广州构造地质研究与建筑_林思蔚.pdf

广州构造地质研究与建筑 广州市设 计院勘察室林思蔚 〔提要〕广州市远场地断裂发育( 1 / 5 万地 质图) , 据断层物 年代测年资料的综合 地 质 分析认为 , 系全新世1 . 1 火 1 0 `a (年)前活动的断裂 , 按岩土工程 特点 的划分 , 属于非 工程 活动断裂 , 建议城市挑月部门按建筑 物功能与使 用合理 选用设防烈度 鉴于广从断裂及瘦狗 岭断裂 , 现代地形变侧量相对升降速率 达3 . “m m/年 , 及有 惑小震的友生 , 是杭 震的不良 地 质现象 , 但足 , 它属于被动性的 , 而有别于发震断裂的成生机制 , 日而讨未来广州能否发 生强烈的地震 , 持乐观态度 〔关键词〕断层物年代测 一乍、 地形变测 量 工程活动 断裂(岩土工程)的年龄下 限 1 I X 1 0 `a (年) , 亦即是在该 年龄以前活动过的 断裂 称非工程 活动 断裂 活动不裂年龄界限从 2 4 0 x l ` a 一 1 . l x 1 0 ` a (年)}占动过的断裂称 活动断裂 卜、 、 一 、 广州区域构造地质背景 广州位 武 夷山加 里东 期北东向褶坡带的 南缘 , 受东西向构造带的切割 灸合部位 , 燕 山早 期为褶皱断裂的隆起区 ; 晚期控制中新 生代断陷盆地 。

地质演变史上 , 经历了 复杂 的不同性质 、 不同发展阶段 , 形成的构造形 迹及现今构造应力场的分布 , 用现代板块学 说的观点 , 都有较合理的解释 1 . 中侏罗世 晚期 — ’共白至 世 中侏罗世晚期一旱白至世 足北东一北北 东向构造活动的全盛 时期 这时期系华南隆 起区在总体上 升的背景 上也发育 着一系列北 东向逆断层控制的次级坳陷带 , 内为陆相堆 积 , 并有火山岩喷发及花岗岩侵入 , 使原巳 先后进入稳定的陆壳重新活动 , 断块构造显 著 , 断层性质表现为压性兼左旋剪切运动 根据古地磁和深海钻探资料 , 上田诚等 1 974年详细地 研究了西太平洋的板块运 动 , 庄距今16 0一8 5百万年之 间(晚侏罗 世— 早 白至世)是 太平洋板块快速向北运动的时 期 由丁板块向北 运动 , 并通过板 内的边界 ` }匕东向流球俯冲带使本区受到了北西向的强 烈挤压 , 形成北东一北北东向压性兼左旋平 移 运动(图一) , 且受到太平洋板块向北运 动的牵引 , 致 使亚洲岸 带 也向北 运移 , 导致 }匕东一北北东助 一 裂进 一步发展呈明显左旋平 移运动 广东东部一系列 北东 、 北北东向断 裂都形成于这个时期 , 明显表现一 系列左旋 平移特征 。

图一 2 . 晚白至世一早第三纪 晚白至世至早第三纪 , 中国东部北东一 北北东向构造形变性质发生了较大的转变 这时期亚洲东岸海域形成了北东一北北东向 沉降带 , 而亚洲东岸早期形成的构造带 , 由 压扭性质转变为张裂性质(图二) , 如地垒 和地堑 地 堑内堆积了巨厚的红色地 层 , 地 层倾角平缓 , 而断裂发育 广州盆地的北缘 是受控于东西向瘦狗岭断裂 , 三 _乱占 探 查实 , 以高角度的正断层 控制盆地晚白至世地层的 展布 , 陆屑物质来自断裂两侧 并有酸性流 纹岩 及 基性玄武 岩 、 辉绿岩的侵入 与喷发 前期的张性构造的活动已显著减弱 , 霍 新出现了新的侧向水平挤压 (图三) , 表现 厂 - - - - 一 图三 图二 南海海洋地质调 查研究也已初步查 明 , ,!; 渐新 世 至早 犷:“新世期 间, 系南海陆 壳的解 体和南北向扩张作用的 时期 , 因而 l主 北东一 北北东向与东西向构造叠 合处 , 形成厚达万 米的沉积地层 由上可见 , 亚洲东岸自燕山晚期以来 , 原已形成的东西向断裂和北东一北北东向构 造都先后经历 了张裂阶段 板坟构造的研究 认为 , 是由于 同太平洋板块俯 冲倾没 引起深 部地慢物质上涌 , 上升岩浆的热效应致使地 壳得到 均衡调 整 , 发生引张作用形成 断陷盆 地 。

在弟三系 沉积厚达 1 0 公 里 坳陷很深的负 向构造单元内 , 物探资料对高异 常解释认 为 , 是由于莫霍面地慢隆起 , 上部地 壳导致 拉张形成断陷盆 地 , 因而盆地的东侧岩石圈 相对软流圈向南东方向懦散 , 这就是该 时期 为什么形成构造张裂阶段的原因 晚第三 纪—第四纪 这个时期构造形变的性质 与前期明显不 在上新世末期 , 台湾南北向褶皱带隆起 , 东 南沿海一带 新地 层中发育的北西一北北西向 断裂 , 它切割了所有其它方向的构造线 , 其 特征是北西向断裂多表现为上盘抖冲 , 显示 明显的左旋错移 在广州市区 , 北西向断裂 发育 , 表现与区域一致性的左旋错移特征 根据现代震源机制解显示 , 主压应力轴的优 势方向为北西西一南东东向 , 这些现象表 明 , 晚第三 纪以来该区受到了来自太平洋方 向的北西西向的侧向水平挤压 ( Uy e de , 1974 , H il d e 等 , 1977年) 的研究 , 证实在 早 第三纪 后期太平洋板块呈北西西向运 动 在这个应力场的作用 一『, 东南沿海地区沿着 原有的北东向断裂出现了逆兼右旋走 滑活 动 , 北西向断裂出现明显的左旋走滑活动 (图三) 。

但在 广州市区内也有一些北西向 断裂不是呈左旋走滑活动 , 而是呈右旋走滑 活动与区域 不一 致 , 通过钻孔柱状图中的地 层对比查明 , 是因为该 地段 内的北西向断裂 在晚更新世晚期有过活动 , 这个时期的匆造 区域场内出现过南北向挤压应力的变化 , 致 使一部份北西向断裂重 新 活动呈现为右旋走 滑活动 , 及在该地段内出现次一汲如F 人及 F B断裂切错晚更新 世晚期地层, 上覆为全新 世的连续沉积(图四 ) 仗有活动的北西向 断裂仍保持原来的左旋活动特征 纽尺 : 幽盆 `工 盔少二 一尸尸 ,’ 1 . J 尸之 禅摺沉权层 礁瑟谜遮 · 纷 刀常 缪种 钊 一 厂 厂 了 大(扮悦豆 卜 一白圣未 一ō 一 臼四抽 一 , 料 ù · 澎防 交互祖己下权层 冲弓石录 找答 `砚 3 一工 执址 杯万下 1 f 石弓 J灭 厂了布飞 . 叼巨三〕 洲样 砂 乌、夕 洲 2{z`才,口呀 吞于斗召士(于o衬 日2阳丈口`多 决山期花脚岩 一! ǐ州习日司ē 川司刀曰一`ǔù犷二 邝 认 ù崔 勺 “J ù 图四 二 、 沉积建造 、 海水进退与 构造 活动 喜山期 沉降带主要发育于珠江口外以东 南海一带 , 并与我国东部第三沉降带相连 , 而内陆仅 是形戍 局部拗陷如三水盆地 。

据南 海地质调查 成果认为 : 第 三记晚期由于南海 盆地 下降海平面的相对上升 , 形成由南 向 北 , 由东向西的广泛海侵和中新世(N l)以 后 地层 的 人面积超覆及 沉识中心朝陆坡方向 的转移 沉 积环境由浅海浅水相向上过渡为 浅海深水柏(有孔虫 、 介形类化石广泛发 育) 珠江口外形成的新生代断陷盆 地 , 不 仅有早第三 纪( E) 的湖相及海 陆交互相碎 屑岩 , 厚约2千米 , 最大 达5千米 ; 而且有晚 第三 纪海相沉积厚约2千米 , 最大 5千米 , 上 覆第四纪170一2 00米 上新世末期(N 一: )的台湾运动 , 是 由 于太平洋板块由东向西的济压 , 东南沿海形 成一系列喜山期北西向断裂 , 并切割早期的 构造线 : 甸`州市区北西向断裂切错旱第三 纪流纹岩(年代5 200 x 10 4a (年)) , 并控制 着珠江三角洲航道墓本轮廓 , 二!!两侧为西江 断裂(形成三水白泥组 阶地年代1 8一 5 5 x 10 今a 年 ) ; 东侧为太平一蛇口断裂(即珠江 口断裂) , 断层物热释光年代19 . 7 2土1 . 6 8 x 1 0 月a (年) 。

(西支为文冲一黄埔新港断裂) 喜山期 强烈的构造活动 一直延 续至 更新世晚 期(Q 3 ) 一 与此同时 , 东南沿海一 带的北 东 、 北北东及东西断裂构造也相继 活动 , 如广 从断裂热释光测年35 . 9 2土2 66 x lo ` a (年) 一 58 . 2土4 7 x 10 心a (年) ,五 华一深圳 断裂热释光 测年16 8士1 Z x 1O 4a (年)瘦狗 岭断裂 热释 光 测年2 8士2 . 3 5 火 1 0 ` a — 240X1 0 `a (年) , 沿海区的长乐—南澳 断裂热释光测年7 x 1 0 ` a (年) , 由此可见 , 由于更新世沿 海多组不同方向的断裂复活与 新生形成濒繁的构造活动持续性久 , 导致大 面积 区域的抬升 , 终于使珠江口外上新世 时 的海岸线东退百公里以上的东少群岛一带 , 低海面一13 0至一1 4 0米 南海大陆架大部或 全部露出水面 , 这时期珠江口外沿海一带广 泛堆积古滨海砂矿分布区 , 陆架部份地段陆 相沉积物也出现沙漠化 珠江三角洲河谷堆 积底砂砾层最 老年代为3 7又1 0 4 a ( 年 ) 合 (Q : ) 。

由此可见 , 一场大规模的海退 , 总 是与一场强烈的地壳构造活动相关 这在近 广州市区第四纪地层成三识 认因 代的海面升降与地 震发生也有类似 的现象 , 如1969年阳江6 . 4级地 震 ,震前 ( 19 66年) 在 离震中 、 二 、 三十公里(闸坡和北津)的海 域 , 海 面大 幅度下降 , 展后海面又急剧 回 升 1993年 中国科学院地学部考察组对沿海 地带考察后指出 , 在世界性侮平面上升中 , 我国海平 面平均每年上升1一Zmm , 按区域 特点 , 过去100年里佑算珠江 海平 面上升 Zm m/年 以此作综 台评估 , 预 期到205 0 年 , 海平面的上升幅叹 , 在珠江三角洲为40 一6 0 厘 米 海平面 上升将造成低地沌 没 , 风 暴潮水灾害加剧 、 海岸和河口冲淤改变 、 咸 潮入侵 、 排水排污 困难 , 城乡建设 必需考 虑 珠江三角洲是全新世形成的 较 年轻平 原 恨据广州市区取样测年的资料 , 埋深海 拔标高米为212 6士90年 , 一0 . 3 5米为232 0士 90年 , 一3米为6340士130年 , 一7 . 3米为8270 土8 0年 。

第四系顶部淤 泥层 , 经 钻探取样查 实 , 为质纯 均一 的灰 黑 色淤泥层 , 含水量 5 0 一7 0% , 无色水带环境形成的花斑结构 , 表 明该层沉积后尚无 裸露地表遭受风化作用 在市区东南的南洲路近珠江边地段 , 经钻探 查实 , 潮汐高水位高出淤泥 层 顶部约5 0厘 米 及现今地形变测量资抖表 明 , 现代三角 洲坳陷作用 仍在继续 , 广州河南19 54一1973 年问一直为下降区 , 每年以Zm m/年的速率 下降 如果按市区内已有的测年资料统计 , 2 在Q ` 时期以来的8千多年沉积 的第四系 地 层 珠江三角洲 第四系地层平均 厚 度 约 2 5 米 , 最老的沉积物河流相 底砾 层 的年代为 2 3 . 7 又10咤a (左.三) , 属晚更新世中期(Q 平均厚8一9米计算 , 则年平均为lm m/年 这比近期测量的地形变值还要少些 , 由此可 见 , 近代沉降速度比全 新世时期不是减慢 , 而是 加快了 从 上述的现象表明 , 珠江三角 洲 坳陷是 继承性的 , 在世界性海平面上升同 时 , 珠江三角洲区域构造继 承沉降现象 , 乃 是目前珠江三角洲现状的主要特点 。

的沉积 砂砾层 直接 覆盖在 基岩 风化面上 , 基 岩的地层最 新是下 第三 系 因此 , 木区白晚 第三纪至 第四纪的晚 更新世 早 期 , 是 一个长 期的沉积间断 , 该 时期是一直处于抬升及侵 蚀 剥蚀过程中 , 这种抬升是上 新世喜山运动 2 的 结果 。