嚴小敏, 李細光, 汪勁草

(1.桂林理工大學,廣西桂林 5410041;2.廣西壯族自治區(qū)地震局,廣西南寧 530022)

南寧盆地Ⅲ級階地
——斷層控制下的埋藏階地

嚴小敏1, 李細光2, 汪勁草1

(1.桂林理工大學,廣西桂林 5410041;2.廣西壯族自治區(qū)地震局,廣西南寧 530022)

采用熱釋光(TL)測年的方法對南寧盆地城區(qū)埋藏階地及南寧盆地外圍地區(qū)三級階地進行了年代學對比,發(fā)現兩者形成年代相近,從而確定城區(qū)埋藏階地為三級階地。同時對城區(qū)工程鉆孔中出現階地物質的鉆孔進行統計分析,通過Sufer軟件做出城區(qū)三級階地厚度等值線圖和頂面高程等值線圖,找出城區(qū)三級階地沉降特點,結合心圩-韋村斷裂峙村至老口段及屯里斷裂中更新世活動特點,認為南寧盆地三級階地的沉降,與心圩-韋村斷裂的峙村至老口段中更新世持續(xù)而劇烈活動有關,其沉降中心持續(xù)沿往東南方向遷移,但東南面邊界為屯里斷裂控制,從而使城區(qū)沉降最為明顯。

南寧盆地;三級階地;沉降運動;心圩-韋村斷裂

南寧盆地自新生代以來在總體抬升的背景下,局部地區(qū)存在沉降運動(潘順安,2000)。筆者通過野外調查發(fā)現南寧盆地外圍大部分地區(qū)(圖1)可見發(fā)育有Ⅰ～Ⅳ級河流階地,局部地方甚至可見Ⅴ、VI級階地。而在南寧盆地,據城市工程鉆孔資料,發(fā)現很多地方出現埋藏階地,階地頂面標高在68～76 m不等,而現今邕江水面年平均標高為68 m左右,這說明南寧盆地存在沉降運動,雖然地質志上簡略的提到了存在內疊階地,甚至推斷是由斷層活動導致,但對于是哪級階地發(fā)生沉降,又是由哪條斷裂引起及如何影響并沒有做深入的探討。筆者主要通過熱釋光年代學數據進行對比,確定埋藏階地為三級階地;同時整合城市工程勘探鉆孔中出現卵石層的鉆孔進行統計,并根據統計數據運用sufur軟件確定做出南寧城區(qū)三級階地的沉降中心;最后結合心圩-韋村斷裂峙村至老口段及屯里斷裂的活動性來研究斷裂對南寧盆地Ⅲ級階地沉降的成因。

1 南寧盆地地質概況

南寧盆地是在燕山運動之后疊加在古生界褶皺基底,邕寧背斜之上受斷裂控制而發(fā)育起來的新生代斷陷盆地(肖義越等,1993)。在區(qū)域新構造位置上,主要位于桂西黔西南斷塊差異掀斜隆起區(qū)西南面、及桂東南斷塊差異隆起區(qū)西面的中部,由于受新構造運動的影響,南寧盆地主要以間隙性振蕩性抬升為主,形成邕江兩岸Ⅵ級階地。在地貌上南寧盆地由于受青藏高原隆起的影響(袁寶印等,1999),使得南寧北高南低。

研究區(qū)構造情況較簡單,北面為控制盆地發(fā)育的心圩-韋村大斷裂,斷裂由數條產狀相近的正斷層或數米至數十米寬的破碎帶組成(班波等1989),最新資料顯示該斷裂最新活動時期為中更新世。緊鄰斷裂發(fā)育的為夾于高峰隘—白沙背斜、邕寧背斜之間的南寧向斜,該向斜形成于喜馬拉雅期(圖1),由第三系組成,南翼舒緩,傾角5～15°,傾向NW,北翼由于受心圩-韋村大斷裂的影響,傾角較陡達15～30°,褶皺軸向北東,靠近南寧盆地北端,由于基底形態(tài)呈南緩北陡,東高西低,而且兩端上翹,使其有“簸箕”狀之說(吳少斌等,2002)。

2 南寧盆地河流階地特征

圖1 南寧盆地地質構造略圖Fig.1 The simplified tectonic map of Nanning basin

河流階地有兩個形成階段。首先,在侵蝕基準面穩(wěn)定的情況下,河流以側蝕為主,拓寬河谷同時堆積沖積層,形成階地面;然后侵蝕基準面下降,河流下切侵蝕,切開沖積層甚至基巖,形成階地陡坎,導致階地侵蝕基準面變化的主要有地殼運動和氣候變化兩大因素(潘保田等,1995)。南寧地區(qū)自第四紀以來總共有六次抬升運動,分別為更新世潯江期、白沙早期、白沙晚期和望高早期、望高晚期、全新世。氣候也由涼爽型過渡到溫濕,雨量逐漸增加,植被也由草原型轉變?yōu)樯中汀Ｕ切聵嬙爝\動及氣候的耦合作用導致南寧盆地形成了Ⅵ級河流階地。但是在整體抬升的情況下,南寧城區(qū)大部分地區(qū)鉆孔卻打到了卵石層,說明市區(qū)部分地區(qū)出現了沉降現象。下面分別論述南寧周邊及城區(qū)階地差異情況:

2.1 南寧盆地周邊階地分布情況

南寧盆地周邊地區(qū)普遍發(fā)育有Ⅰ～Ⅳ級階地,只在南部的五象嶺一帶極少部分地區(qū)可見Ⅴ、Ⅵ級階地殘余物質。為了更好的了解南寧市周邊階地情況,筆者通過實測剖面的手段來控制和掌握他們的分布及抬升情況。因為河流主要發(fā)育于河床寬窄突變處或流向轉折處(賈建稱等,2006),筆者分別在仙葫大橋附近及老口圩的那佐附近河流轉折處選擇了兩條實測剖面(圖1)進行了調查。調查表明南寧盆地周邊地區(qū)未受控盆斷裂影響的地區(qū),階地分布完整、連續(xù),為新構造及氣候耦合作用形成的正常階地抬升。

(1)仙湖大橋階地剖面。剖面北起邕江岸邊,南至那平嶺東面的140高地,全長900 m,剖面方向南東(圖2)。該剖面卵石層清楚易辨(照片1),階地呈梯狀分布,Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ級階地面分別位于77 m,85 m,102 m和123 m處,沒有沉降現象,為不受斷裂影響的正常抬升階地。

(2)老口圩那佐階地剖面。剖面北起邕江岸邊,南至龍山村南面124.2高地,全長1 400 m,剖面方向北西西(圖3)。該剖面同樣階地分布清楚,為梯型遞增,Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ級階地面分布位于77 m,84 m,105 m,沒有出現沉降現象,為不受斷裂影響的正常抬升階地。

2.2 南寧盆地階地分布情況及年代確定

南寧盆地由于城區(qū)建設其地表階地面已經被破壞,無法得知地表階地分布情況,但是通過收集和分析城區(qū)工程鉆孔資料,可知在盆地地表下面存在一埋藏階地,其分布范圍呈似棱形狀,與南寧盆地形狀基本一致(圖1)。

為了確定該埋藏階地年代,筆者對沉降區(qū)中五個鉆孔及南寧盆地周邊正常三級階地進行了取樣,沉降區(qū)鉆孔樣品采自鉆孔埋深約4～5 m處的土黃色粘土(圖4),三級階地樣品采自三級階地上部土黃色粘土(圖5)。取樣時,將直徑約5cm的鋼管一端密封,另一端插入土黃色粘土層,取出后將兩端用錫紙和膠帶密封,然后寄中國地震局地殼應力研究所熱釋光實驗室進行測試。

圖2 仙葫大橋段河流階地橫剖面圖Fig.2 The cross-section of terraces in Xianhu bridge

照片1 仙葫大橋Ⅲ級階地Photo.1 The third terraces in Xianhu bridge

通過測試結果知五個鉆孔樣品(表1)熱釋光年齡為(146.32±12.44)～(302.90±25.75)ka,而南寧盆地周邊地區(qū)三級階地樣品(表2)熱釋光年齡分別為(112.54±8.57)ka和(125.40±10.67)ka。它們測試年齡相近,都為中更新世晚期形成,同時與區(qū)域報告中三級階地形成于中更新世相吻合,故可確定沉降區(qū)埋藏階地為邕江三級階地。

圖3 老口圩那佐段河流階地橫剖面圖Fig.3 The cross-section of terraces in Nazuo Laokou village

表1 沉降區(qū)部分鉆孔樣品的熱釋光(TL)年齡Tab.1 The TL ages of part drills in land-subsidence area

表2 南寧盆地周邊地區(qū)三級階地熱釋光年齡表Tab.2 The TL ages of the third terrace around Nanning basin

3 南寧盆地城區(qū)Ⅲ級階地沉降特征分析

3.1 數據的收集與處理

為了弄清楚南寧盆地三級階地變形的特征,筆者收集了廣西工程防震研究院2004年至2009年所有南寧市區(qū)安評報告中的鉆孔資料,其中142個為具有卵石層的鉆孔柱狀圖,為了使這些鉆孔能夠具有代表性,按一定的間隔比例挑選了其中75個均勻分布于市區(qū)的鉆孔。由于這些鉆孔并非充滿整個研究區(qū),同時結合了廣西南寧地質圖集中的砂礫石層分布圖,運用插值的方法補充了77個數據,從而使整個研究區(qū)采集的數據具有代表性及統計意義。在這些資料中我們主要統計了以下兩組數據:

(1)三級階地頂部標高 HL,計算方法為:

其中 HD為鉆孔地面標高,h為鉆孔頂面至三級階地頂部粘土層深度。

(2)三級階地厚度L,即三級階地頂面至底面鉛直距離。計算方法為:

其中D為鉆孔頂面至卵石層底部深度。

統計出這二組數據后,再用surfer軟件以緯度為橫坐標,經度為縱坐標,分別以這二種數據為等值線采用軟件里面克里克網格方法來做出三級階地厚度變化圖(圖6)及頂部沉降圖(圖7),從而能直觀清楚的找出三級階地沉降中心及三級階地厚度變化特征。

3.2 沉降區(qū)三級階地變形特征

在沉降區(qū)三級階地厚度圖(圖6)中可知,超過20 m區(qū)分布很有特點,在峙村至老口段斷裂東南側主要位于大塘、心圩鄉(xiāng)、西鄉(xiāng)塘、蘇坡及石埠村等地,最深處達36 m;在市中心主要位于上堯鄉(xiāng)、地委大院、火車站一帶,其厚度較大,最深處達32 m;在屯里斷裂北西側主要位于亭子鎮(zhèn)至南湖一帶,最厚處達33 m。以上說明城區(qū)三級階地在沉積過程中保存很完整,幾乎未遭受剝蝕作用。南寧盆地周邊地區(qū)三級階地厚度僅在1～6 m之間,在抬升過程中遭受風化剝蝕嚴重。說明南寧盆地周邊地區(qū)與市區(qū)在同一時期抬升與沉降運動差異巨大。

城區(qū)三級階地卵石層沉降中心很有特點(圖5),受沉降中心總體可分為三個區(qū)域,一個為心圩韋村斷裂峙村至老口段的南面,似弓形,長軸方向近北東向與斷裂走向一致,短軸方向北西,與斷裂傾向相一致;一個為市中心,南寧站附近沉降最為嚴重,最低點68 m即位于此處;一個為屯里斷裂的南側斷裂上盤,南湖至亭子鎮(zhèn)一帶。

3.3 南寧盆地三級階地沉降區(qū)成因分析

南寧盆地周邊階地為正常的抬升階地與區(qū)域性抬升相一致,而南寧盆地三級階地卻很大一部分已經沉降到邕江河面以下,這說明在南寧盆地受斷裂控制明顯。通過上述南寧盆地三級階地沉降特征及斷裂本身活動性特征可推斷南寧盆地城區(qū)Ⅲ級階地沉降主要受心圩-韋村斷裂峙村至老口段及屯里斷裂控制。

峙村至老口段斷裂位于心圩-韋村斷裂最西面,走向北東,傾向南東,大部分隱伏于第四系望高組砂粘土層,在那丁坡村一帶有斷層出露(圖8),從中采集了斷層泥樣(NN-SC-01,NN-SC-02,NN-SC-03)及上覆殘積層粘土樣(NN-SC-04)(表3)。取樣時,將直徑約5 cm的鋼管一端密封,另一端插入斷層泥及殘積粘土層中,取出后將兩端用錫紙和膠帶密封,然后寄中國地震局地殼應力研究所熱釋光實驗室進行測試。

通過測年數據(表3)知該段斷裂活動時間為(130.29±14.33)ka～(158.30±17.41)ka,時代為中更新世晚期,從傾角來看該斷裂為北陡南緩的鏟式正斷層。南寧城區(qū)沉降中心很好的吻合了該斷裂的構造特性,首先,沉降中心的長軸方向及短軸方向分別與斷裂的走向及傾向相一致,由于卵石層處于鏟式正斷層上盤,從而將導致沉降中心持續(xù)的往南運移;其次城區(qū)卵石層厚度很大,最最厚處達33 m,可知城區(qū)三級階地大部分未遭受搬運剝蝕,說明城區(qū)三級階地與斷裂為同沉積構造;正是由于峙村至老口段斷裂在中更新世持久而劇烈的活動,直接導致了如今南寧城區(qū)大部分三級階發(fā)生沉降。

表3 心圩-韋村斷裂丁坡村處斷層樣熱釋光(TL)年齡Tab.3 The TL ages of fault clay in Dingpo village of Xinxu-Wei village fracture

圖8 心圩-韋村斷裂峙村至老口段斷層剖面圖(地點:丁坡)Fig.8 The cross-section of Xinxu-Wei village fracture to the Laokou

屯里斷裂位于屯里村附近,走向北東東,為傾向北西的正斷層。該斷裂的活動最新活動年代也為中更新世①南寧市城市軌道交通2號線工程場地地震安全性評價報告書(2008年).,正是該斷裂的活動使本來由于心圩韋村峙村至老口段產生的三級階地沉降活動進一步加劇,同時也限制了沉降區(qū)繼續(xù)往東南方向擴展。

4 初步認識

(1)南寧盆地周邊階地未出現沉降現象主要以抬升作用為主,三級階地標高在90～116 m,而在南寧城區(qū)地表以下存在邕江三級階地面,并且最低處標高為68 m,甚至比現今邕江河面都低10余米,證明城區(qū)出現強烈的沉降運動。

(2)導致邕江城區(qū)三級階地沉降的主要原因為心圩-韋村斷裂峙村至老口段及屯里斷裂中更新世以來活動有過強烈的活動,且城區(qū)三級階地卵石層與峙村至老口段斷裂為同沉積構造,正是由于峙村至老口段斷裂在中更新世持久而劇烈的活動,直接導致了如今南寧城區(qū)大部分位于三級階地之上。在東南面邊界為屯里斷裂控制,從而使城區(qū)沉降最為明顯。

(3)建議做更詳盡的城市活斷層研究,以定量的方式確定心圩-韋村斷裂、屯里斷裂等城區(qū)內斷層的活動性,從而整體掌握南寧盆地的整體活動性及斷裂活動可能產生的危害。同時區(qū)域性右江斷裂從南寧盆地西南側通過,是否對南寧盆地沉降區(qū)有影響還有待進一步研究。

班波,鄧德貴.1989.南寧盆地心圩-韋村斷裂的特征及發(fā)展[J].廣西地質,2(2):71-76.

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The Third Terrace in Nanning Basin——A Buried Terrace by Contraled Fauct

YAN Xiao-min1, LI Xi-guang2, WANGJin-cao1(1.Guilin University of Technology,Guilin,GX 541004,China;2.Seismological Bureau of Guangxi Zhuang Municipality,Nanning,GX 530022,China)

The city buried terrace and the third terrace of the surrounding area of Nanning basin are found that both of them is formed in a similar age by comparing their geochronology with the thermoluminescence(TL)dating methods,it can determine that the city buried terrace is the third terrace.At the same time,the drillings with terrace material of the city project are counted and analysed,used the software of Sufer to draw the thickness isoline graphs and the top elevation isolines of the city third terrace,the sedimentation characteristics of the city third terrace are found,coupling the characteristics of pleistocene from Xinxu-Wei village fracture to the Laokou and Tunli fracture,the sedimentation of the third terrace in Nanning basin have some connection with the sustaining and violent activities of the pleistocene from Xinxu-Wei village fracture to the Laokou and Tunli fracture are considered,the subsidence center keeps up a steady move to the South-East,but the boundary of the South-East are controlled by Tunli fracture,so the sedimentation of the city becomes more obvious.

Nanning basin;the third terrace;movement of sedimentation;Xinxu-Wei village fault

P546

A

1674-3504(2010)01-029-07

10.3969/j.issn.1674-3504.2010.01.005

2009-03-25

廣西科學研究與技術開發(fā)計劃項目“廣西北部灣經濟區(qū)深淺構造耦合作用及其與地震關系研究”(桂科攻 0816006-6)和“廣西北部灣經濟區(qū)發(fā)震構造與未來地震潛勢研究”(桂科攻0993001-1)聯合資助

嚴小敏(1984—),男,研究生,主要從事地震地質方面的研究。E-mail:minshihuei@163.com