第31卷第8期
2012年8月
地质通报
GEoL0GICAL BULLETIN OF CHINA
Vo1-31.No.8
Aug.,2012
四川龙门山安县一灌县断裂带的特征
以汶川地震断裂带科学钻探3号 ̄L(WFSD一3)岩心为例
杨 光1,2,3,李海兵 一,张 伟1,2,3刘栋梁 ,
司家亮 ,v,王 焕 ,v,黄 尧 ,李 勇
YANG Guang , ,LI Hai—bing2 ,ZHANG Wei ,2,3,LIU Dong—liang2 ,
SI Jia—liang2 ,WANG Huan ,HUANG Yao ,LI Yong
1.成都理工大学,四川成都610059;2.大陆构造与动力学国家重点实验室,北京100037;
3.中国地质科学院地质研究所,北京100037;4.江苏省地质矿产局第六地质大队,江苏连云港222300
1.Chengdu Unwe ̄i@ofTechnology,Chengdu 6soosg,Sichuan,China;
2.State Key Laboratory of Continental Tectonics and Dynamics,Beqing lO003Z China;
3.Institute of Geology,Chinese Academy of Geological Sciences,Befling,lO003Z China,.
4.Ⅳ0.6 Geological Party,Jiangsu Bureau ofGeology and Mineral Exploration.Lianyungang 222300,J ̄ang¥ix,China
摘要:汶川地震断裂带科学钻探(WFSD)是由科技部、国土资源部和中国地震局联合组织实施的汶川地震断裂带科学钻探研究
项目,计划在同震地表破裂带(龙门山映秀一北川断裂和安县一灌县断裂)的上盘布置5口科学群钻:WFSD一1、WFSD一2、
WFsD一3、WFSD-3P和WFSD-4,其中WFSD-3和WFSD-3P位于龙门山前山断裂安县一灌县断裂的上盘。以WFSD一3钻孔
岩心为研究对象,进行详细的岩石学、构造学、野外编录等研究。WFSD-3钻孔岩心中的断裂岩主要由断层角砾岩、碎裂岩和断
层泥组成,未见假玄武玻璃。钻孔中存在26条规模不等的断裂带,断裂密度显示FZ634、FZ1215和FZ1250为主要断裂带,而
FZ1250可能为2008年汶川地震的主滑移带。安县一灌县断裂在地表和WFSD一3P、WFSD-3钻孔岩心中的断层倾角分别约为
6Oo、46o和38o,显示安县一灌县断裂倾角从地表至深部逐渐变缓,为一铲式逆冲断层。
关键词:汶川地震断裂带科学钻探;wFsD一3;安县一灌县断裂带;岩心;断裂岩
中图分类号:P586;P542+.3 文献标志码:A 文章编号:1671-2552(2012)08—1219—14
Yang G,Li H B,Zhang W,Liu D L,Si J L,Wang H,Huang Y,Li Y.Features ofthe Anxian—Guanxian fault zone in
Longmenshan area of Sichuan Province:A case study of No.3 hole of Wenchuan Earthquake Fault Zone Scientific Drilling
(WFSD-3).Geological Bulletin China,2012,31(8):1219-1232
Abstract:Wenchuan Earthquake Fault Zone Scientific Drilling( ̄VFSD)Was organized join@by Ministry of Science and Technolo—
gY,Ministry of Land and Resources and China Bureau of Seismology.The WFSD project plans to drill five scientific wells on the
hanging wall of the CO—seismic surface rupture zone,including the Yingxiu—Beichuan fault and the Anxian—Guanxian fault in Long—
menshan area.The five drilling holes include WFSD一1,WFSD一2,WFSD一3,WFSD一3P and WFSD一4.The WFSD一3 and WFSD一
3P drill holes are located on the hanging Wall of出e Anxian-Guanxian fault.Basic studies were carried OUt for the WFSD-3 drilling
cores in such aspects as petrology,structural geology and borehole logging.The results show that the fault—rocks in the WFSF一3 con一
收稿日期:2012-05-07;修订日期:2012—06—29
资助项目:国家科技专项项目《汶川地震断裂带科学钻探》和中国地质调查局基础研究项目《青藏高原北缘和东缘大型断裂带与地震活
动》(编号:1212011121267)、《龙门山构造带深部地质调查》(编号:1212011220264)
作者简介:杨光(1987一),男,在读硕士,从事活动构造、构造地貌研究。E—mail:yangguang4071@126.com
通讯作者:李海兵(1966一),男,研究员,博士生导师,从事新构造、活动构造与构造地貌研究。E—mail:lihaibingO6@yahoo.com.crl
1220 地质通报 GEoLoGlCAL BULLETlN oF CHlNA 2012年
rain fault breccia,cataclastic rock and fault gouge.The pseudotachyfite does not appear in this wel1.Twenty—six fault zones were de—
tected in this well,including the three n major fault zoile¥of FZ634,FZ1215 and FZ1250,with the FZ1250 being the possible
primary slip zone during the 2008 Wenchuan earthquake.The dip angles ofthe ̄ench.WFSD一3P and WFSD一3 are respectively about
60。.46。and 38。.The variation ofthe dip a ̄gle indicates that the Anxian-Guanxian fault iS a listric thrust fault with low dip angle.
Key words:Wenchuan Fault Zone Scientific Drilling;WFSD一3:Al3xiarl—Guanxian fault zone;core;fault rocks
地震断裂带科学钻探是研究地震形成机制、捕
捉余震信息等最有效的方法之一,同时也是提高地
震监视和预警能力的一条重要途径。“地震之国”日
本是世界上开展地震断裂带科学钻探最早的国家之
一
。1995年日本阪神大地震之后科学家在Nojima
断裂带上实施了科学钻探,截至2000年至少有22
个1000-3800 m的深井观测站。2004年起实施的
1999年台湾集集地震科学钻探研究表明,12cm厚
的断层泥至少发生了33次震级相当的大地震it]。虽
然这些地震断裂带科学钻探已经获得了大量研究成
果,但是对地震如何发生,地震断裂滑移的变形机
制,控制、造成断裂滑移的过程及其机制的认识仍然
不清。这些都急需地震断裂带科学钻探进一步加强
研究。尤其是大地震后快速响应的地震断裂带科学
钻探研究。
2008年5月12日.中国龙门山地区发生Ms8.0
汶川大地震,地震使龙门山映秀一北川断裂、安县一
灌县断裂同时产生长度分别为约275km、80kin的同
震地表破裂带【2_ ,并且2条断裂发生了逆冲兼走
滑、纯逆冲不同形式的运动嗍。汶川大地震给中国造
成了巨大的人员和财产损失,中国地球科学家痛定
思痛,汶川大地震余震不断时,科技部、国土资源部
和国家地震局就联合组织实施了汶川地震断裂带科
学钻探工程(WFSD)。WFSD旨在2条性质不同的
断裂带的上盘实施5口地震断裂带科学钻探群.其
中WFSD一3P、WFSD一3位于安县一灌县断裂的上
盘。WFSD一3P为先导孔,WFSD一3为主孑L。笔者以
WFSD一3钻孔岩心为研究对象,通过岩石学、构造
学、野外编录等,对岩心岩性、断裂岩、主要断裂带、
断裂密度等进行深入研究.同时探讨安县一灌县断
裂带地表、浅部和深部的特征,为WFSD下一步工
作提供坚实的基础。
1地质背景
1.1龙门山断裂带组成
龙门山位于四川盆地与青藏高原东缘巴颜喀拉
地体东缘之间,南北长约500km,东西宽30 ̄50km,
为地球上地形地貌陡变最大的地区,在不到50km
的范围内地形高差约4000m。龙门山地区主要存在
3条大致平行的断裂:汶川一茂县断裂(后龙门山断
裂)、映秀一北川断裂(龙门山中央断裂)和安县一灌
县断裂(龙门山前山断裂)(图1)。3条断裂将龙门山
地区划分为4个部分:古生代变质地体、彭灌杂岩
体、宝兴杂岩体、三叠系含煤系地层和侏罗系前陆盆
地,其中彭灌杂岩体和宝兴杂岩体为前寒武纪变质
杂岩体嘲。
1.2安县一灌县断裂带
安县一灌县断裂为龙门山的前山断裂 。位于中
央映秀一北川断裂东侧10 ̄15km.部分地区达20
km。安县一灌县断裂全长约400km,由大川一双石断
裂(南段)[11】、灌县一安县断裂(中段)和江油断裂(北
段)组成,总体呈NE40-45。走向,南端始于天全附
近,向NE延伸经芦山、大川、大邑、灌县、彭县、安
县、江油、广元插入陕西汉中一带消失。安县一灌县
断裂上盘为上三叠统须家河组.下盘主要为侏罗系
红层,地表倾角多为50-70。,向深部倾角变缓。安
县一灌县断裂可能是一条生成时间较晚的断裂,断
裂的北西盘逆冲到南东盘上,同时该断裂具右旋走
滑运动的脆性破裂特征㈦。灌县一安县断裂的中段控
制着成都平原的西边界,两侧地貌差异明显,断层陡
坎、边坡脊、断层沟槽、断错水系、山脊和大小不一的
断塞塘等活动构造微地貌发育㈣,汶川大地震刚好
使该段断裂发生了强烈的同震地震破裂。
1.3地层特征
本区域泥盆纪一第四纪地层皆有出露(图2)。
泥盆纪地层仅出露沙窝子组(Ds),呈带状展布与马
槽滩、花石沟、照壁山一带。出露面积10.1km2。石炭
纪地层仅出露总长沟组(Q),在宝兴、龙门山中段
小区均有分布。二叠纪地层分布于西北部药儿岩、马
槽滩及花石沟一带。三叠纪地层在该地区发育齐全,
分布于金河、金花、遵道、汉旺等地。展布面积
138km2,自下而上依次为飞仙关组(Tf)、嘉陵江组
(可)、雷口坡组(TI)、天井山组(Tt)、马鞍塘组(Tin)
和须家河组( ),其中飞仙关组、嘉陵江组在宝兴、
嚣
差
裂
醋
断裂密度
100
1∞
140
1帕
l80
断裂密艘 断裂密缀
; ’
靴 ’。
~
鸵弹
,
≥
F2{20{
》
l
z{2 1
墨
: 一
靴f
-
-
断裂密度
瓤
磺
、嚣
制
蝴
断裂密度
’ ’
'
}
I
FZ ̄52
=。。 。’’ 一
FZ857
_--- 一
Fz96。
黯,雌
》 …
l 42D
l
; 1440 ; 奏 }
Ⅲo
;
}
}
} l柏O
》
;i ㈣
图10 WFSD一3钻孔断裂密度统计图
Fig.10 Fault density statistics of WFSD一3 drill hole
'00 20o
魁鞋
鼍鳍臻
1232 她质通报 GEOLOGICAL BULLETIN OF CHINA 2012年
在河水冲刷后进行浅部探槽开挖,发现汶川地震在此
处断层泥留下断层擦痕(图16一B)。该处安县一灌县断
层的断裂面走向NE10o,向西倾,倾角为55 ̄,断层擦
痕侧伏角为85--90。,表面断裂活动为纯逆冲性质。
安县一灌县断裂带深部结构是由汶川地震断裂
带科学钻探的WFSD一3P和WFSD一3钻孔来限定
的(图17)。WFSD-3P钻孔离汉旺地表破裂带的水
平距离约为495m,钻孔深度为551m.为主孔
WFSD一3的先导孔。WFSD一3P孔中汶川地震主滑
移带位于约506m处.主滑移带之上为须家河组三
段地层,主滑移带之上为侏罗纪莲花口组地层,此
孑L显示安县一灌县断裂的断层倾角为46 ̄。WFSD一
3距汉旺地表破裂带的水平距离约为1151m,钻孔
深度为1502.18m。WFSD一3钻孔上部岩心较破碎,
下部岩心较完整,大体以1250m为界,处于
FZ1250次级断裂带底部。前面的讨论表明,1250m
为汶川地震在WFSD一3钻孔中的主滑移带,此处
断层的倾角为38o。
由此,安县一灌县断裂的地表、探槽、钻孔内的断
层倾角均已获知,分别约为60 ̄、46 ̄和38 ̄。如图17所
示,安县一灌县断裂明显为一低角度铲式逆冲断层。
5结论
(1)WFSD一3钻孑L岩心为须家河组地层,发育
的断裂岩包括断层泥、碎裂岩和断层角砾岩,全孔断裂
岩占岩心总厚度的8.39%,表明断裂带活动性很强。
(2)WFSD一3钻孔存在26条次级主要断裂带,
集中分布于630-1250m之间,多为不对称型断裂
带。这些次级断裂带构成了龙门山前山断裂安县一
灌县断裂带。
(3)FZ1250(1236.18 ̄1250.09m)断裂带存在
2.30m厚的断层泥,断裂密度峰值接近13000,断层
泥和砂岩的界线明显.推测汶川地震的主滑移带位
于FZ1250中。
(4)通过对破裂密度的统计,上盘极其破碎(每
米34条破裂),下盘相对完整(每米8条破裂),破碎
带(安县一灌县断裂带)呈不对称结构。
(5)安县一灌县断裂在地表和WFSD-3P、WFSD-3
钻孔中的断裂倾角分别约为60o、46o和38。,显示安
县一灌县断裂倾角从地表至深部逐渐变缓,为一低
角度铲式逆冲断层
致谢:汶川地震科学钻探岩心编录人员孙立文
高级工程师、张勇工程师对本文资料的收集给予帮
助,研究团队司机吴建国提供了良好的工作环境,在
此表示衷心的感谢。
参考文献
【1]Ma Kuofong,Tanaka H,Song Shengmng,et a1.Slip zone and energefics
of a large earthquake from the Taiwan Chelungpu—fault Drilling
Project[J].Nature,2006,444:473—476.
[2]李海兵,王宗秀,付小方,等.2008年5月12日汶川地震(Ms 8.0)地
表破裂带的分布特征Ⅱ].中国地质,2008,35(5):803—813.
【3】李勇,黄润秋,Densmore A L,等.龙门山彭县一灌县断裂带活动构
造与地表破裂Ⅱ1.第四纪研究,2009,29(3):403—415.
f4]李海兵,付小方,Jerome VAN DER WOERD,等.汶川地震(Ms 8.0)
地表破裂及其同震右旋斜向逆冲作用Ⅱ]地质学报,2008,82(12):
1623-1643.
[5]徐锡伟,闻学泽,叶建青,等.汶川I Ms8.0地震地表破裂带及其发震
构造卟地震地质,2008,3O(3):597—629.
[6]付碧宏,时丕龙,张之武,等.四川汶川Ms 8.0大地震地表破裂带的
遥感影像解析卟地质学报,2008,82(12):1679—1687.
[7]刘静,张智慧,文力,等.汶川8级大地震同震破裂的特殊性及构造
意Y-[JI.地质学报,2008,82(12):1707—1722.
[8]李海兵,司家亮,裴军令,等.汶川地震(Ms8.O)地表破裂过程探讨卟
第四纪研究,2010,30(4):677—698.
f9]t二七,孟庆任,陈智梁,等.龙门山断裂带印支期左旋走滑运动及
其大地构造成因卟地学前缘,2001,8(2):375—384.
『10]李勇,周荣军,Densmore A L,等.青藏高原东缘龙门山晚新生代
走滑一逆冲作用的地貌标志Ⅱ】.第四纪研究,2006,26(1):40—52.
f111唐荣昌,文德华,黄祖智,等.松潘龙门山地区主要活动断裂带第四
纪活动特征卟中国地震,1991,7(3):64—71.
『12】李勇,周荣军,Alexander L Densmore,等.青藏高原东缘大陆动力
学过程与地质响应『M1.北京:地质出版社,2006:134.
[13】邓起东,陈社发,赵小麟,等.龙门山及其邻区的构造和地震活动及
动力学Ⅱ].地震地质,1994,16(4):391—403.
[14]Lin A M,R.en z K,Jia D,et a1.Co—seismic thrusting rupture and
slip ̄stribufion produced by the 2008 Mw 7.9 Wenchuan earth—
quake,ChinaU].2009,Tectonophysics,471:203—215.
[15]J Liu—Zeng,Z Zhang,L wen,et a1.Co—seismic ruptures of the 12
Mav 2008,Ms 8.0 Wenchuan earthquake,Sichuan:East—west
crustal shortening on oblique,parallel thrusts Mong the eastern edge
ofTibet[J].Earth and Planetary Science Letters,20O9,286(3/4):355—370.
[1 6】孙岩,韩克从.断裂构造岩带的划分IM].北京:科学出版社,1985:163.
[17]Sibson R H.Fault mechanisms[M].Geological Society London,1977,
133:191—213.
[18】张西娟,曾庆利,马寅生.断裂带中的流体活动及其作用卟西北地
震学报,2006,28(3):274—279.
[19】林茂炳,苟宗海,王国芝,等.龙门山中段地质【M】.成都:成都科技
大学出版社.1996:1—53.
[20】王焕,李海兵,裴军令,等.汶川I地震断裂带结构、岩性特征及其与
地震活动的关系卟第四纪研究,2010,30(4):768—778.
①四川省地质局第二区域地质测量队.1:20万灌县幅、茂汶幅、绵阳
幅和成都幅地质图.1967-1975.
②四川省地质矿产局化探队.1:5万绵竹幅地质图.1991—1994.
本文发布于:2022-12-29 04:14:37,感谢您对本站的认可!
本文链接:http://www.wtabcd.cn/fanwen/fan/90/51062.html
版权声明:本站内容均来自互联网,仅供演示用,请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系,我们将在24小时内删除。
留言与评论(共有 0 条评论) |