龙泉山西麓晚第四纪以来的沉积及构造意义

张 威，马 超

(四川省地震局，四川 成都 610041)

青藏高原的隆升塑造了典型的构造、沉积、地貌、气候等特征，其东缘的龙门山构造带和四川盆地成为地学界研究构造活动和沉积关系的理想地区之一，长期以来受到国内外学者的关注(刘树根，1993；李廷栋，1995；李勇等，2006a；许志琴等，2007；李智武等，2008)。沉积物记录了物质来源、水动力条件和构造演化等重要的地质环境信息，使得其成为重要的研究对象。龙门山持续的走滑逆冲作用，形成了成都盆地，并为其提供了稳定的物源。李勇等(2006b)认为在龙泉山西侧山前缺少下、中更新统沉积。梁斌等(2014)通过野外地质调查发现龙泉山地区主要为中更新统、上更新统和全新统沉积，仅仅缺失下更新统沉积。龙泉山西麓山前第四系沉积厚度相对较薄，主要为粘土沉积和砾石层沉积。对于粘土沉积而言，出露的地层主要为成都粘土，前人进行了较为详细的研究，其成因有冰水沉积和风成沉积(汪波等，2002；乔彦松等，2007；应立朝等，2012，2013)。另外，通过钻孔资料，在柏合镇发现一套埋藏的粘土地层沉积，研究程度较低，对于其沉积特征和成因尚需要开展进一步的工作。本文选择龙泉山西麓为研究区，以晚第四纪以来沉积物为研究对象，在地质地貌调查、年代学测试、粒度分析的基础上，初步分析了这一地区的晚第四纪以来的沉积特征，并分析了沉积对构造活动的响应。

图1 龙泉山区域构造图

1 区域构造概况

龙泉山位于青藏高原的东缘，构成了成都盆地的东边界(见图1)。青藏高原在晚白垩纪—新近纪持续的向东挤压，受到扬子地块的阻挡，形成了龙门山和龙泉山褶皱带。由于龙门山的逆冲推覆作用，在晚三叠世—侏罗纪形成了川西前陆盆地(许志琴等，2007)，龙泉山构成了四川盆地的前陆隆起。龙泉山和苏码头背斜的先后隆起，形成了龙泉山的山前凹陷，为沉积物提供了容纳空间。龙泉山地区出露的前第四纪地层主要是侏罗系和白垩系，岩性主要为紫红色的泥岩、砂岩和粉砂岩等。龙泉山山前的第四纪沉积呈狭长的条带状沿着龙泉山分布(见图2)，并与龙泉山西坡断裂的走向具有较高的一致性，主要岩性为粘土、砾石层。

图2 龙泉山西麓地层分布图

2 晚第四纪沉积特征

2.1 成都粘土沉积

成都粘土在龙泉山西侧主要分布在金堂—洛带一线，直接覆盖在阶地和中生代基岩之上，厚度一般为2～7 m，主要分布在龙泉驿区以北，主要有黄褐色、棕黄色的粘土构成(见图3)，粒径主要集中在4～32 μm(见表1)，结构较为疏松，分层性较差，发育有浅灰色的网纹构造且发育较为稀疏，含有铁锰质结核，见有零星的钙质结核。通过对分布于龙泉山西坡的成都粘土的光释光年代学样品测试，其形成年代在74.67±9.59～32.34±2.11 ka之间(梁斌等，2013)，为晚更新世沉积。通过粒度分析，成都粘土粒径主要为4～32 μm，其次为小于4 μm，大于32 μm的颗粒也占有一定的比例，实验证明，大于32 μm的颗粒很难在空中被长距离搬运(Tsoar et al.，1987)，沉积物来自于近源的沉积。另外，由于中更新世苏码头背斜已经隆起，龙门山的河流相沉积很难到达于此。因此，成都粘土为近源的风成沉积物，而非水流成因。

图3 龙泉山山前成都粘土沉积剖面

表1 龙泉山山前成都粘土粒度表 %

2.2 柏合粘土沉积

在龙泉驿区柏合镇附近发现一人工开挖剖面(见图4)，主要岩性为紫红色粉砂质粘土，具有分层现象，含有钙质青灰色网纹，偶见贝壳等,该剖面未见底，可见厚度为3 m，共分五个岩性层。

柏合粘土粒径主要集中在4～32 μm(见表2),分选较好；粒度频率曲线大部分呈双峰型(见图5)，可能指示水动力的变化过程。通过钻孔资料分析，粉砂质粘土沉积范围在太平镇以北、洛带镇以南的地区，粘土厚度不一，沉积厚度最大的集中在龙泉驿区，约为27 m，往太平镇方向厚度减薄。通过对该剖面处的钻孔进行分析，粘土沉积厚度为11.5 m，在其剖面的0.8 m处和2.5 m处采集14C样品，其年龄值分别为1480±30 aB.P.和2300±30 aB.P.，沉积速率为2 mm/a。但在其底部粘土层中未发现有炭样，无法直接对粘土层底部的沉积时代进行约束，结合沉积速率，推算出粘土底界的沉积年龄为 5 750 a,属于全新世沉积。

图4 龙泉驿区柏合镇全新统实测剖面

①黄色粘土层:粘土的粘性较高，可塑性强，厚度为0.54 m；②褐色泥质层:灰褐色含少量砂质，厚度较小,含见贝壳类化石，14C年龄值：2300±30aB.P.，厚度为0.08 m；③红褐色粘土层:粘性较强，其中发育蠕虫状灰白色条带，上部14C测龄值：1480±30aB.P.，厚度为0.83 m；④红褐色粉砂质粘土:粘土中含有粉砂质，粘土粘度较低，颜色为红褐色，厚度为0.99 m；⑤棕黄色人工填土：人工堆积，偶见砖砾，厚度为0.56 m

图5 柏合镇粘土沉积粒度频率曲线

表2柏合镇地质剖面样品粒度表 %

样品编号<4μm4～32μm>32μm125.457.617227.756.815.5320.264.815.1420.864.814.4533.245.521.362448.327.7

图6 龙泉山西麓第四系钻孔及深度分布图

3 构造意义

龙门山的逆冲作用是龙泉山构造活动和山前沉积的主要动力，这种动力通过断层—滑脱作用来实现，主要是发育在三叠系中的膏岩滑脱层和龙泉山断裂带相接。依据1∶20万成都幅地质图，在苏码头背斜和龙泉山背斜之间沉积了中更新世的砾石层。钻孔同样揭示了该套灰黄色砾石层，砾石成份主要为石英岩、石英砂岩，砾石大小2～5 cm，磨圆中等，次圆状。砾石层厚度2～7 m。苏码头背斜的隆起时间应晚于中更新世砾石层的形成时间，更晚于龙泉山背斜的隆起。这也说明来自于龙门山的挤压力持续的，不断的向盆地内扩展，持续的挤压在成都盆地内形成了一系列凸起和凹陷。通过钻孔分析对比，龙泉山西麓山前第四系沉积厚度最大地区在龙泉驿区(见图6)，最大深度35.3 m，在其南北方向厚度逐渐减少。这证明了龙门山的挤压力具有非均匀性，不同地区受到不同的应力，在龙泉山山前褶皱弯曲的程度不同，造成了沉积厚度也不相同。

4 结论

成都粘土在龙泉山西麓主要分布在洛带以北的地区，形成于晚更新世晚期，属于近源的风成沉积。柏合粘土在龙泉山西麓主要分布在洛带和太平镇之间，物源来自于龙泉山，属于静水环境条件下的沉积。龙泉山西麓第四纪沉积物形成时代和厚度的变化反映了晚第四纪以来自于龙门山的挤压力是持续的和非均匀性的，那么在盆地中的褶皱和断层这些易于应力集中的地段可能引发中强地震的风险性应引起足够的重视，如龙泉山断裂带历史上发生多次中强地震，最大的地震为1967年双流、仁寿间的5.5级地震。