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第14章 新构造运动标志

一、活动断裂

1.小江深大断裂

小江深大断裂是本区内的纲要性断裂构造。它以循小江河谷发育而得名。主干断裂北起四川境内,向南循金沙江经会泽、巧家进入小江,于东川盆地附近分作两支,东支断裂沿寻甸、宜良、个旧一线向南延伸;西支断裂则经车湖、嵩明一线伸向华宁。共长达300多km。根据最近一个地质历史时期区域构造活动特征,小江深大断裂是一个具有压性冲断层性质的活动性断层,断层面向东倾,倾角40°~80°。这条深大断裂最初形成于晋宁运动,在加里东期,沿小江断裂发生了强烈断陷,西侧隆起遭受剥蚀,东侧坳陷接受沉积。印支及燕山期,小江深大断裂活动较弱;进入喜山运动构造活动期,小江深大断裂复活,但构造活动仍较平缓。至新构造运动开始,小江深大断裂异常活跃,经对东川、寻甸、宜良等地小江断裂错动的全新世地层作14C测年,求得小江断裂东、西两支在全新世晚期左旋水平滑动速率分别为4.8±0.4mm/a和6.1±0.4mm/a。小江东支断裂在寻甸大白河一支的阶地(其年龄据14C测定为2700±180年)已被错开平移达13m。宜良麦西附近14C测定年代为1322±85年的沉积层已被错开达8m,平均滑动速率为5~6mm/a(朱成男,1982年)。这种十分明显的新构造运动以地堑式断裂活动为主,导致沿断裂带形成许多断陷盆地,如新村盆地、阿旺盆地、乌龙盆地等。

小江深大断裂的新构造活动除了导致地块的断陷,盆地的形成,第四纪地层的断裂错开外,另一个十分明显的新构造现象就是沿小江深大断裂两侧形成了糜棱岩、粉碎岩带。该糜棱岩带一般宽100~500m,最宽处可达1~7km。这些由新构造活动形成的、沿小江断裂带分布的破碎岩体稍动即碎,稳定性极差,十分易于变形。从而为泥石流的形成提供了大量的固体物质,成为小江河谷泥石流发育的主要物质基础。

还有一个值得注意的新构造现象是,小江深大断裂新构造活动造成山体沿断裂的错动和滑塌,据云南省地震局所作的东川市地面破坏小区的区划研究,小江东支断裂东侧山体上发育了3条明显的次级断裂,使得山体的西坡向下滑动。在断裂带通过的基岩地区,岩石非常破碎,断层角砾岩遍布,当地老乡称这些断层分布的山地为“松山”。

2.汤丹断裂与龙头山-以绿街断裂

如果说南北向伸展的小江深大断裂为本区的纲要性控制线的话,那么近于东西方向延伸的汤丹断裂和北东东向延伸的龙头山-以绿街断裂就应是横交于纲要性控制线上的纬向控制线。汤丹断裂是前震旦纪以来长期活动的一条深大断裂,它与小江断裂相交于汤丹一带。北东向的龙头山-以绿街断裂是小江主断裂带东侧的一条重要断裂带,它与小江断裂带相交于新村盆地的东南端。这两条近东西向的断裂带与小江主断裂带相交汇的地点,正是东川地区近代地震活动的中心,尤其是汤丹深大断裂与小江主断裂交汇的汤丹-绿茂塘一带,是最近的两次大地震的震中地点。

南北向的小江主断裂带与近东西向的汤丹断裂和龙头山-以绿街断裂带的交汇,使得断裂带交汇的东川、绿茂地区的地质结构更加复杂化。这一地区在新构造期内的整体抬升这一主趋势的背景下,由于断裂带两侧地块运动的差异性,还导致这一地区局部地块产生掀斜。在新构造运动中,位于掀斜地块的坳陷一端的小龙潭一带发生强烈沉降,接受了厚达400m的第四纪沉积地层;而南端的小坡头一带产生强烈的翘起。地块的这种强烈的掀斜活动,迫使大白河重新寻找河道,改由大包脑附近注入小江(康来迅,1986年)。

3.除了上述的南北向和近东西向两条控制性的大断裂带以外,随着这两条控制性断裂带的主导性活动,在新构造运动中还生成了一系列的次级断裂带。下面择其几条主要的简述如下:

糯谷田-大龙潭断层

糯谷田-大龙潭断层沿新村盆地东部边缘一带分布,断层出露长约3~4km,断层走向北西30°~50°,倾向南西,倾角65°~77°,为正断层。断层的局部地段形成有高2~5m的断层崖或断层陡坡。断层错断的地层为中更新统钙华轻度胶结卵石层,但未切穿全新统洪积亚粘土层,说明断层是中更新世以后发育形成的,而在全新世期间断层无明显的活动。

碾房-酒厂断层

位于新村盆地中部,沿碾房-酒厂一线出露,长度约1000m,断层走向北西20°~30°,倾向北东,倾角55°~78°。据浅层地震勘探资料,该断层在地下100m处仍有表现,延伸长度约4km,断层沿中更新统卵石层分布。从地貌和地层变化来看,该断层是新村盆地槽形凹陷地区东侧的一条边界断层。

泥拉姑断层

位于发它河、深沟河北岸以及泥拉姑一带,地表出露长度约3km。断层走向北西70°~80°,倾向南南西,倾角59°~72°。断层附近的古生界石灰岩和玄武岩形成有宽50余米的断层角砾岩和数百米宽的劈理带。断层切穿中更新统卵石层,从地层断裂变形的迹象来看,该断层形成较早,中更新世以后再度活动。与泥拉姑断层平行的次级小断层,至十四冶水泥厂石料场处仍有出露。发育于破碎石灰岩中的断层走向北东83°,倾向北北西,倾角80°~90°。沉积在破碎石灰岩之上的中更新统钙华胶结的卵石层被断层活动切穿,说明了自中更新世以来新构造活动的存在。

小新村断层

出露于东川市水泥厂-石甲地一带,断层出露长度达300多米,走向北东10°~50°,倾向北西,倾角47°~80°。断层切穿中更新统钙华卵石层与泥质卵石层,一般为张性断层。在水泥厂附近,断层切穿地表洪积卵石层,说明全新世期间该断层仍有活动。

二、地层的变形

在小江流域内沿断层分布的某些第四纪地层具有一定程度的变形。这些变形的痕迹也同样反映着小江流域内新构造运动的活动信息。下面以新村剖面和东川小营盘剖面为例论述如下:

1.新村剖面

新村剖面中,下部厚达491m的地层为早更新统该组地层明显地分为3段,最下部一段为粘土、亚粘土层,地层致密,层理清晰,含大量植物碎片,顶部有少量碎屑层分布。层面具挤压镜面,具10°~30°的倾角。说明该段地层在沉积结束之时,经历过一次构造变动。中部一段地层为粘性土、混杂土夹卵石、砾石、砂、褐煤层,呈灰黑褐色。与下段地层呈不整合接触关系,具挤压倾斜层面,倾角达10°~30°。这同样说明该段地层形成之后,经历了一次构造运动的影响。中段地层在经受了新构造运动的影响之后,接着便在其上开始了碎石、角砾岩层的堆积。从新村剖面中早更新统的地层发育历史来看,中、下段的地层在形成之后都分别遭受到新构造运动的变形,这就十分清楚地显示在早更新世期间,小江流域至少发生了两次新构造活动,一次发生在早早更新世末期,第二次发生在中早更新世末期。

2.东川小营盘剖面

小营盘位于东川市区的南侧,为第四纪泥石流堆积的泥砾层所组成,呈一垅岗状地形座落在小江与东川市区之间垅岗的顶部海拔高程为1255m,高出小江约60m。小营盘的第四纪地层发育较齐全,Q1~Q4各时期的地层都有分布。早更新统分布于小营盘垅状地形南端的下部,由泥石流堆积物组成,层面具有一定的倾斜,这显示该地层形成之后发生过一次构造运动。早更新统地层之上,沉积了一套中更新统地层。在中更新统地层结束沉积之后,新村盆地发生了又一次断陷活动,中更新统地层分布地区被断陷成凹槽形状,并在这凹槽状的地形中开始了晚更新统地层的沉积。

上述两剖面的资料就十分清楚地说明小江流域的新构造运动是十分明显的,从更新世初开始小江流域就处于新构造的影响之中,早更新世早期末和中期末分别发生了较为剧烈的构造活动,致使早更新世早期和中期发育形成的地层遭受变形,早更新世末期,在新构造运动的影响中,小江流域在地面抬升的总背景下产生局部地块的断陷与坳褶,小范围内的地面发生差异性十分明显的升降运动,这时的东川小营盘地区处于地块相对抬升之中,使得该地区的早更新统地层遭受剥蚀,形成一剥蚀面。进入中更新世之后,十分剧烈的泥石流过程将厚达50m的中更新统泥石流堆积层直接复盖在已经变位的早更新统洪积相的小江砾石层之上(崔之久、谢又予等,1990年)。至中更新世末,新村盆地地区在新构造运动中又一次发生坳陷变形,并使中更新统地层随之凹陷形成槽形洼地,随后这才开始了晚更新统地层的沉积发育。

三、地震

小江流域为川滇南北构造带中的一个著名断陷盆地,小江深大断裂带又位于云南中北部四大断裂带的最东边(指绿汁江断裂、安宁河断裂、普渡河断裂和小江断裂),成为康滇古陆边缘坳陷与滇黔川鄂台坳的分界线,因此,各地块的相对差异性运动,断裂的活动在新构造运动中都有十分剧烈的表现。从小江深大断裂带上发震位置的分布来看,地震活动主要分布在南北向的主干断裂-小江深大断裂与近东西向的汤丹断裂和龙头山-以绿街断裂相交汇的新村盆地附近。这是因为本区处于几个发育历史不同的地质块体相邻接的部位,自新构造运动以来,本区处于区域性的强烈隆升之中,在以隆起为显著特征的区域新构造活动的总背景中,新村盆地又发生强烈的坳陷,因此新村盆地附近地区是处于一个地质构造极为复杂,极为薄弱的部位。在这样的地质基础之上,当断裂带两侧的地块发生相对运动时,新村盆地附近又处于一条构造线的转折点上,断层活动受阻,不易产生蠕动,地应力因此而易于集中,应变能量易于积聚,故该地区多强震。

据云南省东川市地震局的调查统计,东川市境内自公元886年至1989年,大于4级以上的地震有15次,大于6级以上的地震有7次,其中1733年8月2日,东川南侧的紫牛坡发生7(3\4)级强震,烈度达10度。1933年至1987年间共发生大于4级的地震11次,列出了1933年至1987年间发生的地震随时间的分布。

根据小江流域内地震发生随时间和空间分布的变化情况,可以归纳出小江流域在新构造运动期间的地震活动具有如下特点:

1.地震发生的地区分布比较集中,主要分布在小江流域内的新村盆地周围;

2.地震强度比较大,但强震频率较低。经地震记录分析认为,地震烈度在10级左右的大地震的发生具100~130年的周期,例如1733年的7(3\4)级地震;1833年发生8级强震(靠近小江流域上源的杨林地区);1933年和1966年东川发生的7.5级和6.5级地震。

3.地震震源深度较浅,地震烈度大,所造成的损失较为严重,如1966年2月5日发生的6.5级地震,震源深度仅5~10km,地震烈度达9级,地震的破坏力很大。

4.中等强度的地震和弱震比较少。

四、新构造运动在第四纪沉积地层上的反映

一个地区的阶梯式层状地貌反映了该地区的地壳有过间歇性的抬升历史。而一个地区的阶梯式层状侵蚀基座上还沉积有堆积地层,这一系列的基座台地不但反映了地壳间歇性的抬升过程,而且还进一步地反映了地壳抬升、河流下切和地壳构造运动相对平静,河流侵蚀,凸岸堆积的更为详细的地壳构造运动历史。小江流域的蒋家沟地区分布有多级基座台地。这一系列的、分布在不同海拔高度的基座台地系统地反映了新构造运动中小江流域地壳抬升的构造变动历史。当我们严格地按照各极基座台地的时、空位置将各级基座台地标绘在,小江流域内地壳的抬升,河流下切,沉积间断和地壳相对平静,沉积地层发育,台地形成的新构造活动细节便清楚地展现在我们面前。Q1早更新世期间,小江流域地壳有两次抬升、流水下切和一次早更新统堆积发育的过程,第一次地壳抬升发生在早更新世早期末,上新世末期形成的云南准平原面遭受下切,为随后的堆积过程开辟出沉积的空间,早更新世中期地壳运动相对平静,这时沉积了以多照台地冲积-洪积地层为主的中早更新统,随后进入早更新世晚期,这时地壳又发生了一次较为剧烈、抬升幅度较大的构造变动,早更新世中期堆积的多照台地结束沉积历史,转入接受流水侵蚀下切的过程;Q2中更新世期间,小江流域地壳间歇性抬升的特点更加突出,在这期间内,地壳相继发生了3次抬升运动,并在随后地壳相对平静的时期堆积下了三级洪积台地(上鸡冠石台地、下鸡冠石台地和泥得坪台地),中更新世末至晚更新世初的过渡时期内,小江流域地壳又一次发生抬升运动,小江河谷再一次被下切加深,随后地壳又转入相对的平静时期,这时在小江河谷内又迅速地堆积起达朵台地;进入全新世以来,随着地壳的再次抬升,气候转暖、雨量增多,小江又再次迅速下切,完成现代河谷形态的造型,并在各支流的洪积过程中沿小江的各支沟口地段堆积下大量的泥石流扇。

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