新構造運動表現

2022-12-27 13:33:04 字數 4529 閱讀 9323

對新構造運動表現特徵的一些認識

魏國靈何珊儒

(廣東省惠州地質工程勘察院,惠州 56008)

摘要新構造運動在地形地貌上明顯或隱蔽地表現,給工程技術人員進行野外判別帶來一定困難,筆者從水系、地形、地貌及地質方面對第四紀構造運動的分析談一點體會,主要對廣東省境內區域性地區新構造運動的表現特徵提出一些認識。

關鍵詞新構造運動水系分析地貌分析

第四紀構造運動是繼第三紀,特別是上新世構造運動的基礎上發育和演化而來。多年來,岩土工程界對第四紀構造運動作了大量研究;廣大工程技術人員深感由於新構造運動在地形地貌上明顯或隱蔽地表現,給野外判別帶來一定困難。筆者多年來在廣東省境內從事高速公路、鐵路沿線工程地質、水文地質測繪和岩土工程勘察、施工,試圖從水系、地形、地貌及地質方面對第四紀構造運動的分析談一點體會,主要對廣東省境內區域性地區新構造運動的表現特徵提出一些認識。

1 新構造運動特徵的水系分析

1.1 水系分析的基礎

(1)水系發育服從最大傾斜線法。即水系是沿平面與水平面的夾角為最大傾斜角的方向發育(圖1a)。

(2)按避硬就軟原則此種水系在頁岩及泥質岩石中表現尤為明顯(圖1b

(3)對沿裂隙發育的水系進行統計,可以得兩組裂隙,主要為張裂隙,其次為扭裂隙(圖1c圖1 水系發育規律

1.2 水系分析的內容

(1)水系密度:水系發育的密度與地面鬆軟程度有關,地面越鬆軟水系密度越大,另外水系密度與大氣降水量、植被發育程度也有關。

(2)水流長度:水系密度越大,水流長度越短,另外水流長度與水系分叉程度也有關,更主要決定於原始地形傾斜面的弧頂高度(即原始地形的最高點與最低點距離)一般情況下,新構造運動下降區,使侵蝕基準上公升,使地表水流變長,出現有槽水流(圖2)。

(3)水系的分叉角,即支流入主流的匯入角,支流與主流的夾角。一般情況下,若原始地形平緩,分叉銳角均指向下游。這與原始地形坡度有關,原始地形坡度越陡,分叉角則越大,直至支流與主流夾角呈直角。

若銳角指向相反,則河流改道,銳角所指方向為新構造運動上公升區(圖3) 。

圖2 水流長度與地形的關係

(4)水系的對稱性:主要指河流兩側的支流與支流的長度,支流與主流的匯入角是否對稱。假若基底是均勻的,若河流兩側水系不均勻對稱,則表明水系發育長的地段為新構造運動掀斜隆起區(圖4)。

假若基底不均勻,即水系發育條件不均勻,而兩側支流角度對稱,側表明新構造基底較硬處斜陷所致(圖5)。

圖4 水系長短與新構造運動的關係圖5 基底軟硬與新構造運動的關係

1.3 老構造對水系的影響

(1)裂隙構造對原水系起控制作用,新構造對水系起改造作用,若新構造運動幅度較大,也可對水系起控制作用(圖6a)。

(2)岩性分布對水系也起一定的作用,水系發展遵循避硬就軟原則,     圖6 老構造與新構造運動的關係

若水系一側岩石較堅硬,又處在新構造運動掀斜隆起區,則水系沿軟岩一側不斷侵蝕和下切形成區域性「v」形峽谷,並在河床底部出露基岩段可形成深槽和壺穴,反之,由於堅硬巖抗侵蝕較強,主要表現為河流下切,形成階地。

(3)老褶皺構造決定了原始地形的起伏,一般背斜成山,向斜成谷,褶皺樞紐代表了原始地形傾斜方向;若背斜成谷,向斜成山,則可能表明新構運動處於上公升區(圖6b);背斜核部一般張斷層和裂隙發育,岩層破碎,長期受侵蝕剝削,也是形成地形倒置的乙個重要因素。

1.4 基底抬公升對水系的改造

1.4.1 基底均勻整體抬公升

即每個點的公升降幅度均相等,造成侵蝕基準面的下降,河流下切作用加強,形成階地。在基岩出露的河床中,基座階地是新構造運動上公升,河流下切的明顯標誌。

侵蝕基準面總是隨著地殼運動的不斷抬公升而下降,其原則是盡量接近終極水平面,直至達到海平面而終極(圖7)。隨著新構造運動的不斷抬公升,河流出現向源侵蝕,導致圖7 侵蝕基準面的發育規律

上公升河床**現裂點(如跌水、瀑布、橫階地等)每個裂點即代表新構造運動的一次上公升期。而下游則取直,形成河漫灘,最後發育成階地;根據階地的相對高差,可以估算新構造運動上公升幅度。

新構造運動上公升幅度較大的地區,常常使河流改道,形成襲奪河,襲奪河在地貌上的標誌:襲奪河與被襲奪河近於垂直,在襲

奪點的埡口上可以找到河床相沉積物(圖8)。    圖8 河流襲奪平面形態示意圖

1.4.2 基底不均勻整體抬公升

(1)基底不均勻整體抬公升相當於褶皺過程中對線理的改造作用,若抬公升軸(假想的幾何線)垂直主流,則:

①上游抬公升幅度大,其主要起取直河道作用(圖9),並使河流發生側向侵蝕,上游河谷加寬,並形成河漫灘圖9 基底不均勻抬公升對河流的改造

②下游抬公升幅度大,若小於原來高差,

則原來的上游仍為上游,對河道基本不改造,對中、下游河道造成蛇曲發育,河床坡度變小,河道的侵蝕力變小,形成新的蛇曲;若下游抬公升幅度大於原來的高差,則形成逆向河,使得支流匯入主流角指向相反方向(圖3c)。

(2)若基底抬公升軸與主流平行,則出現不對稱水系,抬公升幅度大的一側水系長,並可產生襲奪谷、禿尾河(圖8、10)。

(3)基底抬公升軸傾斜,形成的主流垂直最大傾斜線方向,側蝕作用大於下切作用,河谷上游取直變寬。例廣東某山區河谷,抬公升幅度大的一側形成廣闊的i級階地,並在河漫灘上發育牛軛湖,而抬公升幅度小的一側,其i級階地已破壞殆盡,河床底部出現不同構造組合的岩石,形成了疊置河(圖11)。

圖10 基底抬公升軸與水系的關係圖11 基底抬公升軸與階地發育的關係

1.5 新構造斷裂對水系的影響

(1)新構造斷裂僅形成張裂隙,而無明顯位移,則使河道順斷裂方向流動,即新斷裂谷的形成,而對上游改道不明顯,而使下游河道改向,即形成新的沿新構造斷裂發育的河流(圖12圖12 新構造斷裂谷與水系的關係

(2)斷裂出現垂直向位移,上公升盤在上游,則上游形成裂點、橫階地、瀑布跌水等;上公升盤在下游,則可形成一系列堰塞湖(天然水庫)、逆向河:出現新的第四紀分水嶺、禿尾河等;另外可使河流越過上公升盤,形成沿新斷裂谷發育的河流。

(3)新斷裂僅出現水平位移,無明顯高差,則水系基本不改變,僅形成相似於sc組構的水系(圖13)。  圖13 新構造運動形成的sc水系

1.6 新構造褶皺對水系的影響

新構造運動很難形成緊密的褶皺,多表現為不均勻的抬公升,導致形成一系列窪地(負地形)及中心式隆起和凹陷及一系列串珠狀盆地,輻射狀水系和放射狀水系的形成表明新構造運動的褶皺區。

2 新構造運動的地貌分析

2.1 山體形態

(1)山脊走向線的突然變化,則意味著新構造運動的發生。

(2)山脊的坡降的突然變化(但在野外必須區分由於岩性變化引起的突降),即山體與平原分界不是漸變而是突變,則表明新構造斷裂的存在。正常情況下,山地到平原其包絡面是傾斜的。

(3)山坡突然出現斷層三角面也表明新構造斷裂的存在。一般情況下自然坡度是平滑的,侵蝕坡是凹面坡,而剝蝕坡是凸面坡,有時河流侵蝕也可出現侵蝕三角面,一般河流侵蝕三角麵只存在側蝕和下切同時作用時出現,且僅在河流一側出現,形狀呈弧形。而斷層三角較平直,可見擦痕和階步。

(4)正常山體形態是均勻的,並且依次向平原區降低。早期侵蝕和剝蝕作形成的準平原,可見面狀水流和有槽水流的發育。若地貌形態的突然改變,則表明新構造斷裂的存在。

(5)地貌分界線呈突變狀態,表明其為新構造斷裂的存在。

2.2 夷平面

夷平面的出現,是新構造運動對山體改造的標誌。在野外,夷平面與水平岩層形成的方形山地形有些相似,有時難以區別,但在夷平面上或可找到早期的衝洪積層或殘積層。夷平面較寬廣,大小相差懸殊;由於受新構造運動的影響,使得夷平面在中新生代盆地邊緣極為發育,夷平面與河流階地酷似,可以與階地對應,地殼的間歇性抬公升可形成不同級別的夷平面,它是地殼間歇性抬公升的標誌,有時由於新構造斷裂的掀斜破壞。

使得不同級夷平面處在不同的高差位置上(圖14)。     圖14 新構造運動對夷平面的破壞

2.3 河流階地

河流階地的出現是新構造出現的標誌,基座階地表明新構造運動上公升區,而內疊階地表明新構造運動下降區。

2.4 洪積扇

洪積扇的出現是山體上公升的標誌,由於地殼間歇性的不等量上公升,可出現類似河流階地的洪積扇階地。使得洪積扇軸線向一側移動,導致新老洪積扇向一側疊置,形成不對稱形態(圖15圖15 新構造運動與洪積扇的關係

2.5 河流縱剖面形態

河床縱剖面上,中間出現峽谷,兩邊出現寬谷,則峽谷部位為新構造隆起區。若新構造隆起幅度未能使河流改道,則隆起區形成跌水、瀑布等,而上游寬谷為剝蝕區,下游寬谷為堆積區(圖16);若新構造隆起幅度很大,則河流改道斷流,可形圖16 新構造運動與河床形態的關係

成流向相反的兩條河。

2.6 岩溶洞穴

眾所周知,地下水存在交替迴圈是岩溶洞穴形成的必要條件之一。新構造的公升降,導致潛水面的公升降變化,為地下水的迴圈提供了空間場所。例如韶關-清遠市附近河流由於基底灰岩垂直節理發育,隨著新構造的公升降,發育了大量的垂向溶洞,溶洞連通性差,且在垂向方向上形成串珠狀溶洞。

在地貌上岩溶洞穴的分布與階地、夷平面存在對應關係。

3 新構造斷裂的地質特徵

在野外觀測時,新構造斷裂存在如下地質特徵:

(1)第四紀堆積物出現在斷層三角面上,表明第四紀堆積物在斷層三角面上發生了位移,即第四紀鬆散堆積物被錯斷或抬公升;

(2) 溫泉呈帶狀分布;

(3) 第四紀沉積物被錯開;

(4) 第四紀厚度等值線的線形展布。

4 結語

在野外對新構造運動進行分析時,不能將水系、地貌、地質分析孤立地分開來,而應三者結合起來,對新構造運動進行有效分析。本文是筆者多年從事野外工作時對新構造動進行野外判別分析的一點體會,文中許多觀點和提法肯定存在許多紕漏,敬請同行批評指正。