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文档简介

1、西安交通大学整理序 言陕西省构造体系与地震分布规律的研究(编制地震分布规律图)是全国科学技术发展规划(1976-1985年)重点研究项目第85项(原52项)中国构造体系与主要矿产分布规律的研究(地质力学编图)的一个组成部分。是根据原国家地质总局(76)地科字第228号、第593号文和(77)地科字36号文、(78)1050号文及陕西省地质局下达任务要求进行研究和编制的。这项任务由陕西省地质局科技处承担。一九七九年三月正式开展研究工作,一九八O年六月完成。编图的指导思想要求以地质力学为理论指导,加强地震地质的研究,贯彻保卫“四大”(大城市、大工程、水利枢扭、交通枢扭)的方针,为划分地震危险区和中

2、长期地震预报,提供地震地质依据和基础资料,从而达到“以预防为主”进行地震预报的目的。陕西省解放前未进行过地震地质工作,解放后兰州地震大队(现兰州地震研究所)、陕西省地震队、国家地震局第二测量大队等许多单位先后进行过地震地质调查和地形变测量。尤其是陕西省地震局成立后,近几年来做了大量的工作。以上单位为我们这次编图提供了许多宝贵的资料,在此基础上使得我们得以完成地震分布规律的研究和编图任务。这次编图,构造休系部分本应以新编1 : 50万构造体系图为基础,但该图与地震编图虽系先后起步,由于构造体系图尚未定稿之前,地震图已着手编制,故不得不根据实际需要编制构造体系内容,并着重于活动构造带的划分。编图过

3、程中主要参考了阎廉泉同志映西省构造体系的基本特征及其发生发展与演化关系的初步认识一文的1:200万附图陕西省主要构造体系图、陕西省地质局区域地质调查队1:50万陕西省构造体系图征求意见稿、陕西省地质局综合研究队所编1 : 50万陕西省构造体系图(内部印刷出版)。地质部分以陕西省地质局区调队所编1 : 50万陕西省地质图(印刷稿图)为底图进行简化。地震部分以地震单位所编地震目录为基础。此项研究工作承陕西省地质局总工程师阎廉泉同志亲自指导,并审阅全稿。图件编绘由方永安、刘福记、关如英三同志负责,研究报告由方永安同志编写。姚鸥春同志曾协助部分地质界线的简化工作,孔庆政同志曾协助搜集资料。1:50万图

4、由李冬莲同志清绘关如英同志整饰,1:100万附图及其它附图的清绘系陕西省地质局测绘队绘图组钟秀珍、胡英模、于文巧、权月英、王椒霞、徐江惠、丁秀芬诸同志完成,插图由焦宝英同志清绘,所有底图的清绘整饰均由关如英同志完成。工作过程中,陕西省地质局科技处的同志始终给予了支持和帮助,科技处副处长王友文同志也进行了指导和初稿审阅。研究报告及图件、地震登记表等均由陕西省地质局测绘队负责印刷。对于大力给予支持提供资料的单位和协助完成清绘、印刷任务的同志,谨在此表示感谢。由于这次研究工作时间紧、人员少,加之编者水平有限,其中错误之处一定不少,恳请同志们批评指正。28第一章 陕西省主要构造体系第一章 陕西省主要构

5、造体系第一节 构造体系简介陕西省在地理上由陕北高原、关中盆地、秦巴山区三大部分组成。在地质构造上表现不同的特征,尤其是秦岭地区更为错综复杂。秦岭纬向构造体系及区域东西构造带是陕西地质构造的主体,由于其发生发展时间长,直接影响到其它构造体系。它们在其发生发展过程中彼此叠加复合、干扰改造、迁就利用,并产生复杂的联合复合关系。现将主要构造体系简述如下:一、秦岭纬向构造体系(秦岭东西向构造带)秦岭纬向构造体系或称秦岭东西复杂构造带(简称秦岭东西构造带),横亘于我省的南部。属于秦岭一昆仑巨型纬向构造体系东秦岭的一部分。它是一个经历了长期反复,多次构造运动而形成的极其复杂的剧烈挤压性构造带。系由走向东西为

6、主的摺皱带和压性断裂带构成。其展布范围,北界在渭河一线,南界在米仓山、紫阳一岚皋一镇坪一线,约北纬32一3430之间。该构造体系发生的时间早,早期孕育在古生代前即已开始(可以追溯到前震旦纪早期)。经历了震旦纪和整个古生代主要成生时期,至中生代早期(三叠纪末)印支运动后已基本形成,尔后再次活动。因此它经受了多期多次继承性构造活动。区域变质作用十分强烈,各期岩浆活动发育,褶皱构造带和断裂构造带迭次出现。后期构造有时与前期构造叠加复合,有时偏转位移,与前期构造重接、斜接。与其它构造体系均表现为复杂的复合关系。秦岭东西构造带依据其构造时期和不同特征又可分为两个次级东西向构造亚带。(一)北秦岭东西向构造

7、亚带它包括原划为“秦岭地轴”的区域,即现图上所划分的前寒武系、前奥陶系及太古界太华群、下古生界等变质岩系及未变质地层。大致分布于古脊梁一沙沟街一商南一线以北地区。根据其形成时期,此带可定为加里东构造带。它由若干复式大背斜和大向斜及大的断裂带所组成。(二)南秦岭东西向构造亚带包括北秦岭东西向构造亚带以南的广大地区。主要由古生界至三叠系所组成。由近东西向的若干复式大背斜和大向斜及大断裂带组成次级构造带。可称为海西一印支构造带。这个亚带又可分为南部和北部两个次级构造带。南部构造带形成于下古生代末期,由郧西群、耀岭河群和下古生界组成,为加里东构造带。受后期构造影响,构造线偏转为北西一南东向。北部构造带

8、形成于三叠纪末,老地层均被卷入,为海西一印支构造带。上述两个次级构造带的划分基本上以石泉一安康一铜钱关断裂(月河断裂)为界。二、区域东西向构造带在秦岭东西向构造带的南北两侧有区域东西向构造带展布,它们大体在前震旦纪时期即已形成,由一系列的褶皱带和断裂带所组成。位于秦岭、阴山两个纬向构造体系之间的东西向构造带,包括关中、陕北地区。大致以渭河为界,关中北部地区属区域性东西向构造带展布范围。陕北地区为黄土所盖,但东西向构造形迹在本省西部邻省宁夏的中卫、中宁和东部邻省山西的离石、关帝山一带明显,因此可能穿过陕北定边一米脂一线,形成一褶皱隆起带。在铜川一澄城一线以北亦有东西隆起带显示。在关中盆地之下则有

9、关中渭北东西拗陷带存在(局部下古生代地层呈断凸露出地表)。大巴山、米仓山地区的区域性东西向构造带,较早的有西乡群组成的东西向构造还能显示出东西构造带的形迹,碑坝一镇巴一带亦有所反映。主要形成于三叠纪末期的宁强一西乡一线的几个复背斜和复向斜带,由于后期构造影响已被改造为北东向,局部地区有东西向形迹保留。东西向断裂构造形迹表现为后期活动断裂或系早期隐伏构造。关于区域东西向构造带虽与秦岭东西向构造带有所不同,但它肯定受到秦岭东西向构造带的影响。它们发生的时期大致相同,然而其发展过程、活动性质还是有所区别的。三、祁吕贺山字型构造休系本省境内主要是关中地区和东秦岭西部地区(包括陇宝地区)分布着山字型前弧

10、及东翼,陕北地区为脊柱东侧盾地,陇县景福山地区有南北向构造为脊柱的南端。弧顶部位大致达凤州一线,与秦岭纬向构造体系复合,为重接关系。其它部位则为斜接和反接关系。祁吕贺山字型构造体系处于阴山和秦岭两大纬向构造体系之间。主要成生时期在上古生代,更远还可追溯到震旦纪初期即已开始出现,至白圣纪时完成(有认为在侏罗纪时完成),到新生代又继续活动,至今仍有活动显示。关于祁吕贺山字型前弧及东翼的外界具体划在什么地方,一直存在着争议。我们认为一个构造体系的形成总要影响到周围一些地区,很难一刀切。但可根据它的影响程度,即沉积特点、构造发展、构造形迹等大致划定。如前所述山字型弧顶南界,随着山字型构造的发展已达凤州

11、一带,东翼界线则划到宝鸡一咸阳一撞关大断裂附近为宜,在此与秦岭纬向构造体系复合,也就是界线在渭河一线。其南北部沉积和构造均有差异,显然与两个不向构造体系的控制作用有关。脊柱东侧陕北地区属伊陕盾地的南部,是一个相对稳定的地块。主要发育着中生代盆地(上古生代石炭纪时盆地开始形成)直到第三纪以后盆地还在相对下降。岩层产状平缓,发育着一系列平行斜列的弧形隆起带和拗陷带,大致呈北东向展布。四、陇西旋扭构造体系这一休系又称陇西旋卷构造体系或陇西帚状构造体系。在本省分布于关中地区西部的陇宝地区,主要部分则是在甘肃河西走廊以南和青海西宁地区。它由三至四个旋回层组成,其中乌鞘岭一六盘山旋回褶带影响到陇宝地区,并

12、插入秦岭,切截祁吕贺山字型构造。总体向北西方向收敛,向南东方向撒开。该体系发生的时期在侏罗纪一白至纪,完成于第三纪。第四纪至今仍有活动。乌鞘岭一六盘山旋回褶带在陇宝地区发育若干斜列略具弧形弯转的褶皱带和压扭性断裂及其伴生组份,反映了弧形外侧一外旋层顺时针扭动的特点。关于它的旋回面部分,形成六盘山一陇县一宝鸡旋扭断裂带,并组成若干帚状断裂。由于其具活动性将在下一章中单独描述。五、新华夏构造体系新华夏构造体系在本省可分为两部分:(一)陕北、关中地区陕北处于李四光同志所论述的新华夏系第三沉降带范围内的伊陕盆地。新华夏系除断裂带外,表现形式、构造形迹主要是一些低级别的北北东向横跨褶皱。阎廉泉同志把陕北

13、次级隆起、凹陷认为是“在伊陕盆地东翼的背景上,形成北北东向平行并列的数个台阶,成为新华夏系的组成部分”(文献11),即伊陕盆地西倾缓斜坡上呈等间距分布,构成吴旗一堆子梁昂起带、淳化一横山俯伏带及蒲城一神木俯伏带。这些构造形式由于表现不甚明显,且与地震关系不大,故图上未予表示。在关中东部新华夏系与祁吕系一起对断陷盆地的发展起一定的控制作用。其表现形式一是与祁吕贺山字型东翼北东向转向北北东向构造线上叠加复合,一是以规模较小的断裂构造形迹出现。另据卫星象片解译陕北和关中存在几条北东和北北东向断裂带,可能属新华夏系,因它们与地震有关,将在活动构造带中介绍。(二)秦岭地区是否有新华夏系存在一直有不同的看

14、法。从构造形迹分析新华夏系确实存在,它以横跨褶皱、追踪、利用和改造的形式与秦岭纬向构造体系叠加复合,往往是一些不连续的断裂构造和其它一些低级别的构造形迹如横跨褶皱、挤压带、密集劈理带以及以压扭性为主的断裂带。其展布方向北北东20“至北东45。不等,对于那些偏角较大的北东40。以上的断裂是否为新华夏系成分,尚待研究。但它们混在一起不易区分(图上暂归为新华夏系),也可能有华夏系或较新的华夏式成分。在秦岭地区还有一些东西向的构造小盆地,既受东西向构造控制,又呈多字型斜列,与新华夏系有一定的成生联系。如石门、洛南、商县、山阳诸小盆地。秦岭地区新华夏系构造形迹几个主要断裂密集带为:1.小秦岭断裂密集带,

15、分布于兰桥一三要断裂带以北,切割了东西向断裂带。以金堆城一濡源、石门一洛南密集带为主。2.柞水一宁陕断裂密集带。3.黄柏原一马道断裂密集带。这些断裂带一方面切错东西向断裂,另一方面又受到东西向构造的阻挡,因而局限于一定范围之内密集分布。新华夏构造体系的构造形迹,在我省出现的时期,大约在中生代的早中期即已发生,第三纪时已基本完成,但新生代又继续活动。六、巴山弧形构造体系巴山弧系由若干近于南北,向西略作弧形弯曲的褶皱带所组成。依据佚罗系与三叠系. 侏罗系与白至系之间的不整合关系及其褶皱形态和构造线的展布方位,确定其发生于白至纪初期,形成于白里纪的晚期,第三纪时进一步加强,至今仍有活动。它的主要断裂

16、带大致有三条,彼此接近平行。这些断裂带以西为较开阔的近南北向的褶皱,主要是侏罗纪、白至纪地层,系叠加在区域东西向构造带上的构造形迹。向东在弧形构造的内带形成向北西收敛向南东撒开的帚状构造,并与弧形断裂斜交构成入字型构造。这一部分实际上是在秦岭纬向构造体系南秦岭东西构造亚带上的叠加改造(紫阳一岚皋一带)。因其与南秦岭东西构造亚带关系密切,故仍归属于秦岭纬向构造体系。但作为一个整体巴山弧则可构成一歹字型构造。七、北东向构造和北西向构造北东向构造和北西向构造是否作为单独构造体系存在目前因资料不足还不太清楚。它们是老(所谓古构造)是新有不同的看法,也有认为是其它构造体系的配套成分。但作为构造形迹的存在

17、是无疑义的。体系则暂不归属。(一)北东向构造陕北和渭北部分地区航磁异常正负异常带呈北东向展布,显示北东向构造的存在,据分析,它反映了陕北伊陕盆地的结晶基底构造一隆起带和凹陷带,故可能为古北东向构造或华夏系构造,这一基底构造一直影响到印支期,其构造线的方向约北东40“左右。鉴于有近东西向分布的航磁异常带,因此也有认为北东向是区域东西向构造被改造的结果。秦岭地区从航磁异常和岩浆岩的展布以及一些北东向分布的构造形迹分析,可能有北东向构造存在。较为明显者东部在兰田一柞水一宁陕一线,西部在太白一留坝一勉县一线,形成两个构造岩浆带。这些北东向构造形迹也可能是较老的北东向构造。在印支期、燕山期构造运动时这两

18、个北东向构造带岩浆活动剧烈。至于一些小的北东向断裂已归并于新华夏系构造形迹。陕南巴山地区的北东向构造,与秦岭地区的北东向构造和四川地区的北东向构造暂归为一类。但也有认为是区域东西向构造改造的结果。因其较复杂,资料又不足,所以一时还很难说清。其中有几条北东向断裂带因具活动性,将予另述。(二)北西向构造在秦岭东部地区有北西向构造的形迹,主要是断裂构造和挤压带,在关中盆地亦有北西向构造,甚至陕北也有零星分布。在南秦岭安康以南分布的北西一南东向褶皱带和断裂带,有认为是加里东期的古北西向构造,但从整体看可能是秦岭纬向构造体系南秦岭东西构造亚带受后期构造运动叠加改造的结果。对于关中和秦岭地区的北西向活动断

19、裂构造,另章叙述,此处不赘。八、武都山宇型和淮阳山字型构造体系武都山字型东翼反射弧部分在秦岭凤州以南地区出现,南北均为东西向断裂带所截接。因而仅见一些北西向褶皱断裂带。淮阳山字型西翼反射弧部分分布在本省东南角镇坪地区,以北东东向青峰断裂为界,切截了南秦岭东西构造亚带。此外,在略阳以南地区有文县弧的构造形迹。在碑坝地区有一小山字型构造存在。关于上述各构造体系的联合复合关系,限于篇幅在此不再讨论。第二节 构造运动期地壳运动的时期也即构造运动期是直接关系到地壳发展历史的阶段性划分。根据我省地质构造运动发展的特点,可划分如下五个构造运动期(见附表):前寒武纪构造运动期,包括太古代至震旦纪(有的把它划为

20、前震旦纪和震旦纪两个构造期)。前寒武纪经历了太古代、元古代、震旦纪漫长的地质时期,各时代之间有多次构造运动,是地壳运动发展的早期阶段,地质年龄在6-30亿年。不再详细划分其构造运动期。下古生代构造运动期,即加里东构造运动期。下古生代地层不整合于前寒武纪古构造之上,既继承了前期构造特点又有所改造转化。上古生代至三叠纪构造运动期,即海西一印支构造运动期。它是在下古生代古构造的基础上发展起来的。由于秦岭地区二叠纪和三叠纪之间无沉积间断,所以划为海西一印支构造运动期。这一时期秦岭纬向构造体系已基本形成。侏罗一白蟹纪构造运动期,即燕山构造运动期,是我省地壳构造运动的重要阶段。在侏罗纪末和白坚纪末分别有两

21、期构造运动均甚强烈,为我省挽近时期以来的构造轮廓奠定了基础。祁吕贺山字型和新华夏系均在这一时期完成或进一步发展。新生代构造运动期,即喜山构造运动期。主要是新第三纪以来的构造运动。这一时期的构造运动直接关系到地震活动,也是地壳运动的一个重要发展阶段。第二章 挽近时期以来构造活动标志第二章 挽近时期以来构造活动标志挽近时期以来的构造运动,在时间上主要指新第三纪以来至现今仍在活动的构造运动。它们的活动性,可以根据地质构造、地震活动、地貌特征、第四纪地质等标志。以及各种形变和应力探测方法所取得的资料,鉴定出来。关于活动性构造应分别属于活动性构造体系和活动构造带。我们对陕西境内挽近时期以来构造活动的标志

22、进行了研究,依据有关资料编制了陕西省构造与地震活动标志图(1:100万)和关中地区地貌及构造活动标志图(1 50万),作为150万陕西省构造体系与地震分布规律图的辅助图件,以供参考。这里简述主要活动标志,重点是关中盆地。着重于活动断裂标志、地貌水系标志、地形变及地裂缝标志等,这些标志对强震区来说尤为重要。第一节 新的活动断层标志下面仅就现今几个宏观活动断裂现象作为例证说明。关中盆地主要是第三纪以来陷落盆地。这一地堑型的断陷盆地,正如李四光同志所指出的那样:“没有任何理由来否定那些正断层之所以发生,不是由于那些古老地层受了侧面挤压以致翘起而发生陷落。就实际情况来看,那些正断层就是与构成汾渭地堑的

23、断层属于同一类型,而这一新月型的地堑,从它所在的地位和它的特殊形态来看,很难想象它的成生与和它密切相联的祁吕弧形褶带的隆起绝无关系。”(文献3)这就说明由于祁吕弧的作用发生正断层,从而形成地堑型的盆地(插图1, 3, 4, 16)。秦岭山前断裂和北山山前断裂现今仍可清楚地见到断裂构造的形迹(插图16)。当然这里除祁吕系外,秦岭纬向构造亦占重要位置。在关中盆地宏观上最为明显的活动标志是东西向的位于关中中部的五峰山一口镇一西寨活动断裂带(有称口镇一关山断裂或鲁桥断层),不仅卫星象片上反映明显,而且物探资料重力、电法、地震)及钻探资料均能证实其存在。地貌形态标志的特点是南北地貌形态有显著差异,北为黄

24、土台原(富平原南界),南为冲积平原,二者之间形成一陡坎地形即为断层的界线。该断层为一高角度正断层,断面南倾,北升南降,倾角700,断距达600-800米插图6)。同时还控制了上中新统(新第三系N1、N2)及其以下地层的沉积和分布。在宝鸡一咸阳一撞关隐伏断裂带的某些地段,如宝鸡一眉县段沿渭河以北冲积平原与黄土原的交界处有明显的陡坎甚至陡崖,反映北升南降。据宝鸡市地震局组织的野外调查,在宝鸡市西关长寿山渭河三级阶地上有第四系断层,Q2和Q3砾石层被错(插图17)。卧龙寺原边大滑坡,固然是水和重力现象的作用,但它是在断裂活动的基础上产生的。沿祁吕系东翼岐山一韩城断裂带,在临平、韩城第四系中均见有断层

25、发生(插图8,18)。陇西系六盘山一陇县一宝鸡断裂带上陇县杜阳沟、岐山益店、扶风绛帐均有第三系或第四系断层(见插图10, 19, 20)。千阳冯家山跨断层测量说明断层尚在活动(见插图11,29)。在石川河还可见到切割第四系的次级东西向断层,如青石岭断层由南北两个断层组成,形成地垒构造(插图21)。第四系断裂还可在多处见到(见插图2,5,8,19,20,21,22,23,24等)。第二节 地貌及水系标志位于陕西南部的秦岭山脉是黄河、长江两大流域的分水岭,我国地理上南方和北方的重要分界线。秦岭海拔一般200。米以上,最高峰太白山3767米。秦岭北坡山陡谷深,其北之渭河平原,渭河自西向东横贯全省注入

26、黄河,其南北支流很不对称,南部支流多而短,北部支流少而长。如最大支流之一的径河上游在甘肃,洛河源出陕北,这种现象与第四纪以来,渭河以南下陷,以北相对上升;以及秦岭继续升高,北侧山前断裂发育有关。有的水系支流与主流反向,如大峪河,有的河流急转弯,如洛河下游自龙阳以下一段拐向南东东,有的河流本身即受断层的控制,如渭河及其支流金陵河、千阳河、濡河、沪河等;还有丹江上游、凤县安河、太白桃川河、山阳银花河等也都是断层河。有名的月河断裂即沿月河分布。地貌上表现在山区与平原、山间小盆地的差异。秦岭地区有过三次夷平面,沟谷深切,断崖千尺,说明第四纪以来时快时慢的构造运动产生了地貌上的多层地形,它是山势继续上升

27、的体现。渭河谷地阶地发育,自西向东由五级阶地依次降为四级阶地和三级阶地,且西窄东宽,说明升降幅度之差异。在商县盆地丹江两岸,汉中盆地汉江两岸,安康盆地月河两岸,还有嘉陵江的两岸以及一些大的支流均可见到阶地的分布。陕北高原和黄土台原的深切沟壑,均说明新构造运动的作用。由于地块陷落,关中盆地南北山前洪积扇发育,而秦岭山前洪积扇堆积更为壮观。从洪积扇的分布方向,北部近北东,南部近东西转北东,亦可看出盆地沉降特点。此外黄土原的分布渭北发育,渭南次之。其原面倾斜,从关中盆地地貌构造标志图亦可看出,总体由西向东倾斜。但渭河下游南岸,西安以东则由东向西倾斜,这也是新构造运动的不均衡性及其与基底构造和秦岭上升

28、有密切关系。断裂活动形成的地貌特征还表现在负地形方面,如一连串的小山凹连成一线,被切割的第四纪黄土层注地,以及黄土原边的直线型陡坎等。秦岭北侧山前一带之断层崖、三角面,北山山前与黄土原接触处之地貌差异,以及残存于盆地中的断块凸起,均是新构造运动的反映。第三节 温泉及地热标志关中盆地沿山前断裂及活动断层均有温泉出露。盆地北界沿岐山一韩城活动断裂带,在两条平行断裂带上分布。如乾县临平龙岩寺泉群、蒲城县永丰镇附近温汤等三处泉群、合阳县东王村黄河边之虞泉泉群,水温最低26-27,最高达41.5中部宝鸡一咸阳一撞关活动断裂带上,有蔡家坡两处低温泉群(18.6-18.8),兴平和咸阳低温泉群(19.2一2

29、1),在主干断裂之次级临撞断裂上有著名的华清池温泉,位于骊山北麓,水温41.7一44,1(插图25)0秦岭山前断裂上有宝鸡温水沟温泉(31)、眉县汤峪口温泉(59.8)和兰田汤峪温泉(49-58.71)。在陇县一宝鸡活动断裂带上有陇县温水温泉和西坡温泉(18和22)、宝鸡米家山温泉(22-30.4)。此外在断裂的交汇处亦有温泉,如岐山周公庙温泉、径阳筛珠洞温泉(23)等(插图22)。汉中盆地的勉县温泉(43-45),亦与断裂有关。地热异常在西安及其以东地区呈北东东方向分布,与隐伏活动断裂带方向基本一致。以上温泉和地热直接反映了断裂的活动性,它们的热源供给一般来自断裂的深处,含有丰富的矿物质,而

30、为人类所利用。第四节 地震活动标志地质构造为地震提供活动的场所,而地震的活动反过来可以证实活动断裂的存在。有人通过地震P波节线的联线,说明断裂活动的走向即地震移动的方向。地震分布这一特点,因此也就说明地震活动带往往也是构造断裂活动带。在盆地内发生的地震在频度和强度上都是较高的,而且与断裂的活动关系密切。地震活动首推关中盆地,汉中和安康盆地虽有地震活动,远不能与关中盆地相比。在复盖的地区往往可以根据那里地震的发生而判断其断裂带的活动程度和分布。我们依据地震在断裂带上的分布,作为确定关中和秦岭一些断裂活动的佐证。因地震活动将专章叙述,这里仅作为标志提出,故不详述。第五节 地形变标志地形变是构造活动

31、的重要标志之一。由于构造运动的结果产生地形变,从而导致地震的发生。因此通过地形变测量来研究构造活动和地震趋势是有很大意义的。陕西省地形变测量主要是国家地震局第二测量大队(原兰州地震大队地震测量队)进行的。前几年该队在关中地区曾进行过大面积水准测量、部分跨断层基线丈量和小三角网测量,在陇宝地区曾进行过跨断层基线测量。关中东部1972年以前历次差异运动表现为关中盆地继续下陷,北山和秦岭继续上升,平均运动量约每年3毫米(长武+1mm/年,乾县为一2mm/年,100公里内下降3毫米,但在乾县以南至咸阳间下降梯度较大,25公里内下降2毫米,咸阳经西安至渭南下降梯度相近,约4mm/年)。在盆地相对下陷的总

32、体内,包含西安的局部沉降和朝邑的局部隆起。白水北北东向沉降带沉降速度为4,7毫米,华阴一合阳隆起带上升为3mm/年,铜川隆起上升为3mm/年(以上均与兰州原点比较)。总体看西安以北至韩城上升,以南下降(插图26,27,28)。1972年以后,经1976年的复测,关中东部地形变形态有新的变化,形变量较大。关中东部垂直形变形态,据水准测量结果,主要表现为东北向西南和由北向南的大面积倾斜,差异运动最大值达128毫米(不包括西安市区下沉量)。同时,在盆地北缘出现沿北东向主干断裂方向的垂直形变隆起带,越往东北越大。骊山隆起和西安沉降也更加显著。口镇亦有近东西向的局部隆起。关中东部水平形变,在韩城跨北东东

33、向正断层和白水跨东西向的逆断层基线测量均有变化,四年间应变量达r=+4.55x10-5。韩城附近最大剪切应力方向与北东向主千断裂走向基本一致,说明北东向构造活动强烈。由于差异性运动显著,由“鄂尔多斯地块”的强烈上升并带动外围地区上升。地块北缘近期有地震活动。陇宝地区,据1959年一1976年的测量资料,六盘山东侧长期相对上升,平均年变率约2-3毫米,1973-1975年速率增加,范围扩大,1976年变化最大达8毫米。六盘山主干大断裂带的南段即我省陇县一宝鸡断裂带。陇县固关、千阳冯家山两处跨断层测量两年间(1975-1976年)应变量固关达一1.29 x 10-6,冯家山一2.54 x 10-6

34、,其中冯家山基线两年缩短3.57毫米。固关一带三角网各边从1976年之后逐年缩短,主压应变方向为北东500;冯家山一带从1974至1976年底三角网各边缩短( 1976年后基线略有伸长),主压应变方向为北北东250,表明两处断层受挤压较强,断层无滑动(插图29 )。在主应力作用下,断层两盘作顺时针扭动,而最大压应力方向垂直于断层(插图30, 31 ),形成闭锁区。而断裂带北段则由挤压变为反时针方向扭动(插图29)。固关1976年后主应变方向明显反向变化(插图32 ),宝鸡、千阳据水准测量1973-1976年底出现平行于断层的局部拗陷。断层东边上升,20公里测线上变化量达21毫米(图33)。因此

35、在断裂带南端活动性加强,形变突出。闭锁区内挤压作用加强,应力可能在此积累集中(见图29)。陇宝地区地壳垂直形变,从千阳冯家山和从县功镇、桃园村到温家寨一线以及唬镇渭河南到太白一线,地壳逐年上升(其中冯家山到县功镇横跨断层一段略有下沉),从温家寨、宝鸡市、卧龙寺到底店,地壳大幅度下降。升降速2较逐年加快,1978年相对1977年升降幅度等于从1972年到1977年升降幅度的总合。总体来看陇县一宝鸡以东,“鄂尔多斯地块”及边缘的铜川、白水、韩城一线,骊山和秦岭地区相对上升,关中盆地、陇宝西山相对下降,这种形变特点是具有一定继承性的。形变资料反映陇宝地区陇西系北西向断裂应力区,韩城、合阳地区祁吕系东

36、翼北东向断裂垂直形变隆起带中梯度较大地段,以及三原一兰田北西向形变梯度较大地段,都是地震活动值得注意的地区。第六节 盆地或槽地在新生代以来的变化标志在关中盆地一节中将要谈到。这里必须指出,盆地以关中盆地为明显的地堑型新生代断陷盆地,它主要受新生代以来强烈的垂直差异运动的影响。而山间小型构造盆地则主要与断裂构造带有关,形成一些小的断陷盆地。垂直差异运动仍很明显,当然拉伸引张的水平运动作用也不容忽视。差异运动与断裂构造活动有密切的联系,因而表现出地震活动。盆地的另一特点是继承性差异运动结果继续下沉,新生代沉积物增厚,并出现局部沉降中心和相对隆起,产生地形变。山区相对上升,盆地下陷、断裂活动以及其它

37、一些相应的变化(如上所述),从而成为盆地新生代以来变化的标志(主要还是构造活动标志)。第七节 地裂缝标志地裂缝有多种因素形成。如地震前后产生地裂现象,由于重力作用地面下沉、滑坡产生的地裂等。这里仅就陕西关中地区所见,对如下局部地区地裂情况加以阐述。一、西安地裂缝西安地裂缝是1972年发现的气1977年草滩地震后,近几年来有所发展。已发现者就其分布主要可分三带,均呈北东东向断续展布。1.城北郊一线;2.和平门外一线,3.城南郊一线城西南角及西北角裂缝性质不明有待查清。关于西安地裂缝将在下一节中专述。二、渭南地裂缝渭南出现的地裂在地表下1.2-1.4米,宽约60米,长4公里,北东东向延伸。地裂缝上

38、宽(0.8-1米)下窄(0.04-0.2米),现已为砂填充。这条地裂缝带,分析是华县大地震造成的结果。那次地震据历史记载,西自扶风东到临汾,20个县均有地裂发现,形成一个由北东东转向北东至北北东的带状分布的地裂带,惜未能保留下来。这个裂缝带与现今活动的断裂带分布方向是基本一致的。三、韩城地裂缝是属于基岩上的构造裂缝,分布于龙门山脊一带奥陶系灰岩内,由盘道川至禹门口断续长12公里。裂缝的展布与区城构造线一致。系处于韩城冲断裂带上峪口断裂(压扭性)的上盘,在倒转背斜的转折端成群出现,为张性裂缝。主要一组裂缝北北东一北东向,与构造线平行,裂面倾向北西,近直立,裂缝长数十米至百米,宽数十公分到一米,深

39、数十米。裂缝常发生错动,北西侧下陷。因见石灰岩与上覆上更新统黄土(Q3)均发生错动,故近期有活动。垂直于构造线的一组裂缝规模较小。裂缝具张性特征,系早期褶皱过程中挤压结果在背斜顶部出现的纵张与横张裂面,尔后产生活动,因此它具有继承性。裂缝两侧作逆时针扭动,错距10厘米,表明裂缝受扭动力影响。这个地区地裂缝的活动使我们认识到韩城地区祁吕系和新华夏系在挽近时期以来一直处于活动状态,就是接近韩城断裂带的山区基岩亦有影响。(*地裂发现后,西安市地震办公室在1977年12月至1978年3月曾组织省地质局、省地震局等有关单位参加的地裂考察组,对南郊地裂进行过实地调查,写有专门报告)。四、兰田地裂缝1978

40、年在兰田县西边许多地方出现地裂,分布于原坡或近原边的柿园村、贾家沟村、荣家沟村、吴家庄、侯家湾、谢家沟、石门等处。裂缝有东西向、南北向,总体顺原边分布。焦岱公社的荣家沟村裂缝较大,在村北原坡上的裂缝长250米,宽0,1-1米,可见深度1.5米,数条平行排列。巩村公社侯家湾村南有四条地裂相隔50- 100米,由西北向东南斜列,每条长10-30米不等,互相平行,而村东北另两条则互相斜交,一条东西向。这些裂缝切穿民房和围墙,形成原因尚不太清楚。初步分析认为是崖边太陡,地表雨水渗入地下引起。长此下去可以形成滑坡,如敬家村滑坡已成为事实。但这些地裂位于山前活动断裂的次级平行断裂上(原边断裂),因此也不能

41、排除活动断裂带的影响。(据鲍洪涛工程师提供情况分析)第八节 西安地裂缝的分布及成因探讨一、分布概况如上节所述,西安地裂缝主要可分为三带,(见西安市地貌地质及地裂缝图)现详述如下:1.北郊地裂缝带有两处,一是城北,一是城东北角,主要在辛家庙一带。两条均为北东东向分布,是由若干条小的裂缝斜列组成。见有多处地面裂缝及建筑物裂缝,且有加大趋势。它与北东东向分布的断裂方向一致。2.城南和平门外一线地裂缝带西起西安冶金研究所经雁塔路、省煤炭设计院、石油仪器厂、185煤田地质队,东到太乙路陕西日报新址一线,呈北东东向分布。在煤炭设计院可见三层楼建筑物的正门第一层楼砖墙呈阶梯状向北裂开。据悉这一裂缝西边在西北

42、大学一带亦有发现。3.南郊地裂缝带西自吉祥村,经小寨商场、省建工学院、后村、东经雁塔路八号院附近,再经铁炉庙至沙坡村新安砖厂,全长6.5公里,断续分布。尤以铁炉庙地裂最发育。地裂带宽8-10米,单条地裂长500-200。米,宽0,1-8厘米不等,可见深度2-10,27米。主千裂缝带可分二段,裂带大致呈雁行状排列,裂带内之次级地裂一般3-7条相互平行分布(插图34 )。整个裂缝走向北东东(北东70。延伸),倾向南,倾角75。-900。地裂具压扭性特征,并在其受力之后出现张扭。我们于1979年8月曾到铁炉庙手帕厂观察地裂,除见厂房地面和砖墙有裂缝外,地表至防空洞下均有裂缝(深约9米)。在一处防空洞

43、的支岔洞内清晰地见到裂缝上下两盘错动的痕迹,南盘下降后又向东斜错,具反扭性质,当然由于错动和下沉也可见到明显的张裂。南郊地裂东段,南盘自1978年3月到11月底下降量达10.7-14.5毫米,南盘向东平错量达2.1毫米,张裂量2.5-3毫米。手帕厂地裂1979年下降速率有所增大。1978年第二测量大队曾对南郊地裂进行过两次测量,南盘高程点相对下降,5-11月相对下降32毫米(北盘西勘41点与南盘西勘101点相比),与1959年所测结果相比,高差减191毫米,其它各点下降122、131、136毫米,速率较大。从1971年至1977年地裂附近水准点垂直形变量下降,总的南侧下降79.18毫米。二、地

44、裂缝成因探讨西安在地质构造上的特点是北临宝鸡一咸阳一撞关活动断裂带,南为秦岭山前大断裂,东有灞河、浐河北西向断裂及骊山凸起。此外尚有若干条北东东向、北东向及北西向断层交织在一起。西安市即处在这样一个构造环境中的新生代断陷盆地的西安一周至凹陷的东部,构造背景是极其复杂的。关中地裂缝的成因,虽众说纷纭,归纳起来不外两种观点,一是构造活动的结果;一是过量开采地下水引起地面下沉。我们认为从西安城区所处的地质构造背景和目前工业城市大量用水的实际情况,这两种因素都是存在的,必须结合起来加以考虑。从构造角度,西安北郊地裂与北东东向正断层是处在同一个带上。南郊地裂的西端正好是双水磨正断层(沙井村一铺上村断层)

45、,该断裂走向北东东,向南倾斜,长3.5公里。物探资料并证明地裂带内有曲江池一后村隐伏断裂存在(插图35,三普人工地震剖面)。该断裂倾向南,倾角600 ,断距100米,已切割第三纪地层,它与后村断裂是一致的。结合地裂情况,应考虑这些断裂的活动性。另从水文角度看,西安自1970-1978年,多次一等水准测量表明平均年沉降量为17.65毫米,超过1970年的4-5倍。据地形变测量资料,水文工作者有的认为,正是由于地面沉降导致了裂缝的产生。并出现三个沉降中心(即胡家庙漏斗、李家村一小寨漏斗、沙坡漏斗),最大年沉降量达73毫米。1977-1978年测量结果,沉降区面积已达102.5平方公里。究其原因认为

46、是过量集中开采承压水,从而引起地面沉降。如果是这样的话,这种水位大幅度下降,就可以采取人工的方法加以回灌防止下沉,同时有节制的控制地下水的使用,以避免地裂的扩展。我们承认这种人为因素过量开采地下水的严重后果。但又必须指出,地裂的分布是呈一定方向(北东东向)有规律地带状分布,而与地面沉降漏斗则不尽一致。如李象村一小寨漏斗为南北向,南郊地裂、和平门外地裂均为北东东向(近东西向),具明显的方向性和一定的雁行排列特征。因此我们认为地下隐伏断裂活动是产生地裂的内因,而大量抽取地下水引起局部下沉,同时又促使地裂活动的加剧,起到了诱发作用,所以这是外因。那么地裂分布地段出现地面下沉和相应地段出现漏斗中心,也

47、就并非偶然了。另外在研究地裂缝成因的同时,也要考虑七十年代水准测量资料,关中盆地呈现的东北高,西南低的“掀起运动”,平均年形变值2-4毫米,它与西安地区局部沉降增大,其形变趋势相反,这对解释地面下沉仅是开采地下水的因素引起又产生了矛盾。所以必须结合新的构造活动和地震活动予以考虑。第四章 历史及现今地震活动第三章 活动构造带的划分及其基本特征第一节 活动构造带的划分及其活动标志因素一个构造体系内的构造带,它们之间往往有着密切的联系,并且受着统一构造应力场所控制。 当一个构造休系其整体或部分自挽近时期(新第三纪)以来至今,在一定的地应力场的作用下继续活动,可以称之为活动构造体系。对于构造体系内挽近

48、时期以来相对活动性较断强的构造带称之为活动构造带,它们的表现形式往往是具有明显活动特征的活动性断裂带和断陷构造。所谓构造带是指那些在地表呈带状分布的若干构造形迹。构造带从组成它的构造形迹的力学性质来说,有张裂构造带、扭裂构造带、挤压构造带等。凡具一定规模的构造带,大都有由具有成生联系的各项不同形态、不同等级、不同性质、不同序次的构造形迹所组成。不拘那一种构造带,如果现今仍在活动的,就成为活动构造带。由具有成生联系的一定形式的应力场作用和一定方式的区域性构造运动所形成的活动构造带组成活动构造体系。 在一个构造体系内,活动构造带大多具有继承性或在继承的基础上发展,同时又有其新生性,形成一些新的构造

49、形迹。另外也可能有其它的活动构造体系或活动构造带插入,产生联合复合形式,但总的说来继承性的活动是主要的(继承了早期应力场),这表明挽近地质时期以来构造应力场(包括现今应力场)与早期应力场是基本统一协调一致的。 确定活动构造带(活动断裂带)主要依据构造活动标志,并考虑如下因素。 1.构造运动的时期,如新生代以来形成的构造或挽近时期以来先期构造再活动,从而形成明显的活动断裂标志; 2.地质构造特征,有明显标志的现今还在活动的断层、构造成因的地裂缝形迹; 3.地震活动,沿断裂带分布或按一定的构造线方向迁移; 4.地貌及地形变标志和水系所反映的标志; 5。地热及温泉的展布按一定的构造线方向和沿断裂带分

50、布; 6.新生代构造盆地及槽地的形成; 7.地应力探测方法所取得的资料; 8.卫星象片反映的(切穿第四系或可鉴定出来的)线性构造形迹; 9.第四纪地质资料包括水文、工程地质资料所反映的活动标志内容; 10,其它活动性标志。如水系按一定方向拐弯、反向,阶地陡坎特征等。 活动构造带存在于构造体系之内,因此其划分原则与构造体系构造带相同。第二节 挽近时期以来主要活动构造带的基本特征陕西省主要构造体系在挽近时期以来都程度不同的有活动表现。它的活动构造带在原有基础上,在挽近时期地应力的作用下进一步继承和发展,因此它不是新产生的构造体系内的活动构造带,也并非原构造体系简单重复的活动。它是与原构造体系保持某

51、种一致性的产物。 我们所要研究的现今还在活动的构造,主要是第三纪、第四纪以来的活动构造带,也就是与地震有关的活动断裂带。下边叙述的即是各构造体系内的活动构造带的基本特征。 一、秦岭纬向构造体系内的活动构造带 秦岭纬向构造体系内挽近时期以来继承性活动的断裂比较发育。活动性断裂构造以东西向为主体,由于原构造断裂经后期干扰改造而改变方向,因此继承性活动的断裂其方向亦随之改变。 秦岭纬向构造体系内的地震活动,除去关中盆地内有强震外,秦岭山前断裂带以南,与其它体系比较,小震较多(除弱震外无6级以上强震发生),因此其活动性又相对较弱。 该体系内较大的活动断裂带共有十二条,它们是: I F1宝鸡一咸阳一撞关隐伏活动断裂带 I F2宝鸡一兰田一华阴秦岭山前活动断裂带 I F3洛源一石门活动断裂带 I F4兰桥一三要活动断裂带(即铁炉子断裂带) I F5堵墙一涝峪一草坪活动断裂带(以东分两支延到商县) I F6凤县一鹦鸽嘴活动断裂带 I F7古脊梁一沙沟街一十五里铺活动断裂带及丰北河一丹凤活动断裂带(I F7A) I F8紫柏山一山阳一青山活动断裂带 I F9旬阳坝一板岩镇一湘河活动断裂带 I F10木瓜园一观音寺活动断裂带 I F11略阳一洋县一宁陕一白塔活动断裂带 I F12两河一红椿坝一

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