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活动断裂一直是地球科学研究中的一个重要领域。活动断裂是地球表面现今重要构造类型,对地震活动、火山喷发、地面沉降、地裂缝和部分滑坡、泥石流等地质灾害都存在着不同程度的控制作用,对人类活动和重大工程安全也具有显著影响。
工程近区域范围涉及扬子地台内部二级构造单元江南台隆与下扬子台坳毗邻地段。该区域及其相邻地域亦称之为幕阜—九峰地块,其北缘边界为北西向襄樊—广济断裂东南段,西缘边界为北北东向沙湖—湘阴断裂带,东缘边界为近南北向湖口—星子赣江断裂带,该地块定型于燕山期,新生代继承性隆升,东西两侧分别为鄱阳湖坳陷和江汉、洞庭坳陷。
断层活动性研究对区域地壳(构造)稳定性、工程稳定性评价具有重要意义,研究范围属于新构造以来的地壳缓慢抬升地区,陆域内大部分断裂没有第四系覆盖或覆盖层时代偏年轻,依据覆盖层时代不能满足断层活动时代鉴定的要求时,其活动性鉴定需要结合断层物质年代学分析。这类断层活动性鉴定主要依赖于两方面的依据,一是断层构造物质特征分析与年代测定;二是断层两侧不同时代夷平面或剥夷面的宏观对比分析。
近区域范围内印支—燕山期褶皱构造走向为北东东或近东西向,主要发育同褶皱断层和横向次级断层,具有扬子地台内部沉积盖层沿下伏基底折离滑脱的剩余形变特征,据卫星影像解译、近区域地质构造图(1:10万)统计,>3.5km的断层共有66条,断层长度均小于40km,并且绝大多数小于20km,它们不具备线性切割地貌影像特征。
在厂址近区域范围内(按有关规范规定,近区域是指以场址为圆心,周围直径25km的范围),根据断层规模(长度大于10km)、指向厂址和不同方向代表性断层选取原则,选取了其中11条断层;这些断层的活动性是本文研究的重点。
调查结果表明:构造走向与规模不同的断层,在其以后的发展演化过程中,其构造活动特点不尽相同。为准确判定调查断层的活动时代及其性质,采集能确定断层活动时代的沉积物或构造物质的年龄样品进行年代学测试。根据近年来同类项目的研究实践,对断层物质采用电子自旋共振(ESR),上覆地层采用热释光(TL)是较为可靠的测年方法,而且能提供所测样品的绝对年代。实际研究中我们主要采集断层破碎带中的断层泥、碎裂岩,以及上覆第四纪地层底部样品。且每一观测点尽量采集两种不同方法的测龄样品以作相互校核之用。测试结果表明,可以看到断层上覆地层土样的热释光(TL)年龄要普遍小于断层物质(主要是断层角砾岩和碎裂岩)的电子自旋共振(ESR)年龄,但均都大于14万年,且上覆地层土样都既无变形也没被错断,而断层物质的电子自旋共振(ESR)年龄均大于31万年。
研究区内为低山、丘陵、岗地地貌形态,主要由若干近东西向大体平行展布的岭谷组成,其中大幕山脉位于区域中部,以侵蚀低山地形为主。地貌发育具有较明显的层状地貌分布特征,表现为两级夷平面和四级河流阶地。鄂西期夷平面(400~600m)和山原期夷平面(100~200m)分布相当稳定,前者主要为低山、丘陵,后者主要为富水水系河谷两侧的高岗地。区域层状地貌发育与分布特点反映了该地区构造运动形式以间歇式缓慢隆升运动为主,比较而言其隆升幅度较小。
区内晚新生代地层不很发育,未见发育上第三系和下更新统。第四系地层主要为中更新统网纹状红土和分布在冲沟、河谷两侧及山前的晚更新统、全新统冲积粘土砾石堆积。
近区域地震活动微弱。历史上通山县志仅有清代1843年和1885年两条地方震感记载。自1970年以来,现代地震台网观测表明,通山该工程近区域范围内仅有17次ML≥1.0的微震活动,分布零星,相邻近区域也仅有离散零星性微震活动,与断层活动没有直接关系。这种微弱的地震活动与近区域缓慢间歇性整体弱上升活动是相容的。
参考实测GPS大地测量速度场数据及地震震源机制解对区域运动场的分析,对研究区现今构造应力场进行数值模拟,对近区域内的断层按其最后活动的时间分为前第四纪断层(第四纪没活动过)和第四纪断层(第四纪早期微弱活动过)分别赋值建立二维数字模型,对模型施加南东127°向的压应力,模拟结果表明区域内最大压应力集中的地方主要位于断层两端及断层交汇处附近;X轴方向位移场显示了研究区内的断层具有右行走滑性质,Y轴方向位移场显示了断层位移也具右行走滑性质;厂址区平均应力为负值且变化平缓,不会发生剧烈活动。可以说明大畈厂址所在区域运动特征与区域背景(华南地块)运动相匹配。
综合上述材料,我们可以认为,研究区内断层晚更新世以来没活动过,此外研究区速度场与区域背景相匹配,因而整个厂址是稳定的。