右江斷裂帶落央小段的斷層眉脊帶探討

張沛全，左天惠，王林，韋王秋，聶冠軍，李冰溯

（1.廣西壯族自治區(qū)地震局，南寧530022；2.廣西工程防震研究院，南寧530022）

右江斷裂帶落央小段的斷層眉脊帶探討

張沛全1，2，左天惠1，王林1，2，韋王秋1，2，聶冠軍1，2，李冰溯1，2

（1.廣西壯族自治區(qū)地震局，南寧530022；2.廣西工程防震研究院，南寧530022）

斷層眉脊帶在華南地區(qū)是一種罕見(jiàn)的構(gòu)造地貌現(xiàn)象。描述了在上落央發(fā)現(xiàn)的斷層眉脊帶特征，測(cè)量了斷層露頭的幾何學(xué)特征，利用三維激光掃描技術(shù)研究了斷層對(duì)水系的影響。結(jié)果顯示：北側(cè)斷層眉脊面出露地表至少0.33m，南側(cè)為1.3m，并形成了跌水。眉脊面在平面上呈左行右階的雁列式展布。該露頭由南北兩組斷層組成，它們均為左旋走滑性質(zhì)，南側(cè)斷層在水平方向上左旋錯(cuò)移沖溝5.5m。討論后認(rèn)為：此次發(fā)現(xiàn)的斷層眉脊帶可能是一次古地震或歷史地震事件的遺跡。

右江斷裂帶；構(gòu)造地貌；斷層眉脊帶；三維激光掃描

Key works：The Youjiang fault zone；Tectonic geomorphology；Fault scarp zone；The 3D laser scanning

0 前言

落央小段位于右江斷裂帶百色以西段西南束北支的西端（下稱北支斷裂）（圖1）。自1751年以來(lái)，沿右江斷裂帶有7次M≥4級(jí)地震記錄，最大地震記錄是5.0級(jí)[1]。其中，2次M≥4級(jí)地震（西林縣東1910年的4級(jí)地震和1962年田林縣八桂5.0級(jí)地震）落在右江斷裂帶百色以西段的西南束上，且可能位于北支斷裂上?？梢?jiàn)，北支斷裂的活動(dòng)性是值得重視的。過(guò)去對(duì)右江斷裂帶的研究有側(cè)重于新構(gòu)造與地震的關(guān)系的[2-4]，也有側(cè)重于斷裂帶的地震活動(dòng)研究[5]。宋方敏等[6]對(duì)右江斷裂帶進(jìn)行了較詳細(xì)的分段研究，并側(cè)重于地質(zhì)與地貌兩方面的調(diào)查，獲得了一批年代學(xué)（TL）數(shù)據(jù)和地貌位移數(shù)據(jù)，并計(jì)算了右江斷裂帶部分段落的第四紀(jì)位移速率。但該研究并沒(méi)有涉及百色以西段的西南束。第一和第三作者于2012年在上落央（屯）發(fā)現(xiàn)了北支斷裂的露頭存在斷層眉脊帶。在南方，由于風(fēng)化作用強(qiáng)烈，地表地質(zhì)露頭保存困難。此次發(fā)現(xiàn)的斷層眉脊帶在華南地區(qū)是罕見(jiàn)的構(gòu)造地貌現(xiàn)象，因而具有重要的地震地質(zhì)意義，值得重視。本文描述斷層了斷層眉脊帶的特征，并對(duì)該地質(zhì)露頭進(jìn)行了地質(zhì)測(cè)量，獲得了斷層的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征，利用三維激光地形掃描技術(shù)研究了斷層對(duì)水系（平面和垂向）的影響。該研究為認(rèn)識(shí)右江斷裂帶的發(fā)震構(gòu)造特性提供了重要的基礎(chǔ)資料，對(duì)認(rèn)識(shí)華南地區(qū)的地震構(gòu)造環(huán)境也有一定的推動(dòng)作用。

1 斷裂帶的結(jié)構(gòu)與基本特征

該斷裂帶總體走向北西，西部呈弧形彎曲后改為近東西向，長(zhǎng)約410 km。該斷裂切割寒武系至第三系，傾向北東或南西、南。斷裂在第三紀(jì)有過(guò)強(qiáng)烈活動(dòng)，形成了永樂(lè)、百色、雁江-隆安、那龍等第三紀(jì)串珠狀盆地。斷裂帶在第四紀(jì)仍有活動(dòng)，宋方敏等[6]對(duì)右江斷裂帶進(jìn)行了分段和第四紀(jì)活動(dòng)性的研究。就分段而言，大致以百色、思林為界將右江斷裂帶分為3大段，分別為百色以西段、百色-思林段、思林-壇洛段。就第四紀(jì)活動(dòng)特征研究，則利用了年代學(xué)、地貌和地質(zhì)證據(jù)，分別在凡屯、那及、平吉、平么、馬鞍嶺等多個(gè)地點(diǎn)了晚更新世活動(dòng)的證據(jù)。但該研究未涉及到百色以西段的西南支。據(jù)廣西壯族自治區(qū)地方志編纂委員會(huì)[1]，斷裂帶在百色以西地區(qū)分為兩束，北東一束起于隆林附近，經(jīng)過(guò)百色盆地東北緣直插平果、隆安、南寧；西南一束起于古障，經(jīng)過(guò)西林、田林的八桂后直插百色，該束斷裂分為北支、中支和南支，落央小段便位于北支的西端（圖1）。

圖1 右江斷裂帶的幾何結(jié)構(gòu)Fig.1 Geometrical structure of the Youjiang fault zone

2 上落央露頭點(diǎn)的地質(zhì)特征

在上落央的露頭中，可見(jiàn)南北兩組斷層，它們之間距離約30 m（圖2和圖3）。其中：①在北邊一組斷層中發(fā)育在三疊紀(jì)的中厚層泥質(zhì)粉砂巖中，其斷裂破碎帶寬約5m。斷面傾向南，產(chǎn)狀178°∠52°的斷面上有擦痕發(fā)育，其方向指示斷層左旋走滑性質(zhì)（圖3中的A-A′）。產(chǎn)狀185°∠63°的斷面上有厚約6mm的鐵質(zhì)物。這兩個(gè)斷面之間相距約1.6m，斷面之間可見(jiàn)透鏡體，透鏡體大小為60 cm×20 cm。再往南的基巖中還出現(xiàn)另一斷面，其產(chǎn)狀為193°∠89°，上有近水平擦痕，其方向指示斷裂為左旋走滑性質(zhì)（圖3中的B-B′）。②南側(cè)斷層（圖3中的C-C′）發(fā)育在三疊系中，北盤(pán)為中厚層泥質(zhì)粉砂巖，南盤(pán)為土黃中厚層砂巖。兩斷面之間有寬1.2m的蝕變砂巖帶。北斷面產(chǎn)狀為53°∠75°，南斷面彎曲，上部產(chǎn)狀為334°∠82°，下部產(chǎn)狀為180°∠72°。南斷面的上部階步擦痕發(fā)育，擦痕近水平，其方向指示斷層具左旋走滑性質(zhì)；下部有牽引構(gòu)造，同樣指示斷層具左旋走滑性質(zhì)。南斷面往東延伸至沖溝底部，產(chǎn)狀為190°∠80°，其北側(cè)可見(jiàn)牽引構(gòu)造和透鏡體，其方向指示斷裂具左旋走滑性質(zhì)。

3 上落央露頭點(diǎn)的地貌學(xué)特征

3.1斷層眉脊的地貌特征

南北兩組斷層均有眉脊地貌出露，如圖2中的照片所示。其中，北側(cè)斷層的眉脊面傾向南，其中產(chǎn)狀178°∠52°的斷面突出地表至少0.335m。南側(cè)斷層的眉脊高出地表1.3 m，并有跌水現(xiàn)象（圖2的左側(cè)）。聯(lián)系南北兩組斷層露頭可以發(fā)現(xiàn)，這些出露地表的斷面在平面上呈雁列式展布（圖3）。這些斷層的地表破裂面均位于沖溝的西側(cè)（右岸）谷坡上，在沖溝的東坡（左岸）上至今沒(méi)有發(fā)現(xiàn)斷層破裂面。

圖2 右江斷裂帶（上落央）地質(zhì)剖面圖Fig.2 The geological profile of the Youjiang fault zone at the Shangluoyang village

圖3 斷層眉脊帶在上落央出露的地貌特征及其與沖溝的關(guān)系圖Fig.3 Geomorphologic characters of faults scarp and relationship with the stream in the Shangluoyang village

3.2 斷層對(duì)流水地貌的影響

2012年時(shí)，斷層與流水地貌的原始關(guān)系如圖3所示。2012年至2015年期間，人類活動(dòng)（填土造地）破壞了原始的地貌。經(jīng)過(guò)2012年和2015年兩次調(diào)查結(jié)果和對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，北側(cè)露頭已經(jīng)受到破壞，水系關(guān)系也發(fā)生了變化。而南側(cè)斷層（圖3中前方基巖露頭附近）的地貌得到了保留。為了研究斷層在水平向和垂向上對(duì)水系的影響，本文使用了激光掃描技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)研究。工作儀器選用了Riegl（LMS-Z420i）三維激光掃描測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用非接觸式脈沖掃描原理獲取數(shù)據(jù)，測(cè)距精度可達(dá)±4 mm，點(diǎn)位精度可達(dá)4 mm，最遠(yuǎn)掃描距離為1 000m，可水平360°，垂直±40°進(jìn)行全景掃描，獲取點(diǎn)云紋理信息。數(shù)據(jù)處理采用了配套軟件進(jìn)行。主要工作步驟有野外踏勘、制定方案、選站、掃描獲得了研究區(qū)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，剔除非地貌數(shù)據(jù)（如植被）后進(jìn)行地物提取，生成TIN數(shù)據(jù)，再轉(zhuǎn)換成DEM數(shù)據(jù)。具體過(guò)程參考文獻(xiàn)[7]。圖4a為本次工作中獲得的DEM與等高線信息。在右圖中對(duì)沖溝的水水平運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了測(cè)量，沖溝通過(guò)南側(cè)斷層時(shí)發(fā)生了左旋移動(dòng)約5.5 m（圖4b）。本文雖然給出了沖溝通過(guò)北側(cè)斷層的水平距離，沖溝貌似也發(fā)生了左旋移動(dòng)。但正如前所述，北部受到了人類活動(dòng)的影響，該數(shù)據(jù)沒(méi)有地質(zhì)意義。

利用圖4中的DEM提取了右岸沖溝的縱剖面，如圖5所示。圖5中，箭頭所示的位置為南側(cè)斷層通過(guò)的位置，形成了約1m的高差，但該高差中包含了侵蝕作用。除人類活動(dòng)改造的部分外，由DEM提取的剖面凹凸不平，難以表達(dá)斷裂造成的垂直位錯(cuò)。使用卷尺和短水準(zhǔn)對(duì)南側(cè)斷層進(jìn)行補(bǔ)充測(cè)量后，高差修正為1.2m。但該高差包含了流水的溯源侵蝕作用，該垂直位移僅供參考之用。

圖4 三維激光地形掃描獲得的研究區(qū)地形與水系Fig.4 Topography and drainage network from 3D laser scanning in study area

4 討論

上文的野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，上落央的露頭是沿著老斷裂發(fā)育的。通過(guò)判讀DEM影像與地形圖后發(fā)現(xiàn)，在上落央以東的吊坡、落蒙有3條山脊出現(xiàn)凹槽，凹槽與上落央的露頭在同一直線上，形成線性負(fù)地形，延伸約3 km（圖6中2-4位置）。在實(shí)際調(diào)查和判別中，常有一些類活動(dòng)斷層現(xiàn)象或活動(dòng)斷層假象出現(xiàn)。丁夢(mèng)林[8]對(duì)假活動(dòng)斷層現(xiàn)象進(jìn)行了總結(jié)，這些假活動(dòng)斷層現(xiàn)象包括：侵蝕-剝蝕不整合面、巖性差異風(fēng)化、溶洞洞穴堆積物的塌陷、表皮構(gòu)造（冰緣構(gòu)造現(xiàn)象和表皮重力滑動(dòng)斷層）、嚙齒類動(dòng)物洞室填充物和人類活動(dòng)的以遺跡（包括填埋的壕溝、渠道、運(yùn)河、墓穴、礦坑、窯址，花崗巖或灰?guī)r沿節(jié)理面開(kāi)采后的廢礦坑）。而活動(dòng)斷層與活動(dòng)斷層假象地表特征有如區(qū)別（表1）。對(duì)照表1的可以發(fā)現(xiàn)，右江斷裂帶的央落小段符合活動(dòng)斷層的地質(zhì)與地貌標(biāo)準(zhǔn)。

圖5 利用DEM提取的沖溝縱剖面Fig5 Longitudinal profilemade from DEM

（黑色箭頭1指示上落央露頭點(diǎn)位置，2-4為山脊凹陷的位置；綠箭頭相對(duì)直線為斷層通過(guò)的位置；藍(lán)色虛線示意沖溝）圖6沿右江斷裂帶（落央小段）的山脊和沖溝特征Fig.6 Features of ridges and streams along the Luoyang section of Youjiang fault

表1 活動(dòng)斷層與活動(dòng)斷層假象地表特征的對(duì)比[8]Table 1 Comparison of the surface features between active fault and active fault pseudomorph[8]

過(guò)去在國(guó)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的斷層眉脊地貌并不多，斷層眉脊帶一般出露在地震強(qiáng)度大的西部地區(qū)，如鮮水河斷裂[9]、當(dāng)雄斷裂[10]。華南地區(qū)的斷層眉脊，由潘建雄等[11]首次發(fā)現(xiàn)于湖南西北部的尺馬山。他認(rèn)為其切斷基巖，沖出地表的地震地殼破裂帶即震源斷裂在地表的直接顯示，并進(jìn)而推斷1631年常德東北的地震不是6級(jí)而是7級(jí)。從野外調(diào)查的結(jié)果觀察，北側(cè)斷層的眉脊面上的擦痕清晰，斷面上的附著物質(zhì)新鮮，上落央發(fā)現(xiàn)的斷層眉脊帶很可能代表了一次古地震事件。但仍不能排除該露頭是一次歷史地震的結(jié)果。據(jù)廣西壯族自治區(qū)地方志編篡委員會(huì)[1]指出，西林普合在1900年以來(lái)有兩次地震4級(jí)以上地震記錄，分別為1910年的4級(jí)和1930年11月11日的4級(jí)地震。這兩次地震是根據(jù)人感和器物反映確定的歷史地震，但兩個(gè)地震的發(fā)震構(gòu)造是不明確的。資料的記載明顯缺失了普合以西地區(qū)（包括西林和落央一帶）的資料。因此，不能排除這兩次地震的震級(jí)可能更高，而且普合并非這兩次地震的震中。即，不能排除上落央的斷層眉脊是歷史地震遺跡的可能性。因此，該露頭的形成年齡亟需進(jìn)一步研究。

5 結(jié)語(yǔ)

在右江斷裂帶百色以西段的西南束北支斷裂發(fā)現(xiàn)的斷層眉脊帶可能是一次古地震事件的遺跡。對(duì)眉脊帶的測(cè)量表明，北側(cè)眉脊面出露地表至少0.33 m，南側(cè)為1.3 m，它們呈左行右階式出露地表。地質(zhì)測(cè)量表明該露頭由南北兩組斷層組成，兩組斷層均為左旋走滑性質(zhì)。三維激光地形掃描獲得的地形信息表明，南側(cè)斷層對(duì)通過(guò)的沖溝在水平方向上左旋錯(cuò)移了5.5m。

致謝：與中國(guó)地震局地質(zhì)研究所宋方敏研究員和中山大學(xué)張珂教授的交流中受益良多，野外三維激光地形掃描和室內(nèi)數(shù)據(jù)處理工作得到了南寧市三維測(cè)繪公司鐘開(kāi)田、莫金勝、朱海洋的幫助，編輯部和審稿專家給予了建設(shè)性意見(jiàn)，在此一并表示感謝。

[1]廣西壯族自治區(qū)地方志編纂委員會(huì)編.廣西通志（地震志）[M].南寧:廣西人民出版社，1990.

[2]劉錫大,侯建軍,游象照.右江斷裂帶的新構(gòu)造活動(dòng)[J].地震研究，1987，10（2）：175-183.

[3]侯建軍，劉錫大，游象照，等.桂西活動(dòng)走滑斷裂系的地表變形組合特征及其與地震活動(dòng)的關(guān)系[J].地震學(xué)報(bào)，1993，15（1）：119-122.

[4]尹克堅(jiān).廣西地區(qū)的水系展布與活動(dòng)斷裂及新構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的關(guān)系[J].華南地震,1995，15（1）：62-67.

[5]吳時(shí)平,龍安明,尹克堅(jiān).廣西地震活動(dòng)性研究[J].華南地震，1987，7（1）：48-62.

[6]宋方敏，李傳友，陳獻(xiàn)程，等.右江斷裂帶晚更新世活動(dòng)的若干地質(zhì)地貌證據(jù)及位移速率[J].地震地質(zhì)，2004，26（4）：611-621.

[7]梅文勝，周艷芳，周俊.基于地面三維激光掃描的精細(xì)地形測(cè)繪[J].測(cè)繪通報(bào)，2010（1）：53-56.

[8]Allen，C.R.，Luo Z.，Qian H.，et al.Field study of a highly active fault zone:The Xianshuihe fault of southwestern China[J].Geol.Soc.America Bulletin. 1991，103（9）：1178-99.

[8]丁夢(mèng)林.假活動(dòng)斷層現(xiàn)象判定[C]//國(guó)家地震局地質(zhì)研究所現(xiàn)代地殼運(yùn)動(dòng)（3）.北京：地震出版社，1987.

[9]Armijo，R.，Tapponnier，P.，Mercier J.L.et al. Quaternary extension in southern Tibet：field observations and tectonic implications[J].Journal of Geophysical Research，1986，91（B14）：13 803-13 872.

[10]潘建雄，張玉岫，龍運(yùn)武.華南首次發(fā)現(xiàn)斷層眉脊帶

[J].地震地質(zhì)，1992，14（4）：36-38.

The Fault Scarp Zone of the Luoyang Segment of the Youjiang Fault Zone

ZHANG Peiquan1，2，ZUO Tianhui1，WANG Lin1，2，WEIWangqiu1，2，NIEGuanjun1，2，LIBingsu1，2

（1.Earthquake Administration ofGuangxi Zhuang Autonomous Region，Nanning 530022，China；2.Guangxi Academy of Engineering Shock Prevention，Nanning 530022，China）

The fault scarp is a rare tectonic geomorphologic phenomenon in South China.This paper describes the features of the fault scarp that found in the Shangluoyang village，measures the kinematics characteristics of the outcrop of faults，and researches the influence of the fault on the stream by using the 3D laser scanning technology.The results show that，the fault scarp plane exposed at least 0.33 m in the north of outcrop，and 1.3 m in the south of outcrop with waterfall.They are left-order-right stepping an echelon in the plane.The outcrop is composed of two groups of faults.They are all with left lateral strike slip.The fault on the south side of the outcrop offset the stream with 5.5m in the horizontal direction.At last，the fault scrap zonewhat reported in this papermay be a trace of one paleoearthquake or history earthquake.

P315.721

A

1001-8662（2016）04-0065-06

10.13512/j.hndz.2016.04.010

張沛全，左天惠，王林，等.右江斷裂帶落央小段的斷層眉脊帶探討[J].華南地震，2016，36（4）：65-70.[ZHANG Peiquan，ZUO Tianhui，WANG Lin，et al.The Fault Scarp Zone of the Luoyang Segment of the Youjiang Fault Zone[J].South china journal of seismology，2016，36（4）：65-70.]

2015-10-22

中國(guó)地震局地震科技星火計(jì)劃項(xiàng)目（批準(zhǔn)號(hào)：XH15033Y）和廣西壯族自治區(qū)地震局合同制科研項(xiàng)目（批準(zhǔn)號(hào)：2014002）

張沛全（1978-），男，碩士，高級(jí)工程師，主要從事構(gòu)造地質(zhì)與構(gòu)造地貌學(xué)研究.

E-mail：zhangpeiquan2007@126.com.