王洪濤，鄭師春

（福建省地震局， 福建 福州 350003）

福建第四紀(jì)活斷裂巖石顯微構(gòu)造特征與孕震標(biāo)志研究

王洪濤，鄭師春

（福建省地震局， 福建 福州 350003）

在福建第四紀(jì)活斷裂調(diào)查研究基礎(chǔ)上，進(jìn)一步詳細(xì)觀察活動(dòng)斷裂面的擦痕、階步、斷層泥、蝕變程度的對(duì)比，并采集斷面巖石切片，作顯微構(gòu)造觀察，結(jié)合宏觀斷裂特征、震源機(jī)制解、地震破裂形跡，探討宏、微觀地震斷裂破裂力學(xué)特性，試圖為本區(qū)強(qiáng)震的中長(zhǎng)期預(yù)測(cè)提供新的標(biāo)志。

震源機(jī)制解；顯微構(gòu)造；斷裂特征；力學(xué)特性

引言

福建位于中國(guó)大陸東南邊緣，間隔臺(tái)灣海峽與臺(tái)灣島相望。該區(qū)具有從海、陸板塊俯沖-碰撞帶向板內(nèi)過(guò)渡的獨(dú)特構(gòu)造動(dòng)力環(huán)境。自公元963年有地震記載以來(lái)，曾發(fā)生過(guò)約40次M≥43/4級(jí)破壞性地震，最大達(dá)7級(jí)。近30多年來(lái)通過(guò)對(duì)該區(qū)第四紀(jì)斷裂的多次調(diào)查研究，基本上摸清了第四紀(jì)斷裂空間展布格局與地震之間的關(guān)系。其中，特別是在 “九·五”、 “十·五”計(jì)劃時(shí)期所實(shí)施的 “閩南地區(qū)防震減災(zāi)示范工程”和 “城市活動(dòng)構(gòu)造與地震”項(xiàng)目研究之后，關(guān)于本區(qū)第四紀(jì)斷裂的孕震或發(fā)震能力問(wèn)題取得不少進(jìn)展。本文是在這一基礎(chǔ)上，試圖深入探討第四紀(jì)斷裂宏、微觀斷裂力學(xué)性狀和地震活動(dòng)之間內(nèi)在聯(lián)系。我國(guó)對(duì)這一領(lǐng)域的研究文獻(xiàn)［1、2］指出，現(xiàn)今研究的思路與方法，主要側(cè)重于第四紀(jì)斷裂活動(dòng)的宏觀標(biāo)志研究，即地形、地貌參照物與地質(zhì)位錯(cuò)標(biāo)志，或古地震遺跡考察，并結(jié)合地震學(xué)等方法評(píng)判未來(lái)可能發(fā)生強(qiáng)震的地區(qū) （段）。對(duì)此，作者認(rèn)為除斷裂活動(dòng)的宏觀標(biāo)志之外，如果能夠?qū)ひ掚[存于活動(dòng)斷裂的斷層巖內(nèi)部的顯微破裂力學(xué)信息，即在礦物顆粒層面上的特征性現(xiàn)象，可能有助于了解第四紀(jì)斷裂 （約2.4 Ma）在漫長(zhǎng)時(shí)期內(nèi) “復(fù)活”的習(xí)性和孕震能力。該方法簡(jiǎn)單易行，對(duì)中、長(zhǎng)期地震預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和工程地震安全性評(píng)價(jià)工作有一定的科學(xué)意義。

1 斷裂構(gòu)造背景

福建區(qū)域大地構(gòu)造單元屬于華南褶皺系武夷-戴云隆褶帶，東鄰臺(tái)灣海峽新生代斷陷帶，西與江西沉降帶相接，也是菲律賓海板塊向亞歐大陸俯沖-碰撞帶板內(nèi)的過(guò)渡地區(qū) （圖1）。自晚元古代以來(lái)，區(qū)內(nèi)地殼主要經(jīng)歷揚(yáng)子-加里東期、華力西-印支期、燕山期及喜馬拉雅期四次強(qiáng)烈地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，形成了以北東向構(gòu)造軸線為主的褶皺及深大斷裂。其中，尤以中生代燕山期多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)所發(fā)育的北東向構(gòu)造巖漿-火山噴發(fā)帶及東南沿海動(dòng)力變質(zhì)帶稱著，并且成型了三條縱貫全區(qū)的深大斷裂帶[3]。喜馬拉雅期運(yùn)動(dòng)以來(lái)，區(qū)內(nèi)地殼運(yùn)動(dòng)漸趨穩(wěn)定，主要以繼承性的 “斷裂-斷塊”運(yùn)動(dòng)為特征[4]；同時(shí)，形成了華南沿海地震帶 （北段），控制區(qū)內(nèi)中、強(qiáng)地震空間分布[5]。

圖1 福建區(qū)域大地構(gòu)造單元?jiǎng)澐謭DFig.1 Division map of geotectonic unit in Fujian.

2 斷裂活動(dòng)特征

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造主要有北北東-北東向、北西向、東西向、南北向，其組成了地殼破裂骨架。其中，以北北東-北東向深大斷裂帶為主導(dǎo)，北西向次之，東西向和南北向僅在部份地區(qū)出露。自新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以來(lái)，區(qū)內(nèi)斷裂活動(dòng)主要以繼承性、間歇性差異升降為特征，控制區(qū)內(nèi)形成北東向與北西向斷裂彼此交切的構(gòu)造地貌景觀，且地震活動(dòng)從海域向內(nèi)陸，逐漸減弱。

菲律賓海板塊沿臺(tái)灣島弧東側(cè)向西北方向俯沖-碰撞的水平應(yīng)力場(chǎng)作用，除了造成臺(tái)灣島北北東-北東向斷裂強(qiáng)烈運(yùn)動(dòng)之外，還促使臺(tái)灣島弧以動(dòng)力觸角方式，向福建大陸擠壓，導(dǎo)致福建沿海及內(nèi)陸三條深大斷裂帶及北西向斷裂，可能產(chǎn)生老斷裂 “復(fù)活性”活動(dòng)，或新生斷面 （往往出露在老斷裂的前緣，規(guī)模不大）。其中，與該區(qū)地震活動(dòng)有成生關(guān)系的第四紀(jì)斷裂，主要有北北東-北東向?yàn)I海斷裂、長(zhǎng)樂(lè)-南澳斷裂帶、政和-海豐斷裂帶和邵武-河源斷裂帶，以及數(shù)條北西向斷裂 （見(jiàn)圖2）。

圖2 福建地震構(gòu)造與斷裂樣品點(diǎn)分布圖Fig.2 The distribution of seismic structure and fault samples in Fujian.

2.1 北北東-北東向斷裂

2.1.1 濱海斷裂 （即牛山島-兄弟嶼斷裂） （F1）

該斷裂位于長(zhǎng)樂(lè)-南澳斷裂帶東側(cè)，北起平潭島外的牛山島，經(jīng)烏丘嶼、金門(mén)島東側(cè)、東山島外兄弟嶼向西南延入南澳島外海域。斷裂總體走向北東30°～50°，傾向以南東為主，傾角大于70°，在衛(wèi)星影像上，線性構(gòu)造清晰，與現(xiàn)代水下岸坡轉(zhuǎn)折帶、弱震分布帶吻合。該斷裂總長(zhǎng)度大于400 km，近代海洋地球物理探測(cè)發(fā)現(xiàn)，該斷裂是一組北東走向的斷層束，由一系列小型地塹和地壘相間組合。斷層組在烏丘嶼以北地段減小，以南地段增多并擴(kuò)展，各斷層之間斷續(xù)呈多字型排列延伸。濱海斷裂與北西向斷裂交匯部位，歷史上曾發(fā)生3次M≥7.0級(jí)強(qiáng)震，最大震級(jí)71/2級(jí)，以及多次6～61/2級(jí)地震，現(xiàn)今弱震活動(dòng)十分活躍。該斷裂是福建海域全新世活動(dòng)斷裂，為最強(qiáng)的地震構(gòu)造。

2.1.2 長(zhǎng)樂(lè)-南澳斷裂帶 （F2）

該斷裂帶位于福建沿海陸域，其主干斷裂北起閩江口的長(zhǎng)樂(lè)，向南經(jīng)福清、莆田、惠安、晉江、廈門(mén)、漳浦、詔安，至廣東南澳島。斷裂總體走向北東30°～45°，傾向南東，傾角60°～75°，長(zhǎng)度大于350 km，略呈弧形展布福建沿海。斷裂呈雁列式斷續(xù)發(fā)育在燕山期花崗巖和晚侏羅-白堊世火山噴發(fā)巖內(nèi)，為壓扭性力學(xué)性質(zhì)，斷裂成型于中生代晚期。新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以來(lái)，明顯控制沿海構(gòu)造-地貌發(fā)育，中低山、丘陵、紅土臺(tái)地、平原、斷陷盆地由西向東有規(guī)律的呈帶狀分布。在第四紀(jì)早期，斷裂仍有明顯活動(dòng)[6]，據(jù)斷裂活動(dòng)產(chǎn)物-斷層泥或上覆第四紀(jì)砂土層光釋光年齡測(cè)定，為距今15～36萬(wàn)年，在南段可見(jiàn)N-Q1玄武巖噴溢。但在斷陷盆地周邊的斷層泥熱釋光 （TL）年齡可延續(xù)到10～4萬(wàn)年 （晚更新世）[7]。根據(jù)歷史地震記載自公元963年至今在該斷裂帶上曾發(fā)生過(guò)M≥43/4級(jí)地震24次，最大震級(jí)61/2級(jí)，現(xiàn)今小震活動(dòng)比較頻繁，并有多處溫泉出露。該帶斷裂新活動(dòng)是依附在老斷裂基礎(chǔ)上“復(fù)活”，或且在老斷裂的前緣，呈斷續(xù)分段性活動(dòng)，規(guī)模不大，各段長(zhǎng)約20～50 km，主要位于福州以南地帶，成為福建沿海陸域重要地震構(gòu)造帶。

2.1.3 政和-海豐斷裂帶 （F3）

該斷裂位于區(qū)內(nèi)中部，北起政和經(jīng)南平、尤溪、漳平，入廣東大埔、海豐一線。斷裂走向北東20°～40°，傾向南東或北西，傾角70°～80°，斷裂主要發(fā)育在沉積巖、變質(zhì)巖及火山噴發(fā)巖內(nèi)，由沖斷層、擠壓帶、片理化帶組成，以壓性為主，部分為壓扭性，沿?cái)嗔芽梢?jiàn)新生代橄欖玄武巖出露和白堊紀(jì)紅色小盆地，以及較多溫泉點(diǎn)分布。據(jù)歷史記載自1067年以來(lái)曾發(fā)生過(guò)M≥43/4級(jí)地震約11次，最大震級(jí)51/2級(jí)?，F(xiàn)今時(shí)有震群活動(dòng)，1997年5月31日永安市小陶發(fā)生5.2級(jí)地震和2007年3月13日順昌鄭坊發(fā)生4.9級(jí)地震，說(shuō)明該帶一定地段仍有活動(dòng)性。

位于福建西部的邵武-河源斷裂帶在第四紀(jì)時(shí)期同樣具有活動(dòng)性，成為控制M≥43/4級(jí)地震的活動(dòng)斷裂，最大震級(jí)可達(dá)6.2級(jí)，因本文樣品采集缺少予以省略。

2.2 北西向斷裂

本區(qū)有北西向斷裂數(shù)條，走向300°～320°，傾向北東或南西，傾角75°～80°，大致以等間距展布在區(qū)內(nèi)，斷裂延伸長(zhǎng)約50～100 km，衛(wèi)星影像線性構(gòu)造清晰，往往穿切或交匯北東向斷裂，構(gòu)成第四紀(jì)斷陷盆地邊界斷裂。區(qū)內(nèi)從北向南分別有閩江斷裂、沙縣-南日島斷裂、永安-晉江斷裂及上杭-云霄斷裂。北西向斷裂多由角礫巖、密集裂隙帶及斷裂面組成，具張扭性特征，沿?cái)嗔延袦厝≌鸪示€性分布。

3 震源機(jī)制解與地震破裂形跡

3.1 震源機(jī)制解

從福建主要斷裂帶現(xiàn)今活動(dòng)的性狀及構(gòu)造變形特征，結(jié)合地殼形變測(cè)量資料、地震斷裂和震源機(jī)制解分析得出現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)，總體上該區(qū)域水平主壓應(yīng)力方向?yàn)楸蔽魑?南東東[9]。

福建及鄰近地區(qū)震源機(jī)制解資料表明，震源破裂面的產(chǎn)狀及其錯(cuò)動(dòng)方向和區(qū)域斷裂基本一致，震源錯(cuò)動(dòng)方式多以走滑剪切為主，斷裂面的兩個(gè)節(jié)面的優(yōu)勢(shì)方向?yàn)楸睎|與北西，前者的錯(cuò)動(dòng)以右旋為主，后者以左旋為主。最大主壓應(yīng)力軸 （P軸）方位角在304°～319°之間，仰角2°～8°；主張應(yīng)力軸 (T軸)方位角在213°～229°，仰角2°～10°；中間應(yīng)力軸 (N軸)近于直立，傾角77°～88°。內(nèi)陸地區(qū)震源機(jī)制較為復(fù)雜，既有擠壓，亦有引張 （圖3）。

圖3 福建及鄰近地區(qū)震源機(jī)制解統(tǒng)計(jì)圖（據(jù)朱金芳等，2005）Fig.3 Statistics of focal mechanics in Fujian and its adjacent areas(From Zhu et al.,2005)

這說(shuō)明震源應(yīng)力場(chǎng)還具有一定的區(qū)域特征，長(zhǎng)樂(lè)-詔安斷裂帶展布區(qū)地震的主壓應(yīng)力場(chǎng)（P軸）方向與斷裂帶走向近于垂直，主壓應(yīng)力場(chǎng)優(yōu)勢(shì)取向自北往南，由北西-南東向逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榻鼥|西向。而內(nèi)陸地區(qū)主壓應(yīng)力場(chǎng) （P軸）優(yōu)勢(shì)取向北西-南東向。福建區(qū)域水平構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)與臺(tái)灣地區(qū)基本一致，反映出菲律賓海板塊向亞歐大陸俯沖-碰撞的擠壓作用已影響到福建，但其擠壓力由沿海向內(nèi)陸逐漸減小，所以福建內(nèi)陸地震活動(dòng)水平較低。

3.2 地震破裂形跡

地震時(shí)斷裂錯(cuò)動(dòng)是斷裂現(xiàn)代活動(dòng)最有力的證據(jù)。極震區(qū)等震線的長(zhǎng)軸方向代表錯(cuò)動(dòng)面的走向。根據(jù)福建省及鄰近地區(qū)一些強(qiáng)震的等震線分析，許多地震等震線長(zhǎng)軸主要集中在北東 （20°～50°）和北西 （310°～325°）兩組取向，與區(qū)域斷裂構(gòu)造發(fā)育的主要方向基本一致，這兩組斷裂是福建省的發(fā)震斷裂，其中北東向斷裂約占70%，北西向斷裂約占30%，大體上與區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)的兩個(gè)剪應(yīng)力方向相吻合。

民國(guó)7年 （1918年），長(zhǎng)樂(lè)-詔安斷裂帶的南澳發(fā)生7.3級(jí)地震，東山島南端的下安、山南、陳城、澳角一帶，地震破裂帶斷續(xù)延伸約10 km，由東北往西南入海，沿破裂帶，多處冒水噴砂。在下安北山，破裂帶北盤(pán)相對(duì)南盤(pán)向北東錯(cuò)動(dòng)，錯(cuò)距約1 m。在東山縣西埔頂西村，有一遭此大震破壞并已干枯的水井，井水筒以灰砂、夯結(jié)構(gòu)的圓壞相迭構(gòu)成，井壁傾斜3°，錯(cuò)距5 cm，井口向北東70°～80°方向錯(cuò)動(dòng)，且構(gòu)成井筒的圓壞發(fā)生順時(shí)針?lè)较蛐ゅe(cuò)動(dòng)；同時(shí)，還出現(xiàn)北西向地震破裂帶，主要分布在詔安和廣東饒平一帶，從饒平縣東南經(jīng)北山、大港、廟前，向東南入海，在陸上斷續(xù)延伸7～8 km，呈北西330°左右展布，沿地裂帶，冒水噴砂劇烈[4]。該次地震兩組破裂帶與該區(qū)域震源機(jī)制解兩組節(jié)面方位基本一致，說(shuō)明地震破裂方向仍受區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)影響。

4 斷裂巖石微觀構(gòu)造信息

為了探索本區(qū)第四紀(jì)斷裂運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的斷裂力學(xué)性質(zhì)及在斷裂巖石內(nèi)留下的信息，本文對(duì)泉州、莆田、南平、三明、漳州等地區(qū)第四紀(jì)活斷裂宏觀形跡進(jìn)行地震地質(zhì)調(diào)查 （見(jiàn)圖2），結(jié)果表明上述地區(qū)新活動(dòng)斷裂雖然發(fā)育在不同的巖層，但均以北東向斷裂為主，其次為北西向斷裂，且線性構(gòu)造清晰，或成為地貌單元分界線；同時(shí)，在斷面巖石上留下明顯的新擦痕、階步或者發(fā)育斷層泥現(xiàn)象。顯然，這是斷裂在第四紀(jì)時(shí)期新活動(dòng)的地質(zhì)標(biāo)志。在對(duì)20多個(gè)場(chǎng)點(diǎn)進(jìn)行宏觀地質(zhì)標(biāo)志觀察基礎(chǔ)上，選擇好的巖石露頭，進(jìn)行定向樣品采集，從中選出有代表性樣品 （計(jì)16組）作顯微構(gòu)造鑒定 （其顯微構(gòu)造特征見(jiàn)照片所示）。從中不難發(fā)現(xiàn)這些活斷裂由沿海向內(nèi)陸強(qiáng)度和運(yùn)動(dòng)方式的變化規(guī)律，即東強(qiáng)西弱，并從走滑為主，漸變?yōu)閮A滑或者正斷層運(yùn)動(dòng)方式。這一特點(diǎn)與本區(qū)中強(qiáng)地震的空間分布特征有一定的內(nèi)在相關(guān)性 （圖2）。為了歸納這一現(xiàn)象，本文基于斷裂新活動(dòng)的顯微構(gòu)造力學(xué)特性，分別對(duì)長(zhǎng)樂(lè)-詔安斷裂帶中段的惠安-晉江斷裂、政和-海豐斷裂帶的順昌-沙縣 （中段）及建甌-南平 （北段）斷裂新活動(dòng)宏觀、顯微構(gòu)造特征進(jìn)行對(duì)比論述。

4.1 斷裂新活動(dòng)的顯微構(gòu)造特征

4.1.1 惠安-晉江斷裂巖石

惠安-晉江斷裂主要出露于惠安、泉州、晉江地區(qū)的靈秀山、金井等地，屬于長(zhǎng)樂(lè)-詔安斷裂帶主斷裂中段，為早第四紀(jì)至晚更新世早期[7]。斷裂主要發(fā)育在花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖及混合花崗巖內(nèi)，走向NE30°～50°，傾向SE，傾角70°～80°，斷裂舒緩波狀，以走滑或傾滑斷層形跡為特征，斷層面光滑，擦痕、階步清晰，但滑動(dòng)痕跡短促，有間斷，擦線長(zhǎng)度一般僅5～10 cm，最長(zhǎng)15 cm。其巖石在顯微鏡下觀察，可見(jiàn)巖石內(nèi)部具有似片麻狀構(gòu)造，其中黑云母受剪切作用被擠壓呈條痕狀、條帶狀分布，組成巖石片麻狀構(gòu)造。原巖中的石英被拉長(zhǎng)變形，破碎明顯呈定向分布，石英強(qiáng)烈波狀消光，消光帶與長(zhǎng)軸夾角近于45°。原巖中的斜長(zhǎng)石受X型剪切力作用發(fā)生碾碎、錯(cuò)動(dòng)，或在碎斑斜長(zhǎng)石顆粒邊緣可見(jiàn)斜長(zhǎng)石碎粉。鉀長(zhǎng)石已錯(cuò)動(dòng)呈透鏡狀，黑云母分布在擠壓帶中，黑云母絹云母化的顆粒呈細(xì)脈狀分布，絹云母細(xì)脈有兩組，一組平行擠壓帶繞過(guò)斜長(zhǎng)石透鏡體，另一組斜交擠壓帶。這些礦物碎粒、碎斑受動(dòng)力作用均定向排列，并且與斷層面滑動(dòng)方向平行或斜交，但定向擠壓帶呈斷續(xù)延伸，未見(jiàn)礦物彼此間的熱液交代現(xiàn)象，表明在第四紀(jì)時(shí)期斷裂活動(dòng)對(duì)巖石的作用，具有脆性粘滑力學(xué)特征。該地區(qū)發(fā)生多次中強(qiáng)地震活動(dòng)，反映了斷裂粘滑活動(dòng)與地震密切相關(guān) （照片1，照片2）。

照片1 晉江金井花崗巖NE向斷裂面擦痕，右旋走滑與階步特征

照片2 晉江金井NE向斷裂巖石顯微構(gòu)造特征

4.1.2 順昌-沙縣斷裂巖石

順昌-沙縣斷裂位于福建中部政和-海豐段裂帶中段西側(cè)，主要分布于順昌、沙縣的高砂和高橋地區(qū)，出露斷層巖是綠泥石化斜長(zhǎng)變粒巖，斷裂走向NE20°～35°，傾向NW，傾角50°～65°，斷面光滑，擦痕、階步清晰，擦痕長(zhǎng)度一般10～15 cm，最長(zhǎng)可達(dá)40多cm，擦溝線連續(xù)性較好，為右旋或左旋斜滑斷裂。從斷面切片顯微鏡下觀察，可見(jiàn)其巖石主要由斜長(zhǎng)石、綠泥石，少量石英組成。斜長(zhǎng)石粒級(jí)以小于0.5 mm為主，呈透鏡狀，模糊聚片雙晶，長(zhǎng)軸方向大致呈定向排列；綠泥石呈片狀，集合體呈條帶狀首尾相接定向分布，具片理構(gòu)造；石英呈粒狀、眼球狀變晶，透鏡狀斜長(zhǎng)石強(qiáng)烈絹云母化，在構(gòu)造應(yīng)力作用下，發(fā)育片狀、粒狀變晶或花崗變晶結(jié)構(gòu)，片理構(gòu)造。顯微的斜長(zhǎng)石，綠泥石礦物呈定向排列，連續(xù)性較好，與斷面擦痕平行，后期往往絹云母化和黃鐵礦化或碳酸鹽化蝕變。這表明該斷裂的新活動(dòng)具有間歇性蠕滑與粘滑特點(diǎn)，所以其擦痕延續(xù)性相對(duì)較長(zhǎng)，有一定的熱液蝕變現(xiàn)象。歷史上在斷裂附近發(fā)生過(guò)43/4～51/4級(jí)地震 （照片3，照片4）。

照片3 沙縣高橋變粒巖NE向斷裂面擦痕，右旋傾滑

照片4 沙縣高橋NE向斷裂巖石顯微構(gòu)造特征

4.1.3 建甌-南平斷裂巖石

建甌-南平斷裂主要分布在南平、建甌地區(qū)，是政和-海豐斷裂帶北段的主斷裂，原巖為泥質(zhì)砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、石英砂巖等，受區(qū)域變質(zhì)作用形成淺變質(zhì)砂巖、泥巖、角巖等。在斷裂面可見(jiàn)光滑清晰的擦痕，延伸很長(zhǎng)，一般30～40 cm，最長(zhǎng)可達(dá)150 cm，呈連續(xù)滑動(dòng)的特征，斷裂產(chǎn)狀NE30°～40°，傾向SE，傾角60°，近水平滑動(dòng)，或者傾滑活動(dòng)。其巖石在顯微鏡下，除可見(jiàn)正常沉積碎屑結(jié)構(gòu)及淺變質(zhì)之后的變余細(xì)粒砂狀、變斑狀結(jié)構(gòu)、基質(zhì)鱗片變晶結(jié)構(gòu)之外，還可見(jiàn)巖石中泥質(zhì)礦物變?yōu)榻佋颇讣象w，呈連續(xù)性定向分布，石英砂粒沿?cái)嗝媛远ㄏ驖L動(dòng)和局部波狀消光，鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石水云母化，其變質(zhì)礦物紅柱石呈長(zhǎng)柱狀，裂紋發(fā)育，后期有似斑晶的黃鐵礦，往往褐鐵礦化，沿巖石裂隙分布，說(shuō)明在該地區(qū)斷裂活動(dòng)較早，有近水平滑動(dòng) （NE向）或傾滑滑動(dòng)，屬于十分緩慢的蠕滑力學(xué)過(guò)程，所以斷裂滑動(dòng)的擦痕既連續(xù)又延伸很長(zhǎng)，階步不發(fā)育。歷史上在斷裂附近均未發(fā)生過(guò)破壞性地震 （照片5，照片6）。

照片5 南平砂巖內(nèi)NE向斷裂面帚狀傾滑擦痕特征

照片6 南平NE向斷裂巖石顯微構(gòu)造特征

4.1.4 其他斷裂巖石樣品顯微構(gòu)造特征 （見(jiàn)下列照片及說(shuō)明，照片7-19）

照片7 綠泥斜長(zhǎng)變粒巖-變余片狀粒狀變晶結(jié)構(gòu)，可見(jiàn)斜長(zhǎng)石呈透鏡狀模糊雙晶，強(qiáng)烈娟云母化，綠泥石呈片狀，在動(dòng)力作用下，破碎的斜長(zhǎng)石長(zhǎng)軸、綠泥石集合體呈帶狀定向分布，形成片理構(gòu)造。取自沙縣高砂鎮(zhèn)北2 km的NE35°/NW∠65°斷裂擦痕巖石。

照片8 混合花崗巖－花崗變晶結(jié)構(gòu)，可見(jiàn)巖石內(nèi)微斜長(zhǎng)石交代斜長(zhǎng)石呈孤島狀殘余，析出蠕蟲(chóng)狀石英，后期巖石遭受硅化，次生石英受動(dòng)力作用拉長(zhǎng)變形，長(zhǎng)軸大致定向排列，黑云母呈片狀充填裂紋。取自石獅深滬灣海灘NE向斷裂。

照片10 花崗閃長(zhǎng)巖－糜棱化花崗結(jié)構(gòu)，巖石受強(qiáng)烈韌性剪切作用，石英發(fā)生變形遷移，呈條帶狀分布，構(gòu)成巖石定向構(gòu)造，石英晶粒之間呈縫合線狀接觸。絹云母細(xì)脈沿?cái)D壓帶和剪切裂隙帶分布。取自晉江金井村NE向斷裂。

照片12 花崗閃長(zhǎng)巖－糜棱化花崗結(jié)構(gòu)，可見(jiàn)巖石糜棱巖化之后又受剪切應(yīng)力作用，斜長(zhǎng)石碎粒、碎粉呈ⅹ型條帶分布，鉀長(zhǎng)石錯(cuò)動(dòng)呈透鏡狀，斜長(zhǎng)石絹云母化，平行分布兩組細(xì)脈狀擠壓帶內(nèi)。取自深滬灣海灘NE向斷裂。

照片9 混合花崗巖－細(xì)?；◢徸兙ЫY(jié)構(gòu)，可見(jiàn)鉀長(zhǎng)石斜長(zhǎng)石呈粒狀變晶，斜長(zhǎng)石交代鉀長(zhǎng)石析出蠕英石，呈火焰狀熔蝕結(jié)構(gòu)，鉀長(zhǎng)石被納－更長(zhǎng)石交代呈霧狀殘留體，在動(dòng)力作用下，石英裂紋發(fā)育，具強(qiáng)烈波狀消光帶，可見(jiàn)消光帶與薄片長(zhǎng)軸方向夾角45°左右。取自石獅靈秀山 NE40°/SE∠70°斷裂。

照片11 黑云斜長(zhǎng)變粒巖－片狀粒狀變晶結(jié)構(gòu)，可見(jiàn)巖石變質(zhì)后在動(dòng)力作用下，鉀長(zhǎng)石裂紋發(fā)育，暗色角閃石兩組解理發(fā)育，兩組解理夾角56°與124°，黑云母呈長(zhǎng)條狀定向排列并形成X型構(gòu)造。取自石獅深滬村山頭上，變粒巖內(nèi)擠壓透鏡體。

照片13 花崗閃長(zhǎng)巖－糜棱化花崗結(jié)構(gòu)，可見(jiàn)巖石受剪切應(yīng)力作用發(fā)生變形，形成糜棱化花崗結(jié)構(gòu)之后，又受動(dòng)力作用，斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石被X型剪切錯(cuò)動(dòng)，變成透鏡狀及粉?；?，石英呈條帶狀分布，黑云母被擠壓呈條痕狀定向分布。取自石獅深滬村山頭上NE向斷裂擦痕面巖石。

照片14 花崗閃長(zhǎng)巖－糜棱化花崗結(jié)構(gòu)，可見(jiàn)巖石受韌性剪切應(yīng)力作用，發(fā)生糜棱巖化之后，又受動(dòng)力作用，石英被碾碎為細(xì)粒變晶集合體呈條帶狀分布，斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石呈碎斑狀，黑云母呈條帶狀分布。取自泉州市黎明大學(xué)西側(cè)開(kāi)挖面NE向斷裂擦痕面巖石。

照片16 變質(zhì)砂巖，變余砂狀結(jié)構(gòu)，可見(jiàn)巖石內(nèi)石英砂屑（為主）。長(zhǎng)石碎屑呈棱角、次棱角狀，泥質(zhì)膠結(jié)，受動(dòng)力作用，泥質(zhì)重結(jié)晶為絹云母呈定向分布，黃鐵礦被褐鐵礦化沿裂隙充填。取自南平市郊明翠閣公路西側(cè)開(kāi)挖面NE向斷裂擦痕面巖石。

照片15 紅柱石、絹云母角巖－變斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)鱗片變晶結(jié)構(gòu)，可見(jiàn)巖石變質(zhì)重結(jié)晶，形成紅柱石角巖，受動(dòng)力作用，絹云母鱗片變晶略呈定向分布，形成片理構(gòu)造，赤鐵礦（黑色）呈浸染狀不均勻分布。取自南平市夏道內(nèi)爐嶺南316國(guó)道146 km處NW向斷裂擦痕面巖石。

照片17 綠簾化變粒巖，顯微粒狀變晶結(jié)構(gòu)，可見(jiàn)巖石變質(zhì)之后受動(dòng)力作用，角閃石呈半自形聚集呈條帶狀定向排列，綠簾石、石英呈細(xì)脈狀不規(guī)則交代，并發(fā)育顯微階步。取自沙縣涌溪鎮(zhèn)公路東側(cè)開(kāi)挖場(chǎng)地NE向斷裂擦痕面巖石。

照片18 碎裂花崗巖，變余花崗結(jié)構(gòu)，可見(jiàn)巖石受動(dòng)力及蝕變作用，破壞巖石結(jié)構(gòu)，斜石、鉀長(zhǎng)石強(qiáng)烈水云母化，石英裂紋發(fā)育，強(qiáng)烈波狀消光，黑云母已白云母化，沿裂紋分布。取自南平市夏道鎮(zhèn)316國(guó)道158.5 km處北側(cè)建筑場(chǎng)地NW向斷裂擦痕面巖石。

照片19 變質(zhì)石英砂巖，變余砂狀結(jié)構(gòu)，可見(jiàn)石英砂巖內(nèi)碎屑和膠結(jié)物已重結(jié)晶為長(zhǎng)石、白云母、綠泥石。石英砂粒增大，巖石局部硅化，受動(dòng)力作用礦物產(chǎn)生裂紋，綠泥石、白云母定向分布。取自尤溪縣梅仙鎮(zhèn)科第山鉛鋅礦區(qū)NE向斷裂擦痕面巖石。

通過(guò)對(duì)上述斷裂形跡和采集的斷裂面巖石切片進(jìn)行顯微構(gòu)造觀察、對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)：

（1）自西向東，由內(nèi)陸往沿海，斷裂活動(dòng)時(shí)代逐漸變晚，活動(dòng)性逐漸增強(qiáng)，在內(nèi)陸，斷裂面往往有低溫?zé)嵋何g變或交代現(xiàn)象，而沿海斷裂面巖石內(nèi)部礦物蝕變或熱液交代不明顯。

（2）斷裂活動(dòng)方式存在差異性，在內(nèi)陸斷裂以傾滑或近水平斷裂運(yùn)動(dòng)為特點(diǎn)，往往留下既長(zhǎng)又連續(xù)的緩慢蠕滑擦痕形跡。礦物內(nèi)部碎?；颌图羟械默F(xiàn)象不明顯，但在沿海斷裂新活動(dòng)則可見(jiàn)礦物內(nèi)部Ⅹ型剪切和具有碎粒化、粉粒化或碎斑結(jié)構(gòu)，以及破碎礦物定向排列。其斷面擦痕短促，伴隨不連續(xù)拉斷的階步，斷裂往往呈近水平走滑或斜滑運(yùn)動(dòng)，以間歇性粘滑力學(xué)機(jī)制占優(yōu)勢(shì)。

（3）在顯微鏡下觀察斷裂巖石切片，可見(jiàn)沿海長(zhǎng)樂(lè)-詔安地震構(gòu)造帶內(nèi) （中段）斷裂新活動(dòng)痕跡往往是在原有碎裂巖、擠壓巖及糜棱巖固結(jié)、硅化基礎(chǔ)上，再產(chǎn)生礦物顆粒Ⅹ型裂紋或碎裂，細(xì)小碎粒沿斑晶環(huán)繞，以及新的定向排列，而且破裂長(zhǎng)石雙晶與石英都有強(qiáng)烈波狀消光，未有明顯蝕變交代現(xiàn)象。這清楚表明第四紀(jì)以來(lái)區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)新的變化所引起的斷裂活動(dòng)，可在斷裂巖石內(nèi)部留下顯微構(gòu)造信息。

4.2 斷裂巖顯微構(gòu)造解讀

根據(jù)第四紀(jì)斷裂宏觀形跡，斷面位錯(cuò)擦痕、階步、斷層泥發(fā)育程度和顯微構(gòu)造切片的綜合觀察，表明福建地區(qū)第四紀(jì)斷裂活動(dòng)與地震活動(dòng)密切相關(guān)，按其顯微力學(xué)特性可分為三種形式。

（1）內(nèi)陸斷裂新活動(dòng)主要是緩慢的蠕滑運(yùn)動(dòng)，多形成傾滑正斷裂。在顯微構(gòu)造上，礦物顆粒脆性破裂不明顯，多為礦物顆粒間受力沿?cái)嗔衙婢徛瑒?dòng)，礦物晶粒呈定向排列，具片理化構(gòu)造，而且斷面光滑，擦痕連續(xù)性顯著，階步、斷層泥不發(fā)育，礦物多有低溫蝕變。在這些斷裂上屬于無(wú)震緩慢蠕滑力學(xué)機(jī)制，不產(chǎn)生破壞性地震。

（2）沿海一帶的斷裂新活動(dòng)，主要為間歇性粘滑運(yùn)動(dòng)，多產(chǎn)生近水平走滑斷裂。在顯微構(gòu)造上，礦物顆粒脆性破裂十分明顯，石英強(qiáng)烈波狀消光，長(zhǎng)石雙晶彎曲，脆性礦物Ⅹ型剪切，礦物顆粒具有從碎裂結(jié)構(gòu)→碎斑結(jié)構(gòu)→粉粒結(jié)構(gòu)→定向排列構(gòu)造發(fā)展的力學(xué)機(jī)制，存在間斷性構(gòu)造阻隔，故在斷面上擦痕短促，連續(xù)性差，階步、陡坎以及斷層泥比較發(fā)育，斷面礦物蝕變很弱，顯然這些斷裂存在凹凸體構(gòu)造，因而具間歇性粘滑運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，曾多次發(fā)生過(guò)5～6級(jí)地震。

（3）在內(nèi)陸至沿海，由西向東的斷裂帶，第四紀(jì)斷裂力學(xué)具過(guò)渡性狀，表現(xiàn)為蠕滑為主，兼有粘滑的運(yùn)動(dòng)特性。在顯微構(gòu)造上，礦物顆粒具碎斑-變晶結(jié)構(gòu)，片理化構(gòu)造，部分石英波狀消光，長(zhǎng)石雙晶變形。在斷面上，擦痕斷續(xù)相間，可見(jiàn)一些階步、斷層泥，在這些斷裂上僅發(fā)生少數(shù)43/4～51/2級(jí)地震活動(dòng)。

（4）從顯微構(gòu)造定向切片的兩組剪切面反演的構(gòu)造主壓應(yīng)力軸 （P軸）、主張應(yīng)力軸 （T軸）與斷裂兩盤(pán)巖塊相對(duì)運(yùn)動(dòng)的主應(yīng)力軸基本對(duì)應(yīng)，表明第四紀(jì)斷裂新活動(dòng)水平主壓應(yīng)力場(chǎng)仍以北西西-南東東方向?yàn)橹鳎鸨睎|向斷裂呈右旋走滑運(yùn)動(dòng)，北西向斷裂呈張扭性運(yùn)動(dòng)。這說(shuō)明震源的孕育實(shí)際上要經(jīng)歷很長(zhǎng)的時(shí)間，從無(wú)震滑動(dòng)到粘滑應(yīng)力積累，因而可在斷層巖微觀層面上留下清晰而不同的結(jié)構(gòu)構(gòu)造信息。

5 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)福建地區(qū)第四紀(jì)斷裂面擦痕、階步、斷層泥標(biāo)志和顯微構(gòu)造切片進(jìn)行詳細(xì)觀察對(duì)比，結(jié)合斷裂活動(dòng)性、震源機(jī)制解及第四紀(jì)以來(lái)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)等研究，得出如下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)。

（1）福建第四紀(jì)斷裂的 “復(fù)活”，主要是依附在老斷裂形跡背景上，尤其是趨向上盤(pán)地塊產(chǎn)生新活動(dòng)。其第四紀(jì)時(shí)期主要受近東西向弧陸碰撞的主壓應(yīng)力作用，形成該區(qū)北東與北西向斷裂，組成Ⅹ型共軛性破裂，前者以走滑運(yùn)動(dòng)為主，后者以張扭性運(yùn)動(dòng)為主；

（2）第四紀(jì)斷裂運(yùn)動(dòng)方式不僅在宏觀斷裂形跡上表現(xiàn)為清晰的擦痕、階步、斷層泥標(biāo)志，而且在斷面上可以觀察到微觀的礦物顆粒發(fā)生結(jié)構(gòu)-構(gòu)造變異現(xiàn)象。

（3）巖石顯微構(gòu)造顯示，孕震斷裂以粘滑力學(xué)機(jī)制為主，并具有間歇性。斷裂活動(dòng)性由東向西逐漸減弱，內(nèi)陸以無(wú)震的蠕滑占優(yōu)勢(shì)，沿海以粘滑為主，故易于應(yīng)變積累孕育中、強(qiáng)地震。由此可見(jiàn)，可以從斷層巖顯微結(jié)構(gòu)信息結(jié)合斷裂形跡宏觀活動(dòng)性，評(píng)判斷裂的分段性與孕震性，進(jìn)而為中長(zhǎng)期破壞性地震的潛在震源預(yù)測(cè)提供新的標(biāo)志。

［1］四川省地震局.攀西地區(qū)地震危險(xiǎn)性研究 ［M］.四川：四川科學(xué)技術(shù)出版社，1986.

［2］國(guó)家地震局蘭州地震研究所，寧夏回族自治區(qū)地震隊(duì).1920年海原大地震 ［M］.北京：地震出版社，1980.

［3］福建省地礦局.福建省地質(zhì)志 ［M］.北京：地質(zhì)出版社，1985.

［4］丁祥煥，王耀東，葉盛基,等.福建東南沿?；顒?dòng)斷裂與地震 ［M］.福州：福建科學(xué)技術(shù)出版社，1999.

［5］福建省地震局.福建省地震志 ［M］.北京：中國(guó)社會(huì)科學(xué)出版社，2001.

［6］朱金芳，徐錫偉,黃宗林,等.福州市活斷層探測(cè)與地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià) ［M］.北京：科學(xué)出版社，2005.

［7］朱金芳，謝志招,曲國(guó)勝,等.閩南地區(qū)活動(dòng)構(gòu)造與地震 ［M］.北京：科學(xué)出版社，2008.

［8］強(qiáng)祖基，王洪濤.活動(dòng)構(gòu)造研究 ［M］.北京：地震出版社，1992.

［9］王洪濤，陳箴.閩臺(tái)區(qū)域地球動(dòng)力學(xué)及地震活動(dòng)效應(yīng)研究 ［J］.海峽科學(xué)，2008， (4):3-9.

［10］王洪濤.臺(tái)灣海峽地質(zhì)構(gòu)造及其地震活動(dòng)研究 ［A］.中國(guó)地震學(xué)進(jìn)展論文集 ［C］，北京：地震出版社，1997.

Microstructural characteristics of Quaternary Active Faults in Fujian and its Earthquake pregnant Sign

WANG Hongtao,ZHENG Shichun

(Earthquake Administration of Fujian Province,Fuzhou 350003,China)

Based on the investigation of Quaternary active faults in Fujian,the paper examined the striation of fracture surface,step,muds of faults,the content of corrosion and slices of rock.Combining global characteristics of faults,focal mechanics,seismic fractures,the paper discussed the macro and micro mechanical characteristics of seismic faults,and tried to provide a new sign for mid-long term prediction earthquake.

Focal mechanics;Micro structure;Fault characteristics;Mechanical characteristics

P315.242

A

1001-8662（2011）02-0001-13

2010-09-14

中國(guó)地震局2008年資助項(xiàng)目

王洪濤，男，1939年生，研究員.主要從事地震地質(zhì)、地震預(yù)報(bào)、工程地震等研究.