西藏里龍斷裂活動(dòng)性初步研究

張　祎，郭　瑾，吳德超

(成都理工大學(xué)，四川　成都　610059)

西藏里龍斷裂活動(dòng)性初步研究

張祎，郭瑾，吳德超

(成都理工大學(xué)，四川成都610059)

摘要：里龍鄉(xiāng)位于西藏林芝地區(qū)米林縣，雅魯藏布江與里龍河谷交匯處。近年的研究發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)可能發(fā)育有一條或數(shù)條活動(dòng)斷層①文中活動(dòng)斷層定義采用晚更新世(1×105a)為標(biāo)準(zhǔn)。。為了對今后的公路橋梁、隧道等工程建設(shè)提供較為準(zhǔn)確的參考依據(jù)，2013年對該地區(qū)進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)查。研究中采用了野外實(shí)地調(diào)查，化探采樣進(jìn)行室內(nèi)分析等方法，逐步了解清楚該地區(qū)斷裂的構(gòu)造、展布特征以及活動(dòng)性的特點(diǎn)。此次調(diào)查發(fā)現(xiàn)，里龍斷裂為一條全新世仍在活動(dòng)的，具有以走滑性質(zhì)為主的逆斷層。

關(guān)鍵詞：活斷層；活動(dòng)性；里龍斷裂

0引言

西藏里龍鄉(xiāng)就地理位置來說，位于雅魯藏布江下游地區(qū)；從大地構(gòu)造上來看，位于印度板塊與歐亞板塊的接合部，屬于喜馬拉雅構(gòu)造帶的“東構(gòu)造帶”，橫跨雅魯藏布江縫合帶，斷裂構(gòu)造發(fā)育，活動(dòng)性強(qiáng)，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，地震活動(dòng)頻繁且震級高，內(nèi)外動(dòng)力地質(zhì)作用強(qiáng)烈，區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性差。該區(qū)域基礎(chǔ)地質(zhì)研究程度低，基礎(chǔ)資料欠缺，第四系覆蓋深厚，對其主要斷裂的分布及活動(dòng)性研究難度較大。

新近發(fā)現(xiàn)的通過該鎮(zhèn)的里龍斷裂為該區(qū)一條較為重要的斷裂，前人資料[1-2]表明上述斷裂(帶)可能為規(guī)模較大的晚第四紀(jì)活動(dòng)斷裂，但其展布、規(guī)模，運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)及年代學(xué)特征不清楚。因此，有必要在已有資料的基礎(chǔ)上進(jìn)行深入研究，重點(diǎn)解決幾何學(xué)及活動(dòng)性問題。

筆者通過前人資料及成都理工大學(xué)承擔(dān)的《雅魯藏布江下游地質(zhì)構(gòu)造研究》項(xiàng)目，對里龍斷裂的性質(zhì)、活動(dòng)性進(jìn)行了初步的調(diào)查研究，并取得一定的成果。

1里龍斷裂展布特征

1.1　里龍斷裂地表露頭特征

根據(jù)前人資料推測得出的里龍主斷裂在本次調(diào)查中發(fā)現(xiàn)其在里龍鄉(xiāng)一帶出露不佳，但順斷裂走向(SE-NW)在里龍河兩岸，仍能發(fā)現(xiàn)其蹤跡(見第32頁圖1中F4)。

在里龍上游約2 km公路內(nèi)側(cè)陡壁，發(fā)育著因里龍斷裂錯(cuò)斷而形成寬約10 m的破碎帶，其內(nèi)發(fā)育有一系列小斷層，通過對其產(chǎn)狀、變形特征的研究，可了解里龍斷裂的特征。該破碎帶，基巖為石英閃長巖，巖石破碎，發(fā)育2條小斷層(f1、f2)，剖面可分如下6個(gè)帶(見第32頁圖2)。

(1) 劈理化帶。寬約1 m，淺灰色近南北向破劈理發(fā)育，破裂間距數(shù)厘米。

(2) 斷層f1。破碎帶50～60 cm，發(fā)育脆性系列斷層巖—構(gòu)造角礫巖、碎斑巖。破碎帶西側(cè)發(fā)育數(shù)厘米斷層泥，泥面光滑，較新鮮，其上可見磨光面、進(jìn)步及擦痕線理，產(chǎn)狀為25°S，階步顯示左行走滑。斷層面產(chǎn)狀265°∠40°(由于重力變形使其傾角變小，向下傾角明顯增大)，斷層泥石英形貌顯示晚更新世-全新世活動(dòng)特征，ESR年齡(3.85±0.23)×104a。

(3) 構(gòu)造透鏡體—破劈理帶，寬3～4 m，劈理產(chǎn)狀變化較大，西傾、東傾均有，傾角30～40°、60～70°，大體呈反扇形分布，東側(cè)東傾，西側(cè)西傾。構(gòu)造透鏡體最大扁平面也有類似情況，兩側(cè)定向較好，中部定向較差，透鏡體大小不均。

(4) 破劈理帶。寬約1 m，類似于(1)帶，破裂間距數(shù)厘米，東傾，傾角中等。

(5) 斷層f2。破碎帶30～40 cm，發(fā)育脆性系列斷層巖—構(gòu)造角礫巖、碎斑巖。破碎帶中未見斷層泥，斷層巖松散且具褪色現(xiàn)象(灰色退為褐色)。斷層面產(chǎn)狀260°∠38°(由于重力變形使其傾角變小，向下傾角明顯增大)。

(6) 破劈理帶。寬1～2 m。類似于(4)帶，淺灰色破裂間距數(shù)厘米，東傾，傾角中等(可能由于重力變形使其傾角變小，向下傾角明顯增大)。

圖1　雅魯藏布江部分?jǐn)嗔鸭暗貧馄拭娣植紙DFig.1　Distribution of faults in area of Yalu Tsangpo River and profile of geogas

圖2　里龍西斷裂剖面Fig.2　Profile of west segment of Lilong Fault

在里龍南，里龍河右岸陡壁，里龍斷裂影響帶中偉晶巖脈發(fā)育，劈理近南北向陡傾展布，前者也已經(jīng)劈理化。

在里龍河左岸設(shè)佃普一線，斷層跡象不明顯，說明斷層可能沿河谷及右岸展布。

繼續(xù)向南，在宜當(dāng)南約1 km處，尚見里龍斷層微弱跡象。見一寬約數(shù)十厘米破碎的基性巖脈，兩側(cè)為密集節(jié)理帶，而后則為稀疏節(jié)理，閃長巖體變形微弱。

在恰里果幫嘎南溝(宜當(dāng)南)繼續(xù)向南約3 km，均未發(fā)現(xiàn)斷層蹤跡，基巖破碎跡象不明顯，說明里龍斷裂在宜當(dāng)—恰里果幫嘎之間消失。

向北，里龍斷裂從堆米村滑坡體后緣沖溝通過，主斷層被滑坡堆積物掩覆?；麦w形成的堰塞堆積物未受變形，仍保持水平狀態(tài)。堆米東側(cè)小山梁發(fā)育近南北向次級斷層，破碎帶中充填偉晶巖脈，脈體破碎，劈理發(fā)育，劈理化帶由于差異風(fēng)化而在小山脊上形成(凹槽)負(fù)地形。

繼續(xù)向北，在堆米—來蒙牛場一帶，未發(fā)現(xiàn)明顯的斷層跡象，且由來蒙牛場繼續(xù)向北約2 km依然沒有發(fā)現(xiàn)斷層要素的存在。因此，推斷斷層向北于來蒙牛場一帶消失。

1.2　里龍斷裂隱伏段的確定

1.2.1地氣測量隱伏斷層技術(shù)方法

工作中，對里龍斷裂隱伏段的測定主要是通過對地氣的測量[3]來實(shí)現(xiàn)。多年的研究已經(jīng)證實(shí)，地球內(nèi)部普遍存在著一種垂直上升的氣流，這些氣流在向地表遷移的過程中，會(huì)攜帶走遷移路徑上以納米顆粒尺寸形式存在的固體顆粒，形成含有多種元素(可達(dá)30～40種)的地氣流即地氣。斷層的存在，會(huì)為地氣的遷移提供便利。因此，在斷層的上方，地氣量將大于其他地區(qū)，地氣中很多元素的含量會(huì)明顯高于背景值。

研究表明，在斷層上方，稀土、Zn、Pb等元素會(huì)出現(xiàn)異常，利用高靈敏度的分析檢測技術(shù)可以對這種異常進(jìn)行識別和提取。為此，通過捕獲測點(diǎn)上的地氣物質(zhì)，分析其中以10-9～10-12含量級的前述元素，提取多元素異常，就可以為斷層定位提供依據(jù)。工作中，所用的快速地氣測量，是用氣泵和液態(tài)捕集劑在地表捕集地氣物質(zhì)，取回后用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)做多元素分析。采樣設(shè)備輕便，采樣周期短，樣品分析快，獲取的元素信息豐富。由于所捕集的地氣物質(zhì)均來自地下深部，其反映的是深部信息，則地氣測量受地表覆蓋物影響小。地氣測量是一種找隱伏構(gòu)造和隱伏礦的新方法，在上世紀(jì)80年代初由瑞典學(xué)者提出。該方法自上世紀(jì)80年代末引入我國后，先后被成都理工大學(xué)、中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所、中國地質(zhì)大學(xué)、東華理工大學(xué)、中山大學(xué)等國內(nèi)多家單位研究和應(yīng)用，方法技術(shù)已趨成熟，達(dá)到了國際先進(jìn)水平。

地氣樣品分析工作由成都理工大學(xué)的質(zhì)譜分析實(shí)驗(yàn)室完成，使用Perkin-Elmer公司制造的 ELAN DRC-e型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)。ICP-MS工作條件為：采用跳峰模式；進(jìn)樣時(shí)間10 s，測量時(shí)間60 s，清洗時(shí)間10 s；測量的目標(biāo)元素39種，但主要為稀土、Zn、Pb、Cd、Cu、Sr、Y、Mn等。

通過地球化學(xué)原理綜合計(jì)算，該區(qū)的地氣元素背景值、異常下限值，異常襯(程)度平均值等，如表1所示[4]。

表1　米林—玉松壩址區(qū)部分地氣元素背景值及異常下限值(ppb)

1.2.2里龍斷裂地氣剖面特征

從地形地貌及第四系錯(cuò)斷特征等資料[5]分析，里龍斷裂大致沿里龍河谷分布，但里龍河(里龍曲)谷下游寬達(dá)數(shù)百米至一千米以上，上游植被及崩坡積物覆蓋深厚，露頭十分有限。因此，本次工作在里龍鄉(xiāng)北約200 m探槽處實(shí)測地氣剖面(見圖1 PM15)，以了解隱伏斷層。剖面方向與探槽一致，跨探槽下方圍欄小陡坎，斜距165 m，地氣測點(diǎn)12個(gè)，取樣12件，分析數(shù)據(jù)468組。測量結(jié)果表明，該剖面中存在2處明顯異常(見第34頁圖3)：一是在30 m斜距(與探槽基本一致)存在異常，有16個(gè)元素在該點(diǎn)出現(xiàn)相對高值，占測量總元素的41%。其襯度值最小為1.444(Rb)，最大為12.98(Ni)。異常值中Cu的異常為平均異常值的2.366倍，Ni的異常為平均異常值的4.615倍；二是在135 m斜距存在異常，有11個(gè)元素在該點(diǎn)出現(xiàn)相對高值，占測量總元素的28%。其襯度值最小為1.759(Y)，最大為3.132(Th)。異常值為平均異常值的0.272倍(Sm)～1.751倍(Th)，為異常下限的0.610倍(Gd)～1.12倍(Th)。根據(jù)異常位置，該剖面的30 m與135 m異常點(diǎn)應(yīng)當(dāng)是里龍斷裂通過之處。

2里龍斷裂活動(dòng)性研究

綜合研究表明，里龍斷裂可能具有全新世活動(dòng)性特征，主要表現(xiàn)為第四系變形及地貌特征。

2.1　第四系變形特征

在里龍斷裂帶通過處，發(fā)育有晚第四紀(jì)至全新世變形現(xiàn)象。里龍河右岸近河口臺地上部第四系覆蓋層見強(qiáng)烈變形現(xiàn)象，上覆粉砂層、泥質(zhì)層變形揉皺，下伏礫石層變形不明顯。

在里龍鄉(xiāng)西公路內(nèi)側(cè)沙坑陡壁30～40 m剖面中，出露里龍斷裂第四系變形現(xiàn)象。構(gòu)造變形強(qiáng)烈(見第34頁圖4)，Ⅱ級階地河床相礫石層及河漫灘相沙—泥質(zhì)層強(qiáng)烈擾動(dòng)變形。產(chǎn)狀混亂，保持原始水平產(chǎn)狀者甚少，傾斜、直立、倒轉(zhuǎn)均可見(見圖4c)。礫石最大扁平面紊亂，多與泥質(zhì)層、粉砂層同步或不協(xié)調(diào)變形。礫石層、沙—泥層巖性攪和，相互穿插，條帶狀、不規(guī)則團(tuán)塊狀、揉皺狀、楔狀等(見圖4b)，可能為地震成因的震積巖。西側(cè)礫石層還是強(qiáng)烈褶(揉)皺，褶皺斜歪、緊閉，軸面近南北向，向西中—陡傾斜(見圖4c)。剖面中斷層也較發(fā)育(見圖4d)，總體走向近南北，向東或西中—陡傾斜，主要表現(xiàn)為正—走滑或逆—走滑，小斷層斷距數(shù)十厘米，明顯錯(cuò)斷礫石層或沙層。

該處階地砂質(zhì)沉積物年齡為(3.2±0.3)×104a(ESR)，斷層破碎帶物質(zhì)年齡為(1.8±0.2)×104a(ESR)。

該階地平面上還發(fā)育追蹤張(節(jié)理)，呈“之”字狀展布(見圖4a)，可以排除當(dāng)?shù)卮迕耖_挖溝渠的可能性，是否為地震成因，有待進(jìn)一步考證、研究。

圖3　里龍斷裂地氣剖面(PM15)Fig.3　Geogas profile of Lilong Fault (PM15)

圖4　里龍西第四系變形特征Fig.4　Quaternary deformation of western Lilong

課題組于2013年在里龍北約200 m河灘上開挖3條探槽，其中2條探槽(見圖5、第35頁圖6)揭露出晚第四紀(jì)強(qiáng)烈變形現(xiàn)象，沙層、泥質(zhì)層及礫石層受到明顯變形、擾動(dòng)及錯(cuò)斷，并顯示多期活動(dòng)特征，發(fā)育一系列斷層，陡傾、緩傾均有，產(chǎn)狀變化較大，東支斷裂產(chǎn)狀265°∠75°，時(shí)代較新，切割沖溝中的堆積物，直達(dá)地表。西支斷裂較早，斷裂沒有斷錯(cuò)表層1.5 m左右的風(fēng)成沙土和砂層， 該沙層 (上覆未變形樣品L2)14C年代為(2 100±30) a[1]，下伏變形礫石層(L1)樣品為(9 620±40) a[2]，據(jù)此可以判斷，至少在2 100年至9 620年之間曾發(fā)生過變形事件。

1 淺灰黃色礫石層夾粗砂，粒度為1~20 cm大小不等，分選差，磨圓好，沒有膠結(jié)，采取碳樣TC-1-I、2；2 灰黑色粉砂層，有層理，膠結(jié)硬；3 鐵黃色礫石層與灰黑色砂層互層，分選磨圓較好，明顯被多次錯(cuò)斷；4 灰黑色粉砂層，采樣；5 灰黃色粗砂與黃色礫石層互層；6 灰黃色粉細(xì)砂層，具水平層理，采樣LLTC-1-9、10；7 礫石層，磨圓好，分選差，粒度1~20 cm不等；8 灰黑色粉砂夾礫石層，采樣LLTC-1-5、6；9 灰黃色風(fēng)成砂。圖5　里龍北探槽一Fig.5　Trench 1 in north of Lilong

1 灰黃色風(fēng)成砂；2 灰黑色中粗砂夾礫石層，分選、磨圓中等，成分主要為石英、花崗巖等，采樣LLTC-3-7、8；3 灰黑色粉砂夾礫石層，磨圓好，礫石粒度5~10 cm；4 灰黑色粗砂夾礫石層，粒度2~3 cm，磨圓好，分選差；5 礫石層，分選差，磨圓好；6 灰黑色粉細(xì)砂層，采樣LLTC-3-1、2；7 灰黑色粗砂夾礫石層，采樣LLTC-3-5、6；8-9 灰黑色粉砂粘土與灰黃色細(xì)砂互層，采樣LLTC-3-3、4；10~15 黃色礫石層與灰黑粗粒砂礫石互層，局部被錯(cuò)開；16 灰黃色礫石層夾粗砂，粒度為1~20 cm大小不等，分選差，磨圓好，沒有膠結(jié)；17 灰黑色粉砂層，有層理，膠結(jié)硬。圖6　里龍北探槽三Fig.6　Trench 3 in north of Lilong

在里龍南約1 km處，開挖一處探槽(見圖7)，探槽揭露出下部黑色第四紀(jì)砂礫層中發(fā)育一系列走向北東的斷裂，并有明顯的砂土液化現(xiàn)象。上覆厚4～5 m淺黃色砂層，砂層底部發(fā)育火焰狀構(gòu)造，可能為砂土液化所致，下部斷裂沒有斷錯(cuò)上覆砂層。

2.2　地貌特征

里龍斷裂具有較為明顯的負(fù)地貌特征。如，斷裂帶通過部位形成明顯的坡中谷和山脊位移，在里龍鄉(xiāng)江北岸，見到斷裂通過處基巖破碎，山脊處有埡口，小山脊具右行錯(cuò)動(dòng)形跡(見圖5)；在里龍鄉(xiāng)附近可見斷裂帶通過處形成明顯的陡坎地貌且沿?cái)嗔褞Оl(fā)育，陡坎高2～3 m，陡坎方向NNW，與里龍斷裂走向一致。

3結(jié)論

經(jīng)地表地質(zhì)調(diào)查、化探探測及探槽的資料，目前認(rèn)為里龍斷裂北起來蒙牛場，經(jīng)堆米村，里龍鄉(xiāng)，南止宜當(dāng)村。目前控制展布長度約39 km，大部分沿里龍河谷分布，走向NNW，向SW陡傾。通過對破碎帶中擦痕、階步及第四系變形特征的研究，發(fā)現(xiàn)里龍斷裂為具有左行走滑性質(zhì)的，全新世仍在活動(dòng)的逆斷層。

1 河湖相粉細(xì)砂與粗砂互層，有火焰狀沉積構(gòu)造或者沙土液化，采樣；2 灰色砂礫石層，采樣LLG-3、4；3 細(xì)粒砂礫石層，采樣LLG-1、2；4 粗粒砂礫石層；5 灰黑色砂礫石層，粒度0.1~2 cm，磨圓好，成分主要為石英、花崗巖等；6 灰黑色粉砂層，具層理，采樣LLG-5、6；7 灰黑色粗砂層；8 灰色礫石層，粒度1~4 cm，分選磨圓好；9 粗砂層，粒度1 cm之內(nèi)；10 淺黃色粉細(xì)砂層；11 野外觀測為淺黃色細(xì)砂夾大礫石，為沙土液化所致。圖7　里龍南探槽Fig.7　Trench in south of Lilong

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A Preliminary Study on the Activity of Lilong Fault in Tibet

ZHANG Yi, GUO Jin, WU De-chao

(Chendu University of Technology, Chengdu, Sichuan 610059, China)

Abstract:Lilong, located in Milin County, Linzhi District of Tibet, is in the junction of Yalu Tsangpo River and Lilong River valley. In recent years, the study found that there may be one or several active faults in the area. Detailed investigation of the area was made in 2013 to provide accurate geology for road, bridge and tunnel construction. Field investigation and geochemical sampling were carried out to find the features of structure, distribution and activity of the fault. The study found Lilong Fault is a Holocene-active reverse fault with strike slip.

Key words:Active fault; Activity; Lilong Fault

作者簡介：第一張祎(1988—)，男，四川省閬中市人。成都理工大學(xué)在讀碩士研究生。

收稿日期：2014-10-15

中圖分類號：P316

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1000-6265(2015)01-0031-05