祿勸縣馬鹿塘斷裂帶地質(zhì)調(diào)查

祿勸縣馬鹿塘斷裂帶地質(zhì)調(diào)查

根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，1893年，云南省祿居縣馬陸塘發(fā)生了5級(jí)地震，中心烈度為6度。中心位于馬陸塘斷層和北西斷層的交匯處，距預(yù)制裝配線烏江福東站水庫(kù)24公里，對(duì)水庫(kù)影響5度。斷層分布在擬建的金沙江烏東德水電站壩址上游,與壩址最小水平距離為2.2km。在金沙江烏東德水電站預(yù)可行性研究階段,此斷層作為重點(diǎn)研究對(duì)象之一。本文將從斷層的宏觀特征、微觀特征、巖溶發(fā)育特征、構(gòu)造巖樣測(cè)年及顯微構(gòu)造,通過(guò)訪問(wèn)當(dāng)?shù)鼐用?對(duì)有儀器記錄以來(lái)的地震活動(dòng)情況等方面進(jìn)行分析。1馬鹿塘斷層帶馬鹿塘斷層形成于華力西—印支期,主要發(fā)育于震旦紀(jì)燈影組與三疊紀(jì)白果灣群,北端起始于四川省會(huì)東縣新馬鄉(xiāng)三臺(tái)村金沙江左岸,往南過(guò)金沙江經(jīng)大臥嘎、尖山、施期、九道彎、種子田、大坪子、劉家村、龍湯箐、德孟、下石門(mén)坎、馬鹿塘,止于云南省祿勸縣團(tuán)街,斷層全長(zhǎng)約39km。馬鹿塘斷層帶總體走向北東20°～30°,傾向南東,傾角20°～60°。以下?lián)浜暧^特征自北而南分3段進(jìn)行描述。1.1東盤(pán)地層及地形該段發(fā)育于震旦系燈影組與三疊系白果灣組及前震旦系天寶山組交界處,部分?jǐn)鄬拥貐^(qū)發(fā)育于前震旦系天寶山組地層中,本段斷距最大;地貌上表現(xiàn)為槽狀地形。斷層走向25°,傾向115°,傾角60°,長(zhǎng)7.5km。白灘泥石流溝中及兩側(cè)可見(jiàn)到三疊系白果灣群地層的牽引褶皺,指示上盤(pán)逆沖。向北震旦系燈影組白云質(zhì)灰?guī)r與三疊系白果灣群砂巖呈斷層接觸,總寬50～60m,斷層帶地形東為順層三級(jí)平臺(tái)和陡崖?tīng)?西為白灘泥石流溝,地形較緩,斷層面呈微波狀,走向30°～35°,傾向120°～125°,傾角50°～60°。東盤(pán)地層為震旦系燈影組白云質(zhì)灰?guī)r、二疊系灰?guī)r及玄武巖,地層傾向350°,傾角25°～30°;西盤(pán)地層為三疊系白果灣組砂巖、泥巖,傾向351°,傾角32°,受牽引部位傾角達(dá)63°。斷層影響帶附近巖層傾角近直立,頂面侏羅紀(jì)地層蓋在三疊紀(jì)地層之上。斷層帶總寬50～60m,由斷層泥、碎粒巖、碎粉巖、角礫巖、劈理帶組成。構(gòu)造巖內(nèi)方解石發(fā)育,主要有兩組:一組寬度1～3cm,傾向330°,傾角55°～60°;另一組寬度1cm以下,右行展布,傾向南西,傾角60°～70°。東盤(pán)影響帶寬1～2m,西盤(pán)影響帶寬5～10m;破碎帶中發(fā)育密集節(jié)理,主要有兩組,產(chǎn)狀分別為105°∠70°～80°、190°∠50°～60°,大臥嘎村希望小學(xué)操場(chǎng)南東側(cè)山坡陡崖下人工開(kāi)挖的探槽對(duì)該斷裂性狀揭露較為清楚(圖1)。地形東為陡崖,局部為負(fù)地形,西為較平緩的斜坡,坡角15°～30°,局部40°以上。東盤(pán)地層為震旦系燈影組白云質(zhì)灰?guī)r,傾向22°,傾角20°。西盤(pán)地層為三疊系白果灣組砂礫巖、泥巖,傾向12°,傾角11°～18°。斷層帶總寬30m,由碎粒巖、碎粉巖、角礫巖、影響帶組成;陡崖上震旦系地層中可見(jiàn)有后期摩擦鏡面,沿?cái)鄬訋r溶發(fā)育。1.2構(gòu)造巖的組成本段長(zhǎng)8.5km,地貌上表現(xiàn)為槽狀地形和陡坡(或者陡壁);斷層走向15°,傾向105°,傾角55°～60°。構(gòu)造巖以碎裂巖、擠壓劈理帶為主,擠壓帶中發(fā)育的短小密集節(jié)理將巖體切割成菱形碎塊,塊徑一般0.1～0.15m,在阿巧東沖溝局部露頭較好(金沙江江邊)的陡岸坡上見(jiàn)灰、淺灰色碎粒巖和碎粉巖,寬0.1～0.35m,呈透鏡體狀。在阿巧南東的大坪地,地形受金沙江和兩條支流沖溝下切,形成三面臨空的凸岸,其斷層構(gòu)造巖在重力作用下沿?cái)鄬用姘l(fā)生崩塌和小型滑坡。1.3過(guò)克氏山斷面斷狀該段長(zhǎng)37km,地貌上表現(xiàn)為槽狀地形。斷裂帶走向45°,傾向135°,傾角21°。在馬鹿塘至普福的簡(jiǎn)易公路邊,斷層露頭較好(圖2),穿過(guò)埡口,地形東西為溝谷,縱向坡角25°以上。斷距逐漸變小,此處斷層面呈波狀,走向348°,傾向78°,傾角52°,東盤(pán)地層為二疊系上統(tǒng)玄武巖;西盤(pán)地層為三疊紀(jì)砂巖、泥巖,傾向90°,傾角20°。斷層帶總寬14m,由斷層泥、碎粒巖、碎粉巖、角礫巖、劈理帶組成;沿?cái)鄬影l(fā)育溶蝕凹地和線性“V”型谷。向南斷層尖滅于侏羅系紫紅色砂、泥巖中,在馬鹿塘至撒營(yíng)盤(pán)沿途公路邊坡上可見(jiàn)中生界砂、泥巖地層產(chǎn)狀呈直立狀,馬鹿塘斷層在團(tuán)街一帶逐漸消失。2活動(dòng)功能2.1構(gòu)造特征分析馬鹿塘斷層規(guī)模較大,地表、地下延伸均有一定的規(guī)模,且經(jīng)歷了多期構(gòu)造變動(dòng)。雖然各期次構(gòu)造活動(dòng)在整個(gè)斷裂帶均有表現(xiàn),但在各地段每期活動(dòng)以及同一地段各次活動(dòng)性質(zhì)均有差異,江邊一帶最為明顯。斷層面平直,斷面上有15cm×30cm的透鏡體和擠壓面理,透鏡體的產(chǎn)狀與斷層面產(chǎn)狀近于一致。角礫磨圓度好,膠結(jié)較緊密。在斷層的上盤(pán)可見(jiàn)到牽引現(xiàn)象和微波狀斜擦痕,顯示斷層西盤(pán)下降,東盤(pán)上升,表現(xiàn)為強(qiáng)烈擠壓逆沖,而且還伴隨較大規(guī)模的左行平移錯(cuò)動(dòng)。在斷層角礫巖的西側(cè)中上部可見(jiàn)紫紅色的砂巖被逆沖錯(cuò)斷的現(xiàn)象,斷距不大;砂巖下部為三疊系的砂巖,在西端三疊系砂巖中有一小斷層,整個(gè)斷裂帶寬5m左右,產(chǎn)狀60°∠75°,角礫0.2～0.5m,大小不一;由一系列小構(gòu)造特征可推斷,斷層早期為擠壓性質(zhì),斷層表現(xiàn)為逆斷層,同時(shí)伴有左行平移錯(cuò)動(dòng),且活動(dòng)性較強(qiáng),造成地層缺失;晚期主要表現(xiàn)為張性正斷性質(zhì),造成早期構(gòu)造巖破碎和張性結(jié)構(gòu)面,但本期活動(dòng)相對(duì)較弱。2.2角礫的顯微構(gòu)造馬鹿塘斷裂會(huì)東縣白灘東側(cè)出露點(diǎn),構(gòu)造巖手標(biāo)本總體呈灰色,可見(jiàn)角礫巖結(jié)構(gòu),其中角礫為灰色,角礫間為白色方解石脈,標(biāo)本表面可見(jiàn)一層方解石脈。顯微鏡下觀察,巖石具有斷層角礫巖結(jié)構(gòu),角礫主要是不同粒度的火山巖,有的粒度很細(xì),有的粒度較粗,顯示出玄武巖結(jié)構(gòu),但其中的輝石強(qiáng)烈蝕變。有少量角礫為粉砂巖、變質(zhì)砂巖。在手標(biāo)本上看到的角礫之間的方解石脈和方解石團(tuán)塊,在顯微鏡下觀測(cè)發(fā)現(xiàn),其中不只是方解石晶粒,還有一些褐色的菱鐵礦(FeCO3)晶粒集合體,菱鐵礦在火山巖角礫周?chē)纬梢粋€(gè)包圍圈的現(xiàn)象。在手標(biāo)本表面的方解石脈實(shí)際上可分為粗粒和細(xì)粒兩期,它們都顯示了較強(qiáng)的變形,粗粒的方解石雙晶化程度較強(qiáng),晶粒形態(tài)未發(fā)生變化;細(xì)粒的方解石雙晶化程度較粗粒的方解石弱,但應(yīng)當(dāng)是經(jīng)歷了剪切作用,靠近邊界處晶粒拉長(zhǎng)明顯,晶粒的長(zhǎng)軸與脈體延長(zhǎng)方向平行。兩期脈的關(guān)系不明確,但根據(jù)變形情況,細(xì)粒脈可能是早期的。因此,根據(jù)已有的顯微資料判斷,馬鹿塘斷裂經(jīng)歷了三期構(gòu)造活動(dòng),構(gòu)造角礫巖發(fā)育且在構(gòu)造薄弱位置充填菱鐵礦團(tuán)塊和方解石團(tuán)塊或把角礫包圍等,說(shuō)明早期活動(dòng)以逆沖運(yùn)動(dòng)為主,而且活動(dòng)強(qiáng)烈。方解石脈發(fā)育且晶粒的長(zhǎng)軸與脈體延長(zhǎng)方向平行,說(shuō)明后期以張性活動(dòng)為主,雖說(shuō)有兩期方解石脈,根據(jù)晶形判斷,粒細(xì)、結(jié)晶差的方解石脈屬稍早一期,在早期擠壓運(yùn)動(dòng)之后即發(fā)生,結(jié)晶環(huán)境差,同時(shí)有水平運(yùn)動(dòng),造成方解石脈的牽引剪切現(xiàn)象。最晚一期的方解石脈結(jié)晶環(huán)境相對(duì)較好,晶形好。3斷層泥的熱釋光與變形特征此斷裂沿線發(fā)育小型溶蝕凹地和線性“V”型谷,并見(jiàn)有基巖陡崖控制金沙江T4以上階地的分布,即金沙江T4以上階地均分布在斷裂的西盤(pán),而T3級(jí)(含T3級(jí))以下的階地則未受斷裂控制和切割。據(jù)區(qū)內(nèi)階地年齡研究資料,金沙江T4階地為中更新世階地,由此可推知馬鹿塘斷裂控制金沙江中更新世階地的堆積,而中更新世中期以來(lái),斷裂已不再控制階地的發(fā)育,也未切割T1～T3階地。在祿勸縣大凹嘎村東側(cè)陡崖下斷層露頭處取斷層泥樣品進(jìn)行年齡測(cè)定,其熱釋光(TL)年齡為(19.1±0.96)×104a,為中更新世晚期。斷層泥中石英顯微刻蝕形貌特征(SEM),反映出斷層快速運(yùn)動(dòng)形成的撞擊和楔入現(xiàn)象,石英碎礫表面主要以桔皮狀、深桔皮狀刻蝕結(jié)構(gòu)為主,次有苔蘚狀刻蝕結(jié)構(gòu)、魚(yú)鱗狀刻石結(jié)構(gòu)等。有的石英碎礫發(fā)育有破裂紋,但并不貫穿整個(gè)顆粒,此種現(xiàn)象系斷層緩慢運(yùn)動(dòng)所致。由此判斷馬鹿塘斷層經(jīng)歷的活動(dòng)方式為粘滑和穩(wěn)滑運(yùn)動(dòng),斷層活動(dòng)期為N2晚期～Q2早期。4地震活動(dòng)分析4.1斷層周邊地震自從1965年有儀測(cè)地震活動(dòng)以來(lái),3.0～3.9級(jí)地震50次,4.0～4.9級(jí)地震2次,5.2級(jí)地震1次。這些地震主要分布在倮佐斷裂、馬店斷裂、普渡河斷裂帶上,呈明顯帶狀分布。馬鹿塘斷層附近的地震則無(wú)帶狀分布特征,有的就在斷層上,有的則離斷層很遠(yuǎn),地震分布稀疏且震級(jí)低,震級(jí)都在3.0級(jí)左右,震中位置基本上在有巖溶的地段,砂巖、泥巖、頁(yè)巖在區(qū)地震分布極少。從地震震級(jí)和宏觀位置分析判斷,地震的成因有可能與巖溶塌陷有關(guān)。4.2馬鹿塘周邊構(gòu)造環(huán)境及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查馬鹿塘斷層位于德干斷層帶以西2～4km,沿該斷層地震活動(dòng)稀少,2～3級(jí)地震僅6次,其中2次發(fā)生在中生界紅層內(nèi),其余都發(fā)生在巖溶發(fā)育的古生界地層內(nèi),據(jù)實(shí)地調(diào)查震中位置附近都有漏斗狀巖溶塌陷坑分布,坑口直徑大者16m,小者也有2～3m。沿?cái)鄬訜o(wú)大于3級(jí)地震發(fā)生,表明這些小地震是塌陷地震,并非馬鹿塘斷層活動(dòng)的構(gòu)造地震。1893年4月在祿勸縣馬鹿塘附近發(fā)生過(guò)一次5級(jí)地震,震倒房屋七(八)間,震中烈度6度,震中位于馬鹿塘斷層和一條北西向的斷層交匯處,距擬建的金沙江烏東德水電站壩址22km,據(jù)研究與南北向構(gòu)造帶相交的北西向斷層為發(fā)震構(gòu)造。訪問(wèn)馬鹿塘周?chē)木用竦弥?馬鹿塘原來(lái)沒(méi)有這么大,也沒(méi)有現(xiàn)在這么深,地陷后山埡口南邊還留下一個(gè)幾丈高的斜面,距現(xiàn)在有百十來(lái)年了,后來(lái)修公路挖掉了?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查與訪問(wèn)的情況基本一致,長(zhǎng)約3km,寬100～300m的洼地,南高北低,最低處與現(xiàn)在地形高程相差約50m,從塌陷洞內(nèi)的架空塊石上的層理、溶溝及溶槽判斷,架空塊石經(jīng)過(guò)多次翻滾。筆者2007年3月份沿?cái)鄬诱{(diào)查時(shí),長(zhǎng)滿青稞的古巖溶塌陷洼地沒(méi)有新巖溶塌陷,5月份再次調(diào)查時(shí),沿北西西向斷層呈線狀分布3個(gè)直徑6～12m的新塌陷坑,可見(jiàn)深2～4m,未成熟的青稞在坑內(nèi)東倒西歪。據(jù)當(dāng)?shù)厝罕娊榻B,此低洼處即為馬鹿塘1893年地震的部位,在馬鹿塘斷層露頭的西邊2km,而馬鹿塘斷層傾向東,表明了宏觀分析的地震與北西向斷層帶有關(guān),或與巖溶塌陷地震有關(guān)。5馬鹿塘斷層微震特征(1)馬鹿塘斷裂形成于華力西—印支期,主要發(fā)育于震旦系燈影組與三疊系白果灣組、前震旦系天寶山組及寒武系筇竹寺組交界處或寒武系筇竹寺組與二疊系益門(mén)組交界處,部分?jǐn)嗔训貐^(qū)發(fā)育于前震旦系天寶山組地層中,其顯著的特征是斷層上盤(pán)以碳酸巖為主,巖溶十分發(fā)育,下盤(pán)則以三疊系碎屑巖類(lèi)為主。(2)構(gòu)造巖均以脆性變形所產(chǎn)生的碎裂巖系,未見(jiàn)糜棱巖等韌性變形產(chǎn)物,構(gòu)造巖一般膠結(jié)較好。構(gòu)造巖微觀鑒定表明:一般可見(jiàn)2期方解石脈,其中早期方解石脈多為細(xì)粒,扭折、剪切、邊緣拉長(zhǎng)等變形現(xiàn)象明顯,而晚期方解石脈則晶粒較粗,晶形完整,無(wú)變形現(xiàn)象。表明斷層活動(dòng)由強(qiáng)變?nèi)酢?3)馬鹿塘斷裂活動(dòng)年代為上新世晚期—中更新世(N2～Q2),最新早更新世晚或中更新晚期有過(guò)活動(dòng),