文山—麻栗坡斷裂北段晚第四紀(jì)活動(dòng)特征研究

周青云　張沛全　李鑒林　余建強(qiáng)

摘要：利用航片解譯結(jié)果并結(jié)合野外地質(zhì)調(diào)查，對(duì)文山—麻栗坡斷裂（簡(jiǎn)稱文麻斷裂）北段的地震地質(zhì)特征進(jìn)行研究。解譯結(jié)果顯示，斷裂沿線活動(dòng)構(gòu)造地貌清晰，主要表現(xiàn)為斷層陡坎、斷陷盆地、水系同步右旋位錯(cuò)等；影像上線性特征明顯而平直，構(gòu)成（文山）盆地與基巖山地的界線。野外地震地質(zhì)調(diào)查結(jié)果顯示，該斷裂在熱水寨切錯(cuò)了T2階地堆積，被錯(cuò)地層光釋光（OSL）測(cè)年結(jié)果為（181±05）ka BP，文山盆地北5 km處同樣斷錯(cuò)T2階地堆積，其 14C年齡為（1567±005）ka BP。以上結(jié)果表明，該斷裂在晚更新世有過明顯的活動(dòng)跡象，運(yùn)動(dòng)性質(zhì)為右旋走滑兼正斷。

關(guān)鍵詞：文麻斷裂；航片解譯；構(gòu)造地貌；階地

中圖分類號(hào)：P3152文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1000-0666（2016）03-0386-11

0引言

中國西南部發(fā)育了一個(gè)由數(shù)條大型活動(dòng)斷裂圍成的菱形地塊，在青藏地塊的推動(dòng)下，向SSE方向運(yùn)動(dòng)，這個(gè)塊體被稱為川滇菱形塊體（李坪，汪良謀，1975；Tapponnier，Molnar，1976；闞榮舉等，1977；張培震等，2003）。川滇菱形塊體的東邊界為鮮水河—小江斷裂帶，小江斷裂帶是云南地區(qū)一條重要的活動(dòng)斷裂，這條斷裂帶上發(fā)生過云南唯一一次8級(jí)地震以及多次7級(jí)地震。據(jù)研究，小江斷裂至少深切至下地殼（Mouslopoulou et al，2007），甚至切穿了莫霍面（Wang et al， 2009），以左旋走滑為主，滑動(dòng)速率為10～15 mm/a（何宏林等，2002；宋方敏等，1998；李樂等，2013；He et al，2002）。據(jù)GPS研究成果，小江斷裂以西的塊體運(yùn)動(dòng)速度為1078 mm/a，方向?yàn)?41°，以東的滇東塊體運(yùn)動(dòng)速度為622 mm/a，方向?yàn)?28°（王伶俐等，2015），這表明經(jīng)過川滇菱形塊體東邊界的應(yīng)變積累速率為456 mm/a，剩下622 mm/a的應(yīng)變積累應(yīng)該發(fā)生在小江斷裂以東的滇東塊體內(nèi)。但實(shí)際上，小江斷裂兩側(cè)塊體的地震活動(dòng)程度差異巨大，滇東塊體的活動(dòng)程度很低，晚第四紀(jì)活動(dòng)斷裂少。

文山—麻栗坡斷裂（以下簡(jiǎn)稱為文麻斷裂），走向NW，是位于小江斷裂和紅河斷裂以東的一條規(guī)模較大的斷裂。該斷裂北西起于南盤江邊的平遠(yuǎn)街盆地，向南東經(jīng)熱水寨、文山、麻栗坡后，在天保附近延出國界，全長(zhǎng)超過300 km（圖1）。如今該斷裂地貌特征是在新生代以來的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和地表剝蝕的共同作用下形成的，研究這些地形地貌的信息，有助于了解其活動(dòng)構(gòu)造的運(yùn)動(dòng)特征（Burbank ，Anderson，2011）。據(jù)文麻斷裂對(duì)地貌控制作用的強(qiáng)弱，以文山盆地南緣為界，可被分為北段和南段。該斷裂對(duì)北段地貌的控制作用明顯，例如文山盆地西緣高達(dá)200 m的灰?guī)r斷層陡崖，控制了馬塘、平遠(yuǎn)街等第四系盆地。有學(xué)者對(duì)云南地區(qū)的現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行過研究（秦嘉政，錢曉東，2005；崔效鋒等，2006；錢曉東等，2011），但是基本上都沒有給出文山附近的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的性質(zhì)，主要原因是文山地區(qū)的強(qiáng)震非常少，從統(tǒng)計(jì)意義上來看可靠性不高。進(jìn)行文麻斷裂運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的研究，對(duì)于探究川滇菱形塊體以東的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)機(jī)制、應(yīng)力應(yīng)變的積累方式及滇東地震風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等有著重要的理論和實(shí)際意義。近年來，文山—平遠(yuǎn)街一帶工程建設(shè)對(duì)山麓地帶的開發(fā)，揭露了一些斷層剖面，這些剖面為本文研究文山—麻栗坡斷裂的活動(dòng)性和滑動(dòng)速率提供了便利條件。

1航片線性特征解譯

活動(dòng)斷裂是指晚第四紀(jì)或晚更新世以來有過活動(dòng)、現(xiàn)今仍在活動(dòng)、未來也可能活動(dòng)的斷裂（鄧啟東等，2004；DB/T53—2013）。斷裂帶的活動(dòng)對(duì)地表的地形地貌有著決定性的作用，形成諸如線性山脊、斷層陡崖、水系同步位錯(cuò)和眉脊面等構(gòu)造地貌（Fu et al，2005）。構(gòu)造地貌包含了活動(dòng)構(gòu)造定量數(shù)據(jù)的信息，而根據(jù)理論與實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，數(shù)字地形數(shù)據(jù)又能有效地包含構(gòu)造地貌的信息（陳桂華等，2006；何宏林，2011；Ganas et al，2005），因此本研究中使用了航片和衛(wèi)片來研究構(gòu)造地貌。航片拍攝于20世紀(jì)60年代，航片比例尺約為1∶5萬，掃描后分辨率在1 m左右，能清晰地解譯出斷裂活動(dòng)的地貌痕跡。除使用20世紀(jì)航片以外，研究中還使用了谷歌地球的衛(wèi)星影像。研究區(qū)域的谷歌地球衛(wèi)星影像分辨率達(dá)到119 m。

本文首先利用航片對(duì)文麻斷裂北段進(jìn)行解譯，初步確定斷裂的活動(dòng)位置及可能的構(gòu)造地貌，然后進(jìn)行野外考察，獲得反映斷裂晚更新世以來活動(dòng)的構(gòu)造地貌，最后再根據(jù)年代學(xué)測(cè)試結(jié)果及其他方法，獲得斷裂的幾何學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)特征。

11文山盆地及其以北地區(qū)

文山盆地是本文研究目標(biāo)的最南段部分。該盆地呈北西走向，東邊緣形態(tài)不規(guī)則，主要受溶蝕作用控制；西邊緣形態(tài)則十分平直，盆地與其西側(cè)基巖之間形成一個(gè)高超過200 m、長(zhǎng)約7 km的垂直陡坎（圖2a、b），陡坎西側(cè)為石炭系灰?guī)r，東側(cè)為盆地內(nèi)的覆蓋物，已有資料顯示主要為新近系和第四系，二者厚度分別為124～500 m和0～30 m[ZW（DYB，7]

云南省地質(zhì)局. 1976.中華人民共和國區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告文山幅（G-48-Ⅲ）：66-71.[ZW）]。

陡崖下方自南東向北西串珠狀發(fā)育了6個(gè)洪積扇，洪積扇前緣寬度分別為80、70、76、285、346和168 m，其中，洪積扇4和5規(guī)模較大，航片上二者整體呈灰色，頂部呈白色，推測(cè)白色部分可能是小型洪積扇覆蓋在大型洪積扇的上方。洪積扇4內(nèi)發(fā)育有2個(gè)白色洪積扇，其前緣寬度分別為64 m和58 m；洪積扇5內(nèi)發(fā)育1個(gè)白色洪積扇，其前緣寬度為103 m。

文山盆地?cái)鄬佣秆乱员奔s5 km的白沙坡附近，斷裂活動(dòng)形成斷陷盆地，盆地長(zhǎng)約15 km，寬約05 km，盆地基底為古近系砂巖。盆地內(nèi)發(fā)育有寬約15 m，深約4 m斷層槽地（圖3），在航片上也清晰可見。斷陷盆地以北，沿?cái)嗔寻l(fā)育有斷塞塘、小型斷陷盆地、斷層槽地和河流右旋位錯(cuò)120 m等斷層地貌（圖2c）。

12熱水寨

熱水寨段南起白沙坡，北至馬塘盆地以北，沿線除馬塘—熱水寨盆地以外，第四系盆地幾乎不發(fā)育，斷裂主要發(fā)育在基巖中，而基巖上又大多覆蓋了很好的植被及風(fēng)化殼，斷層揭露較少。

該段斷裂解譯出的微地貌較少。在馬塘北東750 m處發(fā)育有梳狀水系，梳狀水系的成因之一是

斷裂活動(dòng)，斷裂兩盤短期內(nèi)迅速而不均勻的差異抬升，導(dǎo)致上升盤的侵蝕作用更加明顯。

馬塘北東梳狀水系走向320°，長(zhǎng)約21 km（圖4），發(fā)育在盤龍河（紅河三級(jí)支流的上游）的T2階地上，在航片上清晰可見。由北西向南東，這些水系的長(zhǎng)度在65～300 m不等，從水系長(zhǎng)度來看，這些水系的最早發(fā)育時(shí)代為晚更新世晚期（何宏林等，1993）。根據(jù)野外踏勘結(jié)果，斷裂兩盤的高差約20 m（圖5a）。兩盤坡頂物質(zhì)成分相同，均為磨圓度中等的礫石，且有一定的沉積韻律，西北盤沉積物照片顯示地層的主要成分為礫石（圖5b），下伏基巖均為粉砂巖。礫石的磨圓度中等，表明礫石經(jīng)過了一段距離不太長(zhǎng)的搬運(yùn)；較大范圍內(nèi)的礫石長(zhǎng)軸均近水平，呈層狀，表明地層的形成環(huán)境較穩(wěn)定；礫石層及砂層的非水平狀，表明地層形成后有過強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。

13平壩寨

平壩寨位于馬塘和斷裂北端平遠(yuǎn)街盆地的之間，是斷裂研究范圍內(nèi)線性特征最為清楚的段落。斷裂該段切割了古生代、中生代和新生代等不同時(shí)代的地層，在衛(wèi)星影像上留下清晰的線性特征。

相比較于其他活動(dòng)斷裂，尤其是全新世活動(dòng)斷裂，例如紅河斷裂等，平壩寨附近文麻斷裂的線性特征規(guī)模較小，但更加清晰。

圖6a從右往左依次發(fā)育有洪積扇同步位錯(cuò)、斷塞塘、斷層陡坎和斷陷盆地等活動(dòng)斷層地貌現(xiàn)象，這些活動(dòng)構(gòu)造地貌的依次線性展布表明其成因應(yīng)為斷裂構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。發(fā)生同步右旋位錯(cuò)的洪積扇前緣寬約100 m和150 m，右旋位錯(cuò)距離分別約為40 m和50 m；斷塞塘發(fā)育在2個(gè)洪積扇之間，長(zhǎng)約20 m；斷層陡坎發(fā)育在河流的T2階地上，陡坎高度15～20 m（圖6b、7a）；對(duì)斷陷盆地的現(xiàn)場(chǎng)踏勘發(fā)現(xiàn)，盆地被人工改造成一個(gè)湖泊（圖6a左下），湖泊邊緣小型洪積扇（扇寬約50 m）和山體基巖呈斷層接觸（圖7c），斷層延長(zhǎng)線上有炭化帶發(fā)育（圖7b）。

2地震地質(zhì)特征

根據(jù)斷裂活動(dòng)特征等性質(zhì)的不同，斷裂活動(dòng)特征的研究方法也有差異，常見的有利用斷層組構(gòu)及斷層巖（Sibson，1977；Biegel，1993；Collettini et al，2009）、探槽技術(shù)（冉勇康，鄧啟東，1999）、微地貌測(cè)量及斷層斷錯(cuò)地層測(cè)年等方法進(jìn)行研究。野外踏勘期間，發(fā)現(xiàn)了較多的斷層剖面

及活動(dòng)斷層微地貌，下面由南向北選取幾個(gè)典型的剖面或地貌予以說明和分析。

21文山盆地北

文麻斷裂在文山盆地內(nèi)沿盆地西邊緣陡崖展布，陡崖為中生代灰?guī)r，因而難以判斷陡崖與盆地內(nèi)的第四紀(jì)以來的沉積物是否是斷層接觸。文山以北范圍內(nèi)灰?guī)r十分發(fā)育，巖溶漏斗、石牙等

巖溶地貌較為發(fā)育，第四系、尤其是晚更新世及以前的沉積物較不發(fā)育。

沿?cái)嗔严虮蔽髯匪?，在螞蟥塘南東約1 km處見斷層發(fā)育在第四系地層中，其位置如圖2a中標(biāo)識(shí)，走向310°，傾向SE，傾角達(dá)84°（圖8）。斷層上盤為礫石粘土層，近斷層面處的礫石為泥質(zhì)礫石，手可折斷，礫石長(zhǎng)軸陡立，呈定向排列狀，表明斷層具有傾滑分量；遠(yuǎn)斷層面處的礫石成分為砂巖或灰?guī)r。斷層下盤為砂層，砂層的沉積產(chǎn)狀與斷層近平行。砂層內(nèi)局部存在炭粉附著的礫石，礫石的磨圓度較高，粒徑01～1 cm，取炭粉送美國beta實(shí)驗(yàn)室測(cè)年為（1567±005）ka BP。斷層上盤及下盤物質(zhì)均十分松散，推測(cè)沉積年代并不久遠(yuǎn)。斷層的斷面上可見清晰的擦痕，擦痕呈大頭針狀，上粗下細(xì)，顯示斷層具有正斷性質(zhì)；擦痕側(cè)伏角約40°，表明斷層同時(shí)具有走滑的性質(zhì)。

22熱水寨

熱水寨盆地為一第四紀(jì)盆地，盆地內(nèi)第四系廣布。盆地面呈波狀起伏，山丘的相對(duì)海拔在10～20 m之間，地貌上這些山丘屬于盤龍江二級(jí)和三級(jí)階地。文麻斷裂從熱水寨村莊西南經(jīng)過，在盤龍江的三級(jí)階地上形成長(zhǎng)超過1 km的斷層槽地（圖9、10）。山丘組分一般為河—湖相沉積的礫石—砂互層或礫石層，斷層槽地兩側(cè)的沉積層中發(fā)育有大量斷層，圖11為其中較為典型的一個(gè)。剖面上發(fā)育有5條走向北西的斷裂，其中4條傾向NE，1條傾向SW，傾向NE的斷層面上發(fā)育有斷層泥，傾向SW的斷層面附近見礫石定向排列。根據(jù)標(biāo)識(shí)地層及定向排列礫石的指向，表明斷層具有傾滑分量；取光釋光樣，測(cè)年結(jié)果為（181±05）ka BP，為晚更新世地層，顯示斷裂晚更新世以來有過活動(dòng)。斷層面上見局部發(fā)育有擦痕（圖12），擦痕新鮮、濕潤，較光滑，側(cè)伏角為25°，表明斷裂剖面附近的傾滑速率與走滑速率的比約為1∶2。

在熱水寨盆地內(nèi)，這一套河湖相沉積內(nèi)發(fā)育有大量的斷層，沿圖8中斷層往東約1 km，斷層發(fā)育在河流的三級(jí)階地上（圖13），斷層剖面所在地貌部位的拔河高度約15 m。剖面上第四系成分仍以含砂礫石層為主，局部有近水平的黃色砂層透鏡體；斷層面上的礫石呈定向排列狀，指示斷層具有傾滑的性質(zhì)。該剖面往北約1 km處，斷裂發(fā)育在河流的二級(jí)階地上（圖14）。斷層兩盤的物質(zhì)與上一剖面有差異，沉積層理不清晰，呈較松散狀，礫石的磨圓度也較低，推測(cè)其形成時(shí)代較上一剖面更近。兩剖面斷層產(chǎn)狀均為走向北西，傾向南西，傾角40～80°。

23洪水塘

洪水塘一帶灰?guī)r十分發(fā)育，除風(fēng)化紅層及耕植土外，基本不發(fā)育有其它第四系，但活動(dòng)斷層的地貌卻十分發(fā)育。圖15b是洪水塘SE約2 km處沖溝同步位錯(cuò)的衛(wèi)星影像圖，3條沖溝均為同步右旋位錯(cuò)，說明其因?yàn)閿嗔延倚呋\(yùn)動(dòng)形成。沖

溝發(fā)育在灰?guī)r山脊的坡面上，每條沖溝的長(zhǎng)度約600 m，受斷層活動(dòng)影響，3條沖溝均同步右旋位錯(cuò)約100 m，同時(shí)產(chǎn)生高約10 m的斷層陡坎（圖15a），斷層陡坎處破碎帶發(fā)育。

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