西江斷裂三水-磨刀門段的主體分布及第四紀活動的年代學特征

曾敏，董好剛

（中國地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心,武漢,430205）

西江斷裂三水-磨刀門段的主體分布及第四紀活動的年代學特征

曾敏，董好剛

（中國地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心,武漢,430205）

西江斷裂是控制珠江三角洲斷陷盆地西緣的區(qū)域性斷裂。本文通過面上調(diào)查、物探、鉆探、年齡測試等手段，查明了西江斷裂的主體分布及第四紀活動的年代學特征。西江斷裂三水至磨刀門之間的段落大致可以劃分為3段，自北向南依次為三水—高明段、鶴山—江門段、江門—磨刀門段3段，由6條次級斷裂組成：丹灶斷裂、富灣斷裂、了哥山斷裂、九江斷裂、大敖斷裂、白蕉斷裂組成。通過第四紀年代學特征分析，斷裂在中更新世中期至晚更新世中晚期曾發(fā)生過多次活動，其后活動性均較弱。

西江斷裂，主體分布，第四紀活動，年代學特征

1 引言

珠江三角洲為斷塊三角洲，其中沙灣斷裂和西江斷裂分別控制其東西邊界[1-4]（圖1）。西江斷裂的組成、分布及活動性等特征，前人曾做過一些工作，包括重點區(qū)調(diào)查、活動年代測定等，取得一些進展[3-8]，但由于工作精度和野外露頭等限制，對斷裂的主體分布及特征的研究還比較缺乏。因此，西江斷裂的主體分布、第四紀活動性等特征需要進一步查清。近年來，經(jīng)濟區(qū)（城市）斷裂的活動性以及地震安全評價工作越來越受到國內(nèi)外學者的重視[9-10]。本文依托大調(diào)查項目珠三角北西向活動斷裂調(diào)查評價”，通過1∶50000調(diào)查、物探、鉆探、測試等多種手段，基本查清了斷裂三水至磨刀門段的主體分布與第四紀活動的年代學特征。

2 地質(zhì)背景

珠江三角洲在大地構(gòu)造上為華南準地臺的一部分。從加里東時期便開始活動，經(jīng)歷了海西-印支構(gòu)造階段、燕山構(gòu)造階段和喜馬拉雅構(gòu)造階段。主要表現(xiàn)為強烈的繼承性斷裂活動，并引起差異斷塊升降。在中生代燕山運動時，發(fā)生斷裂和大規(guī)模的巖漿侵入活動，即地洼余動期塊狀斷裂，形成區(qū)內(nèi)40°-60°方向和切過它們的320°-340°方向及東西向的區(qū)域性大斷裂，這三組斷裂系統(tǒng)控制了斷陷盆地及珠江三角洲的沉積范圍[1-4]（圖1）。北西向斷裂則比前兩者年輕，主要形成于漸新世至上新世的喜馬拉雅運動，在珠江三角洲的發(fā)育演化過程中也起了重要作用。珠江三角洲受斷裂的切割，形成多個垂向上具有不同運動方向或運動速率的斷塊，使得珠江三角洲地區(qū)的新構(gòu)造運動以斷裂活動和斷塊差異升降為主要特征[4]。

西江斷裂是控制珠江三角洲的三水盆地和西、北江三角洲西緣的斷裂帶。西江斷裂基本上沿西江下游的北西向河谷發(fā)育并延伸，向南東直入磨刀門，隱伏于南海，向北西可能沿綏江斷續(xù)至廣寧、懷集一帶，全長約200 km，走向310°-340°之間，總體傾向北東，傾角大于70°，大部分被第四系或水系覆蓋，因而主斷面不易確定，但地表可見若干構(gòu)造跡象，表明它是由多條斷裂組成的斷裂束，呈斜列式排列[11]。

圖1 珠江三角洲構(gòu)造綱要圖[4]Fig.1 The structure outline map ofthe Pearl River Delta.

3 空間展布特征

為了查清西江斷裂的主體分布，按照活動斷層與區(qū)域地殼穩(wěn)定性調(diào)查評價規(guī)范，在1∶50000遙感和地面調(diào)查基礎上，我們在隱伏區(qū)布置了相應的物探、鉆探等多種手段，基本查清了三水至磨刀門段斷裂的空間展布和基本特征。

西江斷裂三水至磨刀門之間大致可以劃分為3段，自北向南依次為三水-高明段、鶴山-江門段、江門-磨刀門段。北段為三水西江與北江交匯的思賢滘至高明富灣段，主要由丹灶斷裂（F001）、富灣斷裂（F002）組成；中段起于鶴山，終止江門外海附近，主要由了哥山斷裂（F003）、九江斷裂（F004）組成；南段段為起于江門外海，止于斗門區(qū)磨刀門，主要由大敖斷裂（F005）、白蕉斷裂（F006）組成（圖2）。

3.1北段：三水—高明段

北段為三水西江與北江交匯的思賢滘至高明富灣段，主要由丹灶斷裂（F001）、富灣斷裂（F002）組成，主干斷裂偏西，并出現(xiàn)在白堊系、泥盆系至石炭系中，控制河谷和沖溝的發(fā)育。

丹灶斷裂（F001）：位于西江左岸，主體斷層地表多為第四系掩蓋，特征不甚顯著，而遙感影像具有明顯的線狀影像特征，長25 km左右，傾向南西。在三水區(qū)白坭鎮(zhèn)長安墓園附近可見基巖露頭（圖3），破碎帶寬約25-30 m左右，顯示張性正斷性質(zhì)。在白坭鎮(zhèn)高崗附近則見其次級斷裂（圖4），次級斷裂傾向變化較大，顯示其多級活動特點。布置在其南東延長線上的淺層地震勘探線（QZ1）探測到斷裂在隱伏區(qū)延伸。

富灣斷裂（F002）：位于西江右岸，經(jīng)過金立、富灣等地，根據(jù)遙感影像推測長度40 km以上?？傮w傾向北東，控制現(xiàn)代西江水道。在北東向拉張作用力下，斷裂兩側(cè)斷隆效應存在差異，在西江右岸山地基巖中出露較多，次級斷裂發(fā)育。

圖2 西江斷裂帶平面分布及工作布置圖Fig.2 Distribution and technologymethods arrangement map of xijiangfaults

圖3 長安墓園斷裂形態(tài)示意圖Fig.3 The sketch map ofChangan cemeteryoutcrop

圖4 斷裂高崗露頭Fig.4 The Gaogangoutcrop offault

以南蓬山露頭為例，巖性為淺灰白色-灰紫紅色砂巖、粉砂巖等，產(chǎn)狀為20°∠30°，受斷裂構(gòu)造及風化作用影響，地表巖石較為破碎（圖5）。NW向斷裂破碎帶走向335°-340°，傾角約為65-75°不等，傾向南西，寬約為1-2 m。帶內(nèi)可見硅化、褐鐵礦化等蝕變。斷層破碎帶內(nèi)可見角礫巖，多具有硅質(zhì)膠結(jié)，其中局部有石英晶簇發(fā)育，表面多具有鐵染跡象。破碎帶北西牽引褶皺及帶內(nèi)角礫的存在，說明斷裂早期高角度擠壓逆沖運動；硅質(zhì)充填及拉張裂隙存在則證明斷裂后期性質(zhì)為正斷層。

在103°∠67°的面理上，可見節(jié)理切割（圖5），此外還可見石英脈被切割，石英脈寬約為0.7-1 cm，延伸較小，呈現(xiàn)右旋剪切的特點。而103°∠67°的節(jié)理面切割③，呈現(xiàn)左旋剪切的特點，后期①節(jié)理細小，相對密集，②③④都未被切割，相對較新。

圖5 富灣斷裂南蓬山露頭及點南東節(jié)理切割關(guān)系Fig.5 The geomorphic feature ofNanpengshan outcrop and the sketch map ofjoint incision in the SE.

南蓬山段斷裂晚中生代至少發(fā)生三次構(gòu)造運動，早期可能發(fā)生自西南向東北方向的高角度擠壓逆沖運動，中至后期則以拉張作用為主，同時，節(jié)理之間的切割關(guān)系表明，斷裂早期活動兼有左旋滑動以及后期右旋滑動。

3.2中段：鶴山—江門段

中段起于鶴山，終于江門外海附近，主要由了哥山斷裂（F003）、九江斷裂（F004）組成，沿西江兩岸分布，出現(xiàn)在古生界和侏羅系地層中。布格重力異常為沿河流方向，是一個正負異常的轉(zhuǎn)換帶。TM影像呈線狀河流，殘山與第四系呈直線狀邊界，鶴山一帶發(fā)育斷層三角面，為一隱伏的活動性斷裂。在西江右岸，主要斷裂九江斷裂，次級斷裂為隔田斷裂、篁邊-南大崗斷裂；在西江左岸，主要斷裂為了哥山斷裂，呈斜列式分布于西江兩岸。

了歌山斷裂（F003）：斷裂北起南海九江，經(jīng)潭窯山、了哥山、星槎，延伸至均安后隱伏在第四系之下。斷裂切割中上侏羅統(tǒng)紫紅色砂巖，發(fā)育強烈的構(gòu)造角礫巖（圖6），緊貼江左岸構(gòu)成斷層三角面或斷層崖。該斷裂總體延伸長度較小，從野外露頭分析，了哥山斷裂形成時代相對較老，節(jié)理裂隙較為復雜，后期構(gòu)造活動可能疊加在前期構(gòu)造基礎上。

圖6 了哥山斷層及斷裂面上被壓碎的角礫巖Fig.6 The fault outcrop and the crushed breccia above fault surface

九江斷裂（F004）：沿西江右岸分布，出現(xiàn)在古生界和侏羅系地層中。布格重力異常為沿河流方向，是一個正負異常的轉(zhuǎn)換帶。TM影像呈線狀河流，殘山與第四系呈直線狀邊界，絕大多數(shù)為隱伏的斷裂。在高明棠下鎮(zhèn)河堤旁及篁邊-南大崗附近可見其露頭出現(xiàn)，在九江鶴山附近則可見其次級斷裂。

以棠下露頭為例（圖7），斷裂破碎帶寬度10-20 m左右，節(jié)理發(fā)育，斷裂后期不僅具有正斷層性質(zhì)，而且構(gòu)造行跡較為明顯，總體傾向北東，傾角較陡。此北西向斷裂可能具有多次活動痕跡，主要表現(xiàn)為構(gòu)造角礫巖特征、節(jié)理分期等。其共同反映了該斷裂具有多次活動特點。在其延長線上布置的淺層地震線5、6同樣探測到斷裂在隱伏區(qū)延伸（圖2）。

3.3南段：江門—磨刀門段

南段起于江門外海，止于斗門區(qū)磨刀門，主要由大敖斷裂（F005）、白蕉斷裂（F006）組成。在西江右岸該段斷裂次級斷裂露頭較多，白蕉斷裂（F006）為其次級斷裂；在西江左岸露頭不明顯，主要斷裂為大敖斷裂（F005），出沒于江中。該段斷裂主要出現(xiàn)在燕山期花崗巖中，控制磨刀門第四紀斷陷的發(fā)育。

大敖斷裂（F005）：已有研究認為，大敖斷裂隱沒在江中。據(jù)《磨刀門大橋工程勘測報告》，在磨刀門水道，通過瞬變電磁法發(fā)現(xiàn)3條分別寬約40 m、100 m、200 m的北西向異常帶，間距分別為500 m、 550 m，推測斷裂傾向南西，傾角70°-89°。經(jīng)鉆孔驗證，在中間異常帶的鉆孔（ZK8）39-57.2 m處見到斷裂破碎帶。其上部為石英、粘土質(zhì)構(gòu)造巖，下部為構(gòu)造角礫巖。角礫成分以石英為主，次為長石，大小不一，一般2-3 mm居多，最大為1 cm左右，泥質(zhì)膠結(jié)，固結(jié)程度較差，綠泥石化和綠簾石化強烈。另在東岸的廣昌哨所東南的采石場，見一組北西向破碎帶，可能為西江斷裂的影響帶。白蕉斷裂（F006）：西江右岸的基巖露頭中，見多處斷裂，比較典型的斷裂露頭為劉家環(huán)斷裂、黃楊山斷裂（圖8），它們距離西江的距離較遠，在基巖圍巖內(nèi)見有密集的NW-NNW的節(jié)理，可能是西江斷裂的次級斷裂。

隱伏區(qū)斷裂物探解譯可以進一步佐證斷裂的延伸及特征。在黃楊山斷裂露頭延長線布置的淺層地震線QZ8顯示，從整條剖面反射同相軸的形態(tài)來看（圖9），反射波同相軸有一定起伏，但基本呈水平展布，在測線216米附近，T2反射波同相軸有錯斷現(xiàn)象，因此認為在該測段存在斷點（F006）。斷裂為逆沖斷層，傾向NE，視傾角約為65°。物探解譯結(jié)果與基巖露頭結(jié)果一致。

為了檢驗物探解譯的結(jié)果及進一步了解斷裂在隱伏區(qū)展布和特征，我們根據(jù)物探解譯結(jié)果布置了聯(lián)合鉆孔驗證（圖2），驗證結(jié)果如下（圖10）。

鉆孔5、6發(fā)現(xiàn)破碎帶，碎裂巖帶厚度1 m左右。破碎帶巖性主要為碎裂巖、角礫巖等，碎塊呈棱角狀，原巖為花崗巖，帶內(nèi)可見褐鐵礦化及硅化現(xiàn)象，具典型構(gòu)造破碎帶特征。破碎帶兩側(cè)為花崗巖，其下圍巖構(gòu)造裂隙發(fā)育，且發(fā)育褐鐵礦化、綠泥石等構(gòu)造變質(zhì)現(xiàn)象。該斷裂視寬度1.0 m左右，上盤上升，下盤下降，為逆斷層，驗證了物探解譯的正確性。

圖7 棠下露頭點斷裂示意圖Fig.7 The sketch map ofTangxia outcrop,Jiujiangfault

圖8 黃楊山斷裂及點節(jié)理切割關(guān)系Fig.8 Huangyangshan fault and the sketch map ofjoint incision.

從斷裂與第四系的切割關(guān)系看，斷裂未切割至第四系底部，斷裂兩側(cè)第四系整體連續(xù)性好，兩側(cè)地層亦無等時性錯動現(xiàn)象。該區(qū)已有第四系底部沉積物年齡最老30 ka左右，說明晚更新世中晚期以來白蕉斷裂并未發(fā)生過活動切割第四系。

圖9 QZ8淺層人工地震地質(zhì)解釋圖Fig.9 Decipher map ofShallowseismic surveyline ofQZNO.8

圖10 小黃楊聯(lián)合鉆孔剖面Fig.10 The combined drillingprofile ofXiaohuangyang

4 第四紀活動的年代學特征

西江斷裂由多組北西向斷裂分支組成，而斷裂不同部位、不同分支最新活動時間可能不同。對斷裂不同部位，不同分支進行采樣并進行年齡測試，可得不同斷裂不同部位的最新活動時間。對這些最新活動時間記錄進行統(tǒng)計，就有可能得出西江斷裂整體第四紀構(gòu)造活動的情況。表1是項目組自測和收集到的斷裂帶內(nèi)物質(zhì)的測年成果部分資料（表1）。

表2顯示，第四紀以來西江斷裂帶內(nèi)各斷裂有過不同程度的活動記錄，且不同地段保留的最新活動時間不一，有的斷裂可能發(fā)生過多期次的活動。數(shù)據(jù)顯示，斷裂最新活動情況可分為5個時期：

（1）443-354 ka B.P.，該時期屬于中更新世中期，斷裂中段隔田斷裂（F003）斷層泥ESR揭示該時期曾有活動痕跡（424 ka B.P.）；中段天臺山所見的裂斷層泥ESR年齡為443 ka B.P.，以上兩者揭示的時間極為接近，反應該時段在西江斷裂的中部地區(qū)，斷裂發(fā)生過較為顯著的活動。此外，稍晚一些，在西江斷裂南段掛碇角（F005）及小黃楊（F006）附近斷裂開始活動，如小黃楊F006斷層泥電子自旋共振（ESR）測年360 ka B.P.左右。

（2）285-145 ka B.P.，該時期屬于中更新世晚期，例如中段隔田（F003）、橫坑里（F003）一帶仍繼承性活動，斷裂中段隔田斷裂（F003）斷層泥ESR揭示該時期保留活動跡象（285 ka B.P.）；中段橫坑里所見的裂斷層泥熱釋光（TL）年齡為285.6 ka B.P.，以上兩者揭示的時間較為接近，反應該時段在西江斷裂的中部地區(qū)，斷裂活動性較為顯著。另外，斗門水磨巖（F005）附近構(gòu)造巖測年還出現(xiàn)200 ka B.P.左右活動記錄，斷裂中段了歌山附近構(gòu)造巖測年出現(xiàn)146 ka B.P.左右活動記錄。

表1 主要斷裂年齡測試結(jié)果表Table 1 The chronology of test results of xijiang fault

（3）100.6-79.3.4ka B.P.，該時期屬于晚更新世早期，岐樣里（F003）斷層泥ESR測年保留100.6 ka B.P.、95 ka B.P.左右活動記錄，了歌山（F003）斷層泥TL測年保留99.7 ka B.P.左右活動記錄，后幾組數(shù)字非常接近，說明該時期斷裂中段活動性較強。另外，雞啼門附近構(gòu)造巖測年還保留79.3 ka B.P.左右活動記錄。

（4）49.5-23.4 ka B.P.，該時期屬于晚更新中晚期，晚更新世中晚斷裂中段了歌山附近斷裂仍舊活動，了歌山附近斷層泥TL測年保留49.5 ka B.P.左右活動記錄，九江（F004）斷層泥TL測年保留44.2 ka B.P.左右活動記錄，以上兩者揭示的時間較為接近，反應該時段斷裂活動性仍較為顯著。磨刀門鉆孔（F005）斷層泥TL測年記錄了西江斷裂最新活動保留的最晚記錄（23.4 ka B.P.）[4]。

值得指出，該時期是珠江三角洲形成和發(fā)育的重要時期，無疑，西江斷裂的活動性對三角洲的形成好發(fā)育有一定的控制作用，如前所述，磨刀門河道底部沉積物熱釋光測年結(jié)果與該處斷裂斷層泥熱釋光測年結(jié)果均為20 ka B.P.左右，說明西江斷裂的活動性與西江形成發(fā)育確實具有一定耦合性。

（5）晚更新世末至全新世，西江斷裂活動性更弱，基本沒有在地表留下活動的地質(zhì)地貌證據(jù)。劉尚仁從河流階地的研究入手認為珠江三角洲今后相當長時間本區(qū)新構(gòu)造運動以間歇性差異下沉或穩(wěn)定為主的趨勢將繼續(xù)下去[3]，與本文研究結(jié)論一致。

5 結(jié)論

（1）西江斷裂三水至磨刀門之間的段落大致可以劃分為3段，自北向南依次為三水-高明段、鶴山-江門段、江門-磨刀門段。

（2）年代學特征表明，珠江三角洲第四系形成以來西江斷裂未發(fā)生顯著活動，但在中更新世中期至晚更新世中晚期曾發(fā)生過多次活動，以后活動性較弱。

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ZENGMin,DONGHao-Gang

(Wuhan Center of Geological Survey of China Geological Survey，Wuhan，Hubei 430205)

Zeng M and Dong H G.The Distribution and Chronology Characteristic of Quaternary Activity in Sanshui-Modaomen Section,Xijiang Fault.

Xijiang fault is a regional fault which controls the western border of basin of the Pearl River Delta.By means of geological survey,geophysical survey,geological drilling and age determination etc,the distribution and chronology characteristic of Quaternary activity of the fault have been studied.Xijiang fault,sanshui-modaomen section,can be divided into 3 sections roughly which are sanshui-gaoming section,heshan-jiangmen section, Jiangmen-modaomen section fromnorth tosouth.Theyare composed of6 secondaryfaults which are danzaofault, fuwan fault,liaogeshan fault,jiujiang fault,daao fault,baijiao fault.The chronology characteristic analysis shows that the fault activities are intense frommiddle stage ofMid-Pleistocene tothe middle and latestage oflater Pleistocene,afterwards it become weaker.

Xijiangfault;Distribution;Quaternaryactivity;Chronologycharacteristic

P542+.3

A

1007-3701（2016）01-374-08

10.3969/j.issn.1007-3701.2016.04.007

2016-8-15；

2016-10-25.

中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項目“珠三角NW向活動斷裂調(diào)查評價”（編碼：1212011140032）.

曾敏(1982—),男,工程師,主要從事構(gòu)造地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)方面的研究，E-mail:zengmin1982@sina.com.

Geology and Mineral Resources of South China,2016,32(4):374-381.