文山—麻栗坡断裂北段晚第四纪活动特征研究

周青云　张沛全　李鉴林　余建强

摘要：利用航片解译结果并结合野外地质调查，对文山—麻栗坡断裂（简称文麻断裂）北段的地震地质特征进行研究。解译结果显示，断裂沿线活动构造地貌清晰，主要表现为断层陡坎、断陷盆地、水系同步右旋位错等；影像上线性特征明显而平直，构成（文山）盆地与基岩山地的界线。野外地震地质调查结果显示，该断裂在热水寨切错了T2阶地堆积，被错地层光释光（OSL）测年结果为（181±05）ka BP，文山盆地北5 km处同样断错T2阶地堆积，其 14C年龄为（1567±005）ka BP。以上结果表明，该断裂在晚更新世有过明显的活动迹象，运动性质为右旋走滑兼正断。

关键词：文麻断裂；航片解译；构造地貌；阶地

中图分类号：P3152文献标识码：A文章编号：1000-0666（2016）03-0386-11

0引言

中国西南部发育了一个由数条大型活动断裂围成的菱形地块，在青藏地块的推动下，向SSE方向运动，这个块体被称为川滇菱形块体（李坪，汪良谋，1975；Tapponnier，Molnar，1976；阚荣举等，1977；张培震等，2003）。川滇菱形块体的东边界为鲜水河—小江断裂带，小江断裂带是云南地区一条重要的活动断裂，这条断裂带上发生过云南唯一一次8级地震以及多次7级地震。据研究，小江断裂至少深切至下地壳（Mouslopoulou et al，2007），甚至切穿了莫霍面（Wang et al， 2009），以左旋走滑为主，滑动速率为10～15 mm/a（何宏林等，2002；宋方敏等，1998；李乐等，2013；He et al，2002）。据GPS研究成果，小江断裂以西的块体运动速度为1078 mm/a，方向为141°，以东的滇东块体运动速度为622 mm/a，方向为128°（王伶俐等，2015），这表明经过川滇菱形块体东边界的应变积累速率为456 mm/a，剩下622 mm/a的应变积累应该发生在小江断裂以东的滇东块体内。但实际上，小江断裂两侧块体的地震活动程度差异巨大，滇东块体的活动程度很低，晚第四纪活动断裂少。

文山—麻栗坡断裂（以下简称为文麻断裂），走向NW，是位于小江断裂和红河断裂以东的一条规模较大的断裂。该断裂北西起于南盘江边的平远街盆地，向南东经热水寨、文山、麻栗坡后，在天保附近延出国界，全长超过300 km（图1）。如今该断裂地貌特征是在新生代以来的构造运动和地表剥蚀的共同作用下形成的，研究这些地形地貌的信息，有助于了解其活动构造的运动特征（Burbank ，Anderson，2011）。据文麻断裂对地貌控制作用的强弱，以文山盆地南缘为界，可被分为北段和南段。该断裂对北段地貌的控制作用明显，例如文山盆地西缘高达200 m的灰岩断层陡崖，控制了马塘、平远街等第四系盆地。有学者对云南地区的现代构造应力场进行过研究（秦嘉政，钱晓东，2005；崔效锋等，2006；钱晓东等，2011），但是基本上都没有给出文山附近的构造应力场的性质，主要原因是文山地区的强震非常少，从统计意义上来看可靠性不高。进行文麻断裂运动性质的研究，对于探究川滇菱形块体以东的构造运动机制、应力应变的积累方式及滇东地震风险评估等有着重要的理论和实际意义。近年来，文山—平远街一带工程建设对山麓地带的开发，揭露了一些断层剖面，这些剖面为本文研究文山—麻栗坡断裂的活动性和滑动速率提供了便利条件。

1航片线性特征解译

活动断裂是指晚第四纪或晚更新世以来有过活动、现今仍在活动、未来也可能活动的断裂（邓启东等，2004；DB/T53—2013）。断裂带的活动对地表的地形地貌有着决定性的作用，形成诸如线性山脊、断层陡崖、水系同步位错和眉脊面等构造地貌（Fu et al，2005）。构造地貌包含了活动构造定量数据的信息，而根据理论与实际经验，数字地形数据又能有效地包含构造地貌的信息（陈桂华等，2006；何宏林，2011；Ganas et al，2005），因此本研究中使用了航片和卫片来研究构造地貌。航片拍摄于20世纪60年代，航片比例尺约为1∶5万，扫描后分辨率在1 m左右，能清晰地解译出断裂活动的地貌痕迹。除使用20世纪航片以外，研究中还使用了谷歌地球的卫星影像。研究区域的谷歌地球卫星影像分辨率达到119 m。

本文首先利用航片对文麻断裂北段进行解译，初步确定断裂的活动位置及可能的构造地貌，然后进行野外考察，获得反映断裂晚更新世以来活动的构造地貌，最后再根据年代学测试结果及其他方法，获得断裂的几何学和运动学特征。

11文山盆地及其以北地区

文山盆地是本文研究目标的最南段部分。该盆地呈北西走向，东边缘形态不规则，主要受溶蚀作用控制；西边缘形态则十分平直，盆地与其西侧基岩之间形成一个高超过200 m、长约7 km的垂直陡坎（图2a、b），陡坎西侧为石炭系灰岩，东侧为盆地内的覆盖物，已有资料显示主要为新近系和第四系，二者厚度分別为124～500 m和0～30 m[ZW（DYB，7]

云南省地质局. 1976.中华人民共和国区域地质调查报告文山幅（G-48-Ⅲ）：66-71.[ZW）]。

陡崖下方自南东向北西串珠状发育了6个洪积扇，洪积扇前缘宽度分别为80、70、76、285、346和168 m，其中，洪积扇4和5规模较大，航片上二者整体呈灰色，顶部呈白色，推测白色部分可能是小型洪积扇覆盖在大型洪积扇的上方。洪积扇4内发育有2个白色洪积扇，其前缘宽度分别为64 m和58 m；洪积扇5内发育1个白色洪积扇，其前缘宽度为103 m。

文山盆地断层陡崖以北约5 km的白沙坡附近，断裂活动形成断陷盆地，盆地长约15 km，宽约05 km，盆地基底为古近系砂岩。盆地内发育有宽约15 m，深约4 m断层槽地（图3），在航片上也清晰可见。断陷盆地以北，沿断裂发育有断塞塘、小型断陷盆地、断层槽地和河流右旋位错120 m等断层地貌（图2c）。

12热水寨

热水寨段南起白沙坡，北至马塘盆地以北，沿线除马塘—热水寨盆地以外，第四系盆地几乎不发育，断裂主要发育在基岩中，而基岩上又大多覆盖了很好的植被及风化壳，断层揭露较少。

该段断裂解译出的微地貌较少。在马塘北东750 m处发育有梳状水系，梳状水系的成因之一是

断裂活动，断裂两盘短期内迅速而不均匀的差异抬升，导致上升盘的侵蚀作用更加明显。

马塘北东梳状水系走向320°，长约21 km（图4），发育在盘龙河（红河三级支流的上游）的T2阶地上，在航片上清晰可见。由北西向南东，这些水系的长度在65～300 m不等，从水系长度来看，这些水系的最早发育时代为晚更新世晚期（何宏林等，1993）。根据野外踏勘结果，断裂两盘的高差约20 m（图5a）。两盘坡顶物质成分相同，均为磨圆度中等的砾石，且有一定的沉积韵律，西北盘沉积物照片显示地层的主要成分为砾石（图5b），下伏基岩均为粉砂岩。砾石的磨圆度中等，表明砾石经过了一段距离不太长的搬运；较大范围内的砾石长轴均近水平，呈层状，表明地层的形成环境较稳定；砾石层及砂层的非水平状，表明地层形成后有过强烈的构造运动。

13平坝寨

平坝寨位于马塘和断裂北端平远街盆地的之间，是断裂研究范围内线性特征最为清楚的段落。断裂该段切割了古生代、中生代和新生代等不同时代的地层，在卫星影像上留下清晰的线性特征。

相比较于其他活动断裂，尤其是全新世活动断裂，例如红河断裂等，平坝寨附近文麻断裂的线性特征规模较小，但更加清晰。

图6a从右往左依次发育有洪积扇同步位错、断塞塘、断层陡坎和断陷盆地等活动断层地貌现象，这些活动构造地貌的依次线性展布表明其成因应为断裂构造运动。发生同步右旋位错的洪积扇前缘宽约100 m和150 m，右旋位错距离分别约为40 m和50 m；断塞塘发育在2个洪积扇之间，长约20 m；断层陡坎发育在河流的T2阶地上，陡坎高度15～20 m（图6b、7a）；对断陷盆地的现场踏勘发现，盆地被人工改造成一个湖泊（图6a左下），湖泊边缘小型洪积扇（扇宽约50 m）和山体基岩呈断层接触（图7c），断层延长线上有炭化带发育（图7b）。

2地震地质特征

根据断裂活动特征等性质的不同，断裂活动特征的研究方法也有差异，常见的有利用断层组构及断层岩（Sibson，1977；Biegel，1993；Collettini et al，2009）、探槽技术（冉勇康，邓启东，1999）、微地貌测量及断层断错地层测年等方法进行研究。野外踏勘期间，发现了较多的断层剖面

及活动断层微地貌，下面由南向北选取几个典型的剖面或地貌予以说明和分析。

21文山盆地北

文麻斷裂在文山盆地内沿盆地西边缘陡崖展布，陡崖为中生代灰岩，因而难以判断陡崖与盆地内的第四纪以来的沉积物是否是断层接触。文山以北范围内灰岩十分发育，岩溶漏斗、石牙等

岩溶地貌较为发育，第四系、尤其是晚更新世及以前的沉积物较不发育。

沿断裂向北西追索，在蚂蟥塘南东约1 km处见断层发育在第四系地层中，其位置如图2a中标识，走向310°，倾向SE，倾角达84°（图8）。断层上盘为砾石粘土层，近断层面处的砾石为泥质砾石，手可折断，砾石长轴陡立，呈定向排列状，表明断层具有倾滑分量；远断层面处的砾石成分为砂岩或灰岩。断层下盘为砂层，砂层的沉积产状与断层近平行。砂层内局部存在炭粉附着的砾石，砾石的磨圆度较高，粒径01～1 cm，取炭粉送美国beta实验室测年为（1567±005）ka BP。断层上盘及下盘物质均十分松散，推测沉积年代并不久远。断层的断面上可见清晰的擦痕，擦痕呈大头针状，上粗下细，显示断层具有正断性质；擦痕侧伏角约40°，表明断层同时具有走滑的性质。

22热水寨

热水寨盆地为一第四纪盆地，盆地内第四系广布。盆地面呈波状起伏，山丘的相对海拔在10～20 m之间，地貌上这些山丘属于盘龙江二级和三级阶地。文麻断裂从热水寨村庄西南经过，在盘龙江的三级阶地上形成长超过1 km的断层槽地（图9、10）。山丘组分一般为河—湖相沉积的砾石—砂互层或砾石层，断层槽地两侧的沉积层中发育有大量断层，图11为其中较为典型的一个。剖面上发育有5条走向北西的断裂，其中4条倾向NE，1条倾向SW，倾向NE的断层面上发育有断层泥，倾向SW的断层面附近见砾石定向排列。根据标识地层及定向排列砾石的指向，表明断层具有倾滑分量；取光释光样，测年结果为（181±05）ka BP，为晚更新世地层，显示断裂晚更新世以来有过活动。断层面上见局部发育有擦痕（图12），擦痕新鲜、湿润，较光滑，侧伏角为25°，表明断裂剖面附近的倾滑速率与走滑速率的比约为1∶2。

在热水寨盆地内，这一套河湖相沉积内发育有大量的断层，沿图8中断层往东约1 km，断层发育在河流的三级阶地上（图13），断层剖面所在地貌部位的拔河高度约15 m。剖面上第四系成分仍以含砂砾石层为主，局部有近水平的黄色砂层透镜体；断层面上的砾石呈定向排列状，指示断层具有倾滑的性质。该剖面往北约1 km处，断裂发育在河流的二级阶地上（图14）。断层两盘的物质与上一剖面有差异，沉积层理不清晰，呈较松散状，砾石的磨圆度也较低，推测其形成时代较上一剖面更近。两剖面断层产状均为走向北西，倾向南西，倾角40～80°。

23洪水塘

洪水塘一带灰岩十分发育，除风化红层及耕植土外，基本不发育有其它第四系，但活动断层的地貌却十分发育。图15b是洪水塘SE约2 km处冲沟同步位错的卫星影像图，3条冲沟均为同步右旋位错，说明其因为断裂右旋走滑运动形成。冲

沟发育在灰岩山脊的坡面上，每条冲沟的长度约600 m，受断层活动影响，3条冲沟均同步右旋位错约100 m，同时产生高约10 m的断层陡坎（图15a），断层陡坎处破碎带发育。

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