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引用本文: 王文,张敏,陈震,唐灵. 2023. 粤港澳大湾区惠州断裂特征及活动性研究[J]. 矿产勘查,14(12):2301-2315.

Citation: Wang Wen ,Zhang Min,Chen Zhen,Tang Ling. 2023. Study on fault characteristics and activity of Huizhou Fault in Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area[J]. Mineral Exploration,14(12):2301-2315.

作者简介:

王文,男,1991年生,工程师,主要从事矿产地质等研究工作;E-mail:354367537@qq.com。

通讯作者:

张敏,男,1983年生,高级工程师,长期从事基础地质、矿产地质、地热勘查等研究工作;E-mail:276846411@qq.com。

中图分类号:P54

文献标识码:A

文章编号:1674-7801(2023)12-2301-15

DOI:10.20008/j.kckc.202312003

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目录contents

    摘要

    惠州断裂是惠州盆地的西边界断裂,横穿惠州市城区,前人对惠州断裂活动性的调查研究较薄弱。因此,厘定惠州断裂的构造特征和活动性,对惠州市的城市规划、基础设施建设及开发有着至关重要的意义。本文在野外地质构造调查解析、物探和钻探等工作基础上,结合第四纪地层年代学测试分析对惠州断裂展开研究工作。构造解析及钻孔揭露表明,惠州断裂为正断层,表现出了右行走滑的特征,具有明显的分带性,力学性质具张性、压扭性、张扭性多期次交替转换特征,对第四纪地貌具有控制作用。结合物探和第四纪地层年代学研究表明,惠州断裂错断了第四纪地层,其在晚更新世末期仍有活动,最新一次活动的时间应在距今 10~(24±2)ka,可将惠州断裂定为活动断层。研究成果可为惠州市今后的城市工程选址、规划和建设提供重要的基础地质资料。

    Abstract

    The Huizhou Fault is the western boundary fault of the Huizhou Basin, which runs through the urban area of Huizhou. For a long time, there has been a lack of investigation and study on the activity of the Huizhou fault in Huizhou. Therefore, the determination of the tectonic characteristics and activity of the Huizhou Fault is of great significance to the urban planning, infrastructure construction and development of Huizhou. In this study, the Huizhou Fault was studied in detail by means of field geological structure investigation, geophysical prospecting and drilling, and quaternary stratigraphic geochronology. Structural analysis and borehole exposure show that the Huizhou fault is a normal fault with right-lateral strike-slip characteristics and obvious zonation, the Huizhou fault controls quaternary geomorphology. Based on geophysical exploration and quaternary stratigraphic chronology, the Huizhou fault faulted Quaternary strata and The time of the latest activity should be between 10 ka and (20±2) ka ago. The Huizhou fault can be classified as an active fault. The results of this study can provide important basic geological data for the future site selection, planning and construction of urban engineering in Huizhou.

  • 0 引言

  • 活动断层是新构造运动的重要表现之一,是与人类活动关系最为密切的活动构造,易引起城市地质灾害发生,对各类工程的影响和破坏作用不容忽视。长期以来对惠州断裂活动性的调查研究较为缺乏,对活动断裂认识不足因惠州断裂从惠州市城区穿过,惠州市城区基础设施选址问题必须考虑惠州断裂的影响,所以对惠州断裂的研究日益迫切 (邓勇等,2007程光华等,2018王强茂等,2019;广东省工程防震研究院,2019;广东省有色金属地质局九三五队,2021)。因此开展惠州断裂的特征和活动性研究分析,对惠州市城市规划、基础设施建设及开发有着至关重要的意义(王晶和陈震, 2020)。

  • 1995年以前,惠州断裂在1∶20万惠阳幅区域地质测量工作中被标定为不整合接触界线。1995年, 1∶5万惠州市幅区域地质测量工作首次确定其为断裂构造,并命名其为惠州断裂(李玉辉,2018李玉辉等,2021)。该断裂控制了惠州红层盆地的展布,为惠州盆地的西边界断裂。2019年,地震部门对惠州断裂的活动性进行过勘查和评价(陈国能等, 2015;广东省工程防震研究院,2019),但仅采用物探工作手段进行勘查。前人虽然对惠州断裂开展过研究工作,对基岩裸露区的惠州断裂分布情况进行了调查,但因研究工作手段的局限性,侧重点的不同,不同研究学者的认识存在差异,惠州断裂在第四系覆盖区的详细位置并未查清(邓勇等, 2007李玉辉等,2021Chen et al.,2023),且缺乏惠州断裂晚第四纪以来的活动时间、活动特征和活动周期等方面的调查证据和分析测试数据。惠州断裂的几何特征和晚第四纪活动性特征的研究相对薄弱。

  • 本研究采用地质构造调查、物探、钻探和分析测试等多种工作方法、手段,对惠州断裂的地质特征进行了深入详细的调查研究,发现惠州断裂切错了第四系,同时结合区域地质调查与前人研究成果,进一步分析、探讨了惠州断裂的活动历史。研究认为其最新一次活动在晚更新世末期,惠州断裂的活动性对城市建设、城市安全的影响较大。本文评估了惠州断裂的第四纪活动特征,为惠州市的城市工程选址、规划和建设提供重要的基础资料。

  • 1 区域地质背景

  • 1.1 区域构造背景

  • 研究区区域大地构造位置属华南褶皱系,主体位于粤东北—粤中坳陷带(Ⅱ级)内的北东—南西向永梅—惠阳坳陷(Ⅲ级)(广东省地质调查院, 2017)。区域内经历多个构造时期的构造运动,形成了如今复杂多样的构造形迹(图1)。

  • 区域内褶皱、断裂构造发育,构造线方向以北东向为主,东西向和北西向较为次要。其中北东走向、南西倾向的河源深断裂带、紫金—博罗断裂带和莲花山断裂带是本区主导构造(图2),对本区的构造格局和地质演化起控制作用(邱燕和陈国能, 2011王慧军等,2019Kuang et al.,2020张敏等, 2021Wang et al.,2022);北西向惠州断裂构造是与前述北东向断裂构造(F1、F3)伴生的断裂构造,夹持在北东向的紫金—博罗断裂带和莲花山断裂带两条区域性断裂带之间(图2)。

  • 1.2 惠州断裂的空间展布特征

  • 惠州断裂为惠州盆地西边界断裂,控制了惠州红层盆地的展布,主要出露于惠州市惠城区,断层由南向北从三栋镇北尖顶仔开始,经华晟车行、南麓院、惠州学院、上马庄、下马庄、麦地村、六湖仔,穿过西湖主城区西侧到市纺织厂,至东江北侧白石村附近,隐伏于第四系之下。惠州断裂总体出露长 19.70 km,宽一般 10. 0~71.3 m,最宽达 100 m 以上,走向315°~330°、倾向45°~60°、倾角40°~75°。基于对惠州断裂研究详细程度和不同地段出露情况将其分为3段。一段为惠州学院经白石村—博罗县段,为惠州断裂北端,长约 10 km,断裂呈波状延伸,倾向北东,其地表可见出露宽度较其余地段更窄,至白石村附近惠州断裂切穿北东向潼湖断裂 (图2),该段南西侧有一条入字型分枝东南坑断裂,该分支从白石村南东侧起,经上梅湖西侧,向南东至惠州学院并入主断层,总长约12.5 km,宽1~10 m,总体走向340°,倾角约67°(图3a);中段为惠州学院 —南麓院段,长约2 km,为断裂合并段,断裂出露宽度较北西段更宽;南段为南麓院经三栋镇后至惠阳区莲花山断裂带(图)附近,长约 7 km,在三栋镇— 永湖镇一带,有另一分枝断裂,断裂总体倾向南西,倾角65°~75°,为一条切割第四系断层,惠州断裂平面上呈透镜状,断裂整体出露宽度较北西段更宽,在冷水坑村附近切穿北东向樟木头断裂(图1)并南延,惠州断裂整体上不连续,向南西偏移,宽度较其余段更窄(图3b)。

  • 图1 研究区大地构造位置及区域构造简图

  • 图2 研究区及邻区地貌图

  • 惠州断裂不仅切穿泥盆系、三叠系、侏罗系和白垩系—古近系丹霞组,并造成三叠系小坪组、侏罗系金鸡组、桥源组、漳平组与白垩系—古近系丹霞组呈断层接触,惠州断裂在南段还切错白垩纪侵入岩体(图3a)。惠州断裂具有明显的分带性,主要有断层角砾岩带、片理化带、构造透镜体及碎裂岩化带。力学性质具张性、压扭性、张扭性多期次活动特征的力学性质变化特征。

  • 1.3 研究区第四纪地层

  • 惠州盆地基底主要由三叠系、侏罗系和燕山期侵入岩组成,其上覆盖第四系松散沉积物,缺失古近系和新近系(图3a,张攀等,2023)。第四纪地层主要分布在盆地内部,惠州断裂的北东侧(图4),直接不整合在前新生代基岩之上,通过对惠州盆地内多个各类型钻孔进行筛选和沉积层序划分可知惠州盆地内第四系沉积厚度最大超过30 m,主要在10~20 m,而地势较高处的第四系沉积则普遍缺失或者厚度较小。沉积厚度较大(>15 m)区域主要分布在盆地北部和西部,其中前者主要沿现今东江河道附近分布,也是整个盆地第四系沉积厚度最大的区域;后者则分布在惠州断裂上盘,其北西—南东展布方向与惠州断裂基本一致,而现代西枝江下游河道亦流经该区域。除上述区域外,在盆地中部(马安镇以东、横沥镇以西)存在一处北西—南东展布的条带状第四系沉积分布区;在惠州盆地北西(白石村附近)、南东(即惠东县城区)存在两处块状第四系沉积分布(图4)。关于第四纪地层开始沉积的时代目前存在全新世、晚更新世、中更新世和早更新世的观点(梁俊平,1992张攀等,2023)。根据本文及前人的测年及地层资料,惠州盆地的第四系主要有全新统河湖相沉积(Q4al)、晚更新世早期河流沉积(Q3al)和晚更新世末期风成沉积(Q3eol)。

  • 图3 研究区地质简图(a)及惠州断裂展布图(b)

  • 全新统河湖相沉积(Q4al):为河流-沼泽相沉积,主要为河湖相沉积该套沉积自下而上以还原性较强的陆相沉积、粉砂—细砂沉积、灰黑色泥炭质沉积为主,与下覆花斑黏土(Q3al)呈沉积接触关系。根据研究获取的AMS 14C和OSL年龄显示该层为12 ka 以来形成的沉积(图5)。

  • 晚更新世早期河流沉积(Q3al):以洪积相、冲积相为主,主要为砂砾和不同粒级的砂质沉积及黏土沉积,其底部通常以磨圆度较好的卵砾石为主,向上逐渐变细过渡至含砾中粗砂,砾石大小一般为 2~10 cm,成分较复杂,以石英砂岩为主,夹少量长石砂岩。厚度 2~5 m,下伏不整合于基岩或其风化壳之上。惠州盆地获得的最老的 OSL年龄为 103.7 ka,对应珠江三角洲的石排期(Q31)—西南期(Q32) (上限约为25 ka,下限不超过126 ka)。除河流相沉积外,该套沉积尚有具花斑状结构的(风成)类黄土,即花斑黏土沉积(Wang et al.,2022),通常称为花斑黏土层,与河流相沉积为同期异相关系,对应珠江三角洲的光明村组沉积。该花斑黏土层已获得的OSL年龄为80~50 ka(图5)。

  • 晚更新世末期风成沉积(Q3eol):为一套土黄-褐黄或灰黄色粉质黏土,亦为一套形成于末次盛冰期的花斑黏土层,其内往往含数量不等、原地或准原地来源的石英颗粒或砾石。该套沉积为一层厚度约 1~5 m、具花斑状结构的粉质黏土、黄色—棕黄色的黏土质粉、细砂等,统称为花斑黏土,已获得的该层的 OSL 年龄一般为 10~30 ka(图5),对应珠江三角洲的三角期(Q33)沉积。但在覆盖在基岩或其风化层之上的黄色粉土层,可能形成于末次冰期开始(距今74 ka)以来(郑荣章等,2002曾强等,2011王晶和陈震,2020)。

  • 图4 研究区及邻区第四系沉积等厚线图

  • 2 惠州断裂活动性证据

  • 前人对于惠州断裂开展过零星的野外调查工作(广东省工程防震研究院,2019),因其工作的局限性,制约了对惠州断裂活动性的正确认识。在总结前人工作成果的基础上,通过对惠州断裂开展的多种工作方法手段,对惠州断裂开展详细的构造解析,分析其几何学和运动学特征,进一步研究惠州断裂的活动性特征。

  • 2.1 地貌特征及证据

  • 2.1.1 地形地貌证据

  • 研究区内地貌主要是冲积平原、阶地以及侵蚀剥蚀低山丘陵,地形起伏和缓,坡角≤25°。惠州断裂北西向线性构造,暗示断层的形成和扩展追踪早期为张裂过程。其两侧为迥然不同的地貌类型。以惠州断裂为界,东侧(即断层上盘)为冲积平原,厚度 5.5~70. 0 m,总体为北厚南薄,平原内部有若干由红层组成的侵蚀残丘,残丘高程+20 m左右;西侧(即断层下盘)为低山、丘陵地貌,海拔标高 49~220 m,相对高差 171 m,显示惠州断裂的正断层效应。且在惠州断裂北西端与潼湖断裂(图2)相交部位,东江水流急剧转弯,显示北西向断裂切割北东向断裂;而惠州断裂又被北东向紫金—博罗断裂带和莲花山断裂带(图1、图2)断裂所限制,且其规模相对较小,切割深度有限,显示其正断层的宏观效应。

  • 图5 惠州盆地联孔剖面年代地层框架图(据Chen et al.,2023修改)

  • 图6-FP1 剖面西起惠州殡仪馆两侧山地,以北东30°走向至东江北岸的阶地剖面,全长约1.2 km。此段地貌为沿惠州断裂发育的盆山边界。断裂西盘为山地,最高点海拔为85 m,陡坡明显,海拔下降较快,接近断面位置见Ⅱ级台地。台地海拔约 30 m,走向大致为北西西。断裂东盘表现为地势平缓,为东江河谷,发育Ⅰ级东江河流阶地。阶地面十分宽广,海拔约20 m,见有残丘(图6)。惠州断裂的两侧地形反差明显,以及前人在该区开展的DEM水系分析,结合盆地底部第四纪地层年龄,显示惠州断裂对第四纪地貌的控制作用(郑荣章等,2002)。

  • 图6 FP1阶地剖面惠州断裂(F4)两侧地貌差异

  • 2.1.2 地质构造剖面证据

  • (1)在位于麦地新村附近的麦地新村构造剖面 (图3b、图7)显示,惠州断裂出露宽约 23 m,断层产状:62°~65°∠52°~58°,断层上盘为白垩系—古近系丹霞组紫红色砂砾岩;断层下盘为侏罗系桥源组浅色砂页岩。剖面从右至左由断层角砾岩带、片理化带(原岩为紫红色砂砾岩)、构造透镜体带、浅色砂岩糜棱岩化或片理化带和砂页岩压碎岩带组成,具有明显的分带性(图7),其中片理化带和构造透镜体带之间见明显滑动面,具擦痕和阶步,其显示二次活动,第一次为压扭性,第二次为张扭性。断层性质为正断层。

  • 因该剖面处断层裸露地表,未保留第四系覆盖层,因此无法判断断裂对第四纪地层的影响情况。但结合卫星遥感图(图2)及研究区地质简图(图3),不难得出断层沿线有显示对微地形地貌的控制性。且根据1∶5万惠州市幅地质图说明书(1995)断层物质已固结 3 组滑面物质 TL 年龄(104 a):6.32±0.48、 6.21±0.46、6.77±0.50、45. 02±3.38、46.20±3.5 共 4组(图7),可判断惠州断裂在该点处具有明显的两个期次的活动。

  • (2)根据华晟车行南侧隔壁孤丘的华晟车行构造剖面(图3b、图8)显示,惠州断裂出露宽约5 m,断层面产状:80°∠51°,断层上盘为白垩系—古近系丹霞组紫色复成分砾岩,砾石的长轴优选方向显示原始沉积层理产状被拖曳而向下弯曲,东倾,倾角 30°~60°;断层下盘为晚白垩世花岗岩。该处为在侵入接触面附近发育断层构造岩,断裂主要由碎裂岩化花岗岩带、断层破碎带(包含铁质泥质胶结碎裂岩带、片理化碎粉岩带、挤压构造角砾岩带)和片理化砂砾岩带组成,断裂分带性明显,为正断层。因该剖面处断层裸露地表,未保留第四系覆盖层,根据该处惠州断裂断层泥进行热释光(TL)测年,结果指示断层的活动时间为(10.47±1.16)万年(图8)。

  • (3)根据上马庄附近的上马庄构造剖面(图3b、图9)显示,惠州断裂出露宽约 40m,断层产状:70° ∠65°,断层上盘为白垩系—古近系丹霞组紫红色砂砾岩;断层下盘为侏罗系浅色砂页岩。断裂由构造角砾岩带-碎粉岩-构造角砾岩带组成,具有明显的分带性,为正断层。该处地貌上反映断裂西侧为低丘高台地,东侧为东江冲积平原和低台地,断层位于不同时代地貌面的地形转折部位,部分地段与相同走向狭长沟谷地重合,显示惠州断裂对微地形地貌的控制性。根据广东省工程防震研究院(2019) 采集断层物质进行 TL 测年,结果为:(29.50±2.21) 万年、(46.51±3.48)万年(图9),可判断惠州断裂在该点处具有明显的两个期次的活动。

  • 图7 麦地新村惠州断裂构造剖面图

  • 图8 华晟车行惠州断裂构造剖面图

  • (4)南麓院构造剖面位于德隆山庄工地附近,地表可见露头,该处为三级阶地,第四系沉积厚度达 7 m。前已述及,惠州断裂在该处存在分支现象 (图3b),根据本次研究实测的南麓院构造剖面显示,惠州断裂在该处分为两支(图10)。

  • 其东枝表现为硅化破碎带,破碎带已固结,整体宽约10 m(图11),断层产状55°~60°∠74°~75°;断层上盘为白垩系—古近系丹霞组砂砾岩;下盘未见,远端为类黄土、黏土等。断层面明显,破碎带主要由角砾岩带、片理化带组成。其中,角砾岩带主要由断层角砾(原岩为浅紫红色砾岩)经铁质、泥质胶结而成;片理化带表现为揉皱现象,破碎带具分带性。

  • 其西枝表现为惠州断裂切割第四纪地层(图12),总体倾向南西,倾角 65°~75°,断层面呈波状。剖面上部为类黄土,土黄色,以石英砂为主,砂粒 2~5 mm,含少量黏土;向下为砂质黏土,灰白色,砂质主要为石英颗粒,局部石英含量较高,普遍可见含炭质小团块,大小 0.5~2. 0 cm;深部及断裂西侧为花岗岩;中间为铁质条带,厚 2~3 cm,铁质条带呈波状弯曲,可见被断层切错,为标志层。

  • 如图12a 所示,该剖面底部为乳白—灰白色黏土质砂,颗粒分选性差,应为相对近源的河流相沉积(Q3al)。冲积层形成之后,局部地壳应发生过显著活动,导致其层面发生向东倾斜,倾角16°~18°。冲积层的上界面附近的沉积物有明显的褐铁矿化现象,也说明其沉积之后,沉积层经历了较长时间的暴露风化(图10)。冲积层上覆为土黄—褐黄色的黄色粉土(类黄土),该粉土层为末次盛冰期的产物,其年龄下限为(24±2)ka(张静华等,2005舒良树,2012王晶和陈震,2020王晶等,2021),研究区第四纪现有测年数据同样证实这一认识。

  • 从图12a 可见,剖面发育有两条大体平行的第四纪断层,总体倾向南西,倾角 65°~75°,剖面上呈阶梯状正断层的形式产出,不但切割了剖面下部的河流相沉积层,同时切割了冲积层上覆的黄色粉土层(下限年龄为(24±2)ka),视断距 80~100 cm;断裂上盘上发育与主断面呈锐角相交的张性裂隙(图12b),同样指示断裂是以正断层方式活动。在该第四纪断层东侧新开剖面上,发育两层灰黑色黏土层,上方的黏土层相当于原剖面下方未出露部分。研究者在该黏土层上采集了14C 测年样品,获得的 AMS14C年龄为(33590±160)a(图13)。

  • 考虑到该采样点上方尚有一定厚度的河流相沉积,且第四纪断层不但完全切割晚更新世的冲积层(Q3al),还切割了其上覆的黄色粉土或类黄土层 (Q3eol),视断距 80~100 cm(图12a),后者已获得的OSL年龄一般为10~30 ka(图5);前已述及,认为黄色粉土(类黄土)为末次盛冰期的产物,其年龄下限为(24±2)ka(王晶和陈震,2020王晶等,2021)。结合珠江三角洲已知的第四纪断层研究成果,初步认为惠州断裂的分枝—第四纪断层可能与佛山西淋岗、珠海平沙等地发现的第四纪断层一样,形成于距今(20±2)ka 的末次盛冰期(MIS2)(王晶和陈震, 2020),其原因极有可能与这一时期全球海面下降至最低点,从而引发地壳的均衡调整有关。

  • 图9 上马庄惠州断裂构造剖面图(据广东省工程防震研究院,2019修改)

  • 综上所述,认为惠州断裂的西枝—第四纪断层其形成于 10~(24±2) ka 之间,即惠州断裂在 10~(24±2) ka之间有一次强烈活动。

  • 2.2 地球物理剖面证据

  • 惠州断裂在盆地内有部分区域为隐伏断裂,而浅层地震勘探是定位隐伏断裂的主要方法之一,已得到广泛应用,取得了一系列重要研究成果(李玉辉,2018)。为了解惠州断裂在隐伏的位置和几何学特征,研究组在断裂可能通过的位置开展了浅层地球物理勘探工作,每条测线道间距为2 m,并收集大量浅层地球物理勘探工作资料。本次选取了两条地震测线进行分析,具体位置如图3b所示。在地震反射叠加时间剖面上,各条剖面均存在 1 个反射能量强、连续性好的反射界面,结合区域资料认为是第四纪地层底界反射层(T0)。

  • 浅层地震测线 DZ-1 和 DZ-2 均探测到惠州断裂的存在。其中,浅层地震测线 DZ-1 沿近东西向布设(图14a),测线解释断点 HZF1-1 倾向东,视倾角约70°,上断点埋深约10 m,错断第四纪地层底界反射层(T0),断层两盘岩性差异大,推断断层性质为正断层;浅层地震测线 DZ-2 沿 NE 向布设(图14b),测线解释断点HZF2-1倾向东,视倾角约60°,埋深 18m 左右,错断第四纪地层底界反射层(T0),推断断层性质为正断层。

  • 图10 德隆山庄南麓院惠州断裂构造剖面图

  • 图11 德隆山庄南麓院惠州断裂(东支)野外构造特征

  • a—断裂破碎带;b—下盘构造硅化岩

  • 通过上述浅层人工地震剖面探测,本文厘定了惠州断裂在隐伏区的几何展布特征,倾向东,视倾角60°~70°,推断断层性质为正断层,均错断第四纪地层底界反射层(T0)。

  • 2.3 钻孔揭露特征及证据

  • 本次研究在惠南三栋镇莲塘布河滩附近布设了钻孔 ZK9,具体位置如图3b所示。该钻孔终孔孔深 185. 00 m,于孔深 79.25~159. 00 m 揭露到了惠州断裂,视厚度79.75 m,真厚度(宽度)约61. 09 m,断裂具有明显分带性,由红层片理化带、构造角砾岩带(原岩为红层砂砾岩)、片理化构造角砾岩带 (原岩为条带状灰岩)、碎裂岩带交替组成。构造岩岩石破碎,片理化强烈,构造角砾岩中角砾呈棱角状、次棱角状和次圆状,角砾成分主要为紫红色含砾砂岩、花岗斑岩和灰岩等。断层上盘地层为古近系丹霞组,岩性主要为砂砾岩、含砾砂岩等,上盘岩石片理化强烈;断层下盘地层为泥盆系,岩性主要为青灰色细砂岩,岩石具硅化、片理化和绿泥石化蚀变(图15)。

  • 图12 德隆山庄南麓院惠州断裂(西支)切错第四纪地层

  • a—第四纪断层;b—张性裂隙

  • 图13 惠州断裂第四纪断层剖面开挖施工现场(a)及实测剖面(b)

  • 图14 惠州断裂DZ-1(a)及DZ-2(b)测线地震反射叠加时间剖面图

  • 该钻孔揭露的断裂可见明显分带性,而断层上盘的丹霞组地层存在宽展型牵引褶皱;钻孔揭露中的红色断层角砾岩被后期产生的劈理切割,并挤压呈松散状,少数角砾又经圆化,说明白垩系—古近系丹霞组地层形成之后,惠州断裂不同力学性质的活动。这些均反映了惠州断裂的多期次活动特征。

  • 3 活动性分析及构造演化探讨

  • 基于野外地质构造解析、钻探和隐伏区浅层地震探测工作,本文初步厘定了惠州断裂的几何学和运动学特征,结合第四系钻孔和有关年代学分析测试多种工作手段,初步探讨惠州断裂的活动历史。

  • 惠州断裂主要的活动有 3 期,即①晚侏罗世形成期,惠州断裂为北西向断裂,其为北东向区域性断裂的伴生断裂构造,在断裂中形成蚀变断层角砾岩带,充填花岗岩脉,以顺钟张性为主,断裂北东盘下落,形成惠州盆地的雏形;②晚白垩纪—古新世控盆期,控制着惠州盆地的形成和演化,沉积了丹霞组。丹霞组沉积以后,断裂以反钟向压扭性活动为主,断裂带以发育片理和构造透镜体带为特征; 之后又有张-张扭性活动,表现为岩浆沿惠州断裂南西侧与樟木头断裂南东部复合部位上侵,形成嶂顶岩体(图3a),并在断裂中发育新的断层角砾岩带为特征,其切割晚白垩世花岗岩,以压扭为主兼右行走滑特征;③新近纪以来,早期断裂特征表现为片理切穿断层角砾岩的角砾及角砾进一步圆化,以及透镜体在此切割破碎呈小透镜体为特征,为压性或压扭性;晚期应力释放,断裂中角砾再次破碎呈松散状,带中充填方解石脉,表现为张性特征。活动规律以张性—压扭性—张扭性交替进行。

  • 图15 ZK9(原始编号ZK01-2)揭露惠州断裂岩心及简易柱状图

  • a—构造角砾岩带(原岩为红层砂砾岩);b—片理化构造角砾岩带;c—红层片理化带;d—碎裂岩带

  • 根据前述,构造剖面年代学分析测试解析,显示惠州断裂有4次不同时期、不同性质的活动,第一次在(46.51±3.48)~(45. 02±3.38)万年,第二次在 (29.5±2.21)万年,第三次在(10.47±1.16)万年,第四次在(6.77±0.50)~(6.32±0.48)万年;钻孔的揭露证实了惠州断裂多期次活动的特征;其地形地貌特征显示惠州断裂对第四纪地貌的控制作用,浅层地震剖面揭示惠州断裂错断了第四纪地层,结合研究区第四纪地层年代学研究,惠州断裂的西枝-第四纪断层其形成于(24±2)~10 ka 之间,即惠州断裂在(24±2)~10 ka 之间有一次强烈活动。综上,新近纪以来惠州断裂有 5 次不同时期的活动,在晚更新世有过1次最新的活动。参照《活动断层探测》(GB/ T36072-2018),将活动断层定义为距今 12 万年以来有过活动的断层。因此本文研究综合上述测年结果认为惠州断裂为活动断层。

  • 目前,惠州红层盆地内的第四纪地层仅是研究者在盆地内开展的年代学研究,其他学者对第四纪地层年代学的研究极少,导致研究的系统性不够,也制约了浅层地震剖面中第四系内部的分层标定。因此上述关于各断裂上断点断错层位的分析,均依据已有的第四纪地层年代学资料,缺少跨断层联合剖面的精确约束,另外物探剖面中上断点埋深的解释存在一定误差。而在惠州断裂的构造演化方面,本文也是结合区域地质资料进行初步分析,基于不同研究者的认识差异,其准确性有待提高。因此,为准确厘定各断裂活动性参数,还需进一步开展更加精细的活动断层探测工作。

  • 4 结论

  • (1)惠州断裂具有明显的分带性,主要有断层角砾岩带、片理化带、构造透镜体及碎裂岩化带,反映其具有多期次活动特征,即惠州断裂具有正断层的性质,也表现出了右行走滑特征,在力学性质上具张性、压扭性、张扭性多期次交替转换特征,其地形地貌特征显示惠州断裂对第四纪地貌的控制作用。

  • (2)惠州断裂在新近纪以来惠州断裂有 5 次不同时期的活动,在晚更新世末期仍有活动,切错了第四纪地层,最新一次活动的时间应在距今(24±2)~10 ka。参照《活动断层探测》(GB/T36072-2018),可将惠州断裂定为活动断层,其对城市建设、城市安全的影响和危害较大。

  • 注释

  • ① 广东省工程防震研究院.2019. 惠州市地震局惠州市城市活断层(惠州断裂)探测与地震危险性评价项目技术报告[R].

  • ② 广东省有色金属地质局九三五队.2021. 惠州市区主要基底断裂稳定性研究与监测专题成果报告[R].

  • ③ 陈国能,陈震,彭卓伦.2015. 广州主干断裂活动监测预警新技术示范[R]. 广州:中山大学地球科学与地质工程学院.

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图1 研究区大地构造位置及区域构造简图
图2 研究区及邻区地貌图
图3 研究区地质简图(a)及惠州断裂展布图(b)
图4 研究区及邻区第四系沉积等厚线图
图5 惠州盆地联孔剖面年代地层框架图(据Chen et al.,2023修改)
图6 FP1阶地剖面惠州断裂(F4)两侧地貌差异
图7 麦地新村惠州断裂构造剖面图
图8 华晟车行惠州断裂构造剖面图
图9 上马庄惠州断裂构造剖面图(据广东省工程防震研究院,2019修改)
图10 德隆山庄南麓院惠州断裂构造剖面图
图11 德隆山庄南麓院惠州断裂(东支)野外构造特征
图12 德隆山庄南麓院惠州断裂(西支)切错第四纪地层
图13 惠州断裂第四纪断层剖面开挖施工现场(a)及实测剖面(b)
图14 惠州断裂DZ-1(a)及DZ-2(b)测线地震反射叠加时间剖面图
图15 ZK9(原始编号ZK01-2)揭露惠州断裂岩心及简易柱状图

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