江西瑞昌市橫崗磚廠斷裂探測(cè)及其活動(dòng)特征研究

齊 信，邵長(zhǎng)生，陳州豐，陳立德

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

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江西瑞昌市橫崗磚廠斷裂探測(cè)及其活動(dòng)特征研究

齊 信，邵長(zhǎng)生，陳州豐，陳立德

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

經(jīng)化探、物探和槽探工程，對(duì)出露于江西瑞昌橫崗磚廠取土開(kāi)挖場(chǎng)地內(nèi)的地裂縫的成因、特征及意義進(jìn)行了分析。該區(qū)地裂縫總體走向均為北東向，呈“簇”狀密集分布，總體延伸長(zhǎng)度超過(guò)300 m，且地裂縫內(nèi)均有灰白色、淺灰色礦物充填。解析認(rèn)為該區(qū)分布一條北東走向陡傾正斷裂，斷裂傾向南東，傾角 60°—75°。局部探槽開(kāi)挖揭露該斷裂其中一斷裂面錯(cuò)動(dòng)第四紀(jì)坡洪積物，斷裂產(chǎn)狀為155°∠71°，走向65°，上盤(pán)下降，錯(cuò)距達(dá)到3 m(未揭露到底)。斷層壁平直，斷裂面擦痕清晰，可見(jiàn)5條長(zhǎng)1～2 m的鏟刮溝槽，槽深5～20 mm，顯示該斷層呈左旋傾滑性質(zhì)。取上斷點(diǎn)地層沉積物ESR測(cè)年，測(cè)年范圍為距今0.27～0.42 Ma，研究表明該斷裂在中更新世中期顯著活動(dòng)過(guò)，為一條中更新世活動(dòng)斷裂。綜合分析認(rèn)為該區(qū)地裂縫發(fā)育受橫崗磚廠斷裂控制，地裂縫的形成是橫崗磚廠斷裂活動(dòng)在第四系地表的響應(yīng)。

地裂縫；活動(dòng)斷層；ESR測(cè)年；高密度電法

0 引言

江西瑞昌地區(qū)位于中國(guó)中東部，盡管從地震活動(dòng)分區(qū)上，該區(qū)為中等—弱活動(dòng)區(qū)，但是該區(qū)曾多次發(fā)生過(guò)地震[1～2]，最大一次是2005年11月26日發(fā)生在九江—瑞昌地區(qū)的Ms5.7級(jí)地震[2]，給當(dāng)?shù)厝嗣竦纳拓?cái)產(chǎn)造成一定損失和嚴(yán)重威脅。鑒于地震的這種難以預(yù)報(bào)性，許多學(xué)者轉(zhuǎn)向加強(qiáng)地震發(fā)生活動(dòng)斷層的研究。活動(dòng)斷層是指晚更新世距今100～120 ka以來(lái)一直在活動(dòng)，現(xiàn)在正在活動(dòng)，未來(lái)一定時(shí)期內(nèi)仍會(huì)發(fā)生活動(dòng)的各類(lèi)斷層[3]。是否影響到第四系是判斷活動(dòng)斷層的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)，地表第四系露頭是活動(dòng)斷層調(diào)查研究的前提和基礎(chǔ)。在江西瑞昌地區(qū)開(kāi)展斷裂活動(dòng)性調(diào)查過(guò)程中，于瑞昌橫崗磚廠取土開(kāi)挖場(chǎng)地內(nèi)見(jiàn)豐富地裂縫出露，地裂縫總體走向多為北東向，呈“簇”狀密集分布，多達(dá)100余條。地裂縫寬3～40 mm不等，長(zhǎng)2～10 m；沿著地裂縫延伸方向追索，見(jiàn)其呈雁翅或羽列狀不均勻出露，總體延伸長(zhǎng)度可達(dá)300余米，且地裂縫內(nèi)均有灰白色、淺灰色礦物充填。該區(qū)為第四系沖洪積覆蓋區(qū)，第四系厚度6～30 m。為進(jìn)一步分析地裂縫成因、特征及意義，在該區(qū)布署了物探、化探和槽探工作，并取探槽開(kāi)挖揭露的某斷裂面上斷點(diǎn)地層沉積物進(jìn)行ESR測(cè)年，以進(jìn)一步確定斷層活動(dòng)時(shí)代。

1 橫崗磚廠地裂縫分布特征

地裂縫出露位置位于江西省瑞昌市S304省道北側(cè)橫崗磚廠(見(jiàn)圖1)，磚廠大面積取土開(kāi)挖，地面和剖面出露豐富地裂縫。該區(qū)為崗地地貌，第四系厚度5～20 m，土體多呈二元結(jié)構(gòu)，上部為典型網(wǎng)紋狀紅黏土，下部為坡洪積砂礫石層，礫石多呈次棱角狀，粒徑2～10 cm，以石英砂巖為主。地裂縫發(fā)育于砂礫石層中(底部未揭露)，地裂縫上段多切入網(wǎng)紋紅黏土中上部。

F1—郯城—廬江斷裂帶；F2—樅陽(yáng)—宿松斷裂；F3—襄樊—廣濟(jì)斷裂；F4—通江嶺—洋雞山斷裂；F5—丁家山—桂林橋—武寧斷裂；F6—?jiǎng)⒓摇都忆仭情T(mén)山斷裂；F7—九江—靖安斷裂；F8—永修—都昌斷裂；F9—湖口—新干斷裂；F10—東至斷裂；F11—霍山—羅田斷裂圖1 九江—瑞昌地區(qū)構(gòu)造綱要圖Fig.1 The Jiujiang-Ruichang region tectonic outline map

地裂縫寬3～40 mm不等，長(zhǎng)2～10 m，沿著地裂縫延伸方向追索，呈雁翅或羽列狀不均勻出露。調(diào)查統(tǒng)計(jì)地裂縫出露密集帶有8處(見(jiàn)圖2)，地裂縫呈“簇”狀分布，總數(shù)多達(dá)100余條，裂縫內(nèi)多有灰白色—淺灰色脫硅富鋁作用產(chǎn)生的黏土礦物充填(見(jiàn)圖3)。統(tǒng)計(jì)顯示地裂縫總體走向多為北東向(見(jiàn)圖2，圖4)，具有較強(qiáng)規(guī)律性和一致性。根據(jù)九江地區(qū)構(gòu)造綱要圖(見(jiàn)圖1)，橫崗磚廠位于劉家—范家鋪—城門(mén)山斷裂帶附近，走向與該斷裂也具有較好一致性，該區(qū)地裂縫的成因是否與斷裂的活動(dòng)有關(guān)值得進(jìn)一步研究。

圖2 地裂縫走向示意圖Fig.2 The strike sketch map of fissures

圖3 典型地裂縫照片F(xiàn)ig.3 Photos of typical fissures

圖4 典型地裂縫走向玫瑰花圖Fig.4 The rose diagram of typical fissure strike

2 地球化學(xué)-地球物理聯(lián)合剖面方法探測(cè)隱伏斷裂

為了進(jìn)一步查明橫崗磚廠地裂縫是否由于該區(qū)斷裂活動(dòng)誘發(fā)引起，開(kāi)展了地球化學(xué)和地球物理聯(lián)合剖面方法隱伏斷裂探測(cè)工作。根據(jù)前人研究成果[4～5]，RAD7測(cè)氡和高密度電法對(duì)隱伏斷裂探測(cè)具有較好效果。本次部署2條探測(cè)剖面，分別為A-A′剖面和B-B′剖面(見(jiàn)圖5)。

圖5 地球化學(xué)和地球物理聯(lián)合剖面部署圖Fig.5 Geochemical and geophysical union profile deployment diagram

2.1 RAD7測(cè)氡探測(cè)及結(jié)果分析

兩條測(cè)氡剖面測(cè)線(xiàn)總長(zhǎng)890 m，共計(jì)測(cè)點(diǎn)122個(gè)，基本間距10 m，另外對(duì)高值異常附近進(jìn)行了加密測(cè)量。A-A′剖面的土氡背景值Rn B(測(cè)線(xiàn)平均值)為575.2 Bq/m3，異常值下限Rn F為3189.7 Bq/m3。氡異常值為單峰型，出現(xiàn)在70～100 m處，主峰異常值為4290 Bq/m3，是背景值的約7.5倍(見(jiàn)圖6)。B-B′剖面的土氡背景值Rn B(測(cè)線(xiàn)平均值)為1672.9 Bq/m3，異常值下限Rn F為10065.8 Bq/m3。氡異常值也為單峰型，出現(xiàn)在230～250 m處，主峰異常值為19800 Bq/m3，是背景值的約11.8倍(見(jiàn)圖7)。在斷裂構(gòu)造帶上，由于巖石破碎，致使斷裂附近巖石的射氣性能增強(qiáng)，巖石的射氣系數(shù)也都比較大，斷裂破碎帶上的放射性氣體氡多出現(xiàn)正異常。

圖6 A-A′剖面RAD7測(cè)量結(jié)果Fig.6 RAD7 results of the Line A-A′

圖7 B-B′剖面RAD7測(cè)量結(jié)果Fig.7 RAD7 results of the Line B-B′

A-A′剖面自南向北測(cè)量，80～100 m處出現(xiàn)單峰型異常，異常值區(qū)域?yàn)殚_(kāi)挖路面，四周開(kāi)闊幾乎無(wú)植被及人為污染，表明異常點(diǎn)附近可能有斷層經(jīng)過(guò)；此測(cè)線(xiàn)360 m之后進(jìn)入菜地，出現(xiàn)的數(shù)個(gè)高值點(diǎn)認(rèn)為是農(nóng)藥殘留及有機(jī)質(zhì)含量偏高所致。B-B′剖面自西向東測(cè)量，在240 m附近出現(xiàn)單峰型異常，該場(chǎng)地為開(kāi)挖的網(wǎng)紋紅土平地，被稀疏雜草覆蓋，人類(lèi)活動(dòng)極少，無(wú)人為污染，結(jié)合環(huán)境、曲線(xiàn)現(xiàn)狀以及場(chǎng)地現(xiàn)象，推測(cè)此處有斷層經(jīng)過(guò)。另外，測(cè)線(xiàn)A-A′異常點(diǎn)與測(cè)線(xiàn)B-B′異常點(diǎn)連線(xiàn)走向與該區(qū)地面地裂縫走向一致，也與數(shù)據(jù)曲線(xiàn)呈鋸齒狀相吻合。

2.2 高密度電法探測(cè)及結(jié)果分析

兩條高密度電法探測(cè)剖面測(cè)線(xiàn)總長(zhǎng)791 m。測(cè)試結(jié)果顯示測(cè)線(xiàn)A-A′剖面存在2處異常。高密度電法A-A′剖面基巖面約15 m，地震反射法結(jié)果存在一處反射波同向軸雜亂、相位數(shù)目變化較大的反射現(xiàn)象。從地表到地下15 m范圍內(nèi)，整條剖面電性層連續(xù)，15 m以下呈現(xiàn)中間高阻兩側(cè)低阻的特征，北側(cè)標(biāo)高35 m至6 m也有一個(gè)高阻體。南北兩側(cè)高阻不連續(xù)，表明存在基巖斷裂。推斷該斷面上存在2處斷裂，正斷層異常點(diǎn)坐標(biāo)為N29°33′58.31″，E115°30′25.20″，傾向南東，傾角約71°；逆斷層異常點(diǎn)坐標(biāo)N29°33′58.32″，E115°30′25.2″，傾向北西，傾角約42°(見(jiàn)圖8)。測(cè)線(xiàn)B-B′剖面也存在2處異常。高密度電法B-B′剖面基巖面約12 m。從地表到地下12 m范圍內(nèi)，整條剖面電性層連續(xù)，12 m以下呈現(xiàn)中間低阻兩側(cè)高阻的特征，尤其是測(cè)線(xiàn)180～200 m范圍內(nèi)出現(xiàn)低阻帶，疑為基巖斷層破碎帶。同時(shí)，在測(cè)線(xiàn)280 m處出現(xiàn)一小型低阻帶，應(yīng)為主斷裂的分支斷裂?？傊茢鄿y(cè)線(xiàn)B-B′剖面上存在2處斷裂，主斷裂位于測(cè)線(xiàn)190 m附近，顯示正斷性質(zhì)，斷層傾向南東，傾角約55°，高密度電法顯示錯(cuò)距達(dá)到1～3 m(見(jiàn)圖9)；分支斷裂位于測(cè)線(xiàn)280 m附近，斷層性質(zhì)不詳，疑為主斷裂上盤(pán)下降引起主斷裂南東側(cè)土體補(bǔ)償式錯(cuò)動(dòng)(見(jiàn)圖9)。

圖8 A-A′探測(cè)剖面高密度電法測(cè)量結(jié)果Fig.8 Results of high density resistivity measuring of Line A-A′

圖9 B-B′探測(cè)剖面高密度電法測(cè)量結(jié)果Fig.9 Results of high density resistivity measuring of Line B-B′

對(duì)RAD7測(cè)氡探測(cè)和高密度電法探測(cè)異常點(diǎn)進(jìn)行疊加分析，認(rèn)為該區(qū)分布一條北東走向陡傾正斷裂，斷裂走向NE50°—85°，傾向南東，傾角 60°—85°。

3 橫崗磚廠斷裂活動(dòng)特征分析

在高密度電法和RAD7測(cè)氡探測(cè)異常點(diǎn)疊加處進(jìn)行小規(guī)模探槽開(kāi)挖，揭露該處為橫崗斷裂通過(guò)區(qū)(受槽探深度及周邊環(huán)境影響，未揭露到底)。揭露剖面厚度4～6 m，自下而上可劃分為2層：①剖面上部3～4 m為灰褐色—褐黃色夾少量次圓狀礫石坡洪物層；②下部1～2 m為紫紅—棕紅色黏土，富含鐵-錳質(zhì)薄膜(見(jiàn)圖10)。根據(jù)地層上下新老關(guān)系及微構(gòu)造特征，橫崗斷裂性質(zhì)為正斷裂，斷距大于3 m(未揭露到底)。斷裂面上發(fā)育5條破裂裂縫，分別為F1—F5(見(jiàn)圖11)，產(chǎn)狀142°—175°∠60°—79°。其中F1為主斷裂面，平直，延伸好，可見(jiàn)長(zhǎng)度約6 m，為層①和②分界面，且在下盤(pán)斷面可見(jiàn)4條近平行鏟刮溝槽，分別為T(mén)1—T4(見(jiàn)圖11)，為斷裂上下盤(pán)間相對(duì)運(yùn)動(dòng)礫石鏟刮形成的細(xì)小溝槽，一般長(zhǎng)0.5～1.0 m，最大長(zhǎng)約1.5 m，寬2～4 cm，深2～15 mm，產(chǎn)狀45°∠28°—31°，鏟刮溝槽表明橫崗斷裂正斷兼有左旋傾滑性質(zhì)。同時(shí)，斷裂次級(jí)破裂面亦有擦痕(見(jiàn)圖12)，F(xiàn)4中擦痕清晰，且破裂面光滑，呈鏡面現(xiàn)象。沿橫崗斷裂走向追索，在RAD7測(cè)線(xiàn)B-B′異常點(diǎn)發(fā)現(xiàn)6條地裂縫出露，分別為L(zhǎng)1—L6(見(jiàn)圖13)，且顯示剖面底部層①礫石層被錯(cuò)開(kāi)，地裂縫走向55°—65°，傾角 50°—85°，上覆層②為典型網(wǎng)紋紅黏土，推測(cè)認(rèn)為橫崗磚廠斷裂從該點(diǎn)通過(guò)。

圖10 探槽局部剖面照片(鏡向70°)Fig.10 Exploratory trench part profile photo

圖11 探槽剖面素描圖Fig.11 Exploratory trench sketch

圖12 探槽剖面F4斷層擦痕(鏡向130°)Fig.12 The strias of F4 fault in exploratory trench profile

圖13 地裂縫出露剖面位置Fig.13 Exposed profile location of fissures

為進(jìn)一步確定斷層活動(dòng)時(shí)代，在探槽開(kāi)挖揭露斷裂面上，取上斷點(diǎn)地層沉積物進(jìn)行ESR測(cè)年，測(cè)試結(jié)果顯示最老年齡為0.42 Ma，最新活動(dòng)年齡為0.27 Ma，斷層活動(dòng)時(shí)代為距今0.27～0.42 Ma范圍內(nèi)，表明該斷裂在中更新世中期顯著活動(dòng)過(guò)，為一條中更新世活動(dòng)斷裂。

綜上分析，筆者認(rèn)為該區(qū)地裂縫發(fā)育受該橫崗磚廠斷裂控制，地裂縫的形成是橫崗磚廠斷裂活動(dòng)在第四系地表的響應(yīng)。

4 結(jié)論

江西瑞昌橫崗磚廠開(kāi)挖場(chǎng)地見(jiàn)豐富地裂縫出露，地裂縫呈雁翅或羽列狀分布，具有較好的延伸性。地裂縫內(nèi)多有灰白色—淺灰色脫硅富鋁作用產(chǎn)生的黏土礦物充填。地裂縫總體走向均為北東向，具有較強(qiáng)規(guī)律性和一致性。

經(jīng)地球化學(xué)RAD7測(cè)氡和地球物理高密度電法聯(lián)合剖面探測(cè)，均發(fā)現(xiàn)測(cè)量值異常且集中分布。在聯(lián)合探測(cè)剖面異常值疊加部位局部探槽開(kāi)挖揭露出5條斷裂面，斷裂面擦痕清晰，鏟刮細(xì)小溝槽發(fā)育，顯示該斷層呈左旋傾滑性質(zhì)。沿著斷層追索亦發(fā)現(xiàn)一處地裂縫集中密集帶，局部砂礫石層被錯(cuò)開(kāi)。

取該斷裂上斷點(diǎn)地層沉積物ESR測(cè)年分析，年齡為0.27～0.42 Ma，表明該斷裂在中更新世中期顯著活動(dòng)過(guò)，為一條中更新世活動(dòng)斷裂。

地裂縫走向與橫崗斷裂走向具有較強(qiáng)的一致性，該區(qū)地裂縫發(fā)育受該橫崗磚廠斷裂控制，地裂縫的形成是橫崗磚廠斷裂活動(dòng)在第四系地表的響應(yīng)。

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RESEARCH ON DETECTION AND ACTIVITY OF THE HENGGANG BRICKYARD FAULT IN RUICHANG CITY，JIANGXI PROVINCE

QI Xin, SHAO Chang-sheng, CHEN Zhou-feng, CHEN Li-de

(Wuhan Center, China Geological Survey, Wuhan 430223, China)

In the fault activity survey, we found much more fissures in the Henggang Brickyard in Ruichang City, Jiangxi province. The overall trend of the fissures is NE, the fissures distribute densely in a “cluster” shape, with length more than three hundreds. And filled by gray-white and light gray minerals Through the analysis, this paper considers that there is a north-east trend steep normal fault, with south-east strike and dip angle 60°～75°. Local trench excavation exposes that one of the fault planes diastrophism the Quaternary slope alluvial material, the fault occurrence is 155°∠71°, fault strike NE 65°, upside down, stagger distance up to 3 m (not reveal bottom). The fault is straight, we can clearly visible scratches on the fault plane, and five 1～2 m long scraping grooves with 5～20 m deep. These display the fault is left-lateral dip-slip. Through ESR to date the strata sediment from upper breakpoint, the age range is 0.27～0.42 Ma. Research showes that this fault is significantly active in Middle Pleistocene, it is a Middle Pleistocene active fault. It is analysed that the development of ground fissures in this area are controlled by the Henggang Brickyard fracture, the forming of fissures responded to the activity of Henggang Brickyard fracture in Quaternary.

fissure; active fault; ESR dating; high density resistivity method

1006-6616(2016)03-0594-08

2016-05-05

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目“長(zhǎng)江中游城市群活動(dòng)構(gòu)造與地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)”(1212011120097)

齊信(1983-)，男，碩士，工程師，主要從事水工環(huán)方面的調(diào)查與研究工作。E-mail：qx_cdut@126.com

P546；P69

A