西江断裂三水-磨刀门段的主体分布及第四纪活动的年代学特征

曾敏，董好刚

（中国地质调查局武汉地质调查中心,武汉,430205）

西江断裂三水-磨刀门段的主体分布及第四纪活动的年代学特征

曾敏，董好刚

（中国地质调查局武汉地质调查中心,武汉,430205）

西江断裂是控制珠江三角洲断陷盆地西缘的区域性断裂。本文通过面上调查、物探、钻探、年龄测试等手段，查明了西江断裂的主体分布及第四纪活动的年代学特征。西江断裂三水至磨刀门之间的段落大致可以划分为3段，自北向南依次为三水—高明段、鹤山—江门段、江门—磨刀门段3段，由6条次级断裂组成：丹灶断裂、富湾断裂、了哥山断裂、九江断裂、大敖断裂、白蕉断裂组成。通过第四纪年代学特征分析，断裂在中更新世中期至晚更新世中晚期曾发生过多次活动，其后活动性均较弱。

西江断裂，主体分布，第四纪活动，年代学特征

1 引言

珠江三角洲为断块三角洲，其中沙湾断裂和西江断裂分别控制其东西边界[1-4]（图1）。西江断裂的组成、分布及活动性等特征，前人曾做过一些工作，包括重点区调查、活动年代测定等，取得一些进展[3-8]，但由于工作精度和野外露头等限制，对断裂的主体分布及特征的研究还比较缺乏。因此，西江断裂的主体分布、第四纪活动性等特征需要进一步查清。近年来，经济区（城市）断裂的活动性以及地震安全评价工作越来越受到国内外学者的重视[9-10]。本文依托大调查项目珠三角北西向活动断裂调查评价”，通过1∶50000调查、物探、钻探、测试等多种手段，基本查清了断裂三水至磨刀门段的主体分布与第四纪活动的年代学特征。

2 地质背景

珠江三角洲在大地构造上为华南准地台的一部分。从加里东时期便开始活动，经历了海西-印支构造阶段、燕山构造阶段和喜马拉雅构造阶段。主要表现为强烈的继承性断裂活动，并引起差异断块升降。在中生代燕山运动时，发生断裂和大规模的岩浆侵入活动，即地洼余动期块状断裂，形成区内40°-60°方向和切过它们的320°-340°方向及东西向的区域性大断裂，这三组断裂系统控制了断陷盆地及珠江三角洲的沉积范围[1-4]（图1）。北西向断裂则比前两者年轻，主要形成于渐新世至上新世的喜马拉雅运动，在珠江三角洲的发育演化过程中也起了重要作用。珠江三角洲受断裂的切割，形成多个垂向上具有不同运动方向或运动速率的断块，使得珠江三角洲地区的新构造运动以断裂活动和断块差异升降为主要特征[4]。

西江断裂是控制珠江三角洲的三水盆地和西、北江三角洲西缘的断裂带。西江断裂基本上沿西江下游的北西向河谷发育并延伸，向南东直入磨刀门，隐伏于南海，向北西可能沿绥江断续至广宁、怀集一带，全长约200 km，走向310°-340°之间，总体倾向北东，倾角大于70°，大部分被第四系或水系覆盖，因而主断面不易确定，但地表可见若干构造迹象，表明它是由多条断裂组成的断裂束，呈斜列式排列[11]。

图1 珠江三角洲构造纲要图[4]Fig.1 The structure outline map ofthe Pearl River Delta.

3 空间展布特征

为了查清西江断裂的主体分布，按照活动断层与区域地壳稳定性调查评价规范，在1∶50000遥感和地面调查基础上，我们在隐伏区布置了相应的物探、钻探等多种手段，基本查清了三水至磨刀门段断裂的空间展布和基本特征。

西江断裂三水至磨刀门之间大致可以划分为3段，自北向南依次为三水-高明段、鹤山-江门段、江门-磨刀门段。北段为三水西江与北江交汇的思贤滘至高明富湾段，主要由丹灶断裂（F001）、富湾断裂（F002）组成；中段起于鹤山，终止江门外海附近，主要由了哥山断裂（F003）、九江断裂（F004）组成；南段段为起于江门外海，止于斗门区磨刀门，主要由大敖断裂（F005）、白蕉断裂（F006）组成（图2）。

3.1北段：三水—高明段

北段为三水西江与北江交汇的思贤滘至高明富湾段，主要由丹灶断裂（F001）、富湾断裂（F002）组成，主干断裂偏西，并出现在白垩系、泥盆系至石炭系中，控制河谷和冲沟的发育。

丹灶断裂（F001）：位于西江左岸，主体断层地表多为第四系掩盖，特征不甚显著，而遥感影像具有明显的线状影像特征，长25 km左右，倾向南西。在三水区白坭镇长安墓园附近可见基岩露头（图3），破碎带宽约25-30 m左右，显示张性正断性质。在白坭镇高岗附近则见其次级断裂（图4），次级断裂倾向变化较大，显示其多级活动特点。布置在其南东延长线上的浅层地震勘探线（QZ1）探测到断裂在隐伏区延伸。

富湾断裂（F002）：位于西江右岸，经过金立、富湾等地，根据遥感影像推测长度40 km以上。总体倾向北东，控制现代西江水道。在北东向拉张作用力下，断裂两侧断隆效应存在差异，在西江右岸山地基岩中出露较多，次级断裂发育。

图2 西江断裂带平面分布及工作布置图Fig.2 Distribution and technologymethods arrangement map of xijiangfaults

图3 长安墓园断裂形态示意图Fig.3 The sketch map ofChangan cemeteryoutcrop

图4 断裂高岗露头Fig.4 The Gaogangoutcrop offault

以南蓬山露头为例，岩性为浅灰白色-灰紫红色砂岩、粉砂岩等，产状为20°∠30°，受断裂构造及风化作用影响，地表岩石较为破碎（图5）。NW向断裂破碎带走向335°-340°，倾角约为65-75°不等，倾向南西，宽约为1-2 m。带内可见硅化、褐铁矿化等蚀变。断层破碎带内可见角砾岩，多具有硅质胶结，其中局部有石英晶簇发育，表面多具有铁染迹象。破碎带北西牵引褶皱及带内角砾的存在，说明断裂早期高角度挤压逆冲运动；硅质充填及拉张裂隙存在则证明断裂后期性质为正断层。

在103°∠67°的面理上，可见节理切割（图5），此外还可见石英脉被切割，石英脉宽约为0.7-1 cm，延伸较小，呈现右旋剪切的特点。而103°∠67°的节理面切割③，呈现左旋剪切的特点，后期①节理细小，相对密集，②③④都未被切割，相对较新。

图5 富湾断裂南蓬山露头及点南东节理切割关系Fig.5 The geomorphic feature ofNanpengshan outcrop and the sketch map ofjoint incision in the SE.

南蓬山段断裂晚中生代至少发生三次构造运动，早期可能发生自西南向东北方向的高角度挤压逆冲运动，中至后期则以拉张作用为主，同时，节理之间的切割关系表明，断裂早期活动兼有左旋滑动以及后期右旋滑动。

3.2中段：鹤山—江门段

中段起于鹤山，终于江门外海附近，主要由了哥山断裂（F003）、九江断裂（F004）组成，沿西江两岸分布，出现在古生界和侏罗系地层中。布格重力异常为沿河流方向，是一个正负异常的转换带。TM影像呈线状河流，残山与第四系呈直线状边界，鹤山一带发育断层三角面，为一隐伏的活动性断裂。在西江右岸，主要断裂九江断裂，次级断裂为隔田断裂、篁边-南大岗断裂；在西江左岸，主要断裂为了哥山断裂，呈斜列式分布于西江两岸。

了歌山断裂（F003）：断裂北起南海九江，经潭窑山、了哥山、星槎，延伸至均安后隐伏在第四系之下。断裂切割中上侏罗统紫红色砂岩，发育强烈的构造角砾岩（图6），紧贴江左岸构成断层三角面或断层崖。该断裂总体延伸长度较小，从野外露头分析，了哥山断裂形成时代相对较老，节理裂隙较为复杂，后期构造活动可能叠加在前期构造基础上。

图6 了哥山断层及断裂面上被压碎的角砾岩Fig.6 The fault outcrop and the crushed breccia above fault surface

九江断裂（F004）：沿西江右岸分布，出现在古生界和侏罗系地层中。布格重力异常为沿河流方向，是一个正负异常的转换带。TM影像呈线状河流，残山与第四系呈直线状边界，绝大多数为隐伏的断裂。在高明棠下镇河堤旁及篁边-南大岗附近可见其露头出现，在九江鹤山附近则可见其次级断裂。

以棠下露头为例（图7），断裂破碎带宽度10-20 m左右，节理发育，断裂后期不仅具有正断层性质，而且构造行迹较为明显，总体倾向北东，倾角较陡。此北西向断裂可能具有多次活动痕迹，主要表现为构造角砾岩特征、节理分期等。其共同反映了该断裂具有多次活动特点。在其延长线上布置的浅层地震线5、6同样探测到断裂在隐伏区延伸（图2）。

3.3南段：江门—磨刀门段

南段起于江门外海，止于斗门区磨刀门，主要由大敖断裂（F005）、白蕉断裂（F006）组成。在西江右岸该段断裂次级断裂露头较多，白蕉断裂（F006）为其次级断裂；在西江左岸露头不明显，主要断裂为大敖断裂（F005），出没于江中。该段断裂主要出现在燕山期花岗岩中，控制磨刀门第四纪断陷的发育。

大敖断裂（F005）：已有研究认为，大敖断裂隐没在江中。据《磨刀门大桥工程勘测报告》，在磨刀门水道，通过瞬变电磁法发现3条分别宽约40 m、100 m、200 m的北西向异常带，间距分别为500 m、 550 m，推测断裂倾向南西，倾角70°-89°。经钻孔验证，在中间异常带的钻孔（ZK8）39-57.2 m处见到断裂破碎带。其上部为石英、粘土质构造岩，下部为构造角砾岩。角砾成分以石英为主，次为长石，大小不一，一般2-3 mm居多，最大为1 cm左右，泥质胶结，固结程度较差，绿泥石化和绿帘石化强烈。另在东岸的广昌哨所东南的采石场，见一组北西向破碎带，可能为西江断裂的影响带。白蕉断裂（F006）：西江右岸的基岩露头中，见多处断裂，比较典型的断裂露头为刘家环断裂、黄杨山断裂（图8），它们距离西江的距离较远，在基岩围岩内见有密集的NW-NNW的节理，可能是西江断裂的次级断裂。

隐伏区断裂物探解译可以进一步佐证断裂的延伸及特征。在黄杨山断裂露头延长线布置的浅层地震线QZ8显示，从整条剖面反射同相轴的形态来看（图9），反射波同相轴有一定起伏，但基本呈水平展布，在测线216米附近，T2反射波同相轴有错断现象，因此认为在该测段存在断点（F006）。断裂为逆冲断层，倾向NE，视倾角约为65°。物探解译结果与基岩露头结果一致。

为了检验物探解译的结果及进一步了解断裂在隐伏区展布和特征，我们根据物探解译结果布置了联合钻孔验证（图2），验证结果如下（图10）。

钻孔5、6发现破碎带，碎裂岩带厚度1 m左右。破碎带岩性主要为碎裂岩、角砾岩等，碎块呈棱角状，原岩为花岗岩，带内可见褐铁矿化及硅化现象，具典型构造破碎带特征。破碎带两侧为花岗岩，其下围岩构造裂隙发育，且发育褐铁矿化、绿泥石等构造变质现象。该断裂视宽度1.0 m左右，上盘上升，下盘下降，为逆断层，验证了物探解译的正确性。

图7 棠下露头点断裂示意图Fig.7 The sketch map ofTangxia outcrop,Jiujiangfault

图8 黄杨山断裂及点节理切割关系Fig.8 Huangyangshan fault and the sketch map ofjoint incision.

从断裂与第四系的切割关系看，断裂未切割至第四系底部，断裂两侧第四系整体连续性好，两侧地层亦无等时性错动现象。该区已有第四系底部沉积物年龄最老30 ka左右，说明晚更新世中晚期以来白蕉断裂并未发生过活动切割第四系。

图9 QZ8浅层人工地震地质解释图Fig.9 Decipher map ofShallowseismic surveyline ofQZNO.8

图10 小黄杨联合钻孔剖面Fig.10 The combined drillingprofile ofXiaohuangyang

4 第四纪活动的年代学特征

西江断裂由多组北西向断裂分支组成，而断裂不同部位、不同分支最新活动时间可能不同。对断裂不同部位，不同分支进行采样并进行年龄测试，可得不同断裂不同部位的最新活动时间。对这些最新活动时间记录进行统计，就有可能得出西江断裂整体第四纪构造活动的情况。表1是项目组自测和收集到的断裂带内物质的测年成果部分资料（表1）。

表2显示，第四纪以来西江断裂带内各断裂有过不同程度的活动记录，且不同地段保留的最新活动时间不一，有的断裂可能发生过多期次的活动。数据显示，断裂最新活动情况可分为5个时期：

（1）443-354 ka B.P.，该时期属于中更新世中期，断裂中段隔田断裂（F003）断层泥ESR揭示该时期曾有活动痕迹（424 ka B.P.）；中段天台山所见的裂断层泥ESR年龄为443 ka B.P.，以上两者揭示的时间极为接近，反应该时段在西江断裂的中部地区，断裂发生过较为显著的活动。此外，稍晚一些，在西江断裂南段挂碇角（F005）及小黄杨（F006）附近断裂开始活动，如小黄杨F006断层泥电子自旋共振（ESR）测年360 ka B.P.左右。

（2）285-145 ka B.P.，该时期属于中更新世晚期，例如中段隔田（F003）、横坑里（F003）一带仍继承性活动，断裂中段隔田断裂（F003）断层泥ESR揭示该时期保留活动迹象（285 ka B.P.）；中段横坑里所见的裂断层泥热释光（TL）年龄为285.6 ka B.P.，以上两者揭示的时间较为接近，反应该时段在西江断裂的中部地区，断裂活动性较为显著。另外，斗门水磨岩（F005）附近构造岩测年还出现200 ka B.P.左右活动记录，断裂中段了歌山附近构造岩测年出现146 ka B.P.左右活动记录。

表1 主要断裂年龄测试结果表Table 1 The chronology of test results of xijiang fault

（3）100.6-79.3.4ka B.P.，该时期属于晚更新世早期，岐样里（F003）断层泥ESR测年保留100.6 ka B.P.、95 ka B.P.左右活动记录，了歌山（F003）断层泥TL测年保留99.7 ka B.P.左右活动记录，后几组数字非常接近，说明该时期断裂中段活动性较强。另外，鸡啼门附近构造岩测年还保留79.3 ka B.P.左右活动记录。

（4）49.5-23.4 ka B.P.，该时期属于晚更新中晚期，晚更新世中晚断裂中段了歌山附近断裂仍旧活动，了歌山附近断层泥TL测年保留49.5 ka B.P.左右活动记录，九江（F004）断层泥TL测年保留44.2 ka B.P.左右活动记录，以上两者揭示的时间较为接近，反应该时段断裂活动性仍较为显著。磨刀门钻孔（F005）断层泥TL测年记录了西江断裂最新活动保留的最晚记录（23.4 ka B.P.）[4]。

值得指出，该时期是珠江三角洲形成和发育的重要时期，无疑，西江断裂的活动性对三角洲的形成好发育有一定的控制作用，如前所述，磨刀门河道底部沉积物热释光测年结果与该处断裂断层泥热释光测年结果均为20 ka B.P.左右，说明西江断裂的活动性与西江形成发育确实具有一定耦合性。

（5）晚更新世末至全新世，西江断裂活动性更弱，基本没有在地表留下活动的地质地貌证据。刘尚仁从河流阶地的研究入手认为珠江三角洲今后相当长时间本区新构造运动以间歇性差异下沉或稳定为主的趋势将继续下去[3]，与本文研究结论一致。

5 结论

（1）西江断裂三水至磨刀门之间的段落大致可以划分为3段，自北向南依次为三水-高明段、鹤山-江门段、江门-磨刀门段。

（2）年代学特征表明，珠江三角洲第四系形成以来西江断裂未发生显著活动，但在中更新世中期至晚更新世中晚期曾发生过多次活动，以后活动性较弱。

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ZENGMin,DONGHao-Gang

(Wuhan Center of Geological Survey of China Geological Survey，Wuhan，Hubei 430205)

Zeng M and Dong H G.The Distribution and Chronology Characteristic of Quaternary Activity in Sanshui-Modaomen Section,Xijiang Fault.

Xijiang fault is a regional fault which controls the western border of basin of the Pearl River Delta.By means of geological survey,geophysical survey,geological drilling and age determination etc,the distribution and chronology characteristic of Quaternary activity of the fault have been studied.Xijiang fault,sanshui-modaomen section,can be divided into 3 sections roughly which are sanshui-gaoming section,heshan-jiangmen section, Jiangmen-modaomen section fromnorth tosouth.Theyare composed of6 secondaryfaults which are danzaofault, fuwan fault,liaogeshan fault,jiujiang fault,daao fault,baijiao fault.The chronology characteristic analysis shows that the fault activities are intense frommiddle stage ofMid-Pleistocene tothe middle and latestage oflater Pleistocene,afterwards it become weaker.

Xijiangfault;Distribution;Quaternaryactivity;Chronologycharacteristic

P542+.3

A

1007-3701（2016）01-374-08

10.3969/j.issn.1007-3701.2016.04.007

2016-8-15；

2016-10-25.

中国地质调查局地质调查项目“珠三角NW向活动断裂调查评价”（编码：1212011140032）.

曾敏(1982—),男,工程师,主要从事构造地质与环境地质方面的研究，E-mail:zengmin1982@sina.com.

Geology and Mineral Resources of South China,2016,32(4):374-381.