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庐断裂带晚第四纪活动性分析女山湖一引言断裂带是中国东部的一个重大断裂带它连接湖北、安徽、江苏、山东和东北三省,通常向nn延伸,全长2400公里根据断裂带所穿切的大地构造单元、自身结构构造及地震活动性等方面的差异分为3段,辽宁昌图以北为北段,昌图至淮河南岸为中段,淮河南岸至长江北岸的湖北广济为南段(为进一步研究郑庐断裂带在女山湖以南的新活动情况,本文选取与淮河一女山湖段断层迹线呈一致延伸方向、并具有一定断层地貌显示的明光一定远池河镇段进行遥感解译、地质地貌调查、探槽开挖及年代样品测试等工作,以此获得淮河一女山湖以南段郑庐断裂带第四纪的活动性,从而更深入地认识郑庐断裂带第四纪以来的演化特征1池河一研究区概况郑庐断裂带在安徽境内自东向西分别由嘉山-庐江断裂、池河-太湖断裂、石门山断裂、五河-合肥断裂4条主要断裂构成(本文主要对池河-太湖断裂及其旁侧次级平行断层进行研究池河一太湖断裂在本区从合肥盆地及嘉山盆地内部通过,总体呈隐伏状态,该断裂相对其余郊庐主干断裂具有较新活动特征断裂的新活动控制了池河河谷的发育,导致池河顺断裂呈NNE向流淌汇入女山湖在遥感影像上,池河总体表现为宽约1km的北北东向延伸的浅色带(2勘探沟槽的地形和剖面
2.1探槽地层特征明光市明南街道土山村南东600m处存在古近纪红色砂岩隆起形成的小山岗,长轴呈南北向,南北长近600叫东西宽3000高80余米在隆起西侧存在断续延伸的线性陡坎,陡坎走向近NS,高1—2m,陡坎东侧地表出露古近系定远组红色砂岩,陡坎西侧为晚第四纪松散堆积,为揭示陡坎构造性质,在陡坎下方农地中缓坡处开挖探槽(图2)该探槽东西向布置,长约22%为宽
2.5m,深约4m南、北两壁揭示现象基本一致以北壁(图例,探槽地层可以分为6层植3):
(1)亚黏土层,土黄色,含细小砾石,铁镒结核,粘物根系;
(2)灰棕色黏土层,铁性较大,顶部为灰黑色,下部棕灰色,含少量砾石以及该层锦结核;
(3)砾石层夹黏土,不连续,局部形成洼斗,砾石聚集较多,该层延伸与层
(5)较为一致;
(4)土黄色黏土,粘性较大,含铁铳结核,夹于2套砂岩之间;
(5)棕红色砂岩,全风化状,相对松散,呈舌状延伸;
(6)棕红色砂岩,顶部风化状,下部较为完整,中间夹磨圆较好的条状分布的砾石及黄绿色泥质条带为确定各地层的沉积年代,在相应地层采集了光释光(OSL)样品和该探槽揭示池河-太湖断裂在该处表现为逆冲活动特征,将层
(5)古近纪棕红色砂岩逆冲于层
(4)中更新世黏土层之上,断层面东倾,倾角较缓断层上面被层
(3)晚更新世砾石层覆盖,层
(3)底界不平,应为断层逆冲之后断层陡坎上方砾石顺坡侵蚀堆积所形成,即层
(3)地层形态应为逆冲运动后自然堆积形成受断层逆冲活动影响,古近纪与中更新世地层产状发生向东掀斜,晚更新世地层则无上述特征,反映其未受断层活动影响上述情况表明,断层在中更新世存在较强逆冲活动,晚更新世以来不活动
2.2探槽及构造分析石塘岳1号探槽位于定远县池河镇石塘岳西侧,该处存在古近纪红色砂岩隆起,隆起呈南北向,南北长250叫东西宽65叫相对高度10—20m隆起西缘存在较好线性特征,有长近100限高约
0.5m的地貌陡坎,陡坎西倾,与红色砂砾岩隆起向盆地倾没方向一致(图4(a))o陡坎上方为红色砂砾岩,下方为耕植土层覆盖,深度不明为确定陡坎的构造性质,跨陡坎开挖石塘岳1号探槽,探槽走向近东西,长20叫宽3叫深2m(图4(b))O探槽两壁揭示地层及构造现象一致以北壁为例,探槽顶部层
(1)为厚5—10cm的薄层耕植土,下方层
(2)为红色砂岩挤压破碎带,发育密集节理面(图5)红色砂岩倾向南东,倾角30-45°,显示遭受了自东向西的挤压掀斜作用探槽揭示该处无断层通过,表明上述地貌陡坎不是断层陡坎,可能为差异侵蚀作用导致的局部地形隆起石塘岳1号探槽揭示石塘岳西侧古近纪隆起边缘陡坎不是断层陡坎,即该处不是断层通过位置,不存在新生活动断裂在石塘岳村东发现古近纪砂砾岩与白垩纪红色砂岩接触界线,界线处地形为一丘陵边缘缓坡,无明显陡坎在上述地层界线附近开挖石塘岳2号探槽,探槽长16m,宽3%深4m,走向近东西,揭示了断层的存在(图4(c))探槽两壁揭示地层及现象基本一致,主要在北壁开展工作(图6)o探槽揭示4套地层
(1)黏土层,土黄色,质纯,紧密,有一定粘性;
(2)砾石层,砾径1—3c叫磨圆差;
(3)砂砾岩,褐红色一紫红色,挤压破碎严重;
(4)浅红色砂岩,质纯,坚硬根据区域地层资料判断,层
(3)为古近纪地层,层
(4)为白垩纪地层,根据地层特征判断层
(1)为晚更新世地层探槽揭示了池河-太湖主断层,断裂倾向南东,倾角缓,造成层
(4)白垩系红色砂岩逆冲于层
(3)古近系砂砾岩之上,砂砾岩挤压破碎严重,层
(3)顶部发育层
(2)细砾石层,可能代表断层运动后存在较长时间的剥蚀堆积断层上方为层
(1)晚更新世黏土层覆盖上述现象表明古近纪以来断层发生了强烈逆冲运动,晚更新世以来断层不活动
2.3陡坎下红砂岩探槽周王探槽位于定远县池河镇西5km处,周王村民组东侧白垩纪红色砂岩隆起西缘在遥感影像上,该红色砂岩隆起呈现为一南北向展布的线性条纹,长700m左右(图7(a))通过实地调查发现该线性条纹为红砂岩隆起西缘陡坎,高度
0.5—
1.5m,连续性非常好(图7(b))o该陡坎东侧红砂岩出露地表,西侧地表为晚第四纪松散沉积覆盖…为确定陡坎构造性质,在陡坎下方开挖周王探槽,探槽长18m,宽
2.5m,深
2.5m,走向近东西探槽北壁揭示地层(图8):
(1)灰黑色耕植土,淤泥质,厚3—10cm;
(2)灰黑色黏土层,松软,底界不平,内部发育节理面;
(3)红色砂岩,受断层挤压破碎,强风化,发育多组倾向东或西的裂隙面根据区域地层资料判断层
(3)为白垩纪地层,根据OSL测试结果判断层
(2)为晚更新世地层(表2)该探槽揭示了郑庐次级断裂一一刘家铺一下马铺断裂及其挤压破碎带刘家铺-下马铺断裂总体呈隐伏状态,走向约20,为东倾的压型断裂,目前研究资料较少,推测深部可能收敛于池河-太湖断裂有钻孔资料揭示该断裂东侧张桥组地层缺失,断层破碎带附近岩石变形强烈以及有大角度斜向破裂面及擦痕3断裂新世及古生代活动本次开挖的探槽均位于盆地内部,所揭示断裂为池河-太湖断裂及其旁侧的次级平行断裂各探槽开挖部位均存在新构造隆起及局部地段的线性陡坎,为断裂带最新活动部位土山村探槽、石塘岳2号探槽及周王探槽显示断裂在前晚更新世地层中呈现为挤压逆冲,断错最新地层时代为中更新世,未发现晚更新世以来活动的直接证据在研究区以南的肥东龙泉山西麓山洪张村揭露的池河-太湖断裂露头上,见元古代双山组大理岩和晚白垩世张桥组红色碎屑岩呈断层接触,断面近直立,顶部无更新沉积物覆盖,底部见红色未固结的断层泥,采集的断层泥样品经电子自旋共振法(ESR)测定年龄为(698±89)ka,说明断裂在中更新世有过较为强烈的活动(图10)另外,4线性影像特征较差的活动组织区通过对郑庐断裂带明光-定远池河镇段进行遥感解译、地表地质调查、探槽开挖及年代样品测试,初步得到以下结论
(1)郑庐断裂带明光-定远池河镇段发育于盆地内部,总体呈隐伏状态,线性影像特征较差,其新活动主要表现为控制了池河河谷的发育及沿明南土山村、池河石塘岳、池河周王等地展布的线性岗状地貌
(2)郑庐断裂带明光-定远池河镇段最新活动方式具挤压逆冲性质,最新活动时代为中更新世,晚更新世以来不活动由于该段线性影像特征较差,断裂出露地点不多,本次开挖的各探槽又缺乏相应的对比探槽研究,可能导致对断裂新活动性认识不足另外,该段虽然与淮河一女山湖段在遥感影像上呈一致延伸,但是在最新活动方式及时代上却存在较大差异,表明郑庐断裂带在明光市至女山湖间可能存在分段对于上述问题尚需进一步研究。