獅子洋斷裂精確定位及活動性初步研究

高玉輝， 劉 林， 李 鳳

(深圳市勘察研究院有限公司， 廣東 深圳 518026)

獅子洋斷裂分布于獅子洋、黃埔、永和、鎮(zhèn)龍和太和一帶[1]。斷裂主要發(fā)育于古生代和中生代花崗巖中，少部分切割元古代變質(zhì)巖、石炭系及白堊系地層。地貌上呈北西向線狀溝谷或山脊，文沖—珠江口斷裂(又稱獅子洋斷裂)和化龍-海鷗島斷裂控制了獅子洋斷陷盆地及獅子洋水道的形成[2]。

珠江三角洲地區(qū)的主要活動斷裂是NEE向和NWW向2組斷裂[3]，自第四紀(jì)以來，斷裂活動性經(jīng)歷了減弱-增強(qiáng)-減弱的過程[4]。斷裂的活動影響了珠江三角洲地形地貌的形成，第四紀(jì)以來珠江三角洲的構(gòu)造運動弱于粵東、桂東等地區(qū)[5]。

前人對珠江口海域內(nèi)的北西向斷裂研究較少。張馨予等[6]認(rèn)為珠江口的北西向斷裂有陸地延伸到珠江口海域，斷裂對地形地貌的影響由陸地向海域逐漸減弱；趙紅偉[7]將獅子洋斷裂由陸地向東南方向延伸至海域，經(jīng)獅子洋達(dá)到虎門海域，斷裂隱伏于第四系地層下方，破碎帶寬度在5 m左右。曹文新等[8]認(rèn)為深圳地區(qū)的北西向斷裂蛇口斷裂組是珠江口海域內(nèi)NW向斷裂向南的延伸，在深圳市南山區(qū)的調(diào)查顯示斷裂組活動于晚-中更新世，全新世后活動性明顯減弱。

前人對獅子洋斷裂的研究缺乏一個系統(tǒng)、全面的認(rèn)識，沒有利用有效的勘探措施查明珠江海域隱伏斷裂的精確位置，缺乏海域隱伏斷層的活動性研究。本文通過多種活斷層探測技術(shù)手段研究獅子洋斷裂，對斷裂進(jìn)行精確定位，并研究斷層性質(zhì)及其活動性，研究區(qū)的位置如圖1所示。

圖1 研究區(qū)位置

1 野外地震地質(zhì)調(diào)查

獅子洋斷裂的主要部分被水域所覆蓋[9]，在大鏟島、小南山和大南山見有基巖斷點被揭露。在大鏟島東南側(cè)一帶(E113.853711，N22.508454)見斷層泥帶，斷層帶走向北西，傾角為70～80°。在大南山改革開放紀(jì)念公園南門一帶(E113.904555，N22.487975)見兩次級斷層埡口地貌(圖2)。

圖2 斷層埡口地貌

小南山西側(cè)(E113.877990，N22.488272)沿山體斷層發(fā)育，工程開挖見斷層出露，斷層發(fā)育在薊縣系-青白口系銀湖群中粒斑狀黑云母片麻狀混合花崗巖之中，可見寬約1 m的揉皺帶，揉皺帶內(nèi)斷層滑動面發(fā)育數(shù)十厘米厚的斷層泥帶，揉皺帶硅質(zhì)膠結(jié)或被磨碎的巖屑膠結(jié)，部分角礫可見被壓裂現(xiàn)象，走向330°，傾向60°，傾角52°。斷層控制山前臺地的發(fā)育，該臺地海拔60 m。

對剖面(圖3)進(jìn)行清理后剖面描述如下：①片麻狀混合花崗巖；②斷層揉皺帶；③斷層破碎帶，節(jié)理發(fā)育。

圖3 斷層地貌及破碎帶剖面

野外調(diào)查斷層多個點位發(fā)育構(gòu)造巖，斷層物質(zhì)及膠結(jié)程度相似，對斷層的碎裂巖使用電子自旋共振測年方法獲得獅子洋斷層活動年齡在21～52萬年，通過與構(gòu)造巖測年的方法類比，推測斷層最新活動時代是第四紀(jì)中更新世的中晚期。

2 珠江口水域淺層地震勘探

在深圳轄區(qū)的珠江口水域，垂直獅子洋斷裂(帶)布置淺層地震勘探測線6條(編號SZYS1～5)，累計長65.7 km，測線南至深圳與香港交界處的深圳灣，北至深圳與東莞交界處的深圳河附近，這一范圍有效地控制了獅子洋斷裂的展布[10]。

本次水域資料共解釋4條分支斷裂(F1～F4)，斷裂的精準(zhǔn)定位及斷裂性質(zhì)見表1。根據(jù)水域各測線綜合地質(zhì)解釋剖面圖(圖4)知，風(fēng)化殼底界標(biāo)高集中在-15.2～-86.8 m，淤泥層底與風(fēng)化殼底界間的黏土、砂及粉質(zhì)黏土層、全強(qiáng)風(fēng)化層厚度1.4～23.4 m。斷裂在剖面上的主要表現(xiàn)為凹陷特征，局部表現(xiàn)為風(fēng)化殼底界的錯位，深度解釋剖面顯示，上覆淤泥層未見有錯斷跡象。

表1 獅子洋斷裂4條分支斷裂性質(zhì)統(tǒng)計

圖4 F1～F4斷裂在淺震時間剖面上的顯示

獅子洋斷裂過威遠(yuǎn)，經(jīng)深圳灣后到達(dá)珠江口，斷層走向在310°～330°。根據(jù)淺震結(jié)果[11]，該斷裂由F1～F4四條正向斷裂組成，形成了獅子洋斷裂束，沿珠江口水域呈北西向分布。斷面多表現(xiàn)為巖面凹槽，深中通道勘察鉆孔揭露斷層帶內(nèi)構(gòu)造角礫巖發(fā)育[12]，局部中風(fēng)化巖裂隙極發(fā)育，巖體破碎，部分裂隙面見擦痕。

3 珠江口水域排鉆

獅子洋斷裂由F1～F4(淺勘編號)4條正斷裂組成。其中，F(xiàn)4斷面出現(xiàn)巖面凹槽、巖面陡坎、反射波同相軸數(shù)目明顯增減等異常特性，但由于斷層位于珠江口水域的主航道，本次鉆探未對其進(jìn)行活動性驗證。為獲取其余3條斷層活動性定量參數(shù)，在目標(biāo)區(qū)擬定了5條鉆孔探測剖面(圖5)，對土層中泥炭、木屑等采樣進(jìn)行14C測年[13]，對粉砂、細(xì)砂層采樣，之后在室內(nèi)進(jìn)行光釋光(OSL)測年[14]。

珠江出?？谒蚨尉哂袃缮畈奂尤郎\水灘的灘槽分布地形，本次鉆探范圍大多位于右側(cè)深槽的靠岸淺水灘部位。根據(jù)上述排鉆結(jié)果和第四紀(jì)年代地質(zhì)學(xué)結(jié)果[15]，獅子洋斷裂水域區(qū)的地層分布自新至老劃分如下：

圖5 獅子洋斷裂水域排鉆的地理位置

1)第四系全新統(tǒng)海相沉積層(Qhm)：巖性為淤泥、淤泥質(zhì)土和淤泥質(zhì)黏土夾砂等，局地夾泥炭層；14C法測得地層年代166～9 487 cal BP。

2)第四系晚更新統(tǒng)晚期陸相沉積層(Qp3apl)，巖性主要為軟～可塑狀黏土，通常稱為 “花斑黏土”，其下部多分布有薄層稍密-密實狀的粉砂-礫砂，局部夾有透鏡體狀的圓礫土，為海退期沖洪積物的風(fēng)化層。

3)第四系晚更新統(tǒng)早期海相沉積層(Qp3m)，巖性為淤泥、淤泥質(zhì)土和淤泥質(zhì)黏土夾砂等；14C法測得地層年代>43 650 cal BP，OSL法測得地層年代(73±9)～(93±8) Ka。

4)第四系中更新統(tǒng)晚期陸相沉積層(Qp2al)，巖性主要為砂-礫砂，為古河道沉積；OSL法測得地層年代(174±16)～(185±18) Ka。

5)第四系中更新統(tǒng)殘積層(Qp2el)，為巖石風(fēng)化殘積物，呈硬-半堅硬狀砂質(zhì)黏性土狀?；◢弾r殘積土呈棕黃色-灰黃色粉質(zhì)黏土，花崗閃長巖殘積土呈灰色、灰綠色粉質(zhì)黏土，質(zhì)較均，主要分布于巖面表層。

6)基巖：早白堊世侵入巖(γK1)，為燕山期細(xì)-粗粒花崗巖、花崗閃長巖。按風(fēng)化程度進(jìn)一步劃分為全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化、中化及微風(fēng)化帶。

鉆探剖面范圍內(nèi)覆蓋層厚度分布不均，變化在18～40 m。Qzk3、Qzk5和Qzk6僅揭露出上旋回沉積，Qzk2和Qzk4剖面離岸較遠(yuǎn)，揭露出上旋回和下旋回的2套海侵-海退旋回沉積。而基巖面埋深變化較大，中微風(fēng)化面起伏較大。

從聯(lián)合剖面跨斷層的情況來看，Qzk2跨F1右側(cè)的分支斷層，Qzk3和Qzk5跨F1斷層，Qzk6跨F2斷層，Qzk4跨F3斷層。這些斷層聯(lián)合鉆探剖面結(jié)果顯示，在第四系地層中均無明顯斷錯現(xiàn)象，約中更新世晚期以來斷層沒有明顯活動。

4 結(jié)論

本次對獅子洋斷裂的研究工作揭露了獅子洋斷裂的精確位置、斷層產(chǎn)狀等信息，開展了海域隱伏段的活動性研究。根據(jù)前人資料，結(jié)合本次工作，對獅子洋斷裂的研究形成如下結(jié)論：

1)淺層人工地震反射探測的解釋剖面顯示，獅子洋斷裂束由F1～F4四條正向斷裂組成，F(xiàn)1～F3斷層總體傾向南西，F(xiàn)4斷層傾向北東，傾角為60°～80°。

2)從野外地震地質(zhì)調(diào)查、淺層人工地震反射探測的結(jié)果來看，斷層上方覆蓋層底部的殘積風(fēng)化土層物質(zhì)未受到擾動或被切穿，推測獅子洋斷裂為第四紀(jì)中更新世中晚期的活動斷層。從排鉆揭示的第四系層位的對應(yīng)來看，跨斷層的第四紀(jì)覆蓋層同層位地層間無明顯斷錯，相鄰鉆孔之間的地層層序、分層厚度、埋藏深度、沉積結(jié)構(gòu)、巖性特征與顏色等均無差異，也沒有下降盤細(xì)粒沉積層增厚、增多與上升盤同層位地層減薄或缺失的現(xiàn)象。綜合認(rèn)為，獅子洋斷裂(東支F1、F2、F3)在中更新世晚期以來沒有活動，為早-中更新世斷層。

3)F4斷層位于珠江口深海航道中，本次工作沒有對其開展聯(lián)合排鉆和第四紀(jì)測年，其活動性待進(jìn)一步研究。

4)在深中通道勘察期間發(fā)現(xiàn)有兩條斷層破碎帶，破碎帶與淺層人工地震反射探測解釋的獅子洋斷裂之間的聯(lián)系尚不清晰，需進(jìn)一步研究。