辽宁瓦房店温坨子原核电站场址东岗断裂的活动性
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辽宁瓦房店温坨子原核电站场址
东岗断裂的活动性3
李 任金卫 杨美娥
(中国地震局地质研究所,北京 100029)
3 中国地震局地质研究所论著20000B0047
① 国家地震局东北地震监测研究中心,1984 ,辽宁核电站厂址断裂活动性研究.
② 辽宁省第一区域地质测量队一分队,1972 ,1:20万区域地质调查报告(复州幅).
摘 要 位于辽宁瓦房店温坨子的东岗断裂是一条隐伏断层,靠近该地区原曾选定的核电站
场址.通过详细的野外地质工作,查明了该断裂的地理位置,几何形态,发现断裂带东延至尉屯就转
向北去,并确定它没有与金州断裂相接.经系列探槽的开挖,断层构造岩及有关地层样品作绝对年龄
测定,证明东岗断层错断了中更新世地层;但约5万年以来断层的上覆地层没有被错断,因此认为东
岗断层不是能动断层.
关键词 隐伏断层 能动断层 辽宁 核电站场址
1 引言
辽宁省瓦房店温坨子原曾被选定为核电站的场址.在该场址西部的海滩发现有断层出露,
最近距离仅3km.该断层是否有新活动,是确定温坨子是否能成为核电站场址的关键问题.曾
有几个单位先后在该地区工作多年,耗资上千万,但在断层展布的具体位置及是否是能动断层
的问题上,仍有意见分歧①.作者受有关部门委托,在东岗一带进行了详细的野外调查和绝对
年龄测定等工作(图1),目的是查明该断层的结构,形态及延伸的具体情况,并确定35 000年以
来是否有过活动.由于该断裂为隐伏断层,用一般方法较难达到目的.我们的这次野外调查掌
握了该断层的多方面特征,并根据准确有效的系列剖面的开挖研究,取得了满意的结果.尽管
由于其它原因未在该址修建核电站,但为此所做的大量工作以及取得的成果和经验,对今后的
类似研究有一定的参考意义.
2 东岗断层的新活动特征
211 断层概况
东岗断层主要发育在早中元古代混合岩Pt1 + 2,晚元古代钓鱼台组石英岩Pt3d和南芬组页
岩,泥灰岩Pt3n之间②(图2).东岗断裂由几条小断层组成,整条断裂带宽达50余m.单条断
层(包括破碎带)一般宽2～4m ,最宽近8m ,最窄仅018m ,破碎带由构造角砾岩,挤压扁豆体和
断层泥组成.其中以灰绿,黄绿色和紫色的断层泥最为醒目,成为此次追踪断层展布最好的构
22(4):337～343
2000年12月
地 震 地 质
SEISMOLO GY AND GEOLO GY
Vol. 22 , No . 4
Dec. , 2000
图1 东岗断层展布及野外调查点的位置
Fig. 1 The Donggang fault and locations of t he field investigation.
1断层及推测断层;2地质观测点;3泥碳层出露点; 4 ESR样点; 5 TL样品; 614C样品;
7探槽;8实测剖面;9冲沟; 10水库,溪流; 11公路,小路
图2 东岗断层地质概况
Fig. 2 Geology of t he Donggang fault .
1第四系; 2晚元古界长岭组; 3晚元古界南芬组页岩; 4晚元古界钓鱼台组砂岩; 5晚元古界永宁组砂岩;
6早中元古界混合岩; 7等高线; 8水库; 9地质界线; 10断层; 11地下水出露点
造标志之一.
断裂最西端在远海社延伸入海,向东经军营,赫屯,大房身,东岗,小程屯,大沟口,达营,小
刘屯,付庙到尉屯,全长13km ,是一条大致东西走向,高角度的断层.断层多南倾,倾角50°～
87°,但在付庙,尉屯一带,转变为北倾,带有逆冲性质,走向逐渐转向北东东,最后成北北西向.
为叙述方便,把前者称作东西段,后者称作北西段.
212 地貌特征
(1)断层陡坎
东岗断层的东西段在地貌上呈断层陡坎,沿着北侧的混合岩和石英砾岩山体的山麓坡长距
833地 震 地 质22卷
离地延伸.断层上升盘(北盘)形成40～150m高的丘陵,由页岩,泥灰岩组成的下降盘(南盘)
地势稍低,以外倾的缓坡逐渐过渡为山间平原(图2).从图2可以看到,沿断层带有不太清楚
的断层小陡坎断续分布.尤其在断层的东,西两端,可见到几米到十几米高的断层陡崖,有的断
层三角面保存清晰,断面上还保留有水平和垂直擦痕.
(2)横切断层的冲沟特征
横切断层的冲沟在跨越断层带部位都明显变宽,有支沟沿主干断层走向延伸.若从上向下
俯瞰,好似裙子下端镶了一条褶皱花边,这可能是断层因新活动使岩体破碎而又未及胶结,易于
遭受冲刷的缘故.值得注意的是,顺山坡大致垂直断层线发育的众多冲沟,跨越断层处均作直
线延伸,未见水平错动的迹象.说明断层的近期活动是以升降运动为主.
(3)沿断层带水源汇集和有零星泥炭层分布
一个很有趣的现象是,该断层带是一条地下水的富集区.因混合岩体受到构造活动的影
响,沿断层带岩石高度破碎,因而地下水在此富集,而另一侧为不透水的页岩层所阻,所以沿断
层线有泉眼,沼泽,池塘等成串分布.因常有水的浸润,地面上植物繁茂,沿着断层常形成一片
一片的黑土带.地下水沿着断层带的富集,是断层新活动的标志.
(4)琴键式小断块升降地貌
东岗断裂北侧的混合岩体在第四纪作为一个大断块发生差异抬升.在差异抬升过程中,被
垂直断裂带的横断层所切割的小断块也发生差异升降,致使在断层带的北侧发育了一些近南北
向"舌状洼地".从图2的地形等高线也可清楚看出,此侧的丘陵被切得支离破碎,形成近南北
向的洼地和丘陵相间排列,呈现琴键式地貌.这些现象的发生,是由于东岗断层南侧下降时,牵
动近南北向的横断层,使所夹持的小断块也发生同步的下沉.以致使断层南侧的山间平原和其
北侧的支岔型洼地连成一片,在高程上没有多大差异,其内所充填的土层也相同.在主干断层
穿过舌状洼地处,微地貌上无任何表现,上覆的3～4m厚的土层,也没有被错断的迹象.这证
明东岗断层和横断层在第四纪晚期没有活动.
213地质特征
(1)横切断层的系列槽探剖面
图3 军营东Df- 11剖面
Fig. 3 Profile Df- 11 at east of J unying.
1表层土; 2坡积层; 3页岩; 4早中元古代混合岩; 5断层角砾岩; 6断层泥; 7页岩破碎带; 8岩脉; 9取样点
在断层经过之处和断层泥发育的地方以及上覆第四纪地层较厚的地方,开挖了6个槽探剖
面,即Df- 11(图3),Df- 07(图4),Df- 06(图5)Df- 08 - 1(图6)和Df- 08 - 2及Df- 04(图
7).从6个剖面可以看出:①剖面上有宽窄不等的断层泥,断层泥多为灰绿色,也有紫色,灰白
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色,因两盘岩性的差异,断层泥的成分也有所不同;②断层错断了红色的中更新世地层,断层泥
挤入上覆土层中(图4),也有上覆地层下陷填满楔状裂缝;③断层带宽达50m ,形成小型地堑和
地垒(图3);④断层的上覆地层厚达4m ,为黄色调的类黄土和砾石层,是晚更新世和全新世的
地层,未受到断层的切割,也未见受到构造运动扰动的迹象(图4 ,5 ,7).
图4 东岗Df- 07剖面
Fig. 4 Profile Df- 07 at Donggang.
1表层土; 2土黄色细砂; 3含碳灰黑土; 4棕褐色粗砂夹砾石; 5含砾亚砂土; 6亚砂土; 7含砂砾石层;
8经过搬运的断层泥; 9页岩; 10混合岩的断层破碎带; 11断层泥; 12断层; 13铁锰层; 14取样点
图5 东岗Df- 06剖面
Fig. 5 Profile Df- 06 at Donggang.
1表层土; 2黄色亚砂土; 3砂砾层; 4黄褐色中细砂;
5晚元古代南芬组页岩; 6早中元古代混合岩; 7断层碎裂
岩及角砾岩; 8断层泥; 9取样点; 10断层
图6 小程屯Df- 08剖面
Fig. 6 Profile Df- 08 at Xiaochengtun.
1断层; 2表土层; 3坡积层; 4早中元古代混合岩;
5断层角砾岩; 6断层泥; 7页岩; 8取样点
这6个剖面说明,中更新世地层被错断,因受挤压和拉张而形成断层泥和地堑,地垒系,这
可能是古地震的遗迹.但到晚更新世地层多较平整无被错断或扰动迹象.开挖过程中,了解到
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图7 尉屯北Df- 04剖面
Fig. 7 Profile Df- 04 nort h of Weitun.
1表层土; 2黄土状亚砂土; 3灰黑砂土; 4灰黄色粉砂
土; 5紫色褐黄色砂砾石层; 6断层; 7黄色细砂层; 8页
岩; 9混合花岗岩; 10断层碎裂岩; 11断层泥; 12取样点
一件有意义的事情,即在东岗断层东端的付庙,
有位曹云福老乡,51岁,他家的房屋正好盖在断
层带上,房子是石块垒起来的,祖宗三代在此住
了一百多年,从未翻修,而房子没有任何变形的
迹象.这也是一个难得的旁证,说明东岗断层
一百多年来不曾有过活动,或活动十分轻微.
(2)断层泥的线性分布
沿断层带断层泥分布广泛,主要是混合岩
和页岩断错的产物.混合岩形成白色,灰白色
的断层泥;页岩形成绿色,蓝灰色,紫色断层泥,
厚度011 - 3m ,断层泥潮湿时很柔软,而干燥后
坚硬.一般认为,断层泥是断层新活动的产物,
因古老的断层泥在高温高压下已变成岩石,所
以断层泥的广泛分布表明断层曾经历比较新的
活动.从绝对年龄数据可以看出,断层泥的形
成时代,多在距今10万年左右.
(3)陡倾角带
断层东西段的南芬组页岩主要向南倾,转折部位向南东倾,北西段以高角度向西倾或东倾,
十分明显地围着断块山体而形成一条页岩的陡倾角带,这是断层差异升降所造成的,也反映出
断块山有少量的右旋移动.
214 年代学测定结果的分析
本次工作共作了14个样品的测定,其中被错地层2个,构造岩5个,上覆地层7个.以下
是测定结果的分析.
(1)被断层错断的第四纪地层为小程屯Df - 08 - 1(图6)和Df - 08 - 2剖面的红色砂砾
层,其样品27 - 1的热释光年龄为26182±2104万年,同一地层在南侧冲沟中的样品27 - 2的
电子自旋共振年龄为24171±7141万年,说明该地层属中更新世(Q2)晚期,东岗断层在其沉积
后曾有过活动,因此该地层在主断层面附近有挤压镜面,片理和节理等构造变形.
(2)从构造岩的测年结果看,东岗断层的新活动时代主要在中更新世末—晚更新世初,最新
延续到晚更新世中期5～8万年之间.
(3)从断层上覆地层的测年结果来看,在不整合面之上2m处的地层样品14C测年结果为
01743万年,其下的地层样品,因提取不到足够的碳量而未获结果.1125及6152万年的两个热
释光结果比较可靠,电子自旋共振的两个数据43～50 ,60～68万年,则显然太老,与地质资料不
符而不能使用.因此,断层上覆地层的三个可用数据都比构造岩新,这对于限定断层的最新活
动年代是重要的依据.这说明,断层6万年以来就没有活动了.
综上所述,东岗断层错断了中更新世晚期地层,自中更新世晚期到晚更新世中期持续有过
活动,但自晚更新世中期以来断层就不活动了.按能动断层的定义,东岗断层不是能动断层.
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3 关于东岗断层是否东延的问题
关于东岗断层经过尉屯后是否继续东延,是否与金州大断裂连通,而成为它的一条分支,对
核电站选址是个很重要的问题.因为金州大断裂是一条已知的能动断裂,若作为它的分支,则
也必是一条能动断层.为此,我们沿断层走向向东进行了详细追踪.现已查明,从军营到东岗
乡政府露头清楚.以断层为界,北盘是混合岩,南盘是南芬组页岩.但从东岗乡政府往东,达营
至小刘屯之间,断层延伸于南芬组页岩中,而在地貌上仍是北侧的低丘陵与南侧的山前平原的
分界.到付屯北一带,断层两侧又恢复为南芬组页岩和混合岩接触,并有基性岩脉和石英脉沿
着断层带侵入.这表明东西段两端的升降幅度比中间大.断层经过尉屯后由近东西向逐渐转
为北北西向,构成断层的北西段而没有继续东延.断层主要沿着混合岩山体的山麓分布.其新
活动表现为由于混合岩体的抬升和外缘相对沉陷,这可从断层上盘南芬组页岩倾向的变化和外
缘洼地的展布情况得到证明.前文已经讲过,沿断层带形成地层陡倾角带,而这种陡倾角带在
经过尉屯后也没有向东延伸.
在山体外缘分布着相当宽广的山间平原,一般宽约115km ,大致平行断层围绕山体作条带
状分布,如图2所示.山间平原内部显得很平整而切割轻微.相当东岗断层东西段的东延部
位,未见任何同方向的条形隆起或洼地等地貌表现,这也说明东岗断层未向东延伸.在上节中,
已提到混合岩山体与山间平原的过渡部位,即沿着整个东岗断层带发育着一种特殊的微地貌,
在靠混合岩体的一侧形成1～2m,几m到十几m的断层陡坎,而外侧发育有顺坡的和沿断层线
的冲沟.值得注意的是冲沟在断层处突然扩开,犹如喇叭,这些陡坎和冲沟地貌也是呈弧形分
布的.这种微地貌没有再出现在山前平原中相当于东岗断层东西段的东延部位.
为慎重起见,我们还在尉屯以东3km ,从吴家店到双庙子南和曹家屯东北,对两条南北向展
布的长条山梁进行了详细观察.如果东岗断层经过尉屯后继续东延,应当在双庙子通过.实测
的两个剖面(图1B - B'和C - C')表明,南北向的山梁的形成,与近南北向的断层作用有关,剖
面上没有东西向断层通过的迹象.山梁由晚元古代黄色,紫色页岩,黄灰色泥灰岩和寒武系的
深灰色薄层或厚层灰岩组成.地层平缓,倾角一般在3°～12°左右.在水泥厂,双庙子一带的灰
岩很完整,灰岩下面的页岩也很完整,未见褶皱和断层,产状近于水平.地层中偶见一些不同方
向的节理外,没有大断层通过的迹象.水泥厂西边2km处的另一条长岗,同样也未见有近东西
向断层通过的迹象.以上事实说明,东岗断层在尉屯一带已转向北去,没有继续向东延伸.当
然就不会与金州断裂相连接,更不会是金州大断裂的一条分支.
综上所述,第四纪以来,东岗断层沿近东西向和北北西向两条老断裂发育连通而成,走向在
尉屯附近转折,断层不再向东延伸.
4 结论
(1)本区在第四纪时期,以断块差异升降活动为特征.东岗断裂所包围的早中元古代混合
岩体作为一个断块,长期作间歇性抬升,外缘相对断陷,形成充填第四系的山前平原.巨大的混
合岩体作为一个大断块,又被近南北向的断裂分割为许多次级的小断块,发生差异升降活动,导
致大断块的南缘琴键式的长条状山丘和洼地相间排列,使近东西向的山前平原又延伸出近南北
向的支岔洼地.本区的断块结构,实际上是近东西向和北北西向两组断裂切割所致.东岗断层
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是这两个方向断层中的两条主干断层的联合.
(2)东岗断层在尉屯以西走向近东西,向东经过尉屯后转向北去,沿北北西向延展.这可从
断层泥的展布,地层产状的变化,断层陡坎的分布,冲沟的发育,泥炭层的分布,地下水出露点的
分布以及山前平原的展布得到证明.因断层向东通过尉屯后没有继续东延,所以该断层没有与
金州断裂相接.尉屯东距金州断裂50～60km ,其间有几条近南北向的山岗和洼地,这些山岗和
洼地是近南北向断层切成的地堑地垒系.山岗的地层和洼地中的微地貌都无近东西向断裂通
过的迹象,这也可作为东岗断层没有东延的佐证.
(3)从横切东岗断层的六个探槽剖面看,除Df - 08 - 1和Df - 08 - 2剖面断层切割第四纪
地层外,覆盖于断层上的第四纪沉积都很完整,没有被扰动或错断的迹象.用热释光法和电子
自旋共振法测得被错断地层的绝对年龄为24171～30116万年,说明距今25万年时,断层还曾
有过活动.
(4)构造岩的年龄就是断层活动的年龄,本文的数据说明断层至少有过四次活动,即16196
万年左右,11～13万年,915～1016万年和5～8万年.而断层上覆地层的绝对年龄中,有效的
最大数据为6152±0149万年,恰好与5～8万年相合,反映了断层在这个时间段已经停止活动.
按能动断层的定义,虽然315万年以来东岗断层有过一次活动,但它不是能动断层.
致谢 朱玉新,何宏林,李刚参加了本项研究的野外调查工作.
(2000年2月收稿,2000年6月改回)
ACTIVITY OF THE DONGGANG FAULT NEAR THE ONCE
CHOSEN SITE OF NUCL EAR POWER STATION
AT WAFANGDIAN, L IAONING PROVINCE
Li Ping Ren Jinwei Yang Mei'e
(I nstit uteofGeology,Chi naSeis mologicalB u reau,Beiji ng 100029)
Abastract
The Donggang fault , located at Went uozi town , Wafangdian city , Liaoning Province , is a
hidden fault which is not far f rom t he once chosen site of a nuclearpower station. Through detailed
field investigation , we have determined t he location andgeomet ry of t he fault . It is found t hat t he
fault t urns toward nort h when it extends eastward to Weit un. It does not link wit h t he Jinzhou
fault zone. By t rench observations and dating of fault rocks and st rat um samples , it isproved t hat
t he fault has dislocated t he st rat um of middle Pleistocene. However , t he overlying st rat um of t he
fault is not off set since about50 000years. It is concluded t hat t he Donggang fault is not a capable
fault .
Key words Hidden fault , Capable fault , Liaoning , Site of nuclearpower station
3434期李 等:辽宁瓦房店温坨子原核电站场址东岗断裂的活动性
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