江西瑞昌市横岗砖厂断裂探测及其活动特征研究

齐 信，邵长生，陈州丰，陈立德

(中国地质调查局武汉地质调查中心，武汉 430205)



江西瑞昌市横岗砖厂断裂探测及其活动特征研究

齐 信，邵长生，陈州丰，陈立德

(中国地质调查局武汉地质调查中心，武汉 430205)

经化探、物探和槽探工程，对出露于江西瑞昌横岗砖厂取土开挖场地内的地裂缝的成因、特征及意义进行了分析。该区地裂缝总体走向均为北东向，呈“簇”状密集分布，总体延伸长度超过300 m，且地裂缝内均有灰白色、浅灰色矿物充填。解析认为该区分布一条北东走向陡倾正断裂，断裂倾向南东，倾角 60°—75°。局部探槽开挖揭露该断裂其中一断裂面错动第四纪坡洪积物，断裂产状为155°∠71°，走向65°，上盘下降，错距达到3 m(未揭露到底)。断层壁平直，断裂面擦痕清晰，可见5条长1～2 m的铲刮沟槽，槽深5～20 mm，显示该断层呈左旋倾滑性质。取上断点地层沉积物ESR测年，测年范围为距今0.27～0.42 Ma，研究表明该断裂在中更新世中期显著活动过，为一条中更新世活动断裂。综合分析认为该区地裂缝发育受横岗砖厂断裂控制，地裂缝的形成是横岗砖厂断裂活动在第四系地表的响应。

地裂缝；活动断层；ESR测年；高密度电法

0 引言

江西瑞昌地区位于中国中东部，尽管从地震活动分区上，该区为中等—弱活动区，但是该区曾多次发生过地震[1～2]，最大一次是2005年11月26日发生在九江—瑞昌地区的Ms5.7级地震[2]，给当地人民的生命和财产造成一定损失和严重威胁。鉴于地震的这种难以预报性，许多学者转向加强地震发生活动断层的研究。活动断层是指晚更新世距今100～120 ka以来一直在活动，现在正在活动，未来一定时期内仍会发生活动的各类断层[3]。是否影响到第四系是判断活动断层的一个重要标准，地表第四系露头是活动断层调查研究的前提和基础。在江西瑞昌地区开展断裂活动性调查过程中，于瑞昌横岗砖厂取土开挖场地内见丰富地裂缝出露，地裂缝总体走向多为北东向，呈“簇”状密集分布，多达100余条。地裂缝宽3～40 mm不等，长2～10 m；沿着地裂缝延伸方向追索，见其呈雁翅或羽列状不均匀出露，总体延伸长度可达300余米，且地裂缝内均有灰白色、浅灰色矿物充填。该区为第四系冲洪积覆盖区，第四系厚度6～30 m。为进一步分析地裂缝成因、特征及意义，在该区布署了物探、化探和槽探工作，并取探槽开挖揭露的某断裂面上断点地层沉积物进行ESR测年，以进一步确定断层活动时代。

1 横岗砖厂地裂缝分布特征

地裂缝出露位置位于江西省瑞昌市S304省道北侧横岗砖厂(见图1)，砖厂大面积取土开挖，地面和剖面出露丰富地裂缝。该区为岗地地貌，第四系厚度5～20 m，土体多呈二元结构，上部为典型网纹状红黏土，下部为坡洪积砂砾石层，砾石多呈次棱角状，粒径2～10 cm，以石英砂岩为主。地裂缝发育于砂砾石层中(底部未揭露)，地裂缝上段多切入网纹红黏土中上部。

F1—郯城—庐江断裂带；F2—枞阳—宿松断裂；F3—襄樊—广济断裂；F4—通江岭—洋鸡山断裂；F5—丁家山—桂林桥—武宁断裂；F6—刘家—范家铺—城门山断裂；F7—九江—靖安断裂；F8—永修—都昌断裂；F9—湖口—新干断裂；F10—东至断裂；F11—霍山—罗田断裂图1 九江—瑞昌地区构造纲要图Fig.1 The Jiujiang-Ruichang region tectonic outline map

地裂缝宽3～40 mm不等，长2～10 m，沿着地裂缝延伸方向追索，呈雁翅或羽列状不均匀出露。调查统计地裂缝出露密集带有8处(见图2)，地裂缝呈“簇”状分布，总数多达100余条，裂缝内多有灰白色—浅灰色脱硅富铝作用产生的黏土矿物充填(见图3)。统计显示地裂缝总体走向多为北东向(见图2，图4)，具有较强规律性和一致性。根据九江地区构造纲要图(见图1)，横岗砖厂位于刘家—范家铺—城门山断裂带附近，走向与该断裂也具有较好一致性，该区地裂缝的成因是否与断裂的活动有关值得进一步研究。

图2 地裂缝走向示意图Fig.2 The strike sketch map of fissures

图3 典型地裂缝照片Fig.3 Photos of typical fissures

图4 典型地裂缝走向玫瑰花图Fig.4 The rose diagram of typical fissure strike

2 地球化学-地球物理联合剖面方法探测隐伏断裂

为了进一步查明横岗砖厂地裂缝是否由于该区断裂活动诱发引起，开展了地球化学和地球物理联合剖面方法隐伏断裂探测工作。根据前人研究成果[4～5]，RAD7测氡和高密度电法对隐伏断裂探测具有较好效果。本次部署2条探测剖面，分别为A-A′剖面和B-B′剖面(见图5)。

图5 地球化学和地球物理联合剖面部署图Fig.5 Geochemical and geophysical union profile deployment diagram

2.1 RAD7测氡探测及结果分析

两条测氡剖面测线总长890 m，共计测点122个，基本间距10 m，另外对高值异常附近进行了加密测量。A-A′剖面的土氡背景值Rn B(测线平均值)为575.2 Bq/m3，异常值下限Rn F为3189.7 Bq/m3。氡异常值为单峰型，出现在70～100 m处，主峰异常值为4290 Bq/m3，是背景值的约7.5倍(见图6)。B-B′剖面的土氡背景值Rn B(测线平均值)为1672.9 Bq/m3，异常值下限Rn F为10065.8 Bq/m3。氡异常值也为单峰型，出现在230～250 m处，主峰异常值为19800 Bq/m3，是背景值的约11.8倍(见图7)。在断裂构造带上，由于岩石破碎，致使断裂附近岩石的射气性能增强，岩石的射气系数也都比较大，断裂破碎带上的放射性气体氡多出现正异常。

图6 A-A′剖面RAD7测量结果Fig.6 RAD7 results of the Line A-A′

图7 B-B′剖面RAD7测量结果Fig.7 RAD7 results of the Line B-B′

A-A′剖面自南向北测量，80～100 m处出现单峰型异常，异常值区域为开挖路面，四周开阔几乎无植被及人为污染，表明异常点附近可能有断层经过；此测线360 m之后进入菜地，出现的数个高值点认为是农药残留及有机质含量偏高所致。B-B′剖面自西向东测量，在240 m附近出现单峰型异常，该场地为开挖的网纹红土平地，被稀疏杂草覆盖，人类活动极少，无人为污染，结合环境、曲线现状以及场地现象，推测此处有断层经过。另外，测线A-A′异常点与测线B-B′异常点连线走向与该区地面地裂缝走向一致，也与数据曲线呈锯齿状相吻合。

2.2 高密度电法探测及结果分析

两条高密度电法探测剖面测线总长791 m。测试结果显示测线A-A′剖面存在2处异常。高密度电法A-A′剖面基岩面约15 m，地震反射法结果存在一处反射波同向轴杂乱、相位数目变化较大的反射现象。从地表到地下15 m范围内，整条剖面电性层连续，15 m以下呈现中间高阻两侧低阻的特征，北侧标高35 m至6 m也有一个高阻体。南北两侧高阻不连续，表明存在基岩断裂。推断该断面上存在2处断裂，正断层异常点坐标为N29°33′58.31″，E115°30′25.20″，倾向南东，倾角约71°；逆断层异常点坐标N29°33′58.32″，E115°30′25.2″，倾向北西，倾角约42°(见图8)。测线B-B′剖面也存在2处异常。高密度电法B-B′剖面基岩面约12 m。从地表到地下12 m范围内，整条剖面电性层连续，12 m以下呈现中间低阻两侧高阻的特征，尤其是测线180～200 m范围内出现低阻带，疑为基岩断层破碎带。同时，在测线280 m处出现一小型低阻带，应为主断裂的分支断裂。总之，推断测线B-B′剖面上存在2处断裂，主断裂位于测线190 m附近，显示正断性质，断层倾向南东，倾角约55°，高密度电法显示错距达到1～3 m(见图9)；分支断裂位于测线280 m附近，断层性质不详，疑为主断裂上盘下降引起主断裂南东侧土体补偿式错动(见图9)。

图8 A-A′探测剖面高密度电法测量结果Fig.8 Results of high density resistivity measuring of Line A-A′

图9 B-B′探测剖面高密度电法测量结果Fig.9 Results of high density resistivity measuring of Line B-B′

对RAD7测氡探测和高密度电法探测异常点进行叠加分析，认为该区分布一条北东走向陡倾正断裂，断裂走向NE50°—85°，倾向南东，倾角 60°—85°。

3 横岗砖厂断裂活动特征分析

在高密度电法和RAD7测氡探测异常点叠加处进行小规模探槽开挖，揭露该处为横岗断裂通过区(受槽探深度及周边环境影响，未揭露到底)。揭露剖面厚度4～6 m，自下而上可划分为2层：①剖面上部3～4 m为灰褐色—褐黄色夹少量次圆状砾石坡洪物层；②下部1～2 m为紫红—棕红色黏土，富含铁-锰质薄膜(见图10)。根据地层上下新老关系及微构造特征，横岗断裂性质为正断裂，断距大于3 m(未揭露到底)。断裂面上发育5条破裂裂缝，分别为F1—F5(见图11)，产状142°—175°∠60°—79°。其中F1为主断裂面，平直，延伸好，可见长度约6 m，为层①和②分界面，且在下盘断面可见4条近平行铲刮沟槽，分别为T1—T4(见图11)，为断裂上下盘间相对运动砾石铲刮形成的细小沟槽，一般长0.5～1.0 m，最大长约1.5 m，宽2～4 cm，深2～15 mm，产状45°∠28°—31°，铲刮沟槽表明横岗断裂正断兼有左旋倾滑性质。同时，断裂次级破裂面亦有擦痕(见图12)，F4中擦痕清晰，且破裂面光滑，呈镜面现象。沿横岗断裂走向追索，在RAD7测线B-B′异常点发现6条地裂缝出露，分别为L1—L6(见图13)，且显示剖面底部层①砾石层被错开，地裂缝走向55°—65°，倾角 50°—85°，上覆层②为典型网纹红黏土，推测认为横岗砖厂断裂从该点通过。

图10 探槽局部剖面照片(镜向70°)Fig.10 Exploratory trench part profile photo

图11 探槽剖面素描图Fig.11 Exploratory trench sketch

图12 探槽剖面F4断层擦痕(镜向130°)Fig.12 The strias of F4 fault in exploratory trench profile

图13 地裂缝出露剖面位置Fig.13 Exposed profile location of fissures

为进一步确定断层活动时代，在探槽开挖揭露断裂面上，取上断点地层沉积物进行ESR测年，测试结果显示最老年龄为0.42 Ma，最新活动年龄为0.27 Ma，断层活动时代为距今0.27～0.42 Ma范围内，表明该断裂在中更新世中期显著活动过，为一条中更新世活动断裂。

综上分析，笔者认为该区地裂缝发育受该横岗砖厂断裂控制，地裂缝的形成是横岗砖厂断裂活动在第四系地表的响应。

4 结论

江西瑞昌横岗砖厂开挖场地见丰富地裂缝出露，地裂缝呈雁翅或羽列状分布，具有较好的延伸性。地裂缝内多有灰白色—浅灰色脱硅富铝作用产生的黏土矿物充填。地裂缝总体走向均为北东向，具有较强规律性和一致性。

经地球化学RAD7测氡和地球物理高密度电法联合剖面探测，均发现测量值异常且集中分布。在联合探测剖面异常值叠加部位局部探槽开挖揭露出5条断裂面，断裂面擦痕清晰，铲刮细小沟槽发育，显示该断层呈左旋倾滑性质。沿着断层追索亦发现一处地裂缝集中密集带，局部砂砾石层被错开。

取该断裂上断点地层沉积物ESR测年分析，年龄为0.27～0.42 Ma，表明该断裂在中更新世中期显著活动过，为一条中更新世活动断裂。

地裂缝走向与横岗断裂走向具有较强的一致性，该区地裂缝发育受该横岗砖厂断裂控制，地裂缝的形成是横岗砖厂断裂活动在第四系地表的响应。

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RESEARCH ON DETECTION AND ACTIVITY OF THE HENGGANG BRICKYARD FAULT IN RUICHANG CITY，JIANGXI PROVINCE

QI Xin, SHAO Chang-sheng, CHEN Zhou-feng, CHEN Li-de

(Wuhan Center, China Geological Survey, Wuhan 430223, China)

In the fault activity survey, we found much more fissures in the Henggang Brickyard in Ruichang City, Jiangxi province. The overall trend of the fissures is NE, the fissures distribute densely in a “cluster” shape, with length more than three hundreds. And filled by gray-white and light gray minerals Through the analysis, this paper considers that there is a north-east trend steep normal fault, with south-east strike and dip angle 60°～75°. Local trench excavation exposes that one of the fault planes diastrophism the Quaternary slope alluvial material, the fault occurrence is 155°∠71°, fault strike NE 65°, upside down, stagger distance up to 3 m (not reveal bottom). The fault is straight, we can clearly visible scratches on the fault plane, and five 1～2 m long scraping grooves with 5～20 m deep. These display the fault is left-lateral dip-slip. Through ESR to date the strata sediment from upper breakpoint, the age range is 0.27～0.42 Ma. Research showes that this fault is significantly active in Middle Pleistocene, it is a Middle Pleistocene active fault. It is analysed that the development of ground fissures in this area are controlled by the Henggang Brickyard fracture, the forming of fissures responded to the activity of Henggang Brickyard fracture in Quaternary.

fissure; active fault; ESR dating; high density resistivity method

1006-6616(2016)03-0594-08

2016-05-05

中国地质调查局地质调查项目“长江中游城市群活动构造与地壳稳定性评价”(1212011120097)

齐信(1983-)，男，硕士，工程师，主要从事水工环方面的调查与研究工作。E-mail：qx_cdut@126.com

P546；P69

A