乌当断裂为松桃—碧痕营断裂带南西段,习惯上称为乌当断裂,西起厂兴,向北东经打桶寨、工学院、乌当、东风、杨家庄,于上卡堡延出研究区外,区内长约58 km。该断裂总体上呈NE向展布,局部呈NEE向。断裂走向与区域构造线方向基本一致,在黔灵北、乌当一带呈向西北凸出的弧形(图1)。整条断裂由若干条NE向次级断层组成,平面上大体相互平行或有夹角,但各个次级断层规模较小,延伸有限。大多分支断层为逆断层,少数具有正断层性质(阿发友等,2008)。

乌当断裂总体呈NE向,主断裂面倾向为SE(图1),倾角多在35°～70°,一些次级断层局部地段倾向为NW。该断裂两侧发育上元古界—古近系地层,且地层缺失较明显。乌当断裂可能早在震旦纪就形成,具有多期活动的特点,中间经历了约7个活动阶段,现处于中新世—喜马拉雅压剪性阶段(贵州省地质局,1987)。根据野外地质调查及有关资料,较大的压性断裂断面呈波状弯曲,形成叠瓦状复杂构造。本次野外实际地质调查,所获得的乌当断裂表现为倾向为SE的逆断裂,断裂面上陡下缓,并深切变质基底,这与刘彦良等(2009)所做地震剖面显示基本吻合。

(1)高密度电法:该测线在久安乡雪厂村一带,长595 m,电极间距5 m。根据视电阻率反演结果,并结合地质资料综合分析认为,覆盖层厚度为0.8～11.2 m,基岩为灰岩,强风化层厚度为0.5～5.4 m。距离测线起点117～121 m和294～298 m处发现相对低阻异常,视电阻率分别为40～130 Ω·m和42～90 Ω·m,顶部埋深分别约为5.5 m和6.1 m,笔者推测低阻异常区为断层破碎带(图2a)。在460 m和510 m处低阻异常出现在剖面顶部,距离地表较近,可能由于地表层水的影响所导致。

(2)气汞测量:该测线长600 m,气汞的测点数为61个,测点间距均为10 m。气汞背景值取平均值94 ng/m³,标准方差为13 ng/m³,气汞异常下限值取为120 ng/m³。在距测线起点280～300 m处的气汞值较高,峰值与背景值的比值约为1.6:1,推测乌当断层可能在此处通过(图2b)。

(3)土氡测量:该测线长600 m,土氡的测点数为61个,测点间距均为10 m。土氡背景值取平均值120(脉冲/2分钟),均方差为36(脉冲/2分钟),异常下限值取为192(脉冲/2分钟)。在距测线起点300～320 m处土氡值较高,峰值与背景值的比值约为2.3:1,推测此处为断层破碎带位置(图2c)。

图1 研究区乌当断裂地质构造简图①
Fig.1 Geological structure map of the Wudang Fault in study area

图2 久安乡雪厂村测线WD1物化探测及地质解释剖面
(a)视电阻率反演色度图及地质解释剖面;(b)气汞测值图;(c)土氡测值图
Fig.2 Geophysical-geochemical detection and geological interpreting map of Line WD1 in Xuechang Village,Jiu'an Town (a)Chromaticity diagram inversed by apparent resistivity and geological interpreting section; (b)Measurement value of gas mercury;(c)Measurement value of soil radon

(1)高密度电法:该测线在久安乡打通村一带,测线长445 m,电极间距5 m。由视电阻率反演结果,结合已有地质资料综合分析,覆盖层厚度为3.8～17.2 m,基岩为灰岩,强风化层厚度为3.3～11.8 m。距测线起点50～100 m处出现低阻异常,视电阻率为49～200 Ω·m,推测此处可能为断裂发育处,其它测线地段未发现明显低阻异常(图3a)。

(2)气汞测量:该测线长400 m,气汞的测点数为41个,测点间距均为10 m。气汞背景值取平均值91 ng/m³,标准方差为10 ng/m³,异常下限值取为111 ng/m³。在距测线起点70～90 m处气汞值较高,峰值与背景值比值约为1.4:1,推断此处为断层通过地段(图3b)。

(3)土氡测量:该测线长400 m,土氡的测点数为41个,测点间距均为10 m。土氡背景值取土氡平均值118(脉冲/2分钟),均方差为42(脉冲/2分钟),异常下限值取为202(脉冲/2分钟)。在距测线起点80～100 m的测线段土氡值较高,峰值与背景值比值约为2.2:1,推测此处为断层破碎带位置(图3c)。

乌当断裂地貌特征十分明显,断裂北西盘地貌高程为1 200～1 300 m,断裂南东盘地貌高程为900～1 100 m,断裂两侧高程差200～300 m。乌当、东风一带地貌面起伏不大,地貌差异不甚明

图3 久安乡打通村测线WD2物化探测及地质剖面
(a)视电阻率反演色度图及地质解释剖面;(b)气汞测值图;(c)土氡测值图
Fig.3 Geophysical-geochemical detection and geological interpreting map of Line WD2 in Datong Village,Jiu'an Town (a)Chromaticity diagram inversed by apparent resistivity and geological interpreting section; (b)Measurement value of gas mercury;(c)Measurement value of soil radon

图4 乌当断裂DEM地貌图
Fig.4 DEM geomorphologic map of Wudang Fault

显,而野外观察局部地貌差异十分清楚。断裂经过东风镇向东延伸后,断裂南支地貌差异表现为南东高,北西低(图4)。在黔灵山北剖面野外观察点,断裂两盘存在着二十几米的地貌落差。

(1)五里冲剖面:在五里冲贵州工学院附近,乌当断裂形成高约20 m、长达100 m的赭红色断层陡崖。陡崖呈波状弯曲展布,走向NE30°～40°,倾向140°,倾角70°～80°。断层上盘为中三叠统中厚层灰岩,下盘为下三叠统砂岩、局部见夹页岩。断层破碎带宽10～12 m,主要由构造角砾岩、挤压片理带、碎裂岩和厚约20 cm的断层泥组成(图5)。断裂破碎带内挤压片理、透镜体发育,挤压特征明显,破碎带为钙质胶结,较坚硬。在五里冲一带的乌当断裂上采集了两组断层泥样品,编号分别为WLC-1、WLC-2,年代测试结果分别为647 ka、733 ka,表明断裂在第四纪早更新世末期—中更新世早期有一定的活动。

图5 五里冲乌当断裂构造剖面
Fig.5 Tectonic section of Wudang Fault in Wulichong

(3)黔灵山剖面:在近场区的黔灵山一带,可见断裂在二叠系茅口组灰岩中发育。断面倾向南东,倾角约35°,断面波状起伏。断层上盘岩层产状较下盘稍陡,上盘产状为310°∠35～40°,无明显变形及变位,整个断层在本观察点处由两条断面构成(图7a,b)。

两条破裂面构成一透镜体,在透镜体末端汇合,根据透镜体及断面上的擦痕来看,该断裂具有明显的逆断性质。整个透镜体由断层角砾岩构成,宽约1～2 m,断层角砾岩已固结,较为坚硬; 上断面发育小规模的断层泥状物质,为半固结的

图6 贵阳市乌当高雁垃圾场乌当断裂露头(a)
及构造剖面(b)
Fig.6 Outcrop(a)and tectonic section(b)of Wudang Fault in Gaoyan Dump,Wudang Distinct in Guiyang

(4)龙里县竹林村剖面:断裂以密集挤压裂面成带,宽约20 m的破碎带内有大小破裂面十余条,破碎带内除挤压片理、透镜体发育外,靠近滑动面还产出厚度不大的断层泥(图7c,d),断裂压性特征表现明显。从断层面上发育的擦痕来判断,断裂具有右旋—逆断性质。采集断层泥经SEM法鉴定结果显示,该断层泥石英砂颗粒为棱角状,表面形貌桔皮状结构约占90%,次贝壳状结构约占10%,可见弧形擦痕。

另外,在偏坡一带,断裂发育在三叠系地层中,断层带内发现半胶结断层泥,采集的断层泥物质编号为PP-3,其ESR测年年龄为712 ka。在东风短冲西一带断层泥物质经SEM年龄测试,断裂在早更新世弱活动,中更新世有强烈活动。在乌当东、杨家庄北东等地采集的断层泥物质均显示,断裂在第四纪早、中更新世有活动(表1)。

图7 乌当断裂带黔灵山北、龙里竹林村露头及构造剖面
(a)黔灵山细部露头照;(b)黔灵山北构造剖面;(c)竹林村露头照;(d)竹林村构造剖面
Fig.7 Outcrop and geological section of Wudang Fault in north of Qianling Mountain and Zhulin Village,Longli Town(a)Detailed outcrop in north of Qianling Mountain;(b)Tectonic section in north of Qianling Mountain; (c)Outcrop in Zhulin Village;(d)Tectonic section in Zhulin Village

表1 乌当断裂带断层物质测年一览表
Tab.1 Fault gouge Dating of Wudang Fault belt