郯廬斷裂帶廬江段嘉山-廬江斷裂第四紀(jì)活動(dòng)特征

方良好，疏 鵬，路 碩，鄭穎平，楊源源，潘浩波，李鵬飛

(安徽省地震局，安徽 合肥 230031)

0 引言

郯廬斷裂帶是中國(guó)東部一條規(guī)模較大的NNE 向斷裂帶，為區(qū)內(nèi)重要的控制性構(gòu)造，自20世紀(jì)50 年代被航磁大調(diào)查發(fā)現(xiàn)以來(lái)，已有近60年的研究歷史[1]。 郯廬斷裂帶由多條近平行的主干斷裂組成，在安徽嘉山(明光)以南，自西向東發(fā)育由4 條主干斷裂，依次為合肥-五河斷裂、石門山斷裂、池河-太湖斷裂和嘉山-廬江斷裂，其中，合肥-五河斷裂和石門山斷裂主要發(fā)育在合肥盆地內(nèi)，呈隱伏狀態(tài)，往南消失在大別造山帶內(nèi)；池河-太湖斷裂經(jīng)桐城構(gòu)成大別造山帶東緣與潛山中新生代盆地的邊界，嘉山-廬江斷裂在廬江附近斷續(xù)展布，過(guò)廬江后隱伏于潛山盆地之內(nèi)[2]。 前人研究表明，郯廬斷裂帶新構(gòu)造變形主要集中在江蘇和山東境內(nèi)的中段，安徽境內(nèi)則很弱[3]。 近年來(lái)研究者對(duì)郯廬斷裂帶安徽段做了一系列研究，認(rèn)為斷裂帶在淮河以南至嘉山段晚更新世以來(lái)仍具有活動(dòng)性[4-9]；在嘉山以南進(jìn)入合肥盆地后，斷裂活動(dòng)性明顯減弱，一般認(rèn)為最新活動(dòng)時(shí)代為早中更新世[10，11]；在合肥盆地以南，斷裂帶表現(xiàn)為2 支，即池河-太湖斷裂和嘉山-廬江斷裂。 其中池河-太湖斷裂沿大別山東麓盆地邊緣展布，早中更新世有過(guò)強(qiáng)烈活動(dòng)[12]。

郯廬斷裂帶廬江段嘉山-廬江斷裂為郯廬斷裂帶東支斷裂，位于巢湖以南，沿盛橋、廬江、孔城一帶的長(zhǎng)條狀山體(冶父山、桐梓山)北西緣展布，往南隱伏于潛山盆地之內(nèi)，具有一定的線性特征，與大別山東麓池河-太湖斷裂近平行(圖1)。本文對(duì)郯廬斷裂帶廬江段嘉山-廬江斷裂開展野外調(diào)查，發(fā)現(xiàn)多個(gè)典型斷層剖面，采集年代樣品，獲得了斷裂的第四紀(jì)活動(dòng)特征參數(shù)，為進(jìn)一步深入研究郯廬斷裂帶南段第四紀(jì)活動(dòng)特征提供基礎(chǔ)資料。

1 研究區(qū)地質(zhì)地貌概況

研究區(qū)位于大別造山帶和揚(yáng)子板塊的交接部位，大別造山帶由太古代變質(zhì)巖系組成，造山帶內(nèi)褶皺和斷裂發(fā)育，褶皺軸線和斷裂延伸一般近EW 向，在東端受郯廬斷裂帶影響向NE 偏轉(zhuǎn)。 郯廬斷裂帶東側(cè)的揚(yáng)子板塊，寒武系-三疊系為砂巖、頁(yè)巖和碳酸鹽巖，地層厚度變化較大，多為平行不整合接觸；侏羅系為陸相山間沉積盆地，上白堊統(tǒng)和古近系為山麓洪積相沉積，缺失新近系，第四系主要為殘坡積和河流相堆積[13]。

郯廬斷裂帶是本區(qū)規(guī)模最大的構(gòu)造，受其控制，區(qū)內(nèi)的地貌由NW 向SE 依次為大別山低山丘陵區(qū)、潛山盆地、三公山低山丘陵區(qū)，受嘉山-廬江斷裂影響，潛山盆地北端發(fā)育有NNE 向桐梓山、冶父山等長(zhǎng)條狀低丘(圖1)。

圖1 嘉山-廬江斷裂構(gòu)造圖Fig.1 Tectonic map of Jiashan-Lujiang Fault

2 斷裂活動(dòng)的地質(zhì)剖面特征

本文研究的地區(qū)是中等強(qiáng)度地震活動(dòng)區(qū)[14，15]，斷裂第四紀(jì)以來(lái)，尤其是晚第四紀(jì)以來(lái)活動(dòng)不甚強(qiáng)烈。 郯廬斷裂帶廬江段嘉山-廬江斷裂雖然宏觀上有較為清晰的斷層跡線，表現(xiàn)為線性低丘與平原的分界線(圖2)，但在微觀地貌上表現(xiàn)的卻不太明顯。 為了確定斷裂的形跡以及其活動(dòng)性，我們沿長(zhǎng)條狀低丘邊緣進(jìn)行詳細(xì)地追索，在斷裂經(jīng)過(guò)的采石場(chǎng)、工程剝離剖面中發(fā)現(xiàn)了多個(gè)典型斷層剖面，并采集了斷層泥ESR 年齡樣品。 本文所描述的3 個(gè)剖面均位于低丘與平原的過(guò)渡帶上。

圖2 樂(lè)橋南斷層地貌(鏡像S)Fig.2 Fault landforms of the south of Leqiao (mirror at S)

2.1 龍池?cái)鄬悠拭?/h3>

廬江縣龍池村附近的工程剝離剖面中揭露出該斷裂(圖3)，在二疊紀(jì)碎裂灰?guī)r中發(fā)育一條明顯的斷層破碎帶，破碎帶寬0.7 ～1m，由3 條斷層f1、f2 和f3 組成，帶內(nèi)物質(zhì)強(qiáng)烈破碎，擠壓作用明顯，小褶曲、柔皺、透鏡體等非常發(fā)育。 其中，f2斷面較光滑，可見(jiàn)近水平擦痕，沿?cái)嗝姘l(fā)育有灰白色、褐黃色斷層泥，較新鮮，取斷層泥ESR 年齡樣品，測(cè)年結(jié)果為(303±36)ka BP。 斷層破碎帶上覆厚1m 左右的含碎石砂土層，底界較平直，未受斷層錯(cuò)動(dòng)影響。

圖3 龍池村附近斷層剖面(照片鏡像SW)Fig.3 Fault profile nearby Longchi Village (mirror at SW)

圖4 廬江北斷層剖面(照片鏡像SW)Fig.4 Fault profile of the north of Lujiang (mirror at SW)

2.2 廬江北斷層剖面

在廬江縣城北蔡小店附近一采石場(chǎng)內(nèi)發(fā)現(xiàn)一條斷層剖面(圖4)，剖面中見(jiàn)二疊紀(jì)厚層狀灰色灰?guī)r及三疊紀(jì)中厚層狀棕紅色砂巖，兩套地層呈斷層接觸；破碎帶寬約5m，由灰黑色夾少量棕紅色條帶狀碎裂物質(zhì)組成，斷層碎裂物質(zhì)大部分由三疊紀(jì)砂巖碎裂物組成，破碎程度較高，由粉末、泥質(zhì)物及斷層角礫組成，鈣質(zhì)、泥質(zhì)膠結(jié)，膠結(jié)程度一般，整體呈松散狀；破碎帶右側(cè)斷面較平直光滑，可見(jiàn)近水平擦痕，沿?cái)嗝姘l(fā)育1 ～2cm 較新鮮的紫紅色斷層泥，取斷層泥ESR 年齡樣品，測(cè)年結(jié)果為(185±18)ka BP。

2.3 孔城斷層剖面

在孔城鎮(zhèn)東桐梓山的采石場(chǎng)內(nèi)發(fā)現(xiàn)一條斷層剖面(圖5)，剖面中可見(jiàn)三疊系灰色灰?guī)r與白堊系紫紅色粉砂質(zhì)泥巖、礫巖，兩套地層呈斷層接觸。 斷裂帶由2 條斷層f1 和f2 組成，f2 斷裂的活動(dòng)使得三疊系灰?guī)r逆沖到白堊系紫紅色粉砂質(zhì)泥巖、礫巖之上。 f1 斷層發(fā)育在三疊系灰?guī)r中，斷層上盤為寬2～3m 的斷層破碎帶和寬約5m 的受斷層影響的碎裂狀灰?guī)r，斷層破碎帶由斷層角礫及粉末組成，角礫呈棱角狀，粒徑2 ～10mm，膠結(jié)程度一般，呈松散狀； f1 斷面較平直光滑，可見(jiàn)近水平擦痕(圖5 插圖)，沿?cái)嗝姘l(fā)育厚2cm 左右紫紅色斷層泥，較新鮮，取斷層泥ESR 年齡樣品，測(cè)年結(jié)果為(157±25)ka BP。

圖5 孔城附近斷層剖面(照片鏡像S)Fig.5 Fault profile nearby Kongcheng (mirror at S)

3 條剖面中斷層特征相似，傾角都較陡，沿?cái)嗝婵删?jiàn)近水平擦痕，顯示該斷裂是一條傾角較陡的以走滑為主的斷裂。

3 斷裂的最新活動(dòng)時(shí)代

通過(guò)斷層泥ESR 測(cè)年方法測(cè)定斷層最后一次活動(dòng)時(shí)代一直廣受地質(zhì)界的關(guān)注[16-18]。 一般認(rèn)為，在地震活動(dòng)背景越強(qiáng)的地區(qū)，斷層泥ESR測(cè)年結(jié)果越能代表斷裂最后一次活動(dòng)的時(shí)代[19-21]，在地震背景較弱至中等強(qiáng)度地區(qū)，斷層泥ESR 測(cè)年結(jié)果并不能代表斷層最后一次活動(dòng)的時(shí)間，但可以用來(lái)研究斷裂晚新生代以來(lái)強(qiáng)烈活動(dòng)的情況[22]。

本次調(diào)查所揭示的剖面中，斷層面較平直光滑，斷層帶內(nèi)物質(zhì)膠結(jié)程度低，沿?cái)嗝姘l(fā)育有較新鮮的斷層泥，3 個(gè)剖面斷層泥ESR 測(cè)年結(jié)果分別為(303±36)ka BP、(185±18)ka BP 和(157±25)ka BP。 研究區(qū)屬中等強(qiáng)度地震活動(dòng)區(qū)[14，15]，雖然這些斷層泥測(cè)年結(jié)果并不能代表斷層最新的微弱活動(dòng)時(shí)代，但可以確定郯廬斷裂帶廬江段嘉山-廬江斷裂在中更新世有過(guò)強(qiáng)烈活動(dòng)。

趙朋等對(duì)郯廬斷裂帶太湖段斷裂第四紀(jì)新活動(dòng)進(jìn)行了較系統(tǒng)研究，認(rèn)為郯廬斷裂帶南段活動(dòng)性明顯弱于山東、江蘇段，郯廬斷裂帶太湖段池河-太湖斷裂最新活動(dòng)時(shí)代為中更新世[12]。 本文討論的郯廬斷裂帶廬江段嘉山-廬江斷裂與郯廬斷裂帶太湖段池河-太湖斷裂同屬郯廬斷裂帶東支斷裂，兩條斷裂近平行，垂直間距約10km，斷裂段上均沒(méi)有≥MS5 歷史地震記載，現(xiàn)代地震以中小地震活動(dòng)為主，因此我們認(rèn)為郯廬斷裂帶廬江段嘉山-廬江斷裂與太湖段池河-太湖斷裂具有相似的第四紀(jì)活動(dòng)特征。

綜合斷層地貌特征、斷層泥測(cè)年結(jié)果及與區(qū)域內(nèi)重要斷裂構(gòu)造對(duì)比結(jié)果，我們認(rèn)為郯廬斷裂帶廬江段嘉山-廬江斷裂為中更新世斷裂。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)郯廬斷裂帶廬江段嘉山-廬江斷裂較詳細(xì)地調(diào)查和追蹤、典型剖面的分析及年齡樣品測(cè)試，經(jīng)綜合分析得到以下認(rèn)識(shí):

(1)郯廬斷裂帶廬江段嘉山-廬江斷裂沿盛橋、廬江、孔城一帶的長(zhǎng)條狀山體(冶父山、桐梓山)北西緣展布，有一定的線性特征，斷層剖面顯示，該斷裂是一條傾角較陡的以走滑為主的斷裂。

(2)結(jié)合斷層地貌特征、斷層泥測(cè)年結(jié)果及區(qū)域內(nèi)重要斷裂的構(gòu)造對(duì)比，認(rèn)為郯廬斷裂帶廬江段嘉山-廬江斷裂是一條中更新世斷裂。 斷裂的第四紀(jì)活動(dòng)情況與斷裂所在地的弱地震活動(dòng)水平有關(guān)。

致謝文中ESR 樣品由中國(guó)地震局地質(zhì)研究所地震動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室新年代室測(cè)試，野外工作得到了中國(guó)地震局地質(zhì)研究所宋方敏研究員的指導(dǎo)，在此一并表示感謝。