西昌市昔格达组地层构造变形特征分析

朱 辉

(中国有色金属工业昆明勘察设计研究院，云南 昆明 650051)

西昌市昔格达组地层构造变形特征分析

朱 辉

(中国有色金属工业昆明勘察设计研究院，云南 昆明 650051)

以西昌市安宁河河谷地区昔格达组地层为研究对象，从构造变形类型、构造变形几何学、构造变形运动学等方面讨论探讨研究区内昔格达组地层的构造变形特征。

地层；断裂带；构造变形；工程地质；昔格达组

0 引 言

昔格达组地层为早更新世间冰期静水湖相沉积物。主要分布于金沙江、安宁河、雅砻江、大渡河等河流的河谷地区。根据区域资料，昔格达组地层厚度可能达200-1 000 m。在研究区内可分为上、下两部分，两者呈现明显不同的颜色。上部地层呈黄、灰黄色，下部地层呈兰灰色。两地层岩性均为黏土岩、粉砂岩。受沉积环境影响，黏土岩、粉砂岩以互层、夹层、薄层等形式在不同区域、不同埋藏深度出现，呈半胶结—弱胶结状态，天然或人工露头的岩石特征明显，层理构造清晰，但质地松软，轻轻敲击即呈砂状，钻孔获得的岩心多呈砂状、土状，遇水则流沙状或糊状，有时保留黏土岩的层理构造，是一类典型的似岩非岩、似土非土的岩、土之间过渡介质。昔格达组地层特有的建造类型及特性一直受到地质学、构造地质学及地震学等相关领域学者的广泛关注。但对该地层的研究主要集中在成因机制、形成年龄、层位划分及工程地质特性等方面[1-7]，对其构造特征的研究极少。该文以西昌市安宁河河谷地区为例，在大量现场调查及室内资料分析整理基础上，从构造变形类型、构造变形几何学、构造变形运动学等方面分析探讨该区昔格达组地层的构造变形特征。

1 研究区概况

研究区位于川西高原的南段，其外围断裂构造体系主要受康滇地轴控制。其中安宁河断裂、则木河断裂与研究区关系最为密切，二者均属于区域性断裂。安宁河深断裂带纵贯康定地轴，北起金汤，南与云南省易门断裂相接，对研究区的地壳稳定性有决定性的影响。安宁河断裂带在研究区可能由两条很陡的隐伏断裂组成。由于断裂带两侧螺髻山和磨盘山的长期隆升过程，导致安宁河谷内生成沿两条断裂相对下降的“地堑”；从元古代到新构造时期(晚第三纪)活动都较频繁。则木河断裂带北起西昌与安宁河断裂交汇处，南东直到邛海，沿则木河经普格至宁南于小江断裂带处交汇，总长约135 km，是由多条断层构成的区域性断裂带，新生代活动频繁。此外，工程区附近还存在同属安宁河断陷带的近南北向的交子坪—母猪塘断裂和北西向的石嘉乡断裂及隶属凉山紧密褶皱带的自治莫—荞窝断裂等近场断裂活动的影响。

申重阳等[8](2002)利用川滇地区1991-1999年的高精度GPS观测处理结果对川滇菱形块体的边界运动进行反演分析，研究结果表明：安宁河断裂带左旋走滑运动速率约为30 mm/a，滑运动(逆断层)速率约为9-11 mm/a。安宁河断裂带以左旋走滑运动为主，兼有逆断层挤压特征，这种快速走滑运动容易在局部“闭锁”地区引起剪应力应变积累，造成强震频繁发生。易桂喜等[9](2004)利用区域台网地震资料，分析了川西安宁河—则木河断裂带，结果表明，安宁河断裂的冕宁—西昌段是未来大地震的潜在危险段；该段自最近的1952年地震后，至下次特征地震的平均复发间隔估值为55-67年，未来地震震级的估值在7.0-7.5级之间。牟雅元[10](2004)认为安宁河断裂带、则木河断裂、凉山断裂围成了凉山小菱形块体；2003年6月17日和7月10日2次4.8级地震都是该块体活动的结果，同时该块体有活动进一步加剧的趋势。研究区所处区域构造活动较为强烈，地震活动频繁，且地震空间分布具有较强的分带性特征，见图1、图2。

【1】安宁河断裂；【2】则木河断裂带；【3】交子坪-母猪塘断裂；【4】石嘉乡断裂；【5】自治莫—荞窝断裂

图2 安宁河—则木河断裂体系

2 昔格达组地层构造类型及影响因素

研究区昔格达组地层的构造主要类型主要包括褶曲、正断层、逆断层及其组合而成的“地垒”“地堑”等。其中，正断层最为常见，其断层面平直，断层面上可见上下或斜擦痕，方向不一。褶曲、层间褶曲则更为少见。层间褶曲岩性多为黏土岩，所夹持层间褶曲的上下2个层位岩层产状为近水平状。

笔者认为，昔格达地层构造变形主要与软沉积及地震活动有关。根据Owen等[11](2011)研究认为与地震相关的软沉积变形构造的识别标志主要有：①空间区域内分布广泛；②侧向连续性；③垂向上的重复性；④软沉积变形构造形态特征与地震所形成的构造具有可对比性；⑤邻近活动断层；⑥变形带的复杂性和频率与距离断层的距离相关。而从前述研究区所处的区域构造位置来看，研究西部为安宁河深断裂带，东南侧为则木河断裂带，工程区恰好位于则木河断裂和安宁河断裂带交汇处，该区地震活动频繁，外加安宁河、则木河断裂均为活动性断裂，这就为昔格达软沉积构造发育提供了动力学条件。

3 昔格达组构造变形几何学和运动学特征

图3为研究区揭露的一完整褶皱剖面，从剖面上可以看出，水平沉积层受水平方向构造应力的挤压作用形成了较为完整的褶皱构造，但在褶皱左下角出现松软层，导致了左侧褶皱构造发生揉皱。已有研究[12]表明昔格达中褶皱的岩性不论是砂层或是黏土层在当时可能都是半液态的，这也为地震活动造成软沉积提供了基础。图3中松软层与较为坚硬层在受地震活动水平应力作用下形成不同几何形态的，属于半塑性的黏土层则形成了较为明显的褶皱形态，而属于半液态的砂层和粉砂层则呈现出松软揉皱形态。另外根据图3中褶皱东西向发育差异可以判断，在地震波传递动力的过程中，左侧应该是更为靠近震源，而右侧为远离震源一端，这就很好地解释了剖面中松软层部位由上而下发育多个挠曲和破碎带，而右侧则为较为完整的褶皱形态。

已有研究认为[12]引起昔格达层形变的作用力不是一般的缓慢构造运动，而是地震引起的复杂振动和位错所致，而且构造形变是在常温常压条件下发生的，已固结的昔格达地层受到强烈震动没有产生褶曲，而是形成平整的剪切裂面。受突发式的强烈振动影响，昔格达层破裂成许多块体，并且块体由于受到了强烈的颠簸和扭动、张开和挤压作用形成了东倒西歪的“豆腐块”和正断、逆断层。图4为一组逆断层剖面，断层岩性为黄色黏土岩，断层面紧闭，断层面两侧岩层发生弯曲，指示断层两盘运动方向，由此可以看出断层受到短时构造运动的影响，而图6则为出露的昔格达普遍沉积的黄色黏土岩层在构造变形作用下形成近直立产状，这与该区复杂的构造变形及地震活动密切相关，此外，四川省地震局对1923年7.25级虾拉沱地震形成的断层进行开挖，发现地震断层的横剖面同上述的构造形变带很类似[12]。

图3 软沉积褶皱构造及动力学解析素描图

图4 逆断层构造及动力学解析素描图

4 昔格达组构造变形动力学特征

由于研究区所处大地构造位置特殊，受区域构造安宁河断裂和则木河断裂的影响，这两条断裂带附近区域地震活动频繁。已有研究也表明昔格达组的“层间褶曲”是一种地震事件的遗迹和一种由强震活动所致的突发式变形[12]。该次调查研究进一步印证了昔格达诸多构造变形特征与地震事件密切相关。图5、图7剖面揭露的嵌入式平卧褶曲构造剖面可以看出，左侧褶曲构造发生的倒转，根据现场调查发现褶曲部位黏土岩固结程度较高，右侧黏土岩上部和下部固结程度也相对较高，而中部灰黄色粉砂岩则相对较湿软，固结程度较差。根据该剖面岩层结构分布特征，结合图6研究区发育的近直立黏土岩层，我们可以用图8来解释平卧褶曲构造变形动力学过程，褶曲早期经过构造运动形成如图6近直立产状，即图8左侧素描图所示，随后再接受水平方向压应力的作用，由于右侧黏土岩、粉砂岩固结程度及岩性差异，上下部为较为坚硬层，而中间层为湿软层，因此，在东西向压应力的作用下，左侧近直立黄色粉砂岩层嵌入相对右侧相对湿软夹层，形成平卧褶曲构造。从图7可以看出褶曲轴部较为破碎，而褶曲两翼岩性完全一致，也表明了褶曲是在较短时间内的脆性破坏造成，而这种瞬时的水平作用力很可能是地震应力所致，与前述软沉积构造相同，都接受了地震应力的作用。这些构造形迹也印证了研究区昔格达组构造变形与地震密切相关。

同样从图逆断层构造及动力学解析图可以看出，工程区昔格达组受到地震应力的影响，在安宁河断裂和则木河断裂的影响下，工程区昔格达沉积层受到了后期地震活动的影响较大，不同构造变形与昔格达沉积层的岩性密切相关，尤其是沉积层的分层强度密切相关，已有研究[12]同样证实了昔格达层中的“层间褶曲”和“喷砂”现象较为普遍，也进一步印证了昔格达组沉积物曾受到强震的影响。从图3、图4、图8 3张素描图中还可以看出研究区昔格达组地层构造变形受力的主方向近东西向，刚好与区域构造安宁河断裂带及则木河断裂带主构造方向近于垂直，由此表明受地震作用，工程区昔格达组沉积过程中主要受到近东西向构造应力的作用。

图5 嵌入式褶曲构造Fig.5 Embedded fold structure

图6 近直立地层Fig.6 The vertical strata

图7 嵌入式褶曲构造(细部放大)

图8 平卧褶曲构造及动力学解析素描图

5 结 语

从构造变形几何学、运动学和动力学分析结果表明：研究区昔格达组构造变形与软沉积和地震作用有关，不同构造变形与昔格达不同沉积层的岩性强度及其空间组合关系密切相关；昔格达组地层构造变形的差异性主要受沉积非均质性及距离活动断裂和震源远近的影响。

昔格达剖面构造变形演化特征表明：昔格达组地层在沉积过程中受区域近场断裂活动影响较为明显，研究区昔格达组地层主要受近东西向压应力的挤压作用，受力方向与区域构造安宁河断裂带及则木河断裂带主构造方向近于垂直，反映了工程区构造活动与地震作用有关。

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Analysis on StrataTectonic Deformation of Xigeda Formation in Xichang

ZHU Hui

(Kunming Survey Design and Research Institute, Kunming 650051, China)

This paper takes the Xigeda group at Anling valley in Xichang as the research object. The deformation characteristics of group formation of the Xigeda group has been discussed and analyzed by the types of tectonic deformation, tectonic deformation geometry and kinematics of structural deformation, etc.

stratum; fault zone; tectonic deformation; engineering gelogy; Xigeda formation

2016-01-06.

朱辉(1969-)，男，云南人，工程师.主要研究方向：岩土工程.

P542

B

1004-2660(2016)01-0027-06