龍泉山斷裂帶斷層最新活動(dòng)年代及方式

劉亮，梁斌，燕中林，蘇畫(huà)，何學(xué)鋒

(1.攀枝花市自然資源和規(guī)劃局，攀枝花 617000；2.西南科技大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，綿陽(yáng) 621010；3.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局川西北地質(zhì)隊(duì)，綿陽(yáng) 621010；4.貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，成都 610000)

0 引言

龍泉山斷裂帶位于四川第四系前陸盆地前陸隆起處，控制著成都平原第四系沉積東界，是國(guó)內(nèi)外地質(zhì)學(xué)家重點(diǎn)關(guān)注和研究的地區(qū)之一。雖然以往較多學(xué)者已從構(gòu)造變形、地震活動(dòng)性等方面對(duì)龍泉山斷裂帶進(jìn)行了研究[1-3]，但有關(guān)該斷裂帶斷層的活動(dòng)期次、活動(dòng)方式及活動(dòng)強(qiáng)弱等基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題仍缺乏系統(tǒng)研究。

斷層泥是斷裂帶斷層物質(zhì)在壓扭或剪切應(yīng)力下被磋磨形成的由巖石礦物碎屑和黏土礦物組成的泥狀物質(zhì)[4-6]。當(dāng)斷層在應(yīng)力作用下發(fā)生滑動(dòng)時(shí)，結(jié)構(gòu)面上的斷層物質(zhì)結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生明顯變化，如碎裂化、角礫化和糜棱巖化等[4,7-8]。當(dāng)壓扭或剪切應(yīng)力足夠大，或斷層發(fā)生多期活動(dòng)時(shí)，斷層物質(zhì)除粒度進(jìn)一步細(xì)化外，其礦物相也會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變，如一些礦物會(huì)發(fā)生黏土化轉(zhuǎn)變[9-10]，這些由于斷裂活動(dòng)而被改造的物質(zhì)稱(chēng)為斷層泥。斷層泥是斷層活動(dòng)的信息載體[11-12]，其中石英碎屑顆粒結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且抗溶蝕風(fēng)化能力強(qiáng)，是斷層泥中最常見(jiàn)的礦物。石英顆粒微形貌特征可反映斷層活動(dòng)方式、活動(dòng)期次和活動(dòng)年代，進(jìn)而了解斷層活動(dòng)歷史，為斷層的地震危險(xiǎn)性評(píng)估提供依據(jù)[4,13]。

依托“1∶25萬(wàn)成都幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查”項(xiàng)目，在對(duì)龍泉山斷裂帶變形樣式及組合特征分析的基礎(chǔ)上，在該斷裂帶斷層不同部位取樣，通過(guò)分析斷層泥的石英微形貌特征、電子自旋共振(ESR)及熱釋光(TL)測(cè)年，并結(jié)合區(qū)域地震資料，探討了龍泉山斷裂帶斷層的活動(dòng)方式、活動(dòng)期次、最新活動(dòng)年代及發(fā)震潛力，為龍泉山斷裂帶的地震危險(xiǎn)性評(píng)估提供了依據(jù)，為該區(qū)區(qū)域穩(wěn)定性評(píng)價(jià)提供了參考。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

龍泉山斷裂帶位于成都平原與川中陸內(nèi)盆地過(guò)渡帶(圖1(a))，西鄰龍門(mén)山斷裂帶，屬龍門(mén)山前陸隆起，其發(fā)生、發(fā)展與青藏高原龍門(mén)山隆升演化密切相關(guān)[15-16]。龍泉山斷裂帶主要出露侏羅系和白堊系，第四系僅分布堆積階地和部分殘坡積物(圖1(b))。

注：圖1(b)中剖面位置為示意圖，剖面實(shí)際長(zhǎng)度以圖2為主。圖1 龍泉山斷裂帶構(gòu)造地質(zhì)簡(jiǎn)圖(a)和主要斷層分布(b) [14]Fig.1 Simplified geological map and distribution of main faults (b) in Longquanshan fault belt [14]

2 龍泉山斷裂帶特征

龍泉山斷裂帶以龍泉山箱狀復(fù)式背斜為骨干(圖2)，南起仁壽，北達(dá)中江，全長(zhǎng)130 km，寬15～20 km，構(gòu)造形跡規(guī)模較大[3,16]。由一系列NE向褶皺、逆沖斷層等壓性、壓扭性結(jié)構(gòu)面組成，構(gòu)造軸線(xiàn)具扭動(dòng)作用，呈不同程度彎曲。

2.1 褶皺

龍泉山箱狀復(fù)式褶皺為典型的斷層傳播褶皺，由逆沖斷層控制，多出現(xiàn)在前陸盆地中。成都平原是典型的前陸盆地，龍泉山是前陸盆地的東邊界[17]。通過(guò)野外地質(zhì)剖面測(cè)量，發(fā)現(xiàn)龍泉山斷裂帶基本為逆沖斷層，僅局部為正斷層(圖2)，為斷層傳播褶皺的產(chǎn)生創(chuàng)造了條件，留下了地質(zhì)證據(jù)。

2.2 斷裂帶

龍泉山斷裂帶平面幾何特征表現(xiàn)為明顯的羽列和彎曲，具有分段特征，由西坡斷裂帶和東坡斷裂帶相向?qū)A組成，走向?yàn)镹E 20°～30°(圖2)。

西坡斷裂帶控制成都平原第四系沉積東界，形成于早白堊世，與龍泉山背斜具有密切的成因聯(lián)系[18-19]，主要由石泉場(chǎng)斷層(F1)、松林場(chǎng)斷層(F2)、龍泉驛斷層(F3)、三星場(chǎng)斷層(F4)以及龍泉驛次級(jí)斷層、老君場(chǎng)斷層和土地坎斷層組成。在丘陵及平原過(guò)渡帶分布次級(jí)斷裂，與主斷裂帶平行或斜列(圖1)。

東坡斷裂帶北起中江，向南沿淮口、文公場(chǎng)至仁壽一帶斷續(xù)展布，主要由合興場(chǎng)斷層(F5)、紅花塘斷層(F6)、久隆場(chǎng)斷層(F7)、尖尖山斷層(F8)和馬鞍山斷層(F9)等組成多字型雁列(圖1)。總體走向?yàn)镹E 10°～30°，與西坡斷裂帶傾向相反，傾向NW，傾角28°～82°，平面上呈舒緩波狀彎曲，呈壓性[18-19]。

3 分析原理及樣品處理

3.1 分析原理

3.1.1 掃描電鏡(SEM)石英微形貌測(cè)定原理

石英結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，機(jī)械強(qiáng)度大，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、斷層泥中常含有一定數(shù)量的石英，石英的三維架狀結(jié)構(gòu)使其在受力破裂后會(huì)出現(xiàn)斷口[4]。斷層應(yīng)力可導(dǎo)致石英顆粒表面留下直線(xiàn)狀擦痕、刻槽、撞擊坑、壓裂紋等應(yīng)力痕跡[4,20-21]。斷層的穩(wěn)定滑動(dòng)(蠕滑)和非穩(wěn)定滑動(dòng)(黏滑)會(huì)形成不同的應(yīng)力微形貌[9,22-23]。斷層停止活動(dòng)后，石英顆粒表面遭受來(lái)自物理、化學(xué)和生物的溶蝕風(fēng)化作用，溶蝕形貌特征復(fù)雜程度，與刻蝕深度和時(shí)間呈正比[4]。

斷層泥中的石英顆粒表面存在2種不同成因的微形貌特征：一是在斷層活動(dòng)中由應(yīng)力作用形成的，可反映應(yīng)力特征的痕跡微形貌；二是在斷層活動(dòng)后，由溶蝕風(fēng)化作用形成的，可反映溶蝕風(fēng)化時(shí)間的溶蝕微形貌。痕跡微形貌記錄了斷層活動(dòng)方式和活動(dòng)期次信息，溶蝕微形貌記錄了斷層活動(dòng)的年代信息[4,9,20-22,24]。日本學(xué)者[24]將石英顆粒表面溶蝕微形貌分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ4個(gè)大類(lèi)，8個(gè)小類(lèi)，并對(duì)不同溶蝕微形貌石英顆粒年代進(jìn)行了測(cè)定。楊主恩等[22]進(jìn)一步將Ⅰ類(lèi)分為I0、Ia、Ib和Ic4個(gè)亞類(lèi)，對(duì)其形成年代進(jìn)行了詳細(xì)劃分(圖3)。

圖3 斷層泥石英微形貌特征與年代對(duì)應(yīng)關(guān)系[22]Fig.3 Relationship between the micromorphological characteristics of the quartz in the fault gouge and its active age[22]

3.1.2 電子自旋共振(ESR)、熱釋光(TL)測(cè)年原理

斷層活動(dòng)摩擦產(chǎn)生的熱量及活動(dòng)過(guò)程中的剪切作用使斷層泥的ESR信號(hào)歸零，斷裂活動(dòng)后重新接受?chē)鷰r輻射并累積在測(cè)年礦物中，通過(guò)測(cè)量斷層泥中累積的輻射與每年接受的輻射，可以得出上一次斷層劇烈活動(dòng)距今的年齡[25-26]。熱釋光(TL)與電子自旋共振(ESR)方法的測(cè)年原理相似，都是利用礦物對(duì)熱釋光的輻射效應(yīng)，由礦物在一定時(shí)間內(nèi)累積的熱釋光能量計(jì)算出礦物所接受的輻射劑量[27]。

3.2 樣品處理

沿龍泉山斷裂帶斷層出露較好的地段采集了9件斷層泥樣品分別用于SEM石英微形貌測(cè)定和ESR測(cè)年(圖1)。

石英微形貌斷層泥分別取300～500 g樣品，參考俞維賢等[21]的方法，在顯微鏡下隨機(jī)挑選50～100粒表面較干凈的石英顆粒，除去顆粒表面的殘留附著物后制樣。真空噴鍍金膜后，在掃描電鏡下進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì)并照像。ESR樣品粉碎至約100目后，去除有機(jī)質(zhì)、長(zhǎng)石及石英顆粒邊界被α反沖損傷的表面[28]。ESR波譜儀型號(hào)為Bruke A200-9.5/12(德國(guó)Bruker公司)，微波頻率為X波段(頻率為9.85 GHz左右)。

4 石英微形貌特征及測(cè)年

4.1 龍泉驛斷層

龍泉驛斷層(F3)位于龍泉山背斜西翼，南起仁壽陳大山西側(cè)，至老君場(chǎng)斷層走向近SN向，傾角75°，為逆沖斷層，至太平鎮(zhèn)斷層走向?yàn)镹E 20°～30°，呈舒緩波狀。老君場(chǎng)北高家壩附近斷層面傾向SE，傾角38°，至太平鎮(zhèn)以北被第四系覆蓋。龍泉驛南斷層走向?yàn)镹E 15°，傾角35°，至金堂東斷層呈隱伏狀。

斷層泥樣品D1503采于金堂東，石英顆粒多數(shù)為次圓狀和次棱角狀，少數(shù)為棱角狀。痕跡微形貌幾乎全部為斷層快速滑動(dòng)形成的直線(xiàn)狀擦痕、階步狀斷口、貝殼狀斷口、放射狀斷口和撞擊坑等(圖4)。該斷層運(yùn)動(dòng)方式為黏滑。

(a)淺橘皮狀結(jié)構(gòu) (b)鱗片狀結(jié)構(gòu)

(c)淺橘皮狀結(jié)構(gòu)、階步狀斷口 (d)淺橘皮狀結(jié)構(gòu)、階步狀及貝殼狀斷口圖4 斷層泥樣品D1503痕跡微形貌分析Fig.4 Trace micromorphology analysis of the fault gouge sample D1503

溶蝕微形貌顯示：鱗片狀、苔蘚狀結(jié)構(gòu)(Ⅱ類(lèi))占29%，深橘皮狀結(jié)構(gòu)(Ⅰc類(lèi))占24%，淺橘皮狀結(jié)構(gòu)(Ⅰb類(lèi))占42%，貝殼狀斷口(Ⅰa類(lèi))占5%，Ⅱ類(lèi)至Ⅰb類(lèi)所占比例呈遞增趨勢(shì)，Ⅰa類(lèi)所占比例迅速下降(圖5)。由此可知，早更新世—晚更新世早期，斷層一直在活動(dòng)，最新活動(dòng)時(shí)代為晚更新世早期，晚更新世中—晚期斷層活動(dòng)減弱，全新世斷層活動(dòng)不明顯。

圖5 斷層泥樣品D1503溶蝕微形貌統(tǒng)計(jì)Fig.5 Dissolution micromorphology histogram for the fault gouge sample D1503

斷層泥樣品D1451采于金堂南東鄭家祠，石英顆粒多數(shù)為次圓狀和次棱角狀，少數(shù)為棱角狀。痕跡微形貌幾乎全部為斷層快速滑動(dòng)形成的直線(xiàn)狀擦痕、階步狀斷口、貝殼狀斷口、放射狀斷口和撞擊坑等(圖6)。該斷層運(yùn)動(dòng)方式為黏滑。

(a)深橘皮狀結(jié)構(gòu)、貝殼狀斷口 (b)深橘皮狀結(jié)構(gòu)、階步狀斷口圖6 斷層泥樣品D1451痕跡微形貌分析Fig.6 Trace micromorphology analysis of the fault gouge sample D1451

溶蝕微形貌顯示：鱗片狀、苔蘚狀結(jié)構(gòu)(Ⅱ類(lèi))占49%，深橘皮狀結(jié)構(gòu)(Ⅰc類(lèi))占32%，淺橘皮狀結(jié)構(gòu)(Ⅰb類(lèi))占19%，Ⅱ類(lèi)至Ⅰb類(lèi)所占比例依次遞減，無(wú)Ⅰa和Ⅰ0類(lèi)(圖7)。由此可知，早更新世斷層活動(dòng)強(qiáng)烈，中更新世以后斷層活動(dòng)減弱，最新活動(dòng)時(shí)代為中更新世中期，晚更新世以來(lái)斷層活動(dòng)不明顯。

圖7 斷層泥樣品D1451溶蝕微形貌統(tǒng)計(jì)Fig.7 Dissolution micromorphology histogram for the fault gouge sample D1451

斷層泥樣品D1645采于雙流永興東，石英顆粒多數(shù)為次棱角狀和次圓狀，少數(shù)為棱角狀。痕跡微形貌顯示：斷層快速滑動(dòng)形成的直線(xiàn)狀擦痕、階步狀斷口、貝殼狀斷口、放射狀斷口、撞擊坑等占77.8%；斷層緩慢滑動(dòng)形成的丁字狀擦痕、弧狀擦痕、研磨坑、裂而不破現(xiàn)象等占22.2%(圖8)。該斷層運(yùn)動(dòng)方式以黏滑為主，兼蠕滑。

(a)鱗片狀結(jié)構(gòu) (b)深橘皮狀結(jié)構(gòu)

(c)深橘皮狀結(jié)構(gòu)、階步狀及貝殼狀斷口 (d)深橘皮狀結(jié)構(gòu)、撞擊坑及丁字狀擦痕圖8 斷層泥樣品D1645痕跡微形貌分析Fig.8 Trace micromorphology analysis of the fault gouge sample D1645

溶蝕微形貌顯示：鐘乳狀、蟲(chóng)蛀狀結(jié)構(gòu)(Ⅲ類(lèi))占3%，鱗片狀、苔蘚狀結(jié)構(gòu)(Ⅱ類(lèi))占35%，深橘皮狀結(jié)構(gòu)(Ⅰc類(lèi))占54%，淺橘皮狀結(jié)構(gòu)(Ⅰb類(lèi))占8%，無(wú)Ⅰa和Ⅰ0類(lèi)，從Ⅲ類(lèi)至Ⅰc類(lèi)所占比例呈遞增趨勢(shì)，Ⅰc類(lèi)所占比例達(dá)到高峰，Ⅰb類(lèi)所占比例迅速降低(圖9)。由此可知，早更新世—中更新世早期，斷層活動(dòng)最強(qiáng)烈，中更新世中期以后斷層活動(dòng)減弱，到晚更新世斷層仍有明顯活動(dòng)，全新世斷層活動(dòng)不明顯。

圖9 斷層泥樣品D1645溶蝕微形貌統(tǒng)計(jì)Fig.9 Dissolution micromorphology histogram for the fault gouge sample D1645

由上述3個(gè)斷層泥樣品石英微形貌特征可知，斷層各段主要活動(dòng)年代具有一致性，溶蝕微形貌Ⅰb、Ⅰc和Ⅱ類(lèi)較多，Ⅲ和Ⅰa類(lèi)較少，未見(jiàn)Ⅰ0類(lèi)。表明該斷層在早更新世—晚更新世早期活動(dòng)較強(qiáng)，晚更新世后活動(dòng)減弱，全新世活動(dòng)不明顯，活動(dòng)方式以黏滑為主，兼蠕滑。各段反映的最新活動(dòng)年代有明顯差別，由北向南，3個(gè)樣品顯示的斷層最新活動(dòng)年代分別為晚更新世早期、中更新世中期和晚更新世中期，北段和南段在晚更新世仍具有明顯活動(dòng)，顯示斷層活動(dòng)性由北向南具有強(qiáng)—弱—強(qiáng)的分段特征，這與現(xiàn)今北段和南段小地震頻發(fā)現(xiàn)象一致(圖1)。

在龍泉驛斷層南段雙流永興獲得的ESR最新測(cè)年結(jié)果為(1 210±121) ka(中更新世中期—晚更新世早期)，獲得TL測(cè)年結(jié)果為(177.8±10.6)ka(中更新世)，與石英微形貌反映的最新活動(dòng)年代具有較好的吻合性。

4.2 紅花塘斷層

紅花塘斷層(F6)北起興隆場(chǎng)，經(jīng)紅花塘止于仙魚(yú)撒網(wǎng)，全長(zhǎng)約35 km。走向?yàn)镹E 20°，傾向NW，南段傾角40°～58°，北段傾角70°～80°。在五鳳溪以西，斷層下盤(pán)伴有分支小背斜和小向斜，分析其軸線(xiàn)的展布特點(diǎn)，應(yīng)為壓扭性斷裂。

斷層泥樣品D2135-1采于趙家場(chǎng)南，石英顆粒多數(shù)為次圓狀和次棱角狀，少數(shù)為棱角狀。痕跡微形貌幾乎全部為斷層快速滑動(dòng)形成的直線(xiàn)狀擦痕、階步狀斷口、貝殼狀斷口、放射狀斷口和撞擊坑等(圖10)。該斷層運(yùn)動(dòng)方式為黏滑。

(a)苔蘚狀結(jié)構(gòu) (b)鱗片狀結(jié)構(gòu)

(c)苔蘚狀結(jié)構(gòu) (d)深橘皮狀結(jié)構(gòu)、貝殼狀斷口、直線(xiàn)狀擦痕圖10 斷層泥樣品D2135-1痕跡微形貌分析Fig.10 Trace micromorphology analysis of the fault gouge sample D2135-1

溶蝕微形貌顯示：鱗片狀、苔蘚狀結(jié)構(gòu)(Ⅱ類(lèi))占54%，深橘皮狀結(jié)構(gòu)(Ⅰc類(lèi))占19%，淺橘皮狀結(jié)構(gòu)(Ⅰb類(lèi))占24%，貝殼狀斷口(Ⅰa類(lèi))占3%，從Ⅱ類(lèi)至Ⅰa類(lèi)所占比例逐漸降低(圖11)。由此可知，早更新世斷層活動(dòng)最強(qiáng)烈，中更新世斷層活動(dòng)減弱，晚更新世以后無(wú)明顯活動(dòng)，斷層最新活動(dòng)時(shí)代為晚更新世早期。

圖11 斷層泥樣品D2135-1溶蝕微形貌統(tǒng)計(jì)Fig.11 Dissolution micromorphology histogram for the fault gouge sample D2135-1

斷層泥樣品D2135-2采于趙家場(chǎng)南，石英顆粒多數(shù)為次圓狀和次棱角狀，少數(shù)為棱角狀。痕跡微形貌幾乎全部為斷層快速滑動(dòng)形成的直線(xiàn)狀擦痕、階步狀斷口、貝殼狀斷口、放射狀斷口和撞擊坑等(圖12)。該斷層運(yùn)動(dòng)方式為黏滑。

(a)淺橘皮狀結(jié)構(gòu)、研磨坑 (b)鱗片狀結(jié)構(gòu)、撞擊坑

(c)苔蘚狀結(jié)構(gòu)、撞擊坑 (d)淺橘皮狀結(jié)構(gòu)、撞擊坑、階步狀斷口圖12 斷層泥樣品D2135-2痕跡微形貌分析Fig.12 Trace micromorphology analysis of the fault gouge sample D2135-2

溶蝕微形貌顯示：鐘乳狀、蟲(chóng)蛀狀結(jié)構(gòu)(Ⅲ類(lèi))占3%，鱗片狀、苔蘚狀結(jié)構(gòu)(Ⅱ類(lèi))占35%，深橘皮狀結(jié)構(gòu)(Ⅰc類(lèi))占38%，淺橘皮狀結(jié)構(gòu)(Ⅰb類(lèi))占22%，貝殼狀斷口(Ⅰa類(lèi))占3%，從Ⅲ類(lèi)至Ⅰc類(lèi)所占比例逐漸增加，Ⅰc類(lèi)所占比例最高，至Ⅰa類(lèi)所占比例逐漸降低(圖13)。由此可知，早更新世—中更新世斷層有明顯活動(dòng)，但其活動(dòng)性自早更新世以來(lái)逐漸減弱，晚更新世以后斷層活動(dòng)不明顯，斷層最新活動(dòng)時(shí)代為晚更新世早期。

紅花塘斷層2個(gè)斷層泥樣品石英微形貌特征類(lèi)似，大量出現(xiàn)Ⅰb、Ⅰc和Ⅱ類(lèi)溶蝕微形貌，Ⅰa類(lèi)極少，無(wú)Ⅰ0類(lèi)，表明該斷層形成于早更新世之前，早更新世斷層活動(dòng)強(qiáng)烈，晚更新世以來(lái)斷層活動(dòng)不明顯，斷層最新活動(dòng)年代為晚更新世早期。該斷層運(yùn)動(dòng)方式為黏滑。

在紅花塘斷層獲得的ESR最新測(cè)年結(jié)果為(191±19) ka(中更新世晚期)，早于石英微形貌反映的晚更新世早期，這可能與晚更新世以后斷層活動(dòng)強(qiáng)度降低、ESR信號(hào)沒(méi)有完全歸零有關(guān)。

4.3 三星場(chǎng)斷層

三星場(chǎng)斷層(F4)位于雙流三星場(chǎng)東、鄧家溝一線(xiàn)。走向?yàn)镹E 20°～30°，傾向SE。在新橋附近產(chǎn)狀為260°∠79°。

斷層泥樣品D1830石英顆粒多數(shù)為次棱角狀和次圓狀，少數(shù)為棱角狀。痕跡微形貌顯示：斷層快速滑動(dòng)形成的直線(xiàn)狀擦痕、階步狀斷口、貝殼狀斷口、放射狀斷口、撞擊坑等占80%；斷層緩慢滑動(dòng)形成的丁字狀擦痕、弧狀擦痕、研磨坑、裂而不破現(xiàn)象等占20%(圖14)。該斷層運(yùn)動(dòng)方式以黏滑為主，兼蠕滑。

(a)苔蘚狀結(jié)構(gòu) (b)淺橘皮狀結(jié)構(gòu)、階步狀斷口圖14 斷層泥樣品D1830痕跡微形貌分析Fig.14 Trace micromorphology analysis of the fault gouge sample D1830

溶蝕微形貌顯示：鱗片狀、苔蘚狀結(jié)構(gòu)(Ⅱ類(lèi))占24%，深橘皮狀結(jié)構(gòu)(Ⅰc類(lèi))占26%，淺橘皮狀結(jié)構(gòu)(Ⅰb類(lèi))占50%，無(wú)Ⅰa和Ⅰ0類(lèi)；由Ⅱ類(lèi)至Ⅰc類(lèi)所占比例逐漸增加，Ⅰc類(lèi)所占比例最高，無(wú)Ⅰa和Ⅰ0類(lèi)(圖15)。由此可知，早更新世—中更新世斷層活動(dòng)最強(qiáng)烈，斷層最新活動(dòng)時(shí)代為中更新世中期，中更新世中期以后斷層活動(dòng)迅速減弱，晚更新世以后無(wú)明顯活動(dòng)。

圖15 斷層泥樣品D1830溶蝕微形貌統(tǒng)計(jì)Fig.15 Dissolution micromorphology histogram for the fault gouge sample D1830

三星場(chǎng)斷層Ⅰb、Ⅰc和Ⅱ類(lèi)溶蝕微形貌大量出現(xiàn)，無(wú)Ⅰa類(lèi)和Ⅰ0類(lèi)，表明該斷裂形成于早更新世之前，早更新世—中更新世斷層活動(dòng)強(qiáng)烈，晚更新世以來(lái)無(wú)明顯活動(dòng)，斷層最新活動(dòng)年代為中更新世中期。該斷層運(yùn)動(dòng)方式為以黏滑為主，兼蠕滑。

在三星場(chǎng)斷層獲得的ESR最新測(cè)年結(jié)果為(853±85) ka(早更新世—中更新世)，與石英微形貌反映的早更新世—中更新世斷層活動(dòng)最強(qiáng)烈一致，進(jìn)一步證明石英微形貌特征可反映更細(xì)微的斷層活動(dòng)。

5 討論

5.1 活動(dòng)方式

斷層運(yùn)動(dòng)與地震活動(dòng)的關(guān)系較為復(fù)雜?；顒?dòng)斷層的黏滑運(yùn)動(dòng)易誘發(fā)地震，而活動(dòng)斷層的蠕滑運(yùn)動(dòng)雖然釋放應(yīng)變能量，但不易誘發(fā)地震[29-30]。

石英微形貌反映的龍泉山斷裂帶斷層運(yùn)動(dòng)方式均以黏滑為主，但中段與北段略有差異。中段2個(gè)斷層泥樣品石英顆粒表面斷層快速滑動(dòng)形成的直線(xiàn)狀擦痕、貝殼狀斷口、階步狀斷口、撞擊坑、放射狀斷口等占80%左右，斷層緩慢滑動(dòng)形成的弧狀擦痕、丁字狀擦痕、裂而不破現(xiàn)象、研磨坑等占20%左右，斷層運(yùn)動(dòng)方式以黏滑為主，兼蠕滑，具備發(fā)震潛力；北段4個(gè)斷層泥樣品石英顆粒表面幾乎全部為斷層快速滑動(dòng)形成的直線(xiàn)狀擦痕、撞擊坑、階步狀斷口、貝殼狀斷口、放射狀斷口等，斷層運(yùn)動(dòng)方式為黏滑，具備更強(qiáng)的發(fā)震潛力。表明龍泉山斷裂帶斷層活動(dòng)具有分段特征[31]，與斷裂帶北段地震頻度大于中段地震頻度現(xiàn)象一致?？傮w來(lái)看，龍泉山斷裂帶各斷層運(yùn)動(dòng)方式均以黏滑為主，具備發(fā)生地震的潛力，這與現(xiàn)今沿該斷裂帶仍有中小地震發(fā)生的情況吻合(圖1)。

5.2 活動(dòng)年代

6件斷層泥樣品的石英微形貌結(jié)構(gòu)類(lèi)型均為溶蝕類(lèi)(Ⅰa，Ⅰb，Ⅰc，Ⅱ，Ⅲ)，未見(jiàn)Ⅰ0類(lèi)和Ⅳ類(lèi)。石英微形貌反映的斷裂帶活動(dòng)年代顯示(圖16)，龍泉驛斷層最新活動(dòng)年代為中更新世—晚更新世早期，紅花塘斷層最新活動(dòng)年代為早更新世—晚更新世早期，三星場(chǎng)斷層最新活動(dòng)年代為早更新世—中更新世中期。龍泉山斷裂帶主要斷層活動(dòng)發(fā)生于早更新世—中更新世，晚更新世后斷層活動(dòng)減弱，且多集中在斷裂帶北段，全新世斷層無(wú)明顯活動(dòng)。

注：實(shí)線(xiàn)表示斷層不活動(dòng)期間，虛線(xiàn)表示斷層活動(dòng)延續(xù)期間。圖16 龍泉山斷裂帶斷層活動(dòng)時(shí)代示意圖Fig.16 Sketch for fault ages of Longquanshan fault belt

龍泉山斷裂帶最新活動(dòng)年代具明顯的分段性。從單條斷層看，龍泉驛斷層南段最新活動(dòng)年代為晚更新世，與ESR測(cè)年結(jié)果((125.0±12.0)～(110.0±10.0) ka)一致，中段最新活動(dòng)年代為中更新世中期，ESR測(cè)年結(jié)果也多集中于(1 210±121)～(153.0±15.0) ka，北段最新活動(dòng)年代為晚更新世早期，與熱釋光(TL)測(cè)年結(jié)果((177.8±10.6) ka)基本一致(表1)。從整個(gè)斷裂帶看，北段紅花塘斷層和龍泉驛斷層北段最新活動(dòng)年代為晚更新世早期，中段三星場(chǎng)斷層和龍泉驛斷層最新活動(dòng)年代為中更新世中期，北段、南段在晚更新世斷層活動(dòng)同樣明顯，中段斷層活動(dòng)不明顯，這與歷史上和現(xiàn)今地震均集中在北段和南段現(xiàn)象一致。

表1 龍泉山斷裂帶斷層測(cè)年結(jié)果[32]Tab.1 Dating results of Longquanshan fault belt[32]

從區(qū)域地質(zhì)背景看，龍泉山斷裂帶強(qiáng)烈活動(dòng)時(shí)間和青藏高原快速隆升及龍門(mén)山大規(guī)模逆沖推覆時(shí)間一致。青藏高原有3次強(qiáng)烈隆升時(shí)期，分別是早更新世、中更新世和晚更新世，對(duì)應(yīng)的龍泉山斷裂帶斷層強(qiáng)烈活動(dòng)時(shí)間為早更新世—中更新世，晚更新世也有明顯斷層活動(dòng)，全新世斷層活動(dòng)不明顯。斷層最新活動(dòng)年代反映，龍泉山斷裂帶已經(jīng)過(guò)了活動(dòng)最強(qiáng)烈的成長(zhǎng)期(更新世)，進(jìn)入了相對(duì)穩(wěn)定的定型期(全新世)[33]。青藏高原強(qiáng)烈隆升，造成龍門(mén)山斷裂帶大規(guī)模逆沖推覆，進(jìn)而引發(fā)龍泉山斷裂帶逆沖活動(dòng)[34]。龍泉山斷裂帶作為龍門(mén)山推覆構(gòu)造帶的前緣部分，其變形程度和斷層活動(dòng)性遠(yuǎn)低于龍門(mén)山斷裂帶。

結(jié)合地震資料，龍泉山地區(qū)地震活動(dòng)空間分布不均，地震活動(dòng)沿龍泉山斷裂帶呈帶狀分布(圖1)，指示龍泉山斷層活動(dòng)對(duì)周邊地震孕發(fā)具有明顯的控制作用。研究區(qū)中、小型地震較為頻繁，但破壞性地震僅發(fā)生過(guò)1次，表明龍泉山斷裂帶是具有發(fā)生中、大型地震可能性的地震構(gòu)造帶。但龍泉山斷裂帶地表形成了斷層傳播褶皺，使斷層的滑動(dòng)量大部分被傳播褶皺吸收，因而發(fā)生大型地震的可能性較小[1-3,33]。

6 結(jié)論

(1)龍泉山斷裂帶斷層強(qiáng)烈活動(dòng)時(shí)間為早更新世—中更新世，晚更新世也有明顯斷層活動(dòng)，全新世斷層活動(dòng)不明顯。斷層運(yùn)動(dòng)方式以黏滑為主，兼蠕滑。

(2)SEM、ESR、TL測(cè)年結(jié)果基本一致，龍泉山斷裂帶斷層最新活動(dòng)年齡為(1 210±121)～(110±10.0) ka。斷裂帶北段和南段最新活動(dòng)年代為晚更新世，斷層活動(dòng)性相對(duì)較強(qiáng)；中段最新活動(dòng)年代為中更新世中期，斷層活動(dòng)性相對(duì)較弱。這與歷史上和現(xiàn)今地震現(xiàn)象一致。

(3)弱震和中、小型地震沿龍泉山斷裂帶呈帶狀分布，受該斷裂帶的制約和影響。作為龍門(mén)山推覆構(gòu)造帶的前緣部分，龍泉山斷裂帶具有一定的發(fā)震潛力，但斷層活動(dòng)性已大大降低。