形 成的因素和条件不同，该区域第四纪松散沉积物可划分为三角洲平原区和河谷平原区， 共分为4 个组。 三角洲平原区由晚更新世的礼乐组( q p ) 和全新世的桂洲组( q h g ) 组成： 礼乐组( q p l ) 指广东沿海一带顶部以一套风化花斑状粘土为标志，被全新世( 1 2 万 年至今) 海相或三角洲相沉积层所不整合覆盖的一套河流一三角洲一海相沉积物，以卵 石、砂砾、砂、粘土为主，厚几十厘米至数十米不等，自下而上划分为石排段( q ，) 、 西南镇段( q 矿) 和三角层( o p 剐) 。区内该组1 4 c 或热释光年龄多在6 0 8 0 0 - 1 2 2 2 0 4 8 0 a b p 之间，其地质时代属晚更新世。 桂洲组( q h g ) 指平行不整合覆于礼乐组或超覆于基岩风化壳之上的一套地层，沉积 物为灰、灰黑色含有丰富腐植质和蚝壳的淤泥、粉砂、细砂、砂砾，代表广东沿海全新 世的一套海陆交互相沉积。自下而上由杏坛段( q h x ) 、横栏段( q h h ，) 、万顷沙段( q h ”) 和灯笼沙段( q 俨) 等组成。区内该组厚度从几十厘米至数十米不等，所测同位素年龄 在1 0 4 7 0 1 0 0 - - 1 1 7 5 3 3a b p ，其地质时代属全新世。区内全新统开始接受沉积的时 间，不同区域存在明显的差异，其沉积时间上不同区域存在明显的差异，迸一步反映了 珠江三角洲断块活动的特征。 河谷平原区沉积物在该区可见其中2 个组： 小市组( q p x s ) 主要分布于花都、太和、江高、嘉禾、新市等地，岩性以浅黄、灰 白、红褐、灰黄色的卵石、砾石、含卵石的砂层及浅黄、灰白、红褐、灰黄、花斑色粉 质粘土及砂质粘土为主，局部夹有灰色灰黑色粘土或泥炭土，厚0 4 , - - , 6 1 5 9 m 不等。 在江高镇镇政府西南2 0 0 m 处第四系底部3 0 9 9 m 处细粒石英砂光释光年龄为 5 2 2 0 0 6 0 0 a b p 。 大湾镇组( q h d w ) 主要分布在花都新街河两岸，为河流一级阶地沉积物。岩性主要 为黄色砂卵石层、浅土黄色含砾中粗砂层及细砂层、砂质粘土，厚0 3 - - - - 3 7 5 m 。顶板埋 深0 0 2 8 0 1 m ，顶板高程2 9 0 7 4 一2 4 5 3 m ，底板埋深0 3 , - 一3 9 5 m ，底板高程2 9 0 2 4 - 1 2 - 3 0 9 m 。 2 3 岩浆岩 区内花岗岩类主要形成于三叠纪、侏罗纪及白垩纪，其中以侏罗纪花岗岩最为发育。 晚三叠世花岗岩在区内以小岩株、小岩枝出露，部分呈岩基状产出，地表主要分布 在广州番禺、南沙等地，岩性主要为细粒石英闪长岩( t 3 8 0 ) 、中细粒斑状黑云母花岗 闪长岩( t 3 w ) ，岩石具半自形一他形粒状结构、嵌晶结构，块状构造，基质具花岗结 构。次生蚀变矿物可见黝帘石、绿帘石、绿泥石、碳酸盐矿物等。局部岩石节理发育， 沿节理面出现褐铁矿化，并可见有少量的黄铁矿化。 晚侏罗世花岗岩( j 3 丫) 出露于磨刀坑水库及狮岭镇北部边缘附近。据钻孔揭露资料， 该地层于广州市西部石围塘北面大坦沙西侧一带隐伏于第四系地层之下。岩性为中细粒 黑云母( 二长) 花岗岩( j 3 t 1 7 ) ，岩石具似斑状结构，基质花岗结构、半自形粒状结构， 块状构造。斑晶以斜长石为主，次为黑云母、角闪石，造岩矿物为钾长石、斜长石、石 英、黑云母及角闪石。 晚白垩世花岗岩( k ：丫) 在地表少量出露于番禺灵山、大岗和陈村西淋岗附近，其余 隐伏于南沙横沥一大岗一带的第四系下面以及广州市江高镇南部约2 k m 第四系下面，呈 不规则状或长条状的小岩株、小岩枝状产出。岩性为中( 细) 粒斑状( 黑云母) 二长花 岗岩( k ：q v ) ，岩石呈灰白一灰红色，具中( 细) 粒花岗结构，似斑状结构，斑晶主要 为钾长石，中粒斑状黑云母二长花岗岩中钾长石斑晶粗大，可达4 c m 左右。岩石主要矿 物成分有钾长石、斜长石、石英、黑云母等，微量及蚀变矿物见有磷灰石、锆石、绿泥 石、绿帘石、钠长石等；岩石常见压碎蚀变，长石、黑云母常被绿泥石、绢云母、白云 母交代。岩石中偶见英云闪长岩包体。 2 4 地质构造 1 褶皱构造 在侏罗纪一白垩纪时期，岩浆活动强烈，伴随岩浆岩形成的还有大量的褶皱构造。 这时期形成的褶皱分为燕山期褶皱和喜山期褶皱。 1 燕山期褶皱 指形成于燕山运动、主要发育于晚古生代及三叠世地层中的褶皱，主要分布于花县 一带，总体呈“s ”形或弧形展布，由冯村复背斜及花县复向斜等组成。轴向北东，卷入 褶皱的地层为泥盆一石炭系及三叠系，褶皱两翼基本对称，轴面近于直立，不发育轴面 劈理，形态主要为开阔型褶皱或者是宽展型对称或不对称的箱状向斜或梳状背斜，为典 型侏罗山式盖层褶皱。由于晚三叠世小坪组也被卷入褶皱，因此褶皱主要形成于燕山早 期，后又受到白垩一古近纪红盆不整合覆盖，并为晚期的脆性断裂带所切割。 2 喜山早期褶皱 主要分布于龙归古近纪盆地中，卷入褶皱地层为古近系。发育较好的有太平场背斜， 褶皱形态以开阔型为主，轴向北东，轴面直立，属浅层次等厚型褶皱。由于第四系覆盖， 褶皱出露不全。太平场背斜属开阔型背斜拱曲，轴线走向北东2 0 。 - - 3 0 。，长约5 k m 。 核部为古近纪宝月组下部钙质泥岩、粉砂岩，两翼为宝月组砂砾岩、砂岩及粉砂岩。南 东翼倾向9 0 。1 4 0 。，倾角5 。 - 2 5 。；北西翼倾向北西，倾角平缓。褶皱南西段为 第四系覆盖。 2 断裂构造 研究区主要发育北东向、东西向和北西向三组断裂带( 图2 - - 3 ) ： ( 一) 北东向断裂 广州一从化断裂带展布于本区西北部，属于恩平一新丰区域断裂带的中段，总体呈 北东3 0 。- - - 5 0 。方向延伸，区内延长大于l o o k m ，波及宽度约1 5 3 0 k m 。断裂迹象明显， 南东侧为低山丘陵地貌，出露大片前震旦纪变质岩及中生代花岗岩，西侧为广花笳地， 区内分布有石炭系、二叠系、侏罗系和古近系。断裂带控制了古近纪龙归盆地的展布， 复又切割了它。断裂在花岗岩中主要发育硅化岩、蚀变碎裂岩及断层角砾岩，局部见糜 棱岩化岩石；在沉积岩及变质岩中则主要形成片理化带，并有硅化、绢云母化及绿泥石 化，局部见构造透镜体及牵引褶皱。 新会一市桥断裂带，西南部延伸至新会市，东北端至番禺石楼附近，总体走向4 0 - 5 0