大凌河隱伏斷裂活動(dòng)性研究

大凌河隱伏斷裂活動(dòng)性研究

0活動(dòng)特性分析隱伏斷裂的活動(dòng)研究是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的問(wèn)題，這方面還缺乏非常有效的方法。大凌河隱伏斷裂位于遼寧省凌海市附近大榆樹(shù)堡—凌海市段大凌河床底部(圖1),是一條經(jīng)由遙感解釋資料提出,并經(jīng)過(guò)綜合地球物理探測(cè)手段驗(yàn)證的隱伏斷裂構(gòu)造,斷裂總體走向近南北。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,大凌河兩岸沿河和跨河建、構(gòu)筑物不斷增多,因此要求對(duì)大凌河隱伏斷裂的活動(dòng)特性,特別是晚更新世以來(lái)的活動(dòng)性,給出明確的判定,以保證兩岸建、構(gòu)筑物的安全。大凌河隱伏斷裂位于河床底部,沒(méi)有出露地質(zhì)剖面,與一般的斷裂構(gòu)造相比,要確定這條隱伏斷裂的活動(dòng)性存在著很大的困難。首先是在缺乏斷裂剖面的條件下,不能確定斷裂所錯(cuò)切的最新地層,因而從地層學(xué)的角度出發(fā)不能推斷斷裂的最新活動(dòng)時(shí)期;其次是由于該隱伏斷裂埋藏較深,斷裂上部大凌河水量較大,在地表很難確定斷裂的準(zhǔn)確位置,因此不可能采集斷裂破碎帶樣品進(jìn)行年代鑒定,即以年代學(xué)的方法也不能確定斷裂的活動(dòng)時(shí)代。對(duì)于類(lèi)似的復(fù)雜斷裂構(gòu)造,比較好的方法是通過(guò)斷裂兩側(cè)的地貌形態(tài)變化來(lái)進(jìn)行推斷。大凌河及其附近地區(qū)第四紀(jì)地層較完整,可比性強(qiáng)。河流兩岸階地形態(tài)比較完整,成因類(lèi)型清楚。因此可以通過(guò)大凌河及其附近地區(qū)的第四紀(jì)地層對(duì)比,確定各套第四紀(jì)地層的形成時(shí)代,根據(jù)階地的形態(tài)變化來(lái)分析推斷大凌河隱伏斷裂的活動(dòng)性1粉質(zhì)粘土的年齡和形成時(shí)代大凌河及其附近地區(qū)的第四紀(jì)地層包括沖積、沖洪積、坡洪積及殘坡積等多種類(lèi)型。為進(jìn)行第四紀(jì)地層對(duì)比,作者分別在凌海市附近大凌河流域的黃土坎、水手營(yíng)子標(biāo)準(zhǔn)剖面采集孢粉樣品,在黃土坎、娘娘宮和王吳家街標(biāo)準(zhǔn)剖面采集14C樣品進(jìn)行測(cè)試,并在水手營(yíng)子、娘娘宮和王吳家街進(jìn)行階地實(shí)測(cè)。下面分別對(duì)各標(biāo)準(zhǔn)剖面所處的地貌部位、巖性層次和形成時(shí)代進(jìn)行討論。1)黃土坎第四紀(jì)地層剖面。黃土坎剖面在地貌上為坡洪積扇裙,其巖性成份從上至下分別為粉質(zhì)粘土、粉砂土,局部夾有礫石。剖面厚度約4m,以0.5m為間距將剖面自上而下劃分為8個(gè)層次采集孢粉,孢粉測(cè)試結(jié)果列于表1。粉質(zhì)粘土底部樣品14C年齡為(26922±479)a(14C測(cè)年數(shù)據(jù)由遼寧師范大學(xué)地理系14C實(shí)驗(yàn)室提供,下同)。根據(jù)上述測(cè)試結(jié)果,黃土坎表層地層應(yīng)屬于上更新統(tǒng)上部,以下則為上更新統(tǒng)中部和下部。2)水手營(yíng)子第四紀(jì)地層剖面。水手營(yíng)子剖面在地貌上為一級(jí)階地,剖面巖性層次自上而下可分為層粉細(xì)砂層厚約古土壤層厚約砂質(zhì)粘土層厚約細(xì)砂礫石層,厚約0.5m;砂質(zhì)粘土、粉細(xì)砂層,厚約1.2m。以0.3m為間距,可以將水手營(yíng)子剖面自上而下劃分為9個(gè)孢粉層,各層次孢粉測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。根據(jù)孢粉測(cè)試結(jié)果,水手營(yíng)子剖面一級(jí)階地的表層應(yīng)屬全新統(tǒng),下部屬上更新統(tǒng)。3)娘娘宮第四紀(jì)地層剖面。娘娘宮剖面在地貌上為一級(jí)階地,地層自上而下為:黃褐色砂質(zhì)粘土層,厚約3m;古土壤層,厚約0.3m;貝殼、砂礫石層,未見(jiàn)底,可見(jiàn)厚度約2m。貝殼層經(jīng)14C測(cè)試結(jié)果為(2229±67)a,屬于全新統(tǒng),表明娘娘宮剖面地層屬于全新統(tǒng)。4)王吳家街第四紀(jì)地層剖面。王吳家街剖面在地貌上為一級(jí)階地,地層自上而下為:表土層,厚約1.9m;棕黃色粉質(zhì)粘土夾粉砂層,厚0.7m;灰黃色粉砂層夾灰綠色淤泥質(zhì)粘土層,厚約2.1m;黃色細(xì)砂層,厚約1.8m;黃色礫石層,可見(jiàn)厚度3.2m。粉砂層夾淤泥質(zhì)粘土層經(jīng)14C測(cè)試結(jié)果為(8381±103)a,屬于全新統(tǒng)的下部。因此,王吳家街剖面下部砂及礫石層屬上更新統(tǒng),上部地層屬全新統(tǒng)。根據(jù)上述各標(biāo)準(zhǔn)剖面地層的年代測(cè)定結(jié)果,可以劃分出大凌河大榆樹(shù)堡—凌海市段各級(jí)階地及坡洪積扇等的形成時(shí)代:河床、漫灘及一級(jí)階地的上部形成于全新世;一級(jí)階地的下部、二級(jí)階地及坡洪積扇裙形成于晚更新世,其中坡洪積扇裙的上部形成于晚更新世的晚期,下部形成于晚更新世的中、早期,坡洪積扇裙與二級(jí)階地的形成時(shí)代相當(dāng);三級(jí)階地的形成時(shí)代為中更新世至晚更新世早期。2階地的相對(duì)高度通過(guò)野外實(shí)地調(diào)查,大凌河大榆樹(shù)堡—凌海市河段可以劃分出四級(jí)階地,并發(fā)育較寬的河床、漫灘,其中一、三級(jí)階地在兩岸大致對(duì)稱(chēng)分布,具有可比性。一級(jí)階地連續(xù)性好,屬堆積階地內(nèi)疊型,沉積物以粉質(zhì)粘土、粉細(xì)砂為主,分選性較好,水平層理清楚;二級(jí)階地為基座階地,基座巖性為石英片巖、黑云母花崗巖等,上覆砂及礫石,分選性一般,個(gè)別地段堆積混雜,層理不清楚,砂、礫石沉積厚度一般在3m以上;三級(jí)階地為侵蝕階地,基巖成份以石英片巖、黑云母花崗巖等為主上部發(fā)育厚度小于的薄層殘坡積層在確定各級(jí)階地面的相對(duì)高度時(shí),采取的是階地面前、后緣的平均高度,使用儀器為瑞典產(chǎn)THOMMEN高度測(cè)量?jī)x,并對(duì)測(cè)量結(jié)果在野外進(jìn)行實(shí)地校正。應(yīng)該指出的是,階地作為一種地貌類(lèi)型,其形態(tài)變化受到內(nèi)、外應(yīng)力的共同作用,也就是說(shuō),在要求比較精確的情況下,階地面的相對(duì)高度變化要考慮構(gòu)造升、降運(yùn)動(dòng)及外力侵蝕、堆積作用的共同影響。根據(jù)大凌河階地剖面的調(diào)查分析,河流兩岸的一級(jí)堆積階地和二級(jí)基座階地在同一地貌部位,其松散沉積物的巖性和層序變化在不同的剖面上基本相同,不存在某一層次缺失或因后期外力作用而導(dǎo)致厚度明顯變化的現(xiàn)象。這表明在大凌河階地的形成過(guò)程中,內(nèi)力作用的影響要大大高于外力作用的影響,不同地點(diǎn)同級(jí)階地面由于外力作用而導(dǎo)致的高程損益是大致相等的。因此,目前各級(jí)階地面的相對(duì)高度完全可以代表內(nèi)力作用的相對(duì)強(qiáng)度。為研究大凌河隱伏斷裂的活動(dòng)性對(duì)階地面相對(duì)高度變化的影響,分別在五道屯—魯家屯、肖家屯—谷家屯、蛤蜊河子—王家樓和東陵河堡—周家街作階地面的相對(duì)高度變化分析(圖2)。1級(jí)階地河流分布一級(jí)階地面相對(duì)河床高度2～6m,只分布于河流的西岸;二級(jí)階地面相對(duì)河床12m,只在東岸有所分布;三級(jí)階地在東、西兩岸均有分布,其相對(duì)河床高度分別為27和26m。從三級(jí)階地面的相對(duì)高度來(lái)看,河床(隱伏斷裂)兩側(cè)地層沒(méi)有明顯的升、降變化,說(shuō)明在三級(jí)階地形成以后斷裂兩盤(pán)的垂直運(yùn)動(dòng)特征一致。2級(jí)階地面在東、西方的相對(duì)高度該剖面缺失二級(jí)階地,一、三級(jí)階地可以對(duì)比。一級(jí)階地面在東、西岸的相對(duì)高度分別為4～6m和4m;三級(jí)階地面在東、西岸的相對(duì)高度分別為26和26m。兩岸數(shù)據(jù)基本相同,反映出斷裂兩盤(pán)的地層在三級(jí)階地形成以后沒(méi)有相對(duì)升、降運(yùn)動(dòng)。3級(jí)階地面相對(duì)高度該剖面一、三級(jí)階地可以對(duì)比,但因斷裂從河流東岸一級(jí)階地穿過(guò),因此只能比較三級(jí)階地面的相對(duì)高度變化。三級(jí)階地面在斷裂東、西兩側(cè)的相對(duì)高度分別為28和28m,數(shù)據(jù)完全相同,說(shuō)明斷裂兩側(cè)地層的垂直運(yùn)動(dòng)是同步的,沒(méi)有反映出隱伏斷裂在三級(jí)階地形成以后的活動(dòng)性。4斷裂兩側(cè)階地運(yùn)動(dòng)特征只有一級(jí)階地可以對(duì)比,但由于斷裂分布于東陵河堡附近一級(jí)階地上,因此階地的對(duì)比沒(méi)有實(shí)際意義。從上述可以對(duì)比的三個(gè)階地面相對(duì)高度變化分析結(jié)果可以知道大凌河隱伏斷裂兩側(cè)可對(duì)比的同級(jí)階地面幾乎處在同樣的高度上,剖面圖上一、二和三級(jí)階地面均十分平緩,反映出斷裂兩側(cè)地層同步的間歇性上升運(yùn)動(dòng)特征。根據(jù)前面的第四紀(jì)地層年代分析結(jié)果,一級(jí)階地形成于晚更新世—全新世,二級(jí)階地形成于晚更新世,三級(jí)階地形成于中更新世—晚更新世早期,因此我們可以推斷大凌河隱伏斷裂在晚更新世以來(lái)不存在斷裂兩盤(pán)的差異性升降運(yùn)動(dòng)。由一、三級(jí)階地面的相對(duì)高度變化推測(cè),大凌河大榆樹(shù)堡—凌海市段晚更新世以來(lái)的地殼平均上升速率為0.20～0.28mm/a。將斷裂東、西兩盤(pán)的同級(jí)階地面進(jìn)行比較,東岸縱向一級(jí)階地面連線(xiàn)與三級(jí)階地面連線(xiàn)呈近水平方向,西岸縱向一、三級(jí)階地面連線(xiàn)也不存在向同一方向傾斜的現(xiàn)象,說(shuō)明沿?cái)嗔巡淮嬖趦杀P(pán)地層的掀斜運(yùn)動(dòng)。同時(shí),大凌河兩岸的階地及其他微地貌單元沒(méi)有沿?cái)嗔训钠揭棋e(cuò)動(dòng)現(xiàn)象,表明大凌河隱伏斷裂也不存在平移運(yùn)動(dòng)。3晚更新世以來(lái)不同階地的發(fā)生運(yùn)動(dòng)規(guī)律通過(guò)第四紀(jì)地層對(duì)比,跨大凌河隱伏斷裂的階地面相對(duì)高度變化分析,可以得到以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí):1)大凌河大榆樹(shù)堡—凌海市段發(fā)育有三級(jí)階地,一級(jí)階地形成于晚更新世至全新世,二級(jí)階地形成于晚更新世,三級(jí)階地形成于中更新世至晚更新世早期。2)大凌河隱伏斷裂分布