黄土地区活动断层的显微构造和显微沉积学探测

以发育在黄土地层的陕西省西安市临潼—长安断裂为对象,采用显微构造和显微沉积学分析的方法,从微观的角度探讨黄土地层中的活动断层。观测了该断裂上的7个露头剖面和一条探槽剖面,采集样品42件。在室内对所采集的样品进行了显微构造、超微构造和能谱测定(扫描电镜)以及显微沉积学分析。研究结果表明,野外宏观观测难以辨认的断层迹象,在断层带样品的切片(大薄片)上肉眼即可清楚辨别。显微构造观测发现,断层在微观上可以表现为错动面、较宽的断层带、断层破碎带、变形条带、泥质条带和愈合的张裂隙等。扫描电镜观测和能谱测定显示,断层破碎带或泥质条带与其外围地层具有不同的超微结构,而且成分有所变化,表明断层活动过程中有流体的参与,并导致某些元素的带出和带入。粒度分析结果发现,断层样品相对于外围样品,粒度>0.03mm的颗粒减少,<0.03mm的颗粒和粘土质增加,表明黄土地层的断层活动仍有碎裂作用发生。分形分析结果表明,黄土地层的碎屑颗粒分形特征呈弧形分布,但断层样品更趋于线性分布。此外,在其中一个剖面的样品中,发现了震击物(seismite)的一些微观标志,如球状体构造、负荷构造和流体通道构造等。所有研究结果表明,显微构造和显微沉积学分析是黄土地层中活动断层研究的有效手段。

山西太原交城断裂西张村探槽的显微构造和显微沉积学分析

松散沉积物中的断层常常没有留下明显的宏观形迹,单靠肉眼观测往往难以确定其存在,即使存在,也很难判定其活动性质和活动方式。最近,中国地震局地壳应力研究所和山西省地震局在太原市西张村横跨交城断裂开挖了大规模探槽,认为该探槽揭示了3次7级以上地震事件。文中通过对该探槽开展微观分析,来探索松散沉积物中宏观形迹不明的断层或隐形断层及其伴随的古地震事件的显微构造及显微沉积学标志。研究结果表明,该探槽中的断层在微观上表现为微破碎带、滑移面、变形条带和泥质充填带等多种形式,同时断层附近样品也有一定的变形现象。断层和外围样品中的碎屑颗粒在棱角度、粒度大小和分布特征等方面均有不同,断层样品粒度分布的分维值D=2.0。这些结果表明松散沉积物中断层作用有颗粒流动也有碎裂作用。同时发现了与震击物(seismite)宏观标志非常相似的诸多微观标志,如球状体、负荷构造、流体通道和物质流动等,从微观上证明该断裂活动伴随有古地震事件。

松散沉积物中活动断层的微观探测方法

松散沉积物中的活动断层常常看不到明显的宏观形迹,构成所谓的隐性断层。单靠探槽和天然露头的宏观观测,常常难以得到全面的认识。因此,开拓松散沉积物中活动断层探测的新思路和新方法是当前的迫切任务。本研究试图另辟蹊径从微观的角度解决这个问题。为此,观测了北京顺义—前门—良乡断裂、太原交城断裂、乌鲁木齐王家沟断裂和西山断裂以及西安临潼—长安断裂的24条探槽和天然露头剖面,采集原态样品140件,散状样品122件,切制大薄片275件。对所采集的样品开展了显微构造、显微沉积学以及扫描电镜(SEM)测定。研究结果表明,松散沉积物中的断层在微观上是有迹可循的,它们可以表现为变形条带、变形条带的带、滑动面、较宽的断层带、微破碎带、碎屑颗粒集中的带和铁质有机质集中的带等。断层内外样品在碎屑颗粒的棱角度、粒度大小、粒度分布特征以及表面结构特征等均有所变化。观测结果还发现了可以和震击物(seismites)的宏观构造标志相互对比的微观标志。显然,上述显微构造和显微沉积学特征可以作为松散沉积物中宏观形迹不明(隐形)断层及其是否伴有古地震事件的微观判断标志。总之,研究结果表明,微观探测是研究松散沉积物中活动断层具广阔应用前景的有效手段。

显微探测手段在乌鲁木齐市活动断层探测中的应用

目前中国正在广泛开展城市活动断层的探测。但是,这些断层常发育在松散沉积物中,没有明显的宏观形迹。因此,即便开挖了探槽,也往往难以解决这些隐性断层(即宏观形迹不明断层)的延伸情况、是否穿过上覆地层,以及断层的活动性质和方式等关键问题。通过观测乌鲁木齐市的西山和王家沟断裂的13个探槽和天然露头剖面,系统采集样品53件。在室内进行了显微构造、碎屑颗粒棱角度和粒度观测、以及粒度分布分析等。通过显微构造观测所揭示的断层微观表现形式、震击物的微观构造标志以及样品中碎屑颗粒棱角度、粒度大小和分形特征的变化等,解决了宏观探测无法查明的是否存在隐性断层以及有关断层活动方式、断层是否穿过上覆地层等疑难问题。结果表明,微观观测是松散沉积物中宏观形迹不明的活动断层探测的有效手段,它在城市活断层探测工程中具有广阔的应用前景。

北京顺义-前门-良乡断裂探槽的微观分析及其启示

松散沉积物中的断层常常未留下明显的宏观形迹,单靠肉眼观测往往难以确定断层是否存在,即使判断出有断层亦常难以确定其活动性质和活动方式。大量资料表明,微观分析是探讨松散沉积物中断层和古地震事件的行之有效的方法。文中通过对采自顺义-前门-良乡断裂的顺义油库探槽样品的微观分析,探寻松散沉积物中宏观形迹不明断层的显微沉积学和显微构造标志,并据此判断是否伴随古地震事件。研究结果表明,松散沉积物中的断层在微观上表现为明显的滑移错动面、微破碎带、变形条带、泥质充填条带、黏土矿物集中和定向的带、铁质物集中的带以及碎屑颗粒集中和定向的带等。显微沉积学研究则表明,断层及其附近的地层中显微纹层常发生扰动现象,断层内样品碎屑颗粒粒度分布的粗尾段降低而细尾端增高,棱角状颗粒含量明显增加;扫描电镜分析表明这些碎屑颗粒有新的破裂产生,而分形研究获得了断层内样品较高的分维值(D约为2.5)。上述特征可以作为松散沉积物中宏观形迹不明断层的微观判断标志。此外,本研究还发现了与震击物的一些宏观标志,如球状体或枕状体、负荷构造、流体流、固体物质流以及有机物的悬浮等非常相似的微观特征。显然,它们可以作为判断古地震事件的微观标志。上述结果表明,微观分析是探讨松散沉积物中形迹不明断层和古地震事件的有效手段。