龍泉山西麓晚第四紀以來的沉積及構造意義

張 威，馬 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構造、沉積、地貌、氣候等特征，其東緣的龍門山構造帶和四川盆地成為地學界研究構造活動和沉積關系的理想地區之一，長期以來受到國內外學者的關注(劉樹根，1993；李廷棟，1995；李勇等，2006a；許志琴等，2007；李智武等，2008)。沉積物記錄了物質來源、水動力條件和構造演化等重要的地質環境信息，使得其成為重要的研究對象。龍門山持續的走滑逆沖作用，形成了成都盆地，并為其提供了穩定的物源。李勇等(2006b)認為在龍泉山西側山前缺少下、中更新統沉積。梁斌等(2014)通過野外地質調查發現龍泉山地區主要為中更新統、上更新統和全新統沉積，僅僅缺失下更新統沉積。龍泉山西麓山前第四系沉積厚度相對較薄，主要為粘土沉積和礫石層沉積。對于粘土沉積而言，出露的地層主要為成都粘土，前人進行了較為詳細的研究，其成因有冰水沉積和風成沉積(汪波等，2002；喬彥松等，2007；應立朝等，2012，2013)。另外，通過鉆孔資料，在柏合鎮發現一套埋藏的粘土地層沉積，研究程度較低，對于其沉積特征和成因尚需要開展進一步的工作。本文選擇龍泉山西麓為研究區，以晚第四紀以來沉積物為研究對象，在地質地貌調查、年代學測試、粒度分析的基礎上，初步分析了這一地區的晚第四紀以來的沉積特征，并分析了沉積對構造活動的響應。

圖1 龍泉山區域構造圖

1 區域構造概況

龍泉山位于青藏高原的東緣，構成了成都盆地的東邊界(見圖1)。青藏高原在晚白堊紀—新近紀持續的向東擠壓，受到揚子地塊的阻擋，形成了龍門山和龍泉山褶皺帶。由于龍門山的逆沖推覆作用，在晚三疊世—侏羅紀形成了川西前陸盆地(許志琴等，2007)，龍泉山構成了四川盆地的前陸隆起。龍泉山和蘇碼頭背斜的先后隆起，形成了龍泉山的山前凹陷，為沉積物提供了容納空間。龍泉山地區出露的前第四紀地層主要是侏羅系和白堊系，巖性主要為紫紅色的泥巖、砂巖和粉砂巖等。龍泉山山前的第四紀沉積呈狹長的條帶狀沿著龍泉山分布(見圖2)，并與龍泉山西坡斷裂的走向具有較高的一致性，主要巖性為粘土、礫石層。

圖2 龍泉山西麓地層分布圖

2 晚第四紀沉積特征

2.1 成都粘土沉積

成都粘土在龍泉山西側主要分布在金堂—洛帶一線，直接覆蓋在階地和中生代基巖之上，厚度一般為2～7 m，主要分布在龍泉驛區以北，主要有黃褐色、棕黃色的粘土構成(見圖3)，粒徑主要集中在4～32 μm(見表1)，結構較為疏松，分層性較差，發育有淺灰色的網紋構造且發育較為稀疏，含有鐵錳質結核，見有零星的鈣質結核。通過對分布于龍泉山西坡的成都粘土的光釋光年代學樣品測試，其形成年代在74.67±9.59～32.34±2.11 ka之間(梁斌等，2013)，為晚更新世沉積。通過粒度分析，成都粘土粒徑主要為4～32 μm，其次為小于4 μm，大于32 μm的顆粒也占有一定的比例，實驗證明，大于32 μm的顆粒很難在空中被長距離搬運(Tsoar et al.，1987)，沉積物來自于近源的沉積。另外，由于中更新世蘇碼頭背斜已經隆起，龍門山的河流相沉積很難到達于此。因此，成都粘土為近源的風成沉積物，而非水流成因。

圖3 龍泉山山前成都粘土沉積剖面

表1 龍泉山山前成都粘土粒度表 %

2.2 柏合粘土沉積

在龍泉驛區柏合鎮附近發現一人工開挖剖面(見圖4)，主要巖性為紫紅色粉砂質粘土，具有分層現象，含有鈣質青灰色網紋，偶見貝殼等,該剖面未見底，可見厚度為3 m，共分五個巖性層。

柏合粘土粒徑主要集中在4～32 μm(見表2),分選較好；粒度頻率曲線大部分呈雙峰型(見圖5)，可能指示水動力的變化過程。通過鉆孔資料分析，粉砂質粘土沉積范圍在太平鎮以北、洛帶鎮以南的地區，粘土厚度不一，沉積厚度最大的集中在龍泉驛區，約為27 m，往太平鎮方向厚度減薄。通過對該剖面處的鉆孔進行分析，粘土沉積厚度為11.5 m，在其剖面的0.8 m處和2.5 m處采集14C樣品，其年齡值分別為1480±30 aB.P.和2300±30 aB.P.，沉積速率為2 mm/a。但在其底部粘土層中未發現有炭樣，無法直接對粘土層底部的沉積時代進行約束，結合沉積速率，推算出粘土底界的沉積年齡為 5 750 a,屬于全新世沉積。

圖4 龍泉驛區柏合鎮全新統實測剖面

①黃色粘土層:粘土的粘性較高，可塑性強，厚度為0.54 m；②褐色泥質層:灰褐色含少量砂質，厚度較小,含見貝殼類化石，14C年齡值：2300±30aB.P.，厚度為0.08 m；③紅褐色粘土層:粘性較強，其中發育蠕蟲狀灰白色條帶，上部14C測齡值：1480±30aB.P.，厚度為0.83 m；④紅褐色粉砂質粘土:粘土中含有粉砂質，粘土粘度較低，顏色為紅褐色，厚度為0.99 m；⑤棕黃色人工填土：人工堆積，偶見磚礫，厚度為0.56 m

圖5 柏合鎮粘土沉積粒度頻率曲線

表2柏合鎮地質剖面樣品粒度表 %

樣品編號<4μm4～32μm>32μm125.457.617227.756.815.5320.264.815.1420.864.814.4533.245.521.362448.327.7

圖6 龍泉山西麓第四系鉆孔及深度分布圖

3 構造意義

龍門山的逆沖作用是龍泉山構造活動和山前沉積的主要動力，這種動力通過斷層—滑脫作用來實現，主要是發育在三疊系中的膏巖滑脫層和龍泉山斷裂帶相接。依據1∶20萬成都幅地質圖，在蘇碼頭背斜和龍泉山背斜之間沉積了中更新世的礫石層。鉆孔同樣揭示了該套灰黃色礫石層，礫石成份主要為石英巖、石英砂巖，礫石大小2～5 cm，磨圓中等，次圓狀。礫石層厚度2～7 m。蘇碼頭背斜的隆起時間應晚于中更新世礫石層的形成時間，更晚于龍泉山背斜的隆起。這也說明來自于龍門山的擠壓力持續的，不斷的向盆地內擴展，持續的擠壓在成都盆地內形成了一系列凸起和凹陷。通過鉆孔分析對比，龍泉山西麓山前第四系沉積厚度最大地區在龍泉驛區(見圖6)，最大深度35.3 m，在其南北方向厚度逐漸減少。這證明了龍門山的擠壓力具有非均勻性，不同地區受到不同的應力，在龍泉山山前褶皺彎曲的程度不同，造成了沉積厚度也不相同。

4 結論

成都粘土在龍泉山西麓主要分布在洛帶以北的地區，形成于晚更新世晚期，屬于近源的風成沉積。柏合粘土在龍泉山西麓主要分布在洛帶和太平鎮之間，物源來自于龍泉山，屬于靜水環境條件下的沉積。龍泉山西麓第四紀沉積物形成時代和厚度的變化反映了晚第四紀以來自于龍門山的擠壓力是持續的和非均勻性的，那么在盆地中的褶皺和斷層這些易于應力集中的地段可能引發中強地震的風險性應引起足夠的重視，如龍泉山斷裂帶歷史上發生多次中強地震，最大的地震為1967年雙流、仁壽間的5.5級地震。