（地质工程专业论文）贵州区域地壳稳定性及地震危险性分析.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第l 页 摘要 贵州的构造单元分属扬子陆块、江南造山带和右江造山带。受板块活动 的影响，构造断裂带附近地壳活动频繁，地震颇多。但，就全国的地壳活动 性而言，总体来说，贵州地区相对比较稳定。 地震活动的强度和频度均居全国中等水平，这与贵州所处的特殊地体区 位环境( 即著名的中国南北地震带的中南端边缘) 有关。当然，贵州境内各地 区地震活动的强度和频度也有较大的差异。 贵州的地震，严格受地质构造制约并与活动构造带密切相关，在空间分 布上，强震大部集中在省境西部，具有一定的成带性并与深大断裂有关。巾、 强震的发生，均受北西、北东向活动断裂的控制。在这些活动构造带中，以 新华夏系构造带为主体，而其他构造体系与之呈重按、斜接或反接复合关系。 其中以成生最晚、分布最广而又具有多期活动史的新华夏系最为活跃，与地 震关系亦最密切。根据活动构造带的生成历史及空间展布特点，可划分为5 个活动构造带。 贵州地区地球物理场及其深部结构变化特征表明该地区地壳稳定性较 好，不是地震的多发区。 贵州挽近活动断裂与地震有着密切的联系，但其规模小，延伸距离短， 不会引发大规模地震。构造应力场数值模拟分析表明，与地震密切相关的挽 近活动断裂主要集中在中西部地区，在现今板块的构造作用下，构造应力局 部集中，可能是地震发生区，但构造活动引发5 级以上地震的可能性极小。 贵州地震，也和全国一样，在近百年来已经历过4 个活跃期。自1 9 8 8 年开始，又进入本世纪的第5 个活跃期，并将持续到2 0 0 0 年前后。 根据构造稳定性分区的基本原则和指标体系，应用模糊数学综合评判方 法，将贵州全省分为相对稳定、相对基本稳定和相对不稳定等三个大类和九 个砭类。 关键词贵州地区；新构造运动；活动断裂；区域构造应力场；数值模拟 糊综合评判 西南交通大学硕士研究生学位论文 第| i 页 a b s t r a c t g u i z h o ut e c t o n i cu n i ti sd i v i d e di n t oy a n g z h ip l a t f o r m ，j i a n g n a na n dy o u j i a n g o r o g e n i cb e l t s u n d e rt h ee f f e c to fp l a t ea c t i v a t i o n ，t h e r ea p p e a r e dt h ed i s p l a c e m e n t s a n d e a r t h q u a k e s n e a rs t r u c t u r a l b e l t s c o m p a r e dw i t h t h en a t i o n a le a r t hc r u s t a l a c t i v i t y , g e n e r a l l y , g u i z h o u i sac o m p a r a t i v e l ys t a b i l i t yr e g i o n a g a i n s t t h ew h o l en a t i o n ，i ng u i z h o u i n t e n s i t ya n df r e q u e n c y o f e a r t h q u a k e s i s m o d e r a t e ，w h i c hi sr e l e v a n tt oi t ss p e c i a lt e r r a n ee n v i r o n m e n t s ，t h a ti s a tt h es o u t h e d g eo fs o u t h - - n o r t he a r t h q u a k ez o n e i nc h i n a ) b u t ，t h ei n t e n s i t ya n df r e q u e n c y o f e a r t h q u a k e s i sm o r ed i f f e r e n tt h r o u 【g h o u tg u i z h o u t h ee a r t h q u a k eo fg u i z h o ui sc o n t r o l l e ds t r i c t l yb yg e o l o g i c a ls t r u c t u r ea n d c l o s e l yr e l a t e dt ot h ea c t i v i t yo f s t r u c t u r a lb e l t s i ns p a c e ，m a j o r i t yo fe a r t h q u a k e sa r e f o c u si nt h ew e s t ，d i s t r i b u t ea l o n gt h ed e e pf a u l t s t h em i d d l et os t r o n ge a r t h q u a k e s a r el o c a t e do ni n t e r s e c t i o n b yn o r t h - w e s t a n dn o r t h - e a s ta c t i v ef a u l t s ，i nw h i c h n e o c a t h a y s i a ns t m c t u r a ls y s t e mp l a y si m p o r t a n tr o l e ，w h e r e a st h e o t h e r so v e r l a p w i t hi t a c c o r d i n gt ot h ef o r m i n g h i s t o r ya n ds p a t i a lc h m a c t e r i s f i c s o fa c t i v es t r u c t u r e z o n e s ，t h e yc a n b ed i v i d e di n t o5t y p e s g e o p h y s i c sf i e l da n d v a r i a t i o no fd e e ps t m c t u r es h o w st h a tt h es t a b i l i t yo fe a r t h c r u s ti sr e l a t i v e l yb e t t e r , n om o r e e a n h q u a k e sa p p e a r e d n e o i da c t i v ef a u l t sa r ec l o s e l yr e l a t e dt oe a r t h q u a k e ，b u ti t ss c a l ei ss m a l la n d l e n g t hi ss h o r t ，s oi ti s n ta b l et ot r i g g e rt h el a r g es c a l eo fe a r t h q u a k e s s t r e s sf i e l db y m a t h e m a t i c a ls i m u l a t i o ni n d i c a t e st h en e o i da c t i v ef a u l t sc l o s e l yc o n c e m e dw i t h e a r t h q u a k ea r ed i s t r i b u t e di nm i d d l ea n d w e s tr e g i o n ，w h e r et h ee a r t h q u a k e sm a yb e a p p e a r e d d u et ot h es t r e s sc o n c e n t r a t i o nd e r i v e df r o mt h e p l a t m o v e m e n t ， n e v e r t h e l e s st h e p o s s i b i l i t y o f e a r t h q u a k e sm o r e t h a n5g r a d e si ss m a l l t h e e a r t h q u a k eo fg u i z h o u h a su n d e r g o n e4a c t i v ep e r i o d si nr e c e n tc e n t u r ya s s a m ea st h ew h o l en a t i o n s ，n o w a d a y si ti s c o m i n gi n t o t h e5 t ha c t i v e p e r i o d ， a p p r o x i m a t e l y a f t e r1 9 8 8 b a s e do nt h e p r i n c i p l e a n di n d e x s y s t e ma p p l y i n g t h e a p p r o a c h o ff u z z y m a t h e m a t i c st ot h es t a b i l i t yz o n a t i o n ，t h es t a b i l i t yi ng u i z h o ui sd e s c r i b e di n t o3b i g t y p e sa n d9s m a l lt y p e s k e y w o r dg u i z h o u ：n e o t e c t o n i cm o v e m e n t ：a c t i v ef a u l t s ；s t r u c t u r a ls t r e s s f i e l d ；m a t h e m a t i c a ls i m u l a t i o n ；f u z z y c o m p r e h e n s i v e e v a l u a t i o n 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 第1 章绪论 1 1 问题的提出及研究意义 区域地壳稳定工程地质研究是随着我国大规模经济建设，特别是重大工程 建设的需要而逐渐发展起来的，并成为我国工程地质学的一个特色，这是和我 国特定的区域工程地质条件密切相关的。 我国幅员辽阔，地质构造复杂，现代地壳活动较明显，地震活动带广布全 国，华北、西北、西南以及华东沿海地区许多地震带活动较强烈，震害严重。 受地质背景制约，我国地势地貌、岩土类型与较活跃的地质作用在总体上，宏 观上也有规律呈地带性变化或发育分布。为保证工程建筑物安全和正常进行， 必须在区域工程地质研究中重视区域地壳稳定性的分析和评价。特别是对于大 型水利水电工程、大型火电厂和核电站等大型工程和新建、扩建城市的规划选 址，在工程地质勘查中最重要的一项工作内容就是区域地壳稳定性研究。故“大 射电望远镜( f a s t 、s k a ) 贵州台址”作为选址工程也不例外。 1 2 国内外研究现状及进展 1 2 1 区域地壳稳定研究的发展及现状 ( 1 ) 新中国成立后，随着我国大规模经济建设发展的需要，迫切要求阐明工 程地质条件的区域性分布及变化规律。我国工程地质工作者积极参与国土规划 和重大工程的选址工作。上个世纪5 0 年代初期，我国先后开展了黄河、长江、 松花江、新安江、西江、浑河、海河等流域规划工作，并开展了“治淮”和“治 黄”工程。在水利水电工程建设中，结合三门峡水库、官厅及密云水库、刘家 峡、龙羊峡、大伙房水电站等水利水电工程开展了广泛的区域工程地质工作。 当时在区域工程地质研究中，在动力工程地质作用方面主要限于新构造运动和 地震。 1 9 5 5 年3 月地质部召开了全国水文地质会议，会议明确指出要在全国逐步 开展区域工程地质工作。1 9 5 7 年刘国昌发表了“中国区域工程地质学纲要”，同 年，谷德振等发表了“长江流域工程地质分区图的商讨”，姜达权发表了“关于 长江流域规划阶段的工程地质工作问题”。此时，工程场地稳定性研究主要内容 为新构造运动。刘国昌最先将中国大陆按照不同的工程地质条件划分为工程地 质区域性要素和地带性要素，而区域性要素主要指地质构造及最新构造运动。 1 9 5 9 年地矿部召开了第二次全国水文地质工程地质大会，会议代表提交了相当 数量的区域工程地质研究成果，并提出新构造运动主要反映在区域地貌、第四 纪沉积物、地质构造及地震上。会议代表一致认为，新构造运动活跃区常常是 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 地震剧烈区。可以说，上个世纪5 0 年代为区域地壳稳定工程地质学的萌芽和孕 育时期。 ( 2 1 上个世纪5 0 年代末至6 0 年代，是区域地壳稳定工程地质学的产生和发 展时期，随着我国大规模工程建设的发展，特别是水电工程、铁路建设、矿山 开发、城市发展已由规划阶段转入到工程勘测和施工阶段。区域工程地质研究 不仅限于经济建设的总体规划和布局，而且深入到工程建筑的合理设计、旌工 和安全运行上来。我国成昆铁路通过西南地震强震区；全国2 8 个百万以上人口 的特大城市( 按1 9 9 2 年城市人1 3 计算) ，有8 7 5 位于震区范围内；4 5 0 个城市 中有5 0 以上位于地震基本烈度7 度及7 度以上的地区。工程建筑的安全稳定 性研究已成为工程地质工作者亟待解决的问题。此时以研究区域工程地质稳定 性为中心，开展了大量的研究工作。 ( 3 17 0 年代至8 0 年代，是区域地壳稳定工程地质学迅速发展壮大的时期。 随着我国经济建设的蓬勃发展，水电、交通、能源、港口及城市建设规模1 3 益 加大，特别随着我国核电工程的兴起，海上石油平台的建立，迫切要求对工程 区域地壳稳定性作出评价。此时期我国先后发生了通海( 1 9 7 0 年) 、炉霍( 1 9 7 3 年) 、 海城( 1 9 7 5 年) 、唐1 1 i ( 1 9 7 6 年) 、松潘( 1 9 7 6 年) 、澜沧( 1 9 8 8 年) 地震，这一地震高 潮期的到来，进一步推进了我国的区域地壳稳定工程地质研究工作。刘国昌此 时期内先后发表了“区域地壳稳定的地质力学分析”、“三峡坝区区域地壳稳定 性”、“区域地壳稳定性与地震”、“区域地壳稳定概论”等多篇论文及专著提 出了区域地壳稳定性的基本理论与研究方法“。长春地质学院谭周地、刘玉海 也在此期间发表了大量的研究论文。中国科学院李兴唐、许兵等先后发表了“渡 口一西昌区域地壳稳定性评价”、“二滩坝址地壳稳定性评价”、“苏南核电站区 域地壳稳定性评价”等研究成果”。胡海涛在第二届全国工程地质学大会上( 1 9 8 4 年) 提交了“区域地壳稳定性工程地质圈的编制及稳定性评价的原则与方法”等 论文，并介绍了应用计算机为辅助手段，以“安全岛”理论为基础，采用多因 素综合评价的方法，实现对工程场地的选择及区域地壳稳定性评价。谭周地结 合我国重大工程选址及震区城市规划，提出了以“工程地质环境稳定性”为评 价指标，实现地壳稳定性评价的定量及半定量化研究“3 。王士天结合水电工程实 际需要，采用了先进的理论与测试方法对断层活动性及工程影响进行了深入的 研究。 ( 4 ) 上个世纪9 0 年代以来，区域地壳稳定工程地质研究理论上已经系统化， 研究方法更加科学化，在评价方法上已由宏观定性评价到宏，微观相结合的定 量一半定量评价。此时期重要标志是区域地壳稳定专家评价系统的出现。1 9 9 2 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 年，殷跃平、胡海涛、康宏达研制的“重大工程选址区域地壳稳定性评价专家 系统( c r u s l = a b ) ”问世，1 9 9 3 年李同录等共同研制“区域地壳稳定工程地质 评价专家系统”。这些重大研究成果，标志着我国区域地壳稳定性研究已发展到 更高层次。 近年来，深圳市区域地壳稳定性评价。、长江三峡工程库首区地壳稳 定性评价与水库诱发地震预测”3 、区域地壳稳定工程地质、区域地壳 稳定性定量评价9 1 、工程场地稳定性系统研究1 等专著的出版，标志着 我国区域地壳稳定工程地质已发展到成熟阶段。 1 2 2 区域地壳稳定工程地质研究思维的发展与现状 客观物质世界普遍以系统形式存在并不断向前发展，科学研究就是不断揭 示物质世界的系统性。随着人类工程实践的发展，对物质世界系统性的认识也 在不断完善。同样区域地壳稳定工程地质学的产生与发展，也是人类对客观世 界认识的不断系统化，使得该学科以系统性而存在。在对该学科的思维方法上， 也由单因素、单层次、单维、单变量的工程地质现象观察和描述，发展成今天 多因素、多层次、多维、多变量的思维过程，可分为以下4 个阶段： ( 1 1 上个世纪5 0 年代为区域地壳稳定工程地质学的萌芽和孕育时期。此时 期研究是以工程地质条件和现象的观察描述为基础，通过地质分析和对比褥出 定性的概略性结论，为工程建设的规划提供参考。当时与区域地壳稳定工程地 质相关的研究内容主要为最新构造运动，并根据地壳变动的区域性分布规律， 参与作为区域性工程地质分区的因素。此时期总体思维仍处于单层次现象描述 一定性评价阶段。 ( 2 ) 上个世纪5 0 年代末至6 0 年代，是区域地壳稳定工程地质学的产生和发 展时期，此时期区域地壳稳定工程地质研究已成为一门具有独立系统的新兴学 科而从工程地质学中发展出来。此时期明确给出了区域地壳稳定性的定义：指在 近代构造运动中区域地壳，特别是地壳表层的稳定性。影响区域地壳稳定性的 主要因素是新构造运动，并应用地质力学的观点研究新构造活动强烈的地区。 在影响因素上，由现象观察描述进入到影响新构造运动的内在因素一构造应力 场的分析上，并进一步对现代地壳运动与地质构造的关系进行了研究。 ( 3 ) 上个世纪7 0 年代至8 0 年代是区域地壳稳定工程地质学迅速发展壮大 时期，区域地壳稳定性地质研究的系统思维模式已趋完善，并依据影响区域地 壳稳定工程的主要因素，提出相应的指导理论。刘国昌提出了区域地壳稳定工 程地质影响因素，除内因作用外，同时要考虑外因作用及人类工程经济活动的 影响。此时期区域地壳稳定工程地质系统结构、系统层次、系统功能及系统环 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 境均得到了成熟的发展。基本建立了“模式机带4 研究”并向定量化评价发展。 ( 4 ) 上个世纪9 0 年代以来，区域地壳稳定工程地质研究已经应用了全面系 统化思维方法。对系统的环境上，岩石圈动力学研究取得了空前发展。建立了 多层次、多因素、多维的研究系统，并应用多级模糊综合评价的方法实现定量 化评价。专家评价系统的出现及电子计算机成图技术应用，将区域地壳稳定工 程地质学推向了更高研究层次。 1 2 3 区域地壳稳定发展展望 区域地壳稳定工程地质学作为工程地质学的一个新的分支，在我国己得到 了迅速发展和壮大。目前，该学科无论在理论上和研究成果上己属世界领先水 平。几十年来，该学科在我国的国民经济发展建设中发挥了重要的作用，己为 国际地学界及工程界所重视。 区域地壳稳定工程地质学隶属于环境地质科学，它不仅重视于工程地质环 境对工程建筑的作用和影响，同时更重视人类工程一经济活动对地质环境的反 作用。研究方向不仅重视于地质条件的评价，而且向地质环境的变异及工程地 质灾害的预测方向发展。 近年来科学方法论和科学思维方法已逐渐应用到区域地壳稳定工程地质研 究中来，先进的计算技术、现代数学力学新成果已经向该学科渗透。现代数理 统计中的数量化方法、逻辑信息法、模糊理论、灰色理论、分维理论已应用到 该学科。一种以“模式机制研究一定量评价”为特征的研究途径正在形成。 人类认识客观物质世界是无止境的，科学的发展也是无止境的。我国在区域地 壳稳定工程地质研究方面虽取得了世界瞩目的成就，但该学科成长时间仍是很 短，无论在理论上，正是在研究方法和手段上还有许多工作要做。未来发展方 向主要有： ( 1 ) 全球动力学系统与岩石圈动力学系统的研究应作为该学科的重要研究 内容。近来研究表明，区域地壳稳定性的主导因素受控于岩石圈动力学特征。 区域地壳稳定工程地质研究应着眼于更大系统，搞清稳定性环境背景。 ( 2 ) 重视基础地质条件研究，客观地质条件是建立物理模型及数学力学模型 的基础，任何现代的计算方法也无法代替客观的地质体，地质实践仍是研究区 域地壳稳定工程地质最基本的方法。 ( 3 ) 加强研究手段和方法，特别是加强现场原位测试。在断层活动性、地应 力及变化规律、地震预测及成因机制等方面应加强综合研究手段和方法，研制 更先进的测试仪器及方法。 ( 4 ) 评价因素及评价指标尚需进行深入研究，制定出符合我国各种工程建设 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 目的要求的评价指标，密切为工程建设服务。 ( 5 ) 坚持整体性思维和系统性研究方法。对区域地壳稳定工程地质这个地 质工程动态大系统，应从多层次、多手段、多学科、动态地去综合研究。 区域地壳稳定工程地质学作为一门应用性极强的学科，它不仅在人类经济 发展中发挥着作用，同时也在人类与自然地质环境协调发展过程中起到重要作 用。可以相信，随着人类的进步，广大工程地质工作者的努力，区域地壳稳定 工程地质学一定会得到突破性的进展。 1 。3 主要研究内容及技术( 如图卜1 ) 本论的主要研究工作：弄清贵州境内的区域断裂新活动性及新构造运动特 征，包括断裂构造格架的总特征、主要断裂及其新活动性的基本特征、新构造 活动及产物研究；同时进行区域现今地壳运动特征、对区域现今构造应力一形 变场研究与地震危险性分析。前面部分是后面的基础，最后部分是前面部分得 出的结论。 根据构造与区域地壳稳定性的关系，断裂与区域地壳稳定的联系、区域现 今地壳运动与地壳稳定的关系，先定性后定量的方法，在宏观定量指导下，用 a n s y s 分析量化出贵州区域的形变场与应力场，综合各因素，运用模糊数学方 法做出地壳稳定的区划与地震危险性评判。 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 图卜1 研究技术路线图 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 第2 章贵州地质背景 2 1 地势地貌“o 。 贵州在地貌处于挽近强烈隆升的云贵高原东部向湖南丘陵过渡的斜坡地 带，新华夏系北北东向紫荆关断裂带和龙门山断裂带控制的全国地势第二级 阶梯上。西部高原景观显著；中部起伏较大，为屹立于四川盆地和j 西丘陵 盆地之间的强烈岩溶化山原( 如图2 1 ) i 东部系带低山丘陵。地势海拔：西 部册亨一遵义一道真一线以西地区，一般为2 6 0 0 1 6 0 0 m ，韭菜坪最高达 2 9 0 0 m ，向东至沿河一黄平一荔波布尧线之间，多在1 5 0 0 1 0 0 0 m ；再往东 至铜仁一锦屏一带仅8 0 05 0 0 m ，整个地势呈三个次一级北北东走向的梯级 面f 如图2 1 1 ，梯坎皆基本与地表所见北北东向断裂带吻合，大体与物探重力 异常梯级带延伸方向一致，这充分反映了新华夏系北北东断裂对贵州地势的 控制。 图2 1 贵州地势剖面图 2 2 地层“ ( 1 ) 前震且系o t 1 贵州的前震旦系主要分布于东部，以黔东南出露最广。由浅变质陆源碎 屑沉积岩、火山岩和火山碎屑岩及少量碳酸盆岩组成，厚度2 万米。形成年 代距今约8 亿年前。 ( 2 ) 震旦系( z ) 震旦系主要见于黔东地区，黔中、黔北零星分布。下部以陆相一滨海相 陆源碎屑岩为主，上部以浅海台地相碳酸盐岩为主。由黔中至黔东南，厚度 从4 0 0 5 0 0 m 增至4 0 0 0 5 0 0 0 m ，形成年代距今约5 7 8 亿年间。 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 ( 3 ) 寒武系( ) 贵州寒武系分布广泛，发育良好，化石丰富，累计最大厚度3 0 0 0 余米，下 部以碎屑岩为主，上部以碳酸盐岩为主，形成年代距今约5 7 5 3 亿年。 ( 4 ) 奥陶系) 舆陶系广泛分布于黔北与黔南，在黔中和黔西北零星出露，累计最大厚 度1 2 0 0 余米，按沉积特征的不同，分扬子型和江南型。前者以浅海台地相碳 酸盐岩和碎屑岩为主，后者由斜坡相深水碳酸盐岩和碎屑岩组成。其形成年 代距今约5 1 0 4 3 9 亿年。 ( 5 ) 志留系( s ) 志留系广泛分布于黔北和黔东北地区，黔南凯里、都匀、贵阳等地亦较 发育，黔西北地区零星见及。累计最大厚度2 3 0 0 余米，由碎屑岩和碳酸盐岩 组成，其形成年代距今约4 3 9 4 0 8 亿年。 ( 6 ) 泥盆系f d l 泥盆系分布于赫章、普定、黄平、凯里、三部及荔波兴隆场一线西南， 出露面积约占全省总面积的3 ，以黔南地区发育较完整，累计最大厚度 2 3 0 0 m ，由滨岸相一浅海相碎屑岩、碳酸盐岩及深水泥岩、硅质岩等组成。其 形成年代距今约4 0 8 - - 3 6 2 亿年。 ( 7 ) 石炭系( c ) 石炭系广泛分布于黔西和黔南地区，在黔北及黔东多缺失。主要由台地 相浅色碳酸盐岩与相对深水的台盆相暗色碳酸盐岩、硅质岩组成，部分为古 风化壳型陆相沉积，累计最大厚度近2 8 0 0 m 。以独山一惠水和威宁一带发育 最佳，石炭系形成年代距今约3 6 2 2 9 0 亿年。 ( 8 ) 二叠系f p l 二叠系分布广泛，沉积类型多样，发育完整。下统以浅海台地相碳酸盐 岩为主，南部罗甸、望谟一带发育深水陆棚相异地碳酸盐岩与醉屑岩，累计 最大厚度1 2 0 0 m ；上统在西部地区以陆相至滨海相含煤陆源碎屑岩及大陆溢 流拉斑玄武岩为主，东部地区以浅海台地相碳酸盐岩为主，南部罗甸、望谟 一带以深水相浊流沉积的陆源碎屑岩为主，累计最大厚度1 6 5 0 m 。形成年代 距今约2 9 0 2 4 5 亿年。 ( 9 ) 三叠系( t 1 三叠系除黔东南零散出露外，其余地区分布广泛，以海相沉积为主，晚 三叠世后期为陆相沉积。累计最大厚度5 1 0 0 m 。按沉积特征不同，分为扬子 型和右江型。前者以浅海局限台地相碳酸盐岩为主，后者以浅海至次深海相 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 碎屑岩为主。形成年代距今约2 4 5 2 0 8 亿年。 ( 1 0 ) 侏罗系( j ) 侏罗系零星分布于道真、湄潭、龙里、贞丰一线北西及天柱附近。出露 面积约占全省面积的4 ，主要由紫红色河流相与湖相沉积组成。以北部赤水 至习水带发育最好，上、中、下三统齐全，厚逾3 0 0 0 m 。往南，中统与 上统残缺不全，厚度减至千余米乃至数十米。在威宁、郎岱一带，下统与滇东 相似，可以对比。形成距今约2 0 8 1 4 5 亿年间。 ( 1 1 ) 白垩系f k l 白垩系除习水一赤水成片分布外，其余零散出嚣于修文扎佐、惠水、罗 甸、荔波、榕江、雷山、施秉、黄平旧州、余庆、松桃、仁怀茅台，以及威 宁三道河等小型山问盆地中。习水一赤水一带白垩系为大型内陆拗陷盆地河 湖相堆积，与四川盆地白垩系融为一体，主要为紫红色，砖红色岩屑砂岩、 长石石英砂岩、粗砂岩夹泥岩，与下伏侏罗系假整合，残留厚度5 0 0 9 0 0 m ， 余者为小型断陷盆地堆积，为山麓冲洪积相紫红、砖红色砂砾岩、砾岩及 砂质砾岩。其中，除威宁三道河一带白垩系砂砾岩与下伏地层假整合，其余 均呈角度不整合接触。以榕江盆地出露较全，累计最大残留厚度1 6 0 0 m 。形 成于距今约1 4 5 o 6 5 亿年间。 ( 1 2 ) 第三系( n ) 第三系发育差，分布十分局限，分上、下两部分：下第三系分布于盘县 石脑、兴仁播家庄、镇宁银角龙、普安、兴仁马岭等地，主要由炎热气候下 山麓冲一洪积相的褐红至棕红色石灰质角砾岩、砾岩、含砂砾质泥岩组成， 最大残留厚度约6 0 0 m 。在石脑盆地内，其中尚夹不连续煤线，上第三系见于 施秉翁哨、威宁中水、草海以及铜仁大兴等地，由灰至深灰色湖相、沼泽相、 山麓冲洪积相、岩溶洼地填积相的泥岩、含砾泥岩、砂砾岩及褐煤组成，累 计最大厚度3 5 0 m ，形成于距今约o 6 5 o 0 2 4 亿年间。 ( 1 3 ) 第四系( q ) 第四系分布零散、厚度小、变化大，由河流相、冰川一冰缘相、湖沼相、 残坡积相的沉积物及洞穴堆积、钙华堆积等组成，累计最大厚度仅百余米。 根据其发育特征，大致以威宁附近东经1 0 4 。3 0 为界分两区：威宁区，铜仁 一兴义区。前者以湖沼沉积为主；后者以河流沉积为主。第四系形成年代约 起自0 0 2 4 亿年前，一直延续至今。 2 3 岩浆岩“2 1 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 贵州的岩浆岩不甚发育，且以火山岩为主，侵入岩分布零星，范围虽小， 但类型齐全，具有超基性、基性、中性、酸性及偏碱性等多旋回岩浆活动的特 征。在地史上，武陵期、雪峰期、加里东期、华力西期、印支期、燕山期均有 岩体产出。贵州境内的各期岩浆岩在空间分布上，有各据一方的特点。 2 4 大地构造单元m 3 贵州地壳属典型的大陆地壳结构，具有明显的不均一性。将贵州的大地构 造单元划分为扬子陆块、江南造山带和右江造山带简称为“一块两带”( 如 图2 2 ) 。贵州的东部和西部分别通过我国两条重要的重力梯级带，即大兴安岭 一太行山一武陵山和贺兰山一龙门山重力异常梯级带。根据贵州重力、航磁、 化探、遥感等综合信息分析认为，贵州东部为出露基底，西部为隐伏基底并受火 成岩基底所控制。贵州上地壳主要由沉积地层组成，沉积岩约占全省国土面积的 8 5 以上，累计厚度近3 0 k m ，其中碳酸盐岩占全省面积的6 1 9 。总的来说，中晚 元古代以海相硅质碎屑沉积为主；古生代及早中三叠世以海相碳酸盐沉积为主； 西南交通大学硕士研究生学位论文 第1 1 页 2 4 1 四川盆地边缘区 四川盆地南部边缘平缓开阔褶皱区，为前陆盆地，包括赤水、习水两地。地层 主要出露晚三叠世晚期至晚白垩世的陆相红色碎屑岩层，构造变形微弱，褶皱 呈东西向，一般横弯顶薄、开阔舒缓、规模较小、断裂构造不发育。据深部地 球物理资料，盆地的基底是稳定的克拉通程度很高的早前寒武纪结晶岩系，盖 层褶皱属前陆盆地的类同尔曼型。 2 4 2 黔北隆起区 地层出露主要从中元古界至中生界，以下古生界为主体。加里东期一度隆 起，缺失泥盆系和大部分石炭系地层。该区隶属川鄂湘黔巨型前陆褶皱带，广 泛发育隔槽式、类隔槽式、隔挡式、疏密波状和箱状等形式多样的褶皱，是贵 州典型的前陆褶皱一冲断带的一部分，属侏罗山式褶皱。 该区经历了早加里东构造阶段的沉陷、晚加里东构造阶段的上隆及华力砥 一印支构造阶段拉张沉陷，燕山期造山阶段使之形成n n b n e 向雁形相间、平 行排列的一系列紧密向斜和平缓背斜，发育与褶皱轴( 主要是背斜轴) 平行的冲断 层均呈n n e n e 向展布。 2 4 3 黔西断陷区 该区地层以上古生界和三叠系为主。晚吉生代的伸展构造作用，形成六盘水 断陷傣2 谷带) 。在华力西一印支构造阶段，特别是泥盆纪至二叠纪晚期经过拉张 裂陷构造阶段向裂谷发育阶段的演变，因地幔上隆，地壳岩石圈伸展变薄和不 均匀沉陷作用，形成了广泛的大陆溢流相拉斑玄武岩及其分异的岩床，状辉绿 岩组合。构造主要为威宁nw 向构造变形区和普安旋扭构造变形区。 2 4 4 黔南台陷区 区内发育的侏罗山式褶皱呈sn 向分布，属典型的隔槽式褶皱，其背斜多呈 箱状且宽缓，核部由平缓的泥盆系、石炭系地层组成；向斜呈槽形，轴部紧密 多为三叠系地层组成。 2 4 5 江南造山带区 贵州省东南部系江南造山带西南地段，其范围包括黔东南的大部和黔南的 偏东部。大致沿施洞口断裂带与扬子陆块分界。本区是一个早古生代的褶皱带， 也具有“三层式”基底结构，唯上层基底由上元古界一下古生界构成而与扬子 陆块不同，出露广泛。晚古生代以来，发育了不太完整、以碳酸盐岩为主的盖层 沉积。该区火山活动相对较为强烈，四堡期有以基性熔岩为主的拉斑玄武岩系 ( 广西北部) ，产有同源的超基性岩和s 型花岗岩；雪峰期有小型基性岩浆活动； 加里东期则有偏碱性超基性岩( 钾镁煌斑岩) 侵入。 西南交通大学硕士研究生学位论文第12 页 江南造山带经历了武陵构造阶段早期的大洋地壳，武陵构造阶段晚期和雪 峰、加里东构造阶段的过渡性地壳，到早古生代末的广西运动使基底褶皱隆起 上升，与扬子陆块拼贴为统一的陆块，进入稳定大陆地壳。新元古代地层分布 范围广泛，由陆源碎屑岩和火山碎屑岩组成的磨拉石组合、复理石组合及其两 者的过渡性组合所构成的基底大面积出露。 2 4 6 右江造山带区 贵州省西南部位于右江造山带的北段。属挟持于扬子陆块、华南活动带之 间的独立块体。其范围指南盘江、北盘江和红水河，东南与北西分别以紫云 水城断裂带和弥勒一师宗断裂带与扬子陆块分界。其基底结构与江南造山带相 似，晚古生代以后地层为盖层，以中三叠世周缘前陆盆地的陆缘碎屑复理石沉 积发育和厚度巨大为特征，有二叠纪的偏碱性基性次火山岩和造山期后的偏碱 性超基性岩侵入，构造变形强烈。 2 5 水文地质概况 贵卅1 西部属亚热带季风气候，年降雨量1 1 0 0 1 8 0 0 m m ，以织金一六枝一老 厂一线雨量丰沛，年降雨量可达1 6 0 0 1 8 0 0 m m ，以此为界，向西至水城一鸡场坪 一亦资孔一线，向东至贵阳遵义一线，年降雨量降至1 1 0 0 m m 。区内含长江 及珠江两大水系，以水城一安顺一贵阳一线为分水岭，北部属长江水系，南部属 珠江水系，河流切割深度3 0 0 5 0 0 m ，中下游局部达1 0 0 0 m 以上。出露地层以 石炭系、二叠系及三叠系为主，局部零星可见泥盆系、侏罗系及第三系分布。 碳酸盐岩主要发育于二叠系、三叠系，尤以茅口组、栖霞组、关岭组及安顺组 发育，碳酸盐岩纯而厚，含水丰富，一般地下水径流模数 6 l s k m 2 ，是区域 主要的含水层。上二叠统峨嵋山玄武岩至下三叠统飞仙组是重要的隔水层， 除个别盆地由于断层错动外，该层位沿盆地周围分布连续、完整，以此为界 各盆地构成独立的水文地质单元。 贵州的年平均气温低于2 0 ，地下水天然露头的温度多在1 6 1 7 ，据 现有资料统计，全省共有温泉6 4 处，其中包括中温( 4 0 6 0 ) 热水点1 7 处、低温( 2 0 4 0 ) 者4 7 处。它们分布严格受构造控制，与构造体系间具 有显著的内在联系，大约有8 0 的泉点出露于梵净山西侧、黔西北桐梓桑木 场遵义枫香坝一大方一带、黔西南及织金杜家桥一息烽一带的新华夏系构 造展布区，且河水温大多在3 2 5 5 0 5 ；有1 0 左右的泉点露于j i i 黔经向 构造带，水温一般仅2 1 2 4 。c ，其余则位于西部的北西向构造带和南缘的纬向 构造带。 2 6 构造发展简史“ 西南交通大学硕士研究生学位论文第13 页 2 6 1 构造阶段划分 按构造活动方式与演变发展的特点，贵州自晚先寒武纪梵净( 四堡) 期 以来，有地质记录可考的构造发展历史，可分三个时期：( 1 ) 先燕山时期( 从 梵狰( 四堡) 期至晚三叠世中期) ；( 2 ) 燕山时期( 结束于古新世末) ；( 3 ) 喜山时期( 古新世末至今) 。各时期还可细分为若干阶段和期。上述各时期 的沉积、岩浆和变质作用明显受构造活动的控制，也各有其特点。 先燕山时期以形成东西向构造的活动为主，以泥盆系与下伏地层的不整 合或假整合面为界，分为两个阶段： ( 1 ) 武陵加里东阶段，构造活动方式以南北向挤压为主。 f 2 ) 海西印支阶段，构造活动方式以南北向引张为主。 燕山时期是一个相对比较短促但意义重大的时期。构造活动以南北向左 旋直扭运动为主，在贵州境内本阶段的构造活动主要也表现为一系列与紫荆 关断裂平行的北北东向断裂带的左旋剪切运动。晚期阶段( 白垩纪一古新世) 以断裂活动为主，末期亦有一次褶皱运动发生。 喜山时期为始新世以来的新构造活动时期。构造活动似以来自西侧地块 的侧向挤压为主。主要的活动构造体系为新华夏系，特别是属于晚期新华夏 系的北北东和北东东向断裂，在挽近时期的活动颇为显著。 2 6 2 地壳构造发展的主要历程 2 6 2 1 先燕山时期 为燕山期前( 距今约1 8 9 亿年以前) 的一个漫长时期，最早可以上溯到 上前寒武系梵净山( 四堡) 群开始沉积的时期( 距今约1 4 亿年) 分为两个阶 段。 f 1 1 武陵加里东阶段( 距今约1 4 3 7 5 亿年间) 贵州最早的地质记录为上前寒武系梵净山群和与其大致同时的四堡群， 梵净( 四堡) 期以前的构造历史，目前尚无从考察，故以此作为本构造阶段 之起点，其上限确定在泥盆系与下伏地层不整合或假整合界面上( 距今约3 7 5 亿年) 。 ( 2 ) 海西印支阶段( 距今约3 7 5 1 8 9 亿年间) 此阶段南北引张活动的中心可能在北纬2 2 2 3 。中越边境一带，在南北 引张构造环境中形成的沉积、岩浆建造，有规律地分布于此带两侧，形成时 代越早的越是远离中心地带，反之，则分布位置比较靠近它。从其北侧情况 看，各时期原来形成于g i 张活动中心地带的沉积建造，已分别向北推移到下 列位置：泥盆纪者最远推移到安顺、贵阳一带( 北纬2 6 3 0 。左右) 石炭纪者 西南交通大学硕士研究生学位论文第14 页 在稍南一些的郎岱附近( 北纬2 6 。左右) ；晚二叠世者位于更南的黔桂边境 一带( 北纬2 5 。左右) ；中、晚、三叠世者则在北纬2 2 3 0 。的引张活动中心 地带附近。据此粗略估计，整个海西一印支阶段地块总计向北推移了5 0 0 k m 左右。 2 6 2 2 燕山时期 ( 1 1 早期阶段( 距今l 。8 9 1 。4 0 亿年闻) 包括晚三叠世晚期和整个侏罗纪，构造活动方式主要为沿北北东向断裂 带发生大规模的左旋剪切。影响贵州构造格局的重要平移断层有； 紫荆关断裂带：其南段邻近贵州，大致通过湖南慈利、通道和广西三 江、南宁等地。 三都断裂带：经贵州省沿河、施秉、三都等地。 盘县断裂带：经贵州省毕节、盘县等地。 ( 2 ) 燕山晚期阶段( 距今约1 4 0 0 8 0 亿年间) 由于燕山早期阶段左旋平移剪切逐步发展的结果，在侏罗、白垩纪之交 进而演成剧烈的褶皱运动，表现为上白垩统与上侏罗统呈不整合接触，这次 褶皱运动波及到除黔北习水赤水外的省内大部分地区，贵州东部和西北部上 白垩统至下第三系均与下伏地层不整合接触。盘县石脑地区之始新统石脑组 与下伏地层的不整合面，可与邻区始新统组与古新统之间的不整合面对比， 代表省内燕山期最后一次褶皱运动，亦波及全省，但其褶皱活动相对比较弱。 总之，燕山期是贵州省主要的褶皱时期，省内的主要构造体系亦形成于这个 时期。 2 6 2 3 喜山时期 为始新世以来的新构造活时期。区域构造活动以由西向东的挤压作用为 主，主要的活动性构造体系为新华夏系表现为： ( 1 ) 贵州高原位于受到北北东向紫荆关断裂带和龙门山断裂带控制的全 国地势的第二级阶梯上，平均拔约1 0 0 0 2 0 0 0 m ，以西是平均海拔4 5 0 0 m 以 上的高原和崇山峻岭，以东主要是海拔5 0 0 m 以下的平原和低山丘陵地带。省 内地势也在一定程度上受到次一级北北东向断裂带的控制。 ( 2 ) 新华夏系构造在由西而东的挤压作用下，表现出全新的活动特点。 从省内地震震中分布看，地震活动与晚期新华夏系北北东向和北东东向 两组断裂挽近活动的关系较为密切。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 5 页 第3 章区域新构造运动特征及 断裂新活动性研究 3 1 区域构造格架“ 贵州处南岭巨型复杂纬向构造带之北，j | 滇经向构造带之东，新华夏构造 体系第三隆起带西南段，居我国东部与西部不同地质构造面貌的转变地带，根 据构造形迹的成生联系和组合规律，并与已知构造型式类比，划分如图3 1 。 详述如下： 3 1 1 巨型纬向构造体系 走向东西的褶皱和压性断层在贵州集中成带，断续相连，按其所处的部位， 分别属于巨型纬向构造体系的南岭巨型复杂纬向构造带和秦岭与南岭之间的区 域性东西向构造带。 3 1 1 1 南岭巨型复杂纬向构造带的部分构造成分一黔南东西向构造带 据李四光提出的“南岭构造带的主体，大致位于北纬2 46 2 5 。3 0 之间 在个别可以散布到北纬2 6 。左右”“，把贵州北纬2 6 。左右以南的东西向构 造都归入南岭巨型的复杂纬向构造带之中，主要分布在黔南、黔西南地区。 贵州西南隅与广西接壤地带，兴义泥凼一册亨一带，有一排走向近东西且 反复弯曲、总体微向北凸出呈弧形的褶皱平行发育。几乎全由三叠系( 主要是 中三叠系) 碳酸盐岩碎屑岩组成，延长约1 2 0 k m ，省内所见宽度约3 0k m ，在 卫星象片上的显示极为醒目。东端有偏转呈南东的现象，似属受改造的结果。 在册亨一泥凼东西向构造带之北、北纬2 6 。左右以南的大片地区还。零散 见有一些东西向构造的段落，被包容于其他构造体系之间：( 1 ) 普安山字型前 弧的南侧，在盘县一普安之间以及盘县之北，均有由二叠、三叠系组成的东西 向褶曲带，长4 0 余公里，宽数公里，小块的下第三系不整合覆盖于其上。( 2 ) 惠水王佑至望谟桑郎之间，在川黔经向造构造带南端与贵州西部北西向构造带 交汇地带，常可分辨出东西向褶曲以横跨穹窿形式或被干扰歪曲的复合形式表 现出来，分布较零散，规模不大，大多由上古生界或少量三叠组成。( 3 ) 靠近 广西的独山麻尾附近，于广西山字形构造体系西翼内侧与川黔经向构造带新华 夏系交汇地段，见有长2 0 k m ，宽1 0 k m 左右的东西向褶曲和地层，主要由石炭、 二叠系构成，被周围的构造带所包容，互相呈反接复合关系。 3 1 1 2 区域性东西向构造带 分布于前述南岭纬向构造带以北。见于黔中地区断续横亘全省的东西向构 造和黔北赤水一习水之间的东西向构造，分别叫做黔中东西向构造带，黔北东 西南交通大学硕士研究生学位论文 第1 6 页 西向构造带。 11竺竺p 钮 团一团：曰s 团回s 回圃，固。围， 圈”囡，z 团n 囡“圜s 固* 团，r 围m 固。 回”圈“圈”匠矛e 习s 团。圈”圈”臣圈* 圈m 回” 1 玄武岩；2