龍泉山西麓晚第四紀(jì)以來的沉積及構(gòu)造意義

張 威，馬 超

(四川省地震局，四川 成都 610041)

青藏高原的隆升塑造了典型的構(gòu)造、沉積、地貌、氣候等特征，其東緣的龍門山構(gòu)造帶和四川盆地成為地學(xué)界研究構(gòu)造活動(dòng)和沉積關(guān)系的理想地區(qū)之一，長(zhǎng)期以來受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注(劉樹根，1993；李廷棟，1995；李勇等，2006a；許志琴等，2007；李智武等，2008)。沉積物記錄了物質(zhì)來源、水動(dòng)力條件和構(gòu)造演化等重要的地質(zhì)環(huán)境信息，使得其成為重要的研究對(duì)象。龍門山持續(xù)的走滑逆沖作用，形成了成都盆地，并為其提供了穩(wěn)定的物源。李勇等(2006b)認(rèn)為在龍泉山西側(cè)山前缺少下、中更新統(tǒng)沉積。梁斌等(2014)通過野外地質(zhì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)龍泉山地區(qū)主要為中更新統(tǒng)、上更新統(tǒng)和全新統(tǒng)沉積，僅僅缺失下更新統(tǒng)沉積。龍泉山西麓山前第四系沉積厚度相對(duì)較薄，主要為粘土沉積和礫石層沉積。對(duì)于粘土沉積而言，出露的地層主要為成都粘土，前人進(jìn)行了較為詳細(xì)的研究，其成因有冰水沉積和風(fēng)成沉積(汪波等，2002；喬彥松等，2007；應(yīng)立朝等，2012，2013)。另外，通過鉆孔資料，在柏合鎮(zhèn)發(fā)現(xiàn)一套埋藏的粘土地層沉積，研究程度較低，對(duì)于其沉積特征和成因尚需要開展進(jìn)一步的工作。本文選擇龍泉山西麓為研究區(qū)，以晚第四紀(jì)以來沉積物為研究對(duì)象，在地質(zhì)地貌調(diào)查、年代學(xué)測(cè)試、粒度分析的基礎(chǔ)上，初步分析了這一地區(qū)的晚第四紀(jì)以來的沉積特征，并分析了沉積對(duì)構(gòu)造活動(dòng)的響應(yīng)。

圖1 龍泉山區(qū)域構(gòu)造圖

1 區(qū)域構(gòu)造概況

龍泉山位于青藏高原的東緣，構(gòu)成了成都盆地的東邊界(見圖1)。青藏高原在晚白堊紀(jì)—新近紀(jì)持續(xù)的向東擠壓，受到揚(yáng)子地塊的阻擋，形成了龍門山和龍泉山褶皺帶。由于龍門山的逆沖推覆作用，在晚三疊世—侏羅紀(jì)形成了川西前陸盆地(許志琴等，2007)，龍泉山構(gòu)成了四川盆地的前陸隆起。龍泉山和蘇碼頭背斜的先后隆起，形成了龍泉山的山前凹陷，為沉積物提供了容納空間。龍泉山地區(qū)出露的前第四紀(jì)地層主要是侏羅系和白堊系，巖性主要為紫紅色的泥巖、砂巖和粉砂巖等。龍泉山山前的第四紀(jì)沉積呈狹長(zhǎng)的條帶狀沿著龍泉山分布(見圖2)，并與龍泉山西坡斷裂的走向具有較高的一致性，主要巖性為粘土、礫石層。

圖2 龍泉山西麓地層分布圖

2 晚第四紀(jì)沉積特征

2.1 成都粘土沉積

成都粘土在龍泉山西側(cè)主要分布在金堂—洛帶一線，直接覆蓋在階地和中生代基巖之上，厚度一般為2～7 m，主要分布在龍泉驛區(qū)以北，主要有黃褐色、棕黃色的粘土構(gòu)成(見圖3)，粒徑主要集中在4～32 μm(見表1)，結(jié)構(gòu)較為疏松，分層性較差，發(fā)育有淺灰色的網(wǎng)紋構(gòu)造且發(fā)育較為稀疏，含有鐵錳質(zhì)結(jié)核，見有零星的鈣質(zhì)結(jié)核。通過對(duì)分布于龍泉山西坡的成都粘土的光釋光年代學(xué)樣品測(cè)試，其形成年代在74.67±9.59～32.34±2.11 ka之間(梁斌等，2013)，為晚更新世沉積。通過粒度分析，成都粘土粒徑主要為4～32 μm，其次為小于4 μm，大于32 μm的顆粒也占有一定的比例，實(shí)驗(yàn)證明，大于32 μm的顆粒很難在空中被長(zhǎng)距離搬運(yùn)(Tsoar et al.，1987)，沉積物來自于近源的沉積。另外，由于中更新世蘇碼頭背斜已經(jīng)隆起，龍門山的河流相沉積很難到達(dá)于此。因此，成都粘土為近源的風(fēng)成沉積物，而非水流成因。

圖3 龍泉山山前成都粘土沉積剖面

表1 龍泉山山前成都粘土粒度表 %

2.2 柏合粘土沉積

在龍泉驛區(qū)柏合鎮(zhèn)附近發(fā)現(xiàn)一人工開挖剖面(見圖4)，主要巖性為紫紅色粉砂質(zhì)粘土，具有分層現(xiàn)象，含有鈣質(zhì)青灰色網(wǎng)紋，偶見貝殼等,該剖面未見底，可見厚度為3 m，共分五個(gè)巖性層。

柏合粘土粒徑主要集中在4～32 μm(見表2),分選較好；粒度頻率曲線大部分呈雙峰型(見圖5)，可能指示水動(dòng)力的變化過程。通過鉆孔資料分析，粉砂質(zhì)粘土沉積范圍在太平鎮(zhèn)以北、洛帶鎮(zhèn)以南的地區(qū)，粘土厚度不一，沉積厚度最大的集中在龍泉驛區(qū)，約為27 m，往太平鎮(zhèn)方向厚度減薄。通過對(duì)該剖面處的鉆孔進(jìn)行分析，粘土沉積厚度為11.5 m，在其剖面的0.8 m處和2.5 m處采集14C樣品，其年齡值分別為1480±30 aB.P.和2300±30 aB.P.，沉積速率為2 mm/a。但在其底部粘土層中未發(fā)現(xiàn)有炭樣，無法直接對(duì)粘土層底部的沉積時(shí)代進(jìn)行約束，結(jié)合沉積速率，推算出粘土底界的沉積年齡為 5 750 a,屬于全新世沉積。

圖4 龍泉驛區(qū)柏合鎮(zhèn)全新統(tǒng)實(shí)測(cè)剖面

①黃色粘土層:粘土的粘性較高，可塑性強(qiáng)，厚度為0.54 m；②褐色泥質(zhì)層:灰褐色含少量砂質(zhì)，厚度較小,含見貝殼類化石，14C年齡值：2300±30aB.P.，厚度為0.08 m；③紅褐色粘土層:粘性較強(qiáng)，其中發(fā)育蠕蟲狀灰白色條帶，上部14C測(cè)齡值：1480±30aB.P.，厚度為0.83 m；④紅褐色粉砂質(zhì)粘土:粘土中含有粉砂質(zhì)，粘土粘度較低，顏色為紅褐色，厚度為0.99 m；⑤棕黃色人工填土：人工堆積，偶見磚礫，厚度為0.56 m

圖5 柏合鎮(zhèn)粘土沉積粒度頻率曲線

表2柏合鎮(zhèn)地質(zhì)剖面樣品粒度表 %

樣品編號(hào)<4μm4～32μm>32μm125.457.617227.756.815.5320.264.815.1420.864.814.4533.245.521.362448.327.7

圖6 龍泉山西麓第四系鉆孔及深度分布圖

3 構(gòu)造意義

龍門山的逆沖作用是龍泉山構(gòu)造活動(dòng)和山前沉積的主要?jiǎng)恿Γ@種動(dòng)力通過斷層—滑脫作用來實(shí)現(xiàn)，主要是發(fā)育在三疊系中的膏巖滑脫層和龍泉山斷裂帶相接。依據(jù)1∶20萬成都幅地質(zhì)圖，在蘇碼頭背斜和龍泉山背斜之間沉積了中更新世的礫石層。鉆孔同樣揭示了該套灰黃色礫石層，礫石成份主要為石英巖、石英砂巖，礫石大小2～5 cm，磨圓中等，次圓狀。礫石層厚度2～7 m。蘇碼頭背斜的隆起時(shí)間應(yīng)晚于中更新世礫石層的形成時(shí)間，更晚于龍泉山背斜的隆起。這也說明來自于龍門山的擠壓力持續(xù)的，不斷的向盆地內(nèi)擴(kuò)展，持續(xù)的擠壓在成都盆地內(nèi)形成了一系列凸起和凹陷。通過鉆孔分析對(duì)比，龍泉山西麓山前第四系沉積厚度最大地區(qū)在龍泉驛區(qū)(見圖6)，最大深度35.3 m，在其南北方向厚度逐漸減少。這證明了龍門山的擠壓力具有非均勻性，不同地區(qū)受到不同的應(yīng)力，在龍泉山山前褶皺彎曲的程度不同，造成了沉積厚度也不相同。

4 結(jié)論

成都粘土在龍泉山西麓主要分布在洛帶以北的地區(qū)，形成于晚更新世晚期，屬于近源的風(fēng)成沉積。柏合粘土在龍泉山西麓主要分布在洛帶和太平鎮(zhèn)之間，物源來自于龍泉山，屬于靜水環(huán)境條件下的沉積。龍泉山西麓第四紀(jì)沉積物形成時(shí)代和厚度的變化反映了晚第四紀(jì)以來自于龍門山的擠壓力是持續(xù)的和非均勻性的，那么在盆地中的褶皺和斷層這些易于應(yīng)力集中的地段可能引發(fā)中強(qiáng)地震的風(fēng)險(xiǎn)性應(yīng)引起足夠的重視，如龍泉山斷裂帶歷史上發(fā)生多次中強(qiáng)地震，最大的地震為1967年雙流、仁壽間的5.5級(jí)地震。