青海省玛沁县军功断裂(拉加段)几何特征及活动性探究
doi: 10.20008/j.kckc.2024s2052
刘祥1 , 贾志泉1 , 骆志红1 , 窦增宁2
1. 四川省地质局第三地质大队,四川 成都 611700
2. 青海省交通规划设计研究院有限公司,青海 西宁 810008
A study on the geometric characteristics and activity of the Jungong Fault (Laga Section) in Maqin County, Qinghai Province
LIU Xiang1 , JIA Zhiquan1 , LUO Zhihong1 , DOU Zengning2
1. The 3rd Geological Brigade of Sichuan, Chengdu 611700 , Sichuan, China
2. Qinghai Transportation Planning and Design Institute Co. , Ltd. , Xining 810008 , Qinghai, China
摘要
军功断裂整体倾向北西40°~50°,倾角45°左右,在拉加镇附近被2条次级断裂错断,断层中段向南西突出, 2条次级断裂以走滑特征显著。随着拉加地区大型工程建设需求,查明其几何特征及活动性具有深远意义。笔者根据军功断裂未切割上覆第四系黄土,采集 2组相关光释光测年样品,样品年龄为(64. 0±3. 3) ka、(47. 0±4. 5)ka,初步厘定了军功断裂在晚更新世之后未发生过活动,并初步探究军功断裂(拉加段)形成机制。
Abstract
The overall inclination of the Jungong Fault is 40°-50° northwest, with an inclination angle of 45° ± . It is intersected by two secondary faults near Lajia Town, with the middle section of the fault protruding southwestward. The two secondary faults exhibit significant strike slip characteristics. With the demand for large-scale engineering construction in the Laga region, identifying its geometric characteristics and activity has profound significance. The author collected two sets of related photoluminescence dating samples based on the uncut Quaternary loess overlying the Jungong fault, with ages of (64. 0±3. 3)ka and (47. 0±4. 5)ka, and preliminarily determined that the Jungong fault did not experience activity after the Late Pleistocene. And preliminarily explore the formation mechanism of Jungong Fault (Laga section).
0 引言
随着科学的发展,基于石英、长石矿物接受辐照能量积累而测定沉积物最后一次见光以来的埋藏年龄的光释光测年技术已广泛应用于晚第四纪沉积物定年研究(文再忠等,2023),且断层的活动性对工程的影响和破坏不容忽视(王文等,2023)。军功断裂(拉加段)位于青海省玛沁县拉加镇,其几何特征及活动性尚未有过明确研究,为满足工程建设需要,本文通过研究军功断裂上覆第四系黄土光释光年龄,巧妙地将军功断裂的活动时间进行了限制。可为该地区的大型工程建设提供基础地质依据。
1 区域地质背景
研究区位于由青海南山深断裂、玛沁深断裂、鄂拉山深断裂和贵德断裂构成的西倾山中间地块西部边缘(图1),发育一系列倾向北西的构造(严栋等,2022)。本文研究断裂为军功断裂,断层在平面上呈波状,整体走向北东,倾向北西,倾角 45°左右,夹持于日月山断裂与西科河―军牧场―大武断裂之间(徐锡伟等,2002张驰等,2022),断层长约150 km,古近纪—新近纪盆地随其展布发育,断层剖面上呈波状,向下延伸长度达千米,断层上盘主要为挤压破碎与揉褶特征,下盘主要为劈理化与宽缓褶皱。断裂带附近具大量小型压性断裂,具推覆构造特征。
2 几何特征
军功断裂(拉加段)位于拉加镇北侧,由加萨台 —下知过通过,断层走向 50°~60°,倾向北西,倾角 45°左右(窦增宁,2022)。断层在此处基本上可根据其发育的 2 条次级断裂将其划分为军功断裂(北东段(F1)、拉加寺次级断裂(F2)、军功断裂(中段(F3)、加萨台次级断裂(F4)、拉加断裂(南西段(F5)等 5 段(图2)。
2.1 军功断裂(北东段)
该段断层主要从三叠系中通过,仅在其两端可见其由三叠系与新近系岩性界线处通过。断层破碎带宽约 150 m,断层产状倾角约 40°,断层走向北东62°,为逆断层。
断层北东端:走向约北东 63°,倾角约 23°(图3 a),破碎带宽 120~150 m,断层上盘(北西盘)为三叠系灰色砂板岩,岩石较为破碎,多发育透镜体化与劈理化,影响带宽约130 m,断层下盘(南东盘)为新近系紫红色砾岩,岩石发生角砾岩化,影响带宽约5 m左右。
1区域大地构造单元划分图(据中国地震局地壳应力研究所,2014
1—一级构造单元划分界线;2—二级构造单元划分界线;3—研究区 Ⅰ—祁连山地槽褶皱系:Ⅰ1—中祁连中间隆起带;Ⅰ2—拉脊山优地槽褶皱带;Ⅱ—秦岭地槽褶皱系:Ⅱ1—青海南山冒地槽褶皱带; Ⅲ—柴达木淮地台:Ⅲ1—柴达木北缘残山断褶带;Ⅲ2—东昆仑北坡断隆;Ⅲ3—柴达木南缘台缘褶皱带;Ⅳ—松潘—甘孜地槽褶皱系:Ⅳ1—阿尼马卿优地槽褶皱带;Ⅳ2—西倾山—若尔盖中间地块; Ⅳ3—北巴颜喀拉冒地槽褶皱带;Ⅳ4—雅江冒地槽褶皱带(南巴颜喀拉冒地槽褶皱带)
断层中部:走向约北东 58°,倾角约 40°,破碎带宽约150 m(图3b),断层上、下盘均为三叠系灰色砂板岩,三叠系板岩强劈理化、变质砂岩透镜体化(图3c),石英脉透镜体化并伴有轻微的褐铁矿化发育,透镜化石英脉多,发育构造劈理产状为 342°∠60°,岩石较为破碎,可见角砾岩发育,局部可见炭化、泥化特征,影响带宽约150 m。
断层南西端:走向约北东 81°,倾角 35°~40°(图3d),破碎带宽约 100 m,断层上盘(北西盘)为三叠系灰色砂板岩,可见强劈理化砂板岩和劈理—碎裂岩化砾岩,劈理产状37°∠46°~14°∠48°,发育砂岩及石英脉形成的透镜体,影响带宽约数十米,断层下盘(南东盘)为新近系紫红色砾岩,岩石发生角砾岩化,影响带宽约 10 m,其中发育两组节理,分别为 192°∠44°、338°∠51°,靠近断层可见地层有明显的拖曳作用,靠近断层S0:182°∠54°,远离断层S0:172° ∠22°。
2军功断裂分布图(据青海省交通规划设计研究院有限公司,2021;青海地质局第一区测队六分队,1973修改)
1—新近系;2—三叠系;3—地质界线;4—逆断层;5—右行走滑断层;6—左行走滑断层;7—推测断层;8—20万断层;9—推复体;10—背斜
2.2 拉加寺次级断裂
该段断层走向由北北东转变为北西,断层倾角 30°~35°,断层破碎带宽近百米,断层上盘为三叠系地层,岩性为灰色砂板岩,岩石具劈理化、碎裂岩化,局部可见砂岩呈透镜体化。断层下盘为新近系地层,岩性为紫红色砾岩,砾石含量50%~60%,岩层倾向 156°,倾角 21°。断层发育角砾岩,断层倾向北西西,倾角30°~45°。
2.3 军功断裂(中段)
断层走向北东,倾向北西,倾角呈上陡下缓,据推覆断层特征。断层特征产状:320°∠45°,平面上呈波状展布,断层两侧岩性差异明显,风化后呈断崖地貌。断层上盘为三叠系地层,岩性为深灰色板岩夹灰色岩屑石英砂岩,构造作用强烈,受断层影响岩层宽150~200 m,具体为板岩具劈理化,揉皱变形,砂岩具透镜体化、扁豆状、断续状特征等(窦增宁,2022),断层上盘呈 50 m 宽劈理透镜体化带、约 10 m宽石英透镜体化带、30 m宽碎裂岩化带等间互展布。断层下盘为新近系地层,岩性主要为紫红色粉砂岩,断层两端可见发育紫红色砾岩与角砾岩。岩层产状倾向 320°,倾角 45°,劈理倾向 330°,倾角 35°,具层间滑动特征,滑动面发育阶步与S-C组构,综合分析断层为逆断层。
3军功断裂(北东段)北东端断层面貌(a)、中部断层面貌(b)、透镜体(c)、南西端断层面貌(d)
2.4 加萨台次级断裂
加萨台次级断层平面上呈弧形,由北东约 35° 转变为北北西350°,可细分为北东、南西两段。
加萨台次级断裂(北东段),断层走向近南北,倾角 70°左右,倾向东,地貌上主要表现为负地形,如冲沟、垭口等(图4b)。断层下盘为新近系地层,岩性主要为紫红色砾岩,岩层具拖尾特征(图4a),向南东弯折,岩石具劈理化,劈理近南北走向,陡倾东;断层上盘为三叠系地层,岩性主要为砂板岩,具强烈变形特征,破碎带宽达15 m,见角砾岩。
加萨台断层(南西段)走向北东,向南东陡倾,倾角 70°~75°,断层下盘为新近系地层,岩性为紫红色砾岩,具拖尾现象(图4c),断层上盘亦为新近系地层,岩性则变为紫红色粉砂岩、砂岩,偶见砾岩,破碎宽约10 m,岩石具劈理化,劈理走向北东,向南东陡倾(图4d)。
2.5 军功断裂(南西段)
该段断层主要从三叠系与新近系的界线处通过,断层影响带宽约150 m,主要卷入上盘三叠系砂板岩。断层产状倾角 40°~45°,断层走向北东 80°转变为北东40°,整体倾向330°~340°,为逆断层。
4加萨台次级断裂北东段北西盘岩层拖尾(a)、负地貌 (b)、南西段岩层拖尾(c)、劈理化带(d)
断层上盘为三叠系砂板岩,岩石变形强烈,劈理透镜体化明显,呈现强弱变形分带特征;断层下盘为新近系紫红色砾岩、砂岩、粉砂岩等,岩石相对变形较弱。断层主破碎带宽约 8 m,可见断层在地貌上形成一负地形,断层代表性产状为 340°∠45°、 357°∠42°,整体较为稳定,局部可见岩层近断层处发生拖尾(图5),岩层产状近断层为 72°∠33°,远断层为13°∠15°,指示逆冲特征。根据断层上盘、下盘的地层时代,可知该断层为逆断层,老地层构造覆于新地层之上。
5军功断裂(南西段)断层面貌
3 活动特征
军功断裂夹持于日月山断层与西科河―军牧场―大武断裂两活动断层之间。在本文野外调查中发现加萨台次级断裂与拉加寺次级断裂将军功断裂(拉加段)错断约 1.7 km、1.4 km,笔者通过在加萨台附近采集两件第四系覆盖层黄土的光释光测年样品(LJ-1、LJ-2),分别获得样品年龄为 (64. 0±3.3)ka、(47. 0±4.5)ka(图6表1),加之岩石样品在测试过程中存在曝光不充分的因素(郭纪盛等,2024),故本文以最新年龄为准,即(47. 0±4.5) ka(晚更新世)。根据现场调绘结果,军功断裂(拉加段)未切割加萨台第四系沉积物,可得出拉加断裂在(47. 0±4.5)ka 之后未发生过活动即晚更新世之后未发生过活动。
6光释光测年生长曲线图
a—LJ-1;b—LJ-2
1细颗粒石英释光测年结果
注:测试单位为中国地震局地质研究所;含水量变化可能导致年龄结果5%~10%误差;测量方法:SMAR细颗粒石英OSL。
7军功断裂(拉加段)形成模式图
1 —新近系;2—三叠系;3—砂板岩;4—砾岩;5—砂质粉砂岩;6—断层;7—相对刚性块体
4 断层形成探究
区域上,拉加断裂位于当青弧形构造东翼,在北西向的挤压兼具北东向走滑的双重作用下,使得拉加断裂在三叠系与新近系沉积的不整合接触界线处形成,具左行运动的逆断层。在区域控制了第三系拉加—河北盆地的展布。军功断裂(拉加段) 地层岩性主要为新近系紫红色砾岩、粉砂岩、砂岩,在岩石强度上构成相对刚性的砾岩块、相对较弱的粉砂岩、砂岩块,构造作用下,刚性块体抗阻能力相对较强,最先表现出中部凸出、两翼滞后的特征,在不断呈位移差量增大背景下,最终展现为两侧刚性块体(砾岩)相对稳定,中间软弱块体(粉砂岩、砂岩)楔出的特征(图6)。
针对断层形态则表现出两组走滑断层将中段块体错断特征。但此处的走滑断层,应与主逆断层为同期形成。
5 结论
(1)军功断裂整体倾向北西 40°~50°,倾角 45° 左右,在拉加镇附近被2条次级断裂错断,断层中段向南西突出,2条次级断裂以走滑特征显著;
(2)拉加断裂未切穿加萨台第四系黄土层,且黄土样品年龄为(64. 0±3.3)ka、(47. 0±4.5)ka,表明拉加断裂在(47. 0±4.5)ka 之后未发生过活动即晚更新世之后未发生过活动。
注释
① 中国地震局地壳应力研究所.2014. 黄河宁木特、玛尔挡、尔多水电站工程场地地震安全性评价复核报告[R].
② 青海省交通规划设计研究院有限公司.2021. 青海省玛沁县拉加断裂(拉加段)专题研究报告[R].
③ 青海地质局第一区测队六分队.1973.1∶20万同德幅区域地质调查报告[R].
1区域大地构造单元划分图(据中国地震局地壳应力研究所,2014
2军功断裂分布图(据青海省交通规划设计研究院有限公司,2021;青海地质局第一区测队六分队,1973修改)
3军功断裂(北东段)北东端断层面貌(a)、中部断层面貌(b)、透镜体(c)、南西端断层面貌(d)
4加萨台次级断裂北东段北西盘岩层拖尾(a)、负地貌 (b)、南西段岩层拖尾(c)、劈理化带(d)
5军功断裂(南西段)断层面貌
6光释光测年生长曲线图
7军功断裂(拉加段)形成模式图
1细颗粒石英释光测年结果
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