滇西北丽江_大理地区第四纪断裂活动的方式_机制及其对环境的影响.pdf

?年!月第四纪研究#%&()+,&(+&第期.滇西北丽江一大理地区第四纪断裂活动的方式、机制及其对环境的影响/吴根耀0中国科学院地质研究 所1内容提要滇西北地区早更新世时全面隆起,中更新世发生 陆内裂谷作用,云南高原面解体,晚更新世是地 堑系发育的全盛时期,全新世这一 过程仍在进行。断块 的差异隆升运动 造成该区自北、西 向南、东呈台阶状 降低,形成了玉龙 山等断块山。断裂活动控制了盆地、河流、湖泊、冰川、温泉及其沉积。青藏高原隆升产生 向南 偏东的推挤使川西一云南的断裂活动具相同的方式,断陷盆地发育主要受近南北向左行剪切一拉张活 动控制。主题词近南北向剪切一拉张断裂地堑系青藏高原隆 升环境滇西北地 区第四纪己23当砂二二4滇西北丽江一大理地区,河川奇特,山势雄伟。这里有石鼓的金沙江“天下第一弯”,有玉龙雪 山、哈巴雪山及其夹持的金沙江虎跳峡等奇观。德国人56!7 8称9“作者?:年来华,即有志于至滇西 调查,特须一观玉龙雪 山,实则此为作者接受来华教书理 由之一”;356!7 8?一?:年间曾六次赴该地考察,所著丽江地质志至今仍不失其学术价值。表丽江一大理地区第四系地层柱及其沉积环境剑川们宾川.,剑湖组海门口组上登组河湖相一湖相沉积冲积、洪积,局部湖沼沉积组组组乡湖中头剑西甸全统新上更新统玉龙山组冰破物冰水沉积木坚桥组河 湖相沉积甸南组湖相沉积中更新统鹤云寺组江尾河组洞穴堆积河 湖相堆积、4 八、尸、沪、声月,4、4 只 尹、沪、沪,以一一一一 一下更新统蛇 山组河湖相沉积东 山组河 湖相部分洪一冲积相犷、下伏层上新世三营组二叠一三叠 系作者 简介9吴根耀男?,岁副研究员大地构造学专业国家 自然科学基金资助重大项目。巨甸哈巴雪山0 3 3叭大具维西?丫白?二玉龙雪山 石鼓!甸 金官百老君山#刁%叫永胜带海程纳刁为%&期雪邦山夕病斌恐鸿省松佳三营()火洱源金 江街乔后廓矛 +鸡足山,.。二宾川/,?丹0#口圈口困才 兹严级,大理岁大理市试恤仪1昆明样云21345一一66口三乡弥渡习魏山)图?滇西北丽江一大 理地区第四系分布简图7左下角示研究区位置8率?湖泊 第四系 上第三系#断裂及编号7虚线示推测或隐伏断裂8数字代表 的盆地名称/?双海牛棚 拉石坝 九河#羊岭 江尾9 凤羽%海哨断裂名称/:维西一乔后断裂)心甸断裂)剑川断裂;玉龙山西 麓断裂玉龙山东麓断裂丽江断裂1鹤庆断裂)洱海断裂带=红河断裂(程海断裂带们月该区以往研究较少比?。近年来的研究主要集中于下列方面90 1结合生物群落、同位素定年和古地磁测试结果等建立第四系的层序并与元谋地区进行对比,0 1对洱海,、剑川,等单个盆地演化和程海断裂带;?=的研究01从地貌角度探讨新构造活动的特征;?,40也有从地震角度探讨新构造活动的1。关于断裂活动对盆地发育演化的探讨,将在下面论述。本文试图在前人工作基础上据第四系的建造类型分析区域范围内断裂活动的方式,断裂活动对环境的影响,进而探讨断裂活动的机制。为便于叙述,先将代表性地层剖面及其沉积环境列于表?3中。尸必 广海腰二。清水纳,刀洲瓜序二、近南北向断裂的活动方式研究区内主要第四系分布见图?。为便于对比,图上还示 出了上第三系的分布。由图?可见,该区第四纪时显示了盆一岭构造格局,自西向东依次有9清水 朗山,马登一乔后一巍山盆地带,云岭点苍山,剑川一洱源一大理一弥渡盆地带,玉龙山,丽江一鹤庆一松桂盆地带,金沙江隆起0鸡足 山1和金官一永胜一期纳一宾川盆地带。盆地的成带分布分别受维西乔后断裂、剑川一洱海断裂带、玉龙山东麓断裂、程海断裂带控制。?3程海断裂带沿之发育有金官、永胜、程海、期纳、金江街和宾川六个盆地。除金 江街盆地外,其它五个均 属断陷盆地0图 1。该断裂带第四纪时发生张裂活动的证据有90 1盆地两侧的 山峰标高都集中在几个高度上,反映它们 整体 经历过几次隆升西侧的最高山峰海拔 ,东侧 的最高山峰海拔 ,。它们实际 上代表被抬升了的云 南 高原面 0下述1。0 1永胜盆地东缘、程海盆地西缘肠图 程海断裂带及其活动方式0据李光容和金德山,?,资料修改补充图例 同图 1:第四纪研究?年均可见清楚的断层崖0或断层三角面1,最高者可达?,指 示上盘下落。01 更新统厚度各地不一,宾川盆地内最厚可达?,地层等厚线与边 界断裂近乎平行”更新统下部沉积 物颜色偏深,反映了快速埋藏的还原环境。0?1河口东北可见四期洪积扇相叠;?,反映全新世时断裂仍在活动。前人研究已指出,该断裂第四纪时还具左行扭动性质,主要表现是9文笔山被错移?,田街、马场坪两地第四系被错移约?,沿金官、黑龙塘、金江街一线第四纪时形成的断裂呈左行雁行状排列川。本文欲补充说明的是9该断裂带的南北向段为拉张段,它向南、北两端变宽可能分别与北西向断裂的右行走滑和北东向断裂的左行走滑活动有关断裂带中段0大路底一热水塘1狭窄的近北 北东向盆地受断裂的剪切活动控制,因而它是具左行扭动性质的以拉张为主的断裂。垂直 运动的幅度可据云南高原面估算。前人研究认为,它形成于上新世中一晚期,形成时海拔高度约?.!=,则该地上新世末期以来已抬升 一 。3玉龙山东趁断裂二十万分之一区域调查时已发现9蛇 山组被保存在三个断块内,自西向东为9拉石坝,蛇 山和新民,两者间高差分别为?和 ,反映早更新世末期以来隆升高差已达?玉龙雪 山东麓干海子,大理冰期的冰碳物0玉龙山组1已被断开,高差达 0参阅丽江幅1。本文试图补充说明的是90 1蛇山组的堆积面即云南高原面,现出露 的最低海拔?,反映该区上新世末期以来至少抬升?0 1玉龙山西麓断裂与 玉龙山东麓断裂间的地区因强烈隆升而形成断块山0成因与点苍山相似1,两者与虎跳峡间相对高差可达?01丽江盆地西侧隆升强烈,冰债物沿西侧分布,鹤庆盆地更新统仅沿西界断裂分布,西侧 山体隆升幅度较大,是不对称的 断陷盆地0?1丽江和鹤庆盆地可见北东向断裂为盆地的边 界断裂,反映了该 组方向的断裂在盆地形成和发育中的作用。3剑川一洱海断裂带该带情况较为复杂,试分述如下90?4,中更新世以来上升?.一2 14,晚 更新世早期以来上升?.一?.4,晚更新世晚期以来上升#.4!据云南高原面分析上新世末期以来的最大上升幅度是?#.4!全新世内差异隆升可达4。?第四纪沉 积厚度西、北两侧大,东、南两侧 小,最大厚度约.4。剑川断裂第四纪时为左行走滑断裂,晚更新世以来水平断错.4 9。剑川盆地以南有江尾盆地,更南有黑惠江流达乔后!向北有九河盆地,更北有一条北北东向的谷地经白汉场、中坪、雄古、鸿文、敦古7图8至仁和转为向北至营盘。除 北北东向剑川断裂外,这些盆地的发育还受下列 因素控制/:东西向隆起带,从 它可作为分水岭看第四纪内仍在活动,盆地位于隆起带间的相对 坳陷区,它们的隆起派生出次级的东西向拉张应力!?北东向断裂可作为剑川和江 尾盆地的边界,反映了该组方向的断裂在盆地形成和发展中的作用,羊岭盆地 7见图?8可能是与之共扼的北 西向断裂控制发育的一个剪月?8据云南省地质矿产局地球物理探矿队资料。期吴根耀9滇西北丽江一大 理地区第四纪断裂活动的方式、机制及其对环境的影响:?切盆地。简言之,北 北东向断裂主要表现为左行走滑。0 1洱海断裂带0北 北西向1它控制 了 点苍山 断块山与洱源、大理等断陷盆地。据山顶盆地花甸坝0海拔:1 内出露与大理盆地内相同 的 蛇山组0海拔?,1推断早更新世末期以来点苍山至少 抬升了?,并反映云南高原面已被抬升了至少约?。沿洱海断裂带有更新世的呈爆发喷溢岩株产出的苦橄岩一苦橄扮岩和呈 岩墙产出的煌斑岩【?4。全新世内点苍山 仍在上升,反映在东麓有多条悬瀑沿山前有洪积裙发育,最高一级与最低一级扇面相差?普遍可见两期叠积的洪积扇,近代溪沟深切老的扇面可达 一,且向南切得更深。尚需指出9大理盆地西界明显为断裂,且随沉积盆地 的扩大而边界断裂不断向西迁移,而东界的断裂控制作用则不清楚,洱海东岸呈港湾状弯曲,说明是一半地堑。弥渡盆地似 亦为西侧具断裂边界的半地堑。?3维西一乔后断裂它控制发育的盆地是以东侧为断裂边界的半地堑,与大理盆地等成对称之势0 这一特点的地貌在巍山盆地内表现得尤 为 清楚1。这些盆地全新世时仍在发育。沿边界断裂可见两 期叠积的洪积扇,现代溪沟深切老扇的扇面可达?一,与大理盆地相似。盆地内的河流发育三至四级阶地,高差可 大 于,与剑川盆地相似。综上所述,该区第四纪时为一受近南北向剪切一拉张断裂控制的地堑系。其发育史可简述如下90 1早更新世,云南高原面整体抬升,有蛇 山组河湖相沉 积,广布于大理、宾川、剑川、鹤庆、永胜、丽江等地,以细粒的粘土和粉砂 岩为主,是前裂谷期的建造。0 1中更新世,断陷盆地形成,盆地边缘发育扇积砾,中央为河湖相沉 积,局部地区出现冰缘泥流沉积0鹤云寺组,=1云南高原面解体。01晚更新世,又一次强烈的隆升一断陷期,局部角梦 州白汉场已些,一应一,一万3司匕曰匕敦古了枯文鸿叮?金?。乔后雄古丫中“广穿白汉场丝喇,。!多库?团口曰?才才?二#%哑洲&?九 剑坦 图(北北东 向剑川断裂及沿之发育的盆地)北西向走滑断裂 北北东向走滑断裂+左行,(。北东向走滑断裂+左行,东西向隆起带.第四纪盆+谷,地第3四纪研究?年地区早期出现 丽江冰期0距今3:万年移 =1,晚期的大理冰期0堆积物称玉龙山组1则较广泛发育,反映较大面 积 的 山体已抬升到雪线以上高度该阶段是 断陷盆地发育的全盛期,主要为河湖相或 河湖一沼 泽相沉 积,盆缘除洪积扇外还可能有冰水泥砾堆积。0?1全新世早期,气候变暖,冰川消失,点苍山继续隆升,形成东麓十八溪和洪积裙,且因南段较北段隆升快、河流下切形成著名的天生桥;?,玉龙山继续隆升,原冰债物则因正断层作用而降低海拔高度。各盆地普遍发生湖退。0 1全新世中期,全区持续上升,湖水大面 积干涸或缩小范围,乔后、江尾、鹤庆、凤羽、永胜等盆地内湖泊已不复存在,盆地内以洪积一冲积堆积为主0尤在盆地边缘和河流、冲沟出口处1剑川、大理、程海等盆地内仍有河湖相堆积。局部地区 出现新冰期.,。0的近 年来仍保持这一演化趋势,局部地区有现代冰川。三、断裂活动和地堑系形成的机制由于滇西北地区新构造的活动性,作为人类主要居住地的盆地的环境、资源、灾害等问题逐步为人 们所重视,近年来已开始探讨第四纪断裂活动和地堑系形成的机制,并出现了若千不同的观点。有人认为,云南的第四纪盆地可分为 东部的滇池一抚仙湖 山脉盆地构造 区和西部的洱海一程海山脉盆地构造区,是由太平洋板块向西推挤时形成的北西 西一南东东向主压应力场而诱发古老的南北向、北西向和北东向大断层发生走滑活动,进而形成各种形式的小型走滑一拉张盆地?=。这一解释显得分牵强,因为滇西 距太平洋如此之远,中间还隔着菲律宾板块。近年来的研究已说明9即使是东南沿海区的新生代构造活动0如火山活动1,恐怕也只 是大陆边缘张裂的结果而与太平洋板块的俯冲无关;31“吕3 31.。,左行走滑活动达到高潮。这可能与南海的扩张有关,即9始新世一渐新世早期南海沿北东向断裂发生张裂;?=,金沙江一哀牢山断裂发生左行走滑,伴随以陆内的逆冲0图?1渐新世中期至中新世早期,南海沿东西向的中沙南一黄岩岛断裂发生扩张.4&?.,?%。中国科学院兰 州冰川冻土研究所郑本兴等人提出的隆升幅度见表7转引自张长华等【“,8。可 第四纪研究?年以看到从喜马拉雅 山脉向外有隆升幅度变小的趋势。滇西地区的规律同。令4刁表/截高原区第四纪时的隆升幅度早早更新世世中更新世世晚更新世世喜喜马拉雅山区区 一?一?一?一,昆昆仑山区区 一 一?阿阿里和喀 喇昆仑仑仑 一 一 滇西北隆起和地堑系形成的机制应与青藏高原的隆起有关,即9青藏高原上新世末期以来的强烈隆起,一方面带动周 围地 区作不 同程度的隆起,另一方面则因其向外的冲掩而在川滇地区形成一近南南西一北 北东的挤压应力场,导致不 同方向的老断裂重新活动并分开了三个构造单元0图1。中部是白草岭隆起区,基本不发育断陷盆地,仅在走滑断层 尾端形成小的剪切0或剪切一拉张1盆地0如盐源盆地1。其东,元谋断裂与小江断裂带之0渡卿旅都一/。成一江呱紧雅康鉴西昌0一,八曰一1 2 3鹤庆洲一曰?攀枝花自草岭心4川弓冲跳大理价心 甲咏无、量、山5(礴云南和四川西部第四纪构 造应力场触加引引一图?区域应力场 局部应力场 剪切方向断裂名称/:龙门山断裂带)鲜水河断裂)小江断裂带;绿汁江 断裂=安宁河一易门断裂元谋断裂金河一等河断裂)鹤庆一木里断裂;理扩断裂(红河断裂.程海断裂带=维西一乔后断裂=剑川断裂)无量 山一营盘 山断裂期吴根耀9滇西北丽江一大理地区第四纪断裂活动的方式、机制及其对环境的影响”典间 的滇中东地区,南北 向古老断裂重新活动形成一系列剪切一拉张盆地,仅局部地段0如安9宁河一易门断裂南段1因剪切一挤压 活动而未见盆地发育。白草岭隆起之西,程海断裂带 与维西一乔后断裂之 间的地区情况较为 复杂。因该 区原位于扬子地块的边缘,断裂较发育,第四纪时重新活动者以南北向断裂最为重要,次为北东向断裂第三纪时形成的东西向逆断层在这一应力场作用下继续活动,构 成小型隆起带。其次,由于其南有无量山的阻挡,3形成一个局部的近南北向的挤压应力场,产生北北东向0左行1和北 北西向0右行1剪切断裂组,在应力集中部位造成玉龙山、点苍山等强烈隆升的断块 山。为不同方向的断裂分瓤的块体则发生相对旋转,形成旋扭构造,如以大理挖色为抵柱的环状一涡轮状构造等。该模式较圆满地解释云南一川 西地区第四纪断裂的活动方式,揭示地堑系形成与青藏高原隆起之间的内在联系至于青藏高原第四纪隆起的原 因,已超出本文论述范围。四、断裂活动对环境的影响?3河流和河流沉积可以金沙江为例说明。它在区内有三个大拐弯9石鼓、三 江口和金江街以西。前人研 究已指出流向剧变主要受断裂控制,不是河流袭夺的结果“?=。即使是小 的拐折,也常受断裂控制。如大路底 以 西金沙江受程海断裂带左行扭动影响而急弯,其西的金江街和其?东的寺门前,近东西向的平直河 段受东西向断裂控制0见图 1。河流在流经相对隆升区0如玉龙山、白草岭隆起等1时,河谷狭窄陡峭,只有崩落、坍塌或滑落等重力堆积。反之,在流经相对 沉陷区0如大具、金 江街等1时,河谷相对开 阔,冲视物发育并构成阶地,常见 三至四级,局部可见 五级。金江街以西,因上游地区下降,下游地区上升,河流 比 降变小甚至有负坡降,兼之河流急弯而造成局部塑水。3盆地发育和湖泊沉积今天所看到的盆地几乎都是湖泊疏干形成的。它们在一定的高程上发育且自北、西向南、东 呈台阶状 降低0表1,反映受断块差异升降运动的控制。表滇西北地堑系中盆地的海拔标高海拔标高01盆地哭黑一匡黑程琢翔,?弥攫大理、瓤,一 洱源、剑川、鹤庆、永胜竺毕黑”日江、马登需特 别 强调全新 世 的湖 泊。全新世初期,大理一剑川一鹤庆地区仍有较大面积湖 泊分布0图:1。全新世中期,由于持续的块状上 升,乔后、江 尾、凤羽、鹤庆等湖泊千涸,剑川、洱,源和大理的 湖泊大面 积 缩小。近 年来这一趋势有增无减,目前该区仅剩洱海、剑湖、花碧湖、西 湖和后湖0见图:1。人类活动对 湖泊 退化、干 涸所起的作用是不可忽视的,据南诏蛮书、新唐书南诏传等记载,大理砖窑村西、佛前村西南,当时均 系水域,说明?年来洱海水面 至少下 降了?。?:?年挖通 西洱河及其后的排水造田,使北端江尾、西岸喜洲一马久邑、南端里后山等地露 出大 片沙地。程海的情况类似。全新世早第四纪研究?年期,宾川、期纳、金官盆地内仍有湖泊发育,现在仅程海得以保存0因该段 断裂活动较强1。剑 川鹤庆勿3了盛东山剑湖宾川大 黑 山二九顶山样云图:剑川一大理地区全新世湖泊变迁简图0据段彦学,?资料编1?3现代湖水面 3全新世初期 湖泊?年的地震可能使岩溶洞穴 与构造裂隙贯通,导 致程海成为期纳和涛源东两泉群的补 给源,至今水位至 少下降了:人们常把高原 湖 泊比作高原上的明珠。这些湖泊现已进人其演化 的老年期,人类活动正在加快它们 的消亡。必须呼吁9采取措施,抢救并保护这些高原上的明珠23冰川活动和冰破物前已述及,该区第四纪冰川活动0包括全新世新冰期和现代冰川1受隆升 的断 块 山控 制,#形谷、冰川的 终碳物 和侧债物 的分布,同样受断裂控制。冰蚀湖泊和冰蚀阶地都出露在一定高度上并呈台阶状分布。本区最低一级的冰蚀湖泊是丽江文海0 一:1。向北,中甸纳帕海为 更北为格咱红 山天鹅湖0?1和巴塘、甘孜的 小盆地0?一?1川。点苍山的冰蚀湖泊保存在?、?和 的高度上 刀。冰蚀阶地则在?一?的高度。?3温泉和泉华堆积该区沿断裂分布 的泉水不下?处,尤以中一低温温泉为多见。主要出露于南部,向北出露较少而逐渐被深埋,形成地热田。直接 出露于基岩裂隙中的温泉温度高而出露于第四系松散层中者温度低。泉 华堆积尽管沉 积规模不大,但 因富含哺乳动物化 石、陶片、石器等而具重要的意 义0如剑川龙门 邑南侧1。五、小结03,?,6663%8(.6 _ 6,?3=赵国光,?,:,滇西北大理丽江地区新生均地层及构造的初步观察。地质论评,第 卷,?一 页。晏贤富,?,云南某些断 陷盆地的地质特征及物探的应用效果。云南地质,第卷,?一 页。?朱照宇、何浩生、何科昭,?,云 南剑川第四系模式剖面的建立。地球科学,第斗期,?一 页。;=李鼎容、黄兴根、王安德、于慎愕、朱桂云,?,滇西北第四系的划分。地质论评,第”卷,?一?页。;:=高存礼、庄大栋,?:,云南洱海的形成、演变与鱼 类区系的演替及其分化的初步研究。青藏高原研究,横断山考 察专集,北京科学技术出版社,?一”:页。=段彦学,?,洱海演变浅析。云南地质,第:卷,一 页。;=何 浩生、何科昭、朱照宇,?,云南剑川盆地新构造运动特征与云南高原隆起问题。青藏高原地质文集0?1,地质出版社,?一一页。?李光容、金德山,?,程海断裂 带挽近活动性研究。云南地质,第?卷,?一?页。王恺元、孙克祥、段彦学,?,滇西新构造运动几个问题的探讨。青藏高原地质文集0?1,地质出版社,?一?页。【?=王恺元,?,金沙江川滇交界段构造一地貌特征。云南地质,第卷,?一?页。;?=李 钟龙、陈治荣、王明龙,?,横断 山区第四纪冰期 划分与对比。地质论评,第 卷,?一?页3;段彦学,?,下关天生桥的形成。云南地质,第卷,?一?页。;,?=潘 杏南、赵济湘、张选阳、郑海翔、杨退和、周国富、陶大理,?,康城构造与裂谷作用。重庆出版社,。一?页。?=从柏林、张儒缓,?:,中国东南部新生代火山岩系。中国科学0辑1,第?期,?一?页。?:?罗建宁、肖永林、苏俊周、邹培馨,滇西点苍山的抬升与山前磨 拉石沉积。青藏高原地质文集0?1,地质出版社,?一?:页。口?吴根耀,?,中国滇西一泰国地区侏罗纪 一第四纪盆地发育及其对比研究。地质科学,第?期,”一:页。汇?=钟大赛、%6,3、吴海威、!78,#、7!6,3、,33,?,左行走滑断层碰撞后陆内变形的重要形式。科学通报,第期,:一 ,页。;3,7!6,3,3,6,38 8,43,?.6!一!756 5.8633,(!,(33,6.3二(!,+3348!,(353,?,6!.丫#6.一 6.866.8!.?566)!9&6 6!6._!.6.6 7 !.866_ 369,+30,31,(。!7.6!6!6!6!,6,?一:?3洛 3%&5&(5&+(,55&5&(%,(,4,(一,#%&()#%&,(%&%&()#(%&,(#&(+&(&(,(5&(%0,了.6,口,+86”!7 亡767”7 13!.%.7.6 _,46一6 ,(.8!.),7 !.,868?!,!.!.,.86!86 5.3,9850 心6 8毛6!8!6!,.8).6.86 5.!3,.846 8 一&16一56!6!,.8)5.3,.8666一6一 6!6!,.846!866 6!,.46一)!8 习6一6 8 !6!3%8.!6!6!80?.866一6 8,.846 8 一&86,.8&!.).6 3(,.8!一.!6.8!.!.!6,.6!6.8 6066,8!6.8 3%8.6!.6 6!.,.一 6 3%8.6.!.,=?,.66.8.8.6.86.3%8.66.6!6.!.!.8.8.8!?6.6.8!.6!6&6!.7 3%6.6.86.8&6!.7!8 .3%8 .8!.6.!.8.68.!6!.!63%8.7.6 6.!7 6!尤66!89.8+.一&!.)!.!.86.!一(.!,.86 66!6之8+.),.8(.8,.)郊.3%8.!6.6.8 6.8)._,.8!一(7.!,!.8(&一 一&.!,6.3.8,!一(!6!.!6,!.8!6!.865.,68.66.8.6(&0!66!.1(0.98!6!,.86 一!_!,.8 6.!,.3,6!.6.6!.6!3.8!一一!.!7.8 !3%8.7_ .6!,!8!.8).8 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