引用本文
卢帮华, 王萍, 王慧颖, 赖忠平, 邓志辉, 毕丽思, 王万合. 珠江三角洲西缘西江断裂鹤山—磨刀门段的活动性[J]. 地震地质, 2020,42(6): 1370-1384.
LU Bang-hua, WANG Ping, WANG Hui-ying, LAI Zhong-ping, DENG Zhi-hui, BI Li-si, WAN Wan-he. LATEST PROGRESS ON ACTIVITY OF HESHAN-MODAOMEN SEGMENT, XIJIANG FAULT[J]. SEISMOLOGY AND GEOLOGY, 2020,42(6): 1370-1384.  
DOI:10.3969/j.issn.0253-4967.2020.06.007
Permissions
Copyright©2020, 《地震地质》编辑部
《地震地质》编辑部 所有
珠江三角洲西缘西江断裂鹤山—磨刀门段的活动性
卢帮华1), 王萍2)),*, 王慧颖2), 赖忠平3), 邓志辉1), 毕丽思1), 王万合4)
1)广东省地震局, 广州 510070
2)中国地震局地质研究所, 地震动力学国家重点实验室, 北京 100029
3)汕头大学, 汕头 515063
4)中煤科工集团西安研究院有限公司, 西安 710077
*通讯作者: 王萍, 女, 1964年生, 博士, 研究员, 现主要从事活动构造、 构造地貌、 年代学、 古灾害等方面的工作, E-mail: wangping@ies.ac.cn。

〔作者简介〕 卢帮华, 男, 1970年生, 2001年于北京大学获构造地质硕士学位, 高级工程师, 现主要从事活动构造、 构造地貌、 地震灾害等方面的工作, 电话: 020-87680591, E-mail: huab.l1@163.com。

收稿日期: 2020-02-26
基金项目: 广东省 “十二五”防震减灾规划重点项目 “西江断裂(珠海—江门段)、 吉大断裂探测与地震危险性评价”、 国家自然科学基金(U1901602)和南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海)项目(99147-42080024)共同资助
摘要

西江断裂是位于珠江三角洲西缘的一条重要的NW向断裂, 以鹤山为界可划分为南、 北2段。 其南段为鹤山—磨刀门段, 大部分呈隐伏状, 由于缺乏系统性的深、 浅部探测工作, 对于该段断裂的活动性存在着不同的认识, 影响了断裂沿线的地震灾害风险评估及防治工作。 文中通过地震地质调查、 浅层地震勘探、 钻孔联合剖面探测、 第四纪沉积物年代测试等, 对该段断裂的展布与活动性进行了研究。 在浅层地震勘探的断点附近, 基于有代表性的2个跨断层钻孔联合剖面的探测结果开展了相关分析, 均发现了存在基岩断裂。 构造岩以断层角砾岩、 碎裂岩为主, 断层物质已固化。 后期沿断层带的部分地段被侵蚀形成凹槽, 其上覆晚更新世河流堆积或全新世海侵沉积层内未见断错或地层扰动变形。 根据地貌、 断层产状以及横向断裂的发育, 以竹排岛南的五指山断裂为界将西江断裂划分为南、 北2段, 没有发现北段晚更新世晚期以来、 南段至少自全新世以来活动的证据。

关键词: 西江断裂; 断裂活动性; 浅层地震勘探; 跨断层钻探; 地质年代学
中图分类号:P315.2 文献标志码:A 文章编号:0253-4967(2020)06-1370-15
LATEST PROGRESS ON ACTIVITY OF HESHAN-MODAOMEN SEGMENT, XIJIANG FAULT
LU Bang-hua1), WANG Ping2), WANG Hui-ying2), LAI Zhong-ping3), DENG Zhi-hui1), BI Li-si1), WAN Wan-he4)
1)Guangdong Earthquake Agency, Guangzhou 510070, China
2)State Key Laboratory of Earthquakes Dynamics, Institute of Geology, China Earthquakes Administration, Beijing 100029, China
3)Shantou University, Shantou 515063, China
4)Xi'an Research Institute, China Coal Technology and Engineering Group Corp, Xi'an 710077, China
Abstract

The Xijiang Fault is an important NW-trending fault with a length of~200km, located in the western part of the Pearl River Delta. A M4 3/4 earthquake occurred at the northern end of the fault(Sihui)in 1445 and a magnitude 5 earthquake occurred at the southern end of the fault(Modaomen Waters)in 1905. Heshan is the boundary between the southern and the northern segments of this fault. The southern segment which is called Heshan-Modaomen segment is mainly hidden faults. The activity of Heshan-Modaomen segment remains controversial due to the lack of systematic studies for the deep and shallow exploration, which affects the assessment and prevention of earthquake disaster risk. In this paper, we concentrate particularly on the distribution and activity of Heshan-Modaomen segment using seismic geological surveys, shallow seismic exploration, joint borehole profile detection, and Quaternary geochronology.
Field geological surveys show that the fault zone is prominently normal sinistral strike-slip faults, striking about N310°~330°W, with a width of 10~20m. Most of them dip northeast at angles of 60°~80°. Observations on typical outcrop show that cataclasite, breccias and siliceous rocks are developed on the faults. Fault planes often have smooth and polished surfaces and no fault geomorphology has been developed along the fault zone. The overlying eluvial weathered soil materials have not been disturbed or cut. We carried out shallow cross-fault sounding of 7 profiles in the hidden section of the fault zone using longitudinal wave reflection method of multifold coverage observation system. As a result, we obtained the reflection time sections of the target stratum and the main structure. A total of 13 breaking points to be investigated were explained. We also performed cross-fault drilling at the location of the seismic data interpretation profile and catalogued drilling cores.14C and OSL samples were collected systematically. The14C dating was performed by the BETA Laboratory in the United States and 16 valid age data were obtained. OSL dating was performed by the OSL Laboratory of China University of Geosciences(Wuhan)and 6 age data were obtained.
This paper presents the study results of two representative cross-fault profiles. The shallow exploration survey line XJ1 and the row drill profile P1 are located in the southern section of the fault where six boreholes are arranged. We find the existence of bedrock faults on the joint borehole profile. The grooves developed thereupon are filled with the late Pleistocene paleochannel deposits with no obvious faults observed. The overlying Holocene strata are horizontal and continuous, without cutting and disturbance. Combined with the stratigraphic age, we infer that the fault has been inactive for at least about 11 000 years. The shallow exploration survey line XJ2 and row drill profile P3 are located in the northern section of the fault, where a total of seven boreholes are arranged. The borehole sections reveal the existence of fault crushed zone in the underlying bedrock(Cambrian hornstone). The tectonites are mainly fault breccias and cataclastic rocks with chlorite alteration. Groove landforms are formed along the fault zone with strong erosion at the later stage, and filling and accumulation occurred since the Holocene transgression with no fracture cutting or stratum disturbance. According to the landform, the occurrence of faults and the development of transverse active faults, the Heshan-Modaomen segment of Xijiang Fault can be further divided into two segments with the boundary of Zhupai Island. Both of them have been inactive since the Holocene.

Keyword: Xijiang Fault; fault activity; shallow seismic exploration; crossing-fault drill; geochronology
0 引言

西江断裂是珠江三角洲西缘一条重要的NW向断裂, 长约200km(黄镇国等, 1982; 黄玉昆等, 1983; 张虎男等, 1990; 陈国能等, 1995; 黄日恒等, 2000; 宋方敏等, 2003; 董好刚等, 2012; 曾敏等, 2016)。 断裂的北端(四会)于1445年发生了4 3/4级地震, 断裂的南端(磨刀门水域)于1905年发生了5级地震( 图 1)。 西江断裂的活动性评价关系到珠江三角洲地区的城市安全和社会可持续发展, 是区域地震设防烈度和防震减灾战略体系重建的重要基础性问题。

图 1 西江断裂鹤山—磨刀门段的平面分布图以及浅层地震勘探、 跨断层联合剖面探测位置图
1 第四系; 2 前第四系; 3 西江断裂北段及倾向; 4 西江断裂南段及倾向; 5 其他断裂; 6 历史破坏地震的震中; 7 浅层地震勘探测线及编号; 8 跨断层联合剖面及编号; 9 野外观察点及编号。F1西江断裂; F2泥湾门断裂; F3新会-外海断裂; F4翠亨-田头断裂; F5五指山断裂Fig. 1 Geological map of Heshan-Modaomen segment of Xijiang Fault and the location of shallow seismic surveys and cross-fault joint profile detection.

西江断裂沿西江下游区域的NW向河道发育。 前人以鹤山(九江)为界, 将西江断裂分为南、 北2段: 北段为四会—鹤山段, 长约110km; 南段为鹤山—磨刀门段, 长约92km(张虎男等, 1990)。 也有学者以江门为界将南段进一步划分为不同的断层段(吴业彪等, 1999; 曾敏等, 2016; 董好刚等, 2017)。 目前, 对于西江断裂活动性的认识仍然存在分歧: 一种观点认为西江断裂是不活动的(张虎男等, 1990); 另一种观点认为西江断裂是晚第四纪活动断裂(钟建强等, 1991; 张虎男等, 1994; 吴业彪等, 1999; 黄日恒等, 2000; 宋方敏等, 2003; 郭良田等, 2008; 姚衍桃等, 2008; 余章馨等, 2016; 曾敏等, 2016), 甚至是全新世活动断裂(黄玉昆等, 1983; 广东省地震科技咨询服务中心, 1989; 广东省工程防震研究院, 2002; 魏柏林等, 2002; 宋方敏等, 2003; 董好刚, 2016; 宗永强等, 2016; 董好刚等, 2017)。 有资料认为断裂的活动方式以蠕滑为主, 兼具少量黏滑(广东省工程防震研究院, 2002)。

西江断裂自鹤山以南绝大部分隐伏于水域之下或被第四系覆盖。 我们通过地质调查、 浅层地震反射勘探、 跨断层钻孔联合剖面探测等工作, 结合第四纪沉积物的年代测试等, 对断裂的展布与活动特征进行了研究。

1 地震地质调查

西江断裂鹤山—磨刀门段大致沿着西江水道向SE延伸( 图 1), 多呈隐伏状, 局部可见断面露头。 我们对这些露头剖面进行了观察, 结果显示, 断裂由主干断裂和次级断裂构成。 主干断裂自仓边村、 北达村一带向SE延伸, 经过连台山斜穿西江, 经荷塘岛后向SE延伸并再次潜入西江, 总体走向为 N310°~330°W, 倾向NE, 倾角为60°~80°, 在空间延伸上较平直; 破碎带一般宽10~20m, 断层性质为正断兼左旋。 次级断裂与主干断裂的产状大致一致, 规模小。

在断裂北端的蓬江区仓边村( 图 1 中的观察点A), 断裂发育于侏罗系黄褐色砂岩中, 为正断层, 产状为300°/SW∠62°。 破碎带宽约20m, 发育碎裂岩、 角砾岩和硅化岩, 断裂面干净闭合, 断裂带上覆坡积层( 图 2)。 在蓬江区连台山( 图 1 中的观察点B), 断裂发育于黄褐色侏罗纪砂岩中, 为正断层, 产状约为320°/NE∠60°, 断层的破碎带宽约10m, 以角砾岩、 碎粉岩和碎裂岩为主, 透镜体发育, 断裂面干净闭合, 断层物质固结, 断裂上部被残坡积物覆盖( 图 3)。 沿断裂未见断错地貌发育, 上覆残坡积风化土层(QP)未受到扰动或被穿切。

图 2 仓边村的地质构造剖面图
①残坡积层; ②下白垩统砂岩; ③构造角砾岩与碎裂岩带; ④碎裂岩带; ⑤硅化岩与角砾岩带Fig. 2 Geological structure section of Cangbian Village.

图 3 连台山的地质构造剖面图
①第四系残坡积层; ②下白垩统砂岩; ③构造角砾岩与碎粉岩带; ④碎裂岩带; ⑤碎粉岩带; ⑥构造角砾岩带; ⑦下白垩统砂岩Fig. 3 Geological structure section of Liantai Mountain.

综上, 野外地质调查显示, 断裂晚第四纪以来没有明显活动。

2 浅层地震勘探

为进一步揭示断裂的展布与活动性, 在断裂隐伏段布设了7条跨断层的浅层地震勘探测线( 图 1), 采用多次覆盖观测系统的地震纵波反射探测方法对其进行了探测。

在陆域、 水域和水陆过渡带分别选用不同的设备和施工方式。 在陆域采用加拿大产Aries型数字地震仪和1台7吨WTC5152TZY型可控震源; 在水域采用美国产Seismic Source DAQ link-Ⅲ 型数字地震仪、 高压空气枪及其配套设备; 在水陆过渡带采用水域震源激发、 陆地节点式地震设备接收的特殊观测方式。

为消除干扰、 增强分辨率, 对数据进行了折射静校正、 地表一致性反褶积、 常速扫描、 自动剩余静校正、 叠后去噪和偏移测试等处理, 获得了清晰的反射波层次。 根据地震时间剖面的特征, 共解释了3个强反射界面, 分别为Ts、 T0和Tn。 结合区域钻孔, 通过层位标定, 将T0波解释为第四系与下伏基岩顶界面之间的反射波; 将Ts波解释为水底的反射波; 将Tn波解释为断层槽谷内填充的泥砂层之间的反射波。 图 4 为本次浅层地震勘探测线的原始记录(部分)、 断点时间剖面和地质解释图。

图 4 西江断裂的浅层地震剖面(断点附近)
a XJ1测线的原始记录、 F3断点的时间剖面和地质解释图; b XJ2测线的原始记录、 F3断点的时间剖面和地质解释图Fig. 4 Shallow seismic profile of Xijiang Fault.

基于本次浅层地震勘探资料共解释出7个主要断点, 其特征见表1。 总体来看, 断裂北段倾向NE, 为正断层, 局部视断距3~4m; 南段倾向SW, 也为正断性质。 在地震剖面上, 各断点均未断错第四系层位。

表1 西江断裂浅层地震勘探工作主要断点的特征简表 Table1 Brief table of main characteristics of breakpoints on shallow seismic surveys in Xijiang Fault

图 5 西江断裂浅层地震勘探XJ7测线的时间剖面(断点附近)Fig. 5 Time section of Line XJ7 in shallow seismic exploration of Xijiang Fault(near the breakpoint).

3 跨断层钻孔联合剖面探测

在浅层地震勘探测线解释断层的位置进行了跨断层钻孔联合剖面探测。 钻孔布设在断裂的两盘, 每盘至少有3个钻孔, 钻孔的连线与断层的走向垂直或呈大角度相交。 将第1个钻孔的位置定于浅层地震勘探解释的断层上断点地表投影坐标点的附近, 并根据前面钻孔所揭露的地层、 断裂发育的情况对其后钻孔的位置进行调整。

对5条物探测线都进行了钻孔剖面探测, 其中3条钻探剖面揭露的断裂性质类似(P3、 P5、 P7), 与P1揭露的断裂倾向相反。 限于文章篇幅, 本文选择具有代表性的P1和P3钻孔剖面进行介绍和对比说明。

采用XY-200型钻机、 专用双管单动岩心管及半合管进行探测, 在海域进行钻探时配置1条钻探船和1条交通船。 对陆地孔位采用全站仪放孔及定位, 对海域钻孔采用GPS测量定位(1台GPS导航仪和GPS差分定位仪相结合测定孔位)。 对钻机水平度、 孔斜和钻杆长度进行了监测, 回次进尺控制为1.5m。 使用双管单动及半合管取芯, 淤泥和黏土的取芯率达95%, 砂及砾石层的岩心采取率达85%, 强风化、 断裂破碎带层的岩心采取率 > 80% 。

对钻孔岩心进行编录, 不遗漏厚度≥ 20cm的地层单元; 同时进行了岩性特征识别和沉积相划分。 系统地采集了14C、 光释光(OSL)样品。 14C样品主要为木块和淤泥。 OSL样品一般采自粉砂层, 取样方法是将铁皮样盒装入对开式取样器中, 与岩心管对接, 然后用泵压慢慢推出, 取出试样后迅速封盖两头并及时用遮光布包好, 用蜡封存。

在2排钻孔中共采集16件14C样品、 6件光释光样品进行测试。 14C样品由美国BETA实验室完成测试, 表2给出了经Calib602(Reimer et al., 2009)日历年龄校正后的结果。 OSL样品由中国地质大学(武汉)OSL实验室完成测试, 采用单片再生与标准生长曲线结合法进行等效剂量(De)测试, 结果见表3、 图 6 和 图 7。

表2 AMS 14C测年及日历年龄校正结果 Table2 Results of AMS 14C dating
表3 光释光测年结果 Table3 Results of OSL dating

图 6 西江口跨断层钻孔联合探测P1剖面
a XJ1测线的时间深度解释剖面; b P1钻孔联合剖面图。 1 淤泥质砂土; 2 淤泥质粉质黏土; 3 灰黄色中细砂; 4 灰黄色粗砾砂; 5 灰黄色卵砾石夹砂; 6 花岗岩; 7 断层破碎带; 8 钻孔及编号; 9 14C样品Fig. 6 Joint detection profile P1 of cross-fault drilling at the estuary of Xijiang River.

图 7 竹排岛跨断层钻孔联合探测P3剖面
a XJ2测线的时间深度解释剖面图; b P3钻孔联合剖面图。 1 填土; 2 浅灰色粉砂; 3 灰黑色淤泥; 4 含贝壳淤泥; 5 淤泥与砂互层; 6 含贝壳中细砂; 7 深灰色粉砂; 8 淤泥质黏土; 9 角岩; 10 断层破碎带; 11 钻孔及编号; 12 14C样品; 13 OSL样品Fig. 7 Joint detection profile P3 of cross-fault drilling in Zhupai Island.

3.1 跨断层钻孔联合剖面探测P1剖面

浅层地震勘探XJ1测线的走向为N67°E, 长2 336m( 图 1)。 在剖面1 100m处, T0反射波不连续, 成凹陷状, Ts、 T0界面与两侧相比差异较大, 判断为断点, 上断点埋深为112m, 断裂倾向SW( 图4a), 跨该剖面布置含6个钻孔的钻孔联合剖面(P1剖面), 孔口(海底)标高为-7.98~-2.73m(黄海高程), 剖面总长为181.8m( 图 6)。 剖面揭露的第四系厚度为104.8~127.2m, 为晚更新世—全新世海陆交互沉积, 可划分为3段: 上段(底部海拔-20.13~-15.30m, 厚9.1~17.1m)为灰黄色-灰色淤泥质砂层, 偶见贝壳碎屑, 属潮上带环境沉积, 14C样品的年龄为510cal a, 为近代沉积; 中段(底部海拔-75.2~-67.2m, 厚47.1~51.8m)为灰色、 深灰色淤泥质粉质黏土层, 含少量贝壳碎屑, 属滨海-河口湾沉积环境, 14C样品的年龄约为1 520~11 145cal a; 下段(底部海拔-133.68~-111.40m, 厚41.3~65.4m)为灰黄、 灰色的粗砾砂层, 混含少量黏土、 淤泥及贝壳碎屑, 部分层位含磨圆较好的砾石, 属河流相沉积环境, 光释光样品的年龄为(16.68±0.72)ka和(23.20±0.82)ka, 为晚更新世沉积。

剖面中段的灰色沉积为珠江三角洲上旋回海侵期沉积, 下段黄色砂砾石为埋藏古河流沉积, 古河道沉积充填于断裂带之上的凹槽中, 凹槽的形成可能与断裂带表面易受河流侵蚀有关。 在P1-1—P1-4孔揭露出的花岗岩基岩中发育断裂破碎带, 由构造角砾岩组成。 破碎带厚1.1~13.3m, 其内倾角为40°~50°的断面较发育(局部近垂直)。 构造角砾岩褐铁矿化、 硅化发育, 断层物质已固化, 显示为老的基岩断裂。

总之, 通过该联合钻孔剖面发现了存在基岩断裂, 其上凹槽中充填的晚更新世古河道沉积未见断错痕迹, 也未遭受扰动。 结合地层年龄分析认为断裂至少自晚更新世晚期以来没有活动。

3.2 跨断层钻孔联合剖面探测P3剖面

浅层地震勘探XJ2测线( 图 1)的走向为N55°E, 长3 741m。 在剖面140m处T0反射波不连续, 呈凹陷状, Ts、 T0界面与两侧相比差异较大, 判断为断点, 上断点埋深为92m, 断裂倾向SW( 图4b)。

钻孔联合剖面(P3剖面)位于XJ2测线南约1.3km, 与XJ2测线平行, 共布设7个钻孔, 孔口标高为0.76~1.32m(黄海高程), 剖面总长为101.9m( 图 7)。 剖面揭露的第四系厚度为53.80~69.00m, 顶部为人工填土, 其下为全新世海陆交互相沉积层, 大致可划分为3段: 上段(底部海拔-12.62~-9.10m, 厚5.0~10.1m)为浅灰色、 灰褐色粉砂层, 局部夹淤泥透镜体, 埋深12.5m处的14C样品的年龄约为260~305cal a, 埋深4.68m处的光释光样品的年龄约为(0.34±0.03)ka; 中段(底部海拔-25.82~-24.88m, 厚约12.8~16.0m)为灰黑色淤泥层, 含少量贝壳, 局部夹薄层粉细砂, 埋深21.0m处的14C样品的年龄约为935~1 065cal a, 埋深25.3m处的光释光样品的年龄约为(1.62±0.12)ka; 下段为灰黑色、 深灰色的淤泥与砂互层(底部海拔-68.24~-52.91m, 厚约27.70~42.50m), 具腥臭味, 可进一步划分为4层。 顶部为含贝壳和植物残体的淤泥, 厚3.50~6.20m, 14C样品的年龄为8 020~8 195cal a; 其下为灰黑色淤泥与砂互层, 厚10.20~17.00m, 14C样品的年龄约为10 495~10 660cal a, 光释光样品的年龄约为7.52~10.92ka; 再下为深灰色含贝壳中细砂层, 含较多贝壳, 厚2.10~3.60m, 光释光样品的年龄为7.52~10.92ka; 底部为深灰色细中砂层, 局部可见少量贝壳, 厚1.30~10.00m, 局部见淤泥透镜体, 14C样品的年龄约为10 510~10 745cal a, 光释光样品的年龄约为(10.2±0.71)ka。 剖面东部(P3-2东部, P3-5、 P3-4、 P3-7孔)第四系突然增厚9.80~16.80m, 形成1个凹槽式沉积区, 凹槽内为1套深灰、 灰黑色的淤泥与砂互层, 淤泥厚1.7~8.9m, 砂层厚0.8~3.0m, 14C样品的年龄为462~92 969cal a, 与上覆地层的测年数据呈倒置现象, 但年龄值差距不大, 推测为测年数据误差所致。

钻孔剖面揭示了下伏基岩(寒武纪角岩)中存在断层破碎带。 构造岩以断层角砾岩、 碎裂岩为主, 发育绿泥石化蚀变; 破碎带的高差为8.49m, 视倾角约为55°。 高清全智能孔内电视探测显示断面的产状为15°~46°∠63°~68°, 上覆第四纪地层稳定, 未见断层扰动。

分析整个剖面可知, 该区第四系上中部层位稳定; 底部为凹槽式沉积区。 凹槽区内为1套深灰—灰黑色的淤泥与砂互层, 层理水平, 覆盖于破碎带之上, P3-5斜向穿过沉积层与基岩的接触面, 没有发现受断裂活动影响的迹象。 凹槽区上覆(整个剖面)第四系层位连续、 延伸稳定, 未见断裂影响。 凹槽区沉积与上覆连续沉积的岩性一致, 属正常沉积, 即花岗岩与全新世早期地层为不整合接触。 因此, 该剖面揭示的断裂全新世未发生错动。

4 断裂分段与活动性讨论

从地形地貌看( 图 1), 以五指山断裂、 竹排岛一带为界, 中部的一系列高海拔山峰均紧邻此界线以北分布, 如五桂山、 五指山和大旗山等, 最高海拔> 500m; 而在以南地区, 紧邻此界线的区域为平原地带, 仅在近海分布有海拔< 300m的丘陵, 地貌有明显的反差。 在地貌反差部位发育NE向、 附近有泉水分布的五指山断裂( 图 1)(广东省地质矿产局七五七地质大队, 1989)切割鹤山—磨刀门断裂段, 也是该断裂段再分为南、 北2段的证据之一。

另外, 在竹排岛以北, 野外调查显示主干断裂倾向NE, 浅层地震勘探( 表1, XJ2—XJ7)和跨断层钻孔联合剖面探测( 图 7)证实断裂的倾向为NE; 在竹排岛以南, 浅层地震勘探( 表1, XJ1)以及跨断层钻孔联合剖面探测均显示主干断裂倾向SW( 图 6)。 因此, 从断裂的产状来看, 断裂南段与北段的倾向明显不同, 北段倾向NE, 南段倾向SW。

张虎男等(1990)曾对磨刀门大桥钻孔岩心的断层物质(断层泥)进行热释光测年, 得到的年龄为(23 400±1 500)a, 并据此提出西江断裂的活动时代为晚第四纪。 随着测年技术的发展, 使用热释光方法对地表断层带物质进行测年, 无论是在理论还是结果方面都存在很大不确定性已成为共识。 因此, 若仅据此认为断裂在晚更新世曾活动过显然证据不足。

总之, 根据地质地貌调查、 浅层地震勘探和联合钻孔剖面探测结果可知, 西江断裂鹤山—磨刀门段以竹排岛南侧的五指山断裂为界可划分为南、 北2段。 北段总长约68km, 总体走向为 N310°~330°W, 倾向NE, 倾角为60°~80°; 南段展布于竹排岛南侧的西江河道, 隐伏于水域中, 长约24km, 总体走向约为N330°W, 倾向SW, 倾角为72°~76°。 在北段没有发现晚更新世晚期以来活动的证据, 而南段至少自全新世以来无明显活动。 由于基岩之上覆盖的最新地层都较年轻, 缺失第四纪其他时代的堆积物, 关于断裂晚更新世早中期或更早的时期是否活动, 还无法根据现有资料确定。

5 结论

(1)地质调查结果显示, 西江断裂鹤山—磨刀门段的总体走向为 N310°~330°W; 断裂破碎带宽约10~20m, 断层性质为正断兼左旋, 断层物质固结, 未见新鲜破裂面; 沿断裂走向未见断错地貌发育, 断裂上覆残坡积风化土层未受到断裂扰动或被穿切, 显示断裂晚第四纪以来没有明显活动。

(2)浅层地震勘探反射出清晰的地层界面, 基覆面附近发育凹槽的部位判断为断点, 断裂北段倾向NE, 南段倾向SW, 显示为正断性质, 断裂未断错上覆第四系。 跨断层钻孔联合剖面探测揭露存在基岩断裂, 但构造岩为已固化的断层角砾岩和碎裂岩。 14C和OSL测年结果显示研究区基岩面上广泛分布全新世海侵期沉积, 局部有晚更新世晚期的河流堆积。 沉积地层中未见断错和地层扰动变形的迹象。

(3)西江断裂鹤山—磨刀门段以竹排岛南侧的五指山断裂为界可划分为南、 北2段, 北段总长约68km, 总体走向为 N310°~330°W, 倾向NE, 倾角为60°~80°, 没有发现晚更新世晚期以来的活动证据; 南段展布于竹排岛南侧的西江河道, 隐伏于水域中, 长约24km, 总体走向约 N330°W, 倾向SW, 倾角为72°~76°, 至少自全新世以来不活动。

参考文献
[1] 陈国能, 张坷, 陈华富, 等. 1995. 珠江三角洲断裂构造最新活动性研究[J]. 华南地震, 15(3): 16—21.
CHEN Guo-neng, ZHANG Ke, CHEN Hua-fu, et al. 1995. A study on the neotectonics of the faults in the Pearl River Delta area[J]. South China Journal of Seismology, 15(3): 16—21(in Chinese). [本文引用:1]
[2] 董好刚, 黄长生, 陈雯, 等. 2012. 珠江三角洲环境地质控制性因素及问题分析[J]. 中国地质, 39(2): 539—548.
DONG Hao-gang, HUANG Chang-sheng, CHEN Wen, et al. 2012. The controlling factors of environment geology in the Pearl River Delta Economic Zone and an analysis of existing problems[J]. Geology in China, 39(2): 539—548(in Chinese). [本文引用:1]
[3] 董好刚. 2016. 基于浅层地震勘探的西江断裂第四纪活动性研究[J]. 人民长江, 47(19): 42—46.
DONG Hao-gang. 2016. Shallow seismic survey of activity of Xijiang Fault in Quaternary period[J]. Yangtze River, 47(19): 42—47(in Chinese). [本文引用:1]
[4] 董好刚, 陈宇达. 2017. 西江断裂三水至磨刀门段第四纪活动性再研究[J]. 热带海洋, 36(2): 26—32.
DONG Hao-gang, CHEN Yu-da. 2017. Re-visiting the Quaternary activity of Xijiang Fault from Sanshui to Modaomen[J]. Journal of Tropical Oceanography, 36(2): 26—32(in Chinese). [本文引用:2]
[5] 广东省地震科技咨询服务中心. 1989. 珠海市磨刀门大桥桥址初步方案的工程地质和工程地震勘测研究报告: 珠海市磨刀门大桥工程地质图及调查报告(1︰10 000)[R]. 广州: 广东省地震科技咨询服务中心.
Guangdong Earthquake Technology Consulting Service Center. 1989. Engineering geology and engineering seismic survey study report of the preliminary scheme for the Modaomen bridge site in Zhuhai City: Engineering geological map and investigation report of the Modaomen Bridge in Zhuhai City(1︰10 000)[R]. Guangdong Earthquake Technology Consulting Service Center, Guangzhou(in Chinese). [本文引用:1]
[6] 广东省地质矿产局七五七地质大队. 1989. 珠海区域综合地质调查报告: 斗门县幅(F-49-71-B)[R]. 广州: 广东省地质矿产局.
NO. 757 Geological Brigade, Bureau of Geology and Mineral Resources of Guangdong Province. 1989. Geological survey report of Zhuhai sea area: Doumen(F-49-71-B)[R]. Bureau of Geology and Mineral Resources of Guangdong Province, Guangzhou(in Chinese). [本文引用:1]
[7] 广东省工程防震研究院. 2002. 广州市部分城区地震危险性分析与地震小区划综合报告[R]. 广州: 广东省工程防震研究院.
Guangdong Institute of Earthquake Resistance Engineering. 2002. Synthesis report on earthquake risk analysis and earthquake zonation in some urban districts of Guangzhou [R]. Guangdong Institute of Earthquake Resistance Engineering, Guangzhou(in Chinese). [本文引用:2]
[8] 郭良田, 李运贵. 2008. 珠三角地区晚第四纪以来气候变化和海平面升降的耦合效应[J]. 华南地震, 28(2): 53—58.
GUO Liang-tian, LI Yun-gui. 2008. Coupling effects of climatic change and sea level eustasy since late Quartemary in Pearl River Delta[J]. South China Journal of Seismology, 28(2): 53—58(in Chinese). [本文引用:1]
[9] 黄日恒, 吴业彪, 廖小琼. 2000. 中国地震学会第8次学术大会论文摘要集: 广东沿海的NW向断裂与强震分布[C]. 北京: 中国地震学会: 62.
HUANG Ri-heng, WU Ye-biao, LIAO Xiao-qiong. 2000. Distribution of NW-trending faults and strong earthquakes along the coast of Guangdong[C]. Proceedings of the Eighth Academic Conference of the Chinese Seismological Society, Beijing: 62(in Chinese). [本文引用:2]
[10] 黄玉昆, 夏法, 陈国能. 1983. 断裂构造对珠江三角洲形成和发展的控制作用[J]. 海洋学报, 5(3): 316—327.
HUANG Yu-kun, XIA Fa, CHEN Guo-neng. 1983. Fault structural control on the formation and development of the Pearl River Delta[J]. Acta Oceanologica Sinica, 5(3): 316—327(in Chinese). [本文引用:2]
[11] 黄镇国, 李平日, 张仲英, 等. 1982. 珠江三角洲地区晚更新世以来海平面变化及构造运动问题[J]. 热带地理, 2(1): 29—37.
HUANG Zhen-guo, LI Ping-ri, ZHANG Zhong-ying, et al. 1982. Sea level changes and tectogenesis in the area of Pearl River Delta since the late Pleistocene[J]. Tropical Geography, 2(1): 29—37(in Chinese). [本文引用:1]
[12] 宋方敏, 汪一鹏, 李传友, 等. 2003. 珠江三角洲部分断裂晚第四纪垂直位移速率[J]. 地震地质, 25(2): 203—210.
SONG Fang-min, WANG Yi-peng, LI Chuan-you, et al. 2003. Late Quaternary vertical dislocation rate on several fault in the Zhujiang Delta area[J]. Seismology and Geology, 25(2): 203—210(in Chinese). [本文引用:3]
[13] 魏柏林, 孙崇赤, 秦乃岗, 等. 2002. 珠江三角洲地震活动及预测研究 [M]. 北京: 地震出版社.
WEI Bo-lin, SUN Chong-chi, QIN Nai-gang, et al. 2002. Study on Seismic Activity and Prediction in the Pearl River Delta [M]. Seismological Press, Beijing(in Chinese). [本文引用:1]
[14] 吴业彪, 孙崇赤, 葛加, 等. 1999. 西江断裂鹤山—江门段的构造活动性[J]. 华南地震, 19(3): 60—65.
WU Ye-biao, SUN Chong-chi, GE Jia, et al. 1999. Tectonic activity of the Heshan-Jiangmen segment in Xijiang Fault[J]. South China Journal of Seismology, 19(3): 60—65(in Chinese). [本文引用:2]
[15] 姚衍桃, 詹文欢, 刘再峰, 等. 2008. 珠江三角洲的新构造运动及其与三角洲演化的关系[J]. 华南地震, 28(1): 29—40.
YAO Yan-tao, ZHAN Wen-huan, LIU Zai-feng, et al. 2008. Neotectonics of the Pearl River Delta and its relationship with the deltaic evolution[J]. South China Journal of Seismology, 28(1): 29—40(in Chinese). [本文引用:1]
[16] 余章馨, 张珂, 梁浩, 等. 2016. 对珠江三角洲第四纪断裂运动的再认识[J]. 热带地理, 36(3): 334—342.
YU Zhang-xin, ZHANG Ke, LIANG Hao, et al. 2016. Late Quaternary tectonic movements in the Pearl River Delta, China, revealed from stratigraphic profiles[J]. Tropical Geography, 36(3): 334—342(in Chinese). [本文引用:1]
[17] 曾敏, 董好刚. 2016. 西江断裂三水—磨刀门段的主体分布及第四纪活动的年代学特征[J]. 华南地质与矿产, 32(4): 374—381.
ZENG Min, DONG Hao-gang. 2016. The distribution and chronology characteristic of Quaternary activity in Sanshui-Modaomen section, Xijiang Fault[J]. Geology and Mineral Resources of South China, 32(4): 374—381(in Chinese). [本文引用:3]
[18] 宗永强, 黄光庆, 熊海仙, 等. 2016. 珠江三角洲晚第四纪地层、 海平面变化与构造运动的关系[J]. 热带地理, 36(3): 326—333.
ZONG Yong-qiang, HUANG Guang-qing, XIONG Hai-xian, et al. 2016. Relationship between Late Quaternary lithostratigraphy, sea-level change and tectonics in the Pearl River Delta[J]. Tropical Geography, 36(3): 326—333(in Chinese). [本文引用:1]
[19] 张虎男, 郭钦华, 陈伟光, 等. 1990. 西江断裂磨刀门段地质近期活动性研究[J]. 华南地震, 10(1): 15—26.
ZHANG Hu-nan, GUO Qin-hua, CHEN Wei-guang, et al. 1990. A study of recent activity of Modaomen section in Xijiang Fault[J]. South China Journal of Seismology, 10(1): 15—26(in Chinese). [本文引用:4]
[20] 张虎男, 吴堑虹. 1994. 华南沿海主要活动断裂带的比较构造研究[J]. 地震地质, 16(1): 43—52.
ZHANG Hu-nan, WU Qian-hong. 1994. A comparative study of main active fault zones along the coast of South China[J]. Seismology and Geology, 16(1): 43—52(in Chinese). [本文引用:1]
[21] 钟建强, 聂颂平. 1991. 珠江三角洲的活动断裂与区域稳定性分析[J]. 热带海洋, 10(4): 29—36.
ZHONG Jian-qiang, NIE Song-ping. 1991. An analysis on active faults and regional stabilities in Pearl River Delta[J]. Tropical Oceanography, 10(4): 29—36(in Chinese). [本文引用:1]
[22] Reimer P J, Baillie M G L, Bard E, et al. 2009. IntCal09 and Marine09 radiocarbon age calibration curves, 0~50 000 years cal BP[J]. Radiocarbon, 51(4): 1111—1150. [本文引用:1]