构造活动序次及演变

研究区内北西向断裂主要为西江断裂、沙湾断裂。本章节讨论的构造活动序次、活动特征等，可能会受到北东向断裂的影响。通过区域对比分析，一般认为区内北东向断裂形成时代早于北西向断裂，所以，本书前述的构造点特征等仅视为北西向活动构造的证据。借助野外调查的断裂的几何学特征及节理分布特征，在大范围测年以及罗汉山等典型构造解析的基础上，参照第四系沉积物形成特点，建立该区域活动构造演化序列。

1．构造活动测年证据

本书结合总项目需要，在重要断裂破碎带中采样做年龄测试，此外收集前人分析测试结果。目前西江断裂、沙湾断裂有测试年龄样共计27，测试手段为TL及ESR测年，其结果如表6－6所示。

表6－6 测区北西向断裂测年结果表

通过表6－6分析可见，西江断裂测年范围在23．4～443ka之间，年龄最新的23．4ka位于磨刀门钻孔，可能代表了西江断裂最新的一次活动记录。此外，晚更新世晚期（75～10ka）以来的占据3件，晚更新世早期（130～75ka）为4件，中更新世晚期（300～130ka）为4件，中更新世中期（600～300ka）为4件。以上分布说明，西江断裂活动主要集中在中更新世中期—晚更新世早期（600～75ka）之间（图6－26）。

沙湾断裂测年样品共计12件，其中未见有全新世年龄样；晚更新世晚期（73～10ka）2件，晚更新世早期（130～75ka）4件，中更新世晚期（300～130ka）2件，中更新世中期（600～300ka）3件，中更新世早期（780～600ka）1件（图6－26）。

上述分析可见，研究区断裂测年主要集中在中更新世—晚更新世之间，这与该区域盆地形成及演变紧密联系。

图6－26 研究区断裂年龄样直方图

2．构造活动演变

研究区域在经历了加里东运动大陆裂解－陆内裂谷沉积阶段，其后海西－印支运动使陆内沉积及基底发生变形；中新生代，随着太平洋板块对欧亚板块的碰撞俯冲作用，本区进入大陆边缘活动带发展时期。在白垩纪时期，燕山运动导致大量花岗岩侵入及大规模的断裂作用，形成了内陆盆地。渐新世至中新世的喜马拉雅运动第一幕又使地壳发生强烈变形，并抬升遭受剥蚀。上新世的喜马拉雅运动第二幕表现为强烈的继承性断裂活动，并在晚更新世早期引起断块差异升降。由于总体上以沉降为主，在晚更新世中期珠江三角洲地区演化成断陷盆地，至此平原基底形成。随后发生的多期海侵－海退，并伴有构造活动，其共同控制了珠江三角洲的形成演变。根据上述断裂构造测年资料，结合野外调查断裂点特征，同时考虑第四纪地层沉积厚度的纵向、横向变化及沉积相特征等因素，对测区活动断裂活动性由老至新划分为6个阶段（图6－27）。

图6－27 研究区活动断裂演变及地壳升降变化模式

Ⅰ阶段（＞600ka）：该时期属于中更新世早期，区内地壳总体处于抬升趋势，在湿润的气候环境下，形成湛江组（Qpz）和早期玄武岩之风化壳（石康风化期）。随后在该区又产生短暂的海侵，沉积北海组（Qpb）下部砂砾层，以假整合覆于湛江组及早期玄武岩之上。在前期区域构造运动的基础上，研究区继承早期的断裂活动，北西向的区域挤压，北东向的走滑拉张，盆地进一步演化，部分地段继承北西向断裂活动。在沙湾断裂带西淋岗地区获取两件北西向断裂带断层泥ESR测年结果，分别为706±92ka、528 ±63ka，断层通过的地层属于早白垩世白鹤洞组（K1b）及燕山期二长花岗岩。而该断裂又与北东向断裂交会，在北东向断裂带上发现第四纪错断面，经过槽探、地貌等揭露，认为是重力滑塌成因（董好刚等， 2012）。所以，北西断裂活动的最早时限为中更新世早期，其可能在中更新世中期亦有活动。

Ⅱ阶段（600～300ka）：该时期属于中更新世中期，此时地壳运动较前一时期频繁，出现快速的海侵－海退事件。由于构造的差异性运动，局部北海组（Qpb）出露海面，接受风化剥蚀。该时期，西江断裂受断块差异运动的影响，在继承早期北西向断裂的基础上，发生了明显的活动。西淋岗断裂（F009）断层泥ESR揭示该时期曾有活动痕迹（528±63ka）；此外，番禺横江所见的大乌岗断裂断层泥TL年龄为535．4±37ka，以上两者揭示的时间极为接近，反应该时段在沙湾断裂的中部地区，断裂活动性较为显著。此后，在隔田、天台山、沙湾水泥厂等地获取的年龄样表明，该时段断裂活动相对频繁。此外，从测年样品分布位置来看，该时段断裂活动具有从南西向北东演变的特点。另外，该时段在斗门小黄羊、挂锭角等获取的年龄分别为360ka、354．3ka，两者年龄较为接近，反映该时段西江断裂活动较为频繁，其也记录了中更新世中期西江断裂的首次活动。

Ⅲ阶段（300～130ka）：该时期属于中更新世晚期，地壳运动较前一时段相对减弱，部分地区发生海侵。在琼北地区形成了石卯岭组（Qps）火山岩，反映该时期区域构造应力场可能发生了调整，从北西－南东向挤压，转变为北西－南东向拉张，前三角洲向南东方向扩展，在琼北一带伴随地壳抬升，形成了多处火山活动，其喷发产物不整合覆盖在北海组（Qpb）之上，时代为中更新世晚期。该时期断裂继承早期断裂活动，在横坑里、隔田断层泥测年显示，在285ka左右，西江断裂在江门段活动较为频繁，该段处于西江断裂中段，反应在中更新世晚期，西江断裂中段开始活动。此时，在沙湾断裂黄山鲁一带，东涌－黄山鲁断裂也开始活动。野外调查露头显示，在黄山鲁一带，断裂活动呈负地形，断裂上盘具有较强的碎裂岩带，下盘则为Sγ，其中节理裂隙明显，这可能是后期活动的产物。而早期活动则可能形成较宽的碎裂岩带。之后，在200ka左右，斗门水磨岩钻孔断层泥TL揭示，西江断裂在200．8ka左右有活动记录，同时在黄山鲁断裂174ka也有活动，这可能是如今保存的各类节理、裂隙较为清晰记录的反映。在中更新世晚期末期，西江断裂中段了哥山开始有活动，此时断裂形成的北西走向的石英脉，多被后期的节理切割，该类脉体多为张性充填脉体，倾向北东，倾角较陡，表面多有褐铁矿化蚀变。据此判别，早期断裂活动可能处在北东－南西拉张作用的应力场下，形成一系列北西走向的拉张裂隙，后被充填。这也是该时段区内断裂差异升降所致。

Ⅳ阶段（130～75ka）：晚更新世早期，区内继承了中更新世末期的差异性构造运动。局部地区发生海退，使雷琼北部湾地区北海组、中期玄武岩和其他地区前第四纪地层在湿沼气候条件下形成风化壳（合流风化期），部分地段形成了石排组（Qps＾p）砂、砾石堆积。该时期断裂活动较为频繁、强烈，对三角洲形成、演化具有重要意义。大岗罗汉山等开始活动（115．36～113ka），其活动均属于沙湾断裂的南东段；此后黄山鲁也开始活动（102ka），活动方向向北东方向偏移。西江断裂在该时段活动较为集中，主要分布在断裂中段，时间约为106～95ka，南部鸡啼门一带在79．3ka也有活动记录。以上说明，在晚更新世晚期，西江断裂中段、南段活动较为显著；沙湾断裂则表现为南东段活动较强，而且活动方向由南西向北东逐渐增强。这可能与区域南北挤压应力作用下发生的左旋偏转有关。

Ⅴ阶段（73～10ka）：该时期属于晚更新世晚期，是珠江三角洲形成、演化的重要时期。该时期处于大理冰期（玉木冰期），全球性气候变冷，导致海面下降，陆地范围扩大。整个珠江三角洲地区多暴露在海平面之上，局部地区在河口地带形成陆相砂砾石堆积层。此地气候环境一直持续到30ka有所改观。在49．3～44．2ka之间，西江断裂在了哥山、九江等地均有明显活动。而于鸡啼门水道底部14C年龄为35．09ka，说明该水道在第一次海侵前已经形成，该河段一直处于拉张沉降阶段。沙湾水道ZK6揭示在残积风化层之上沉积西南镇段（Qpx），沉积相显示其属于河流相沉积，反应地壳处于抬升阶段。14C年龄显示为33．8ka，与鸡啼门水道沉积年龄极为接近。

从30～18ka以来，珠三角地区迎来了第一次海侵，此时西江不经磨刀门出海；东江不经狮子洋出海，而是在沙湾附近与北江相汇；潭江分两支，一支大致沿五桂山北麓断裂向东流，另一支沿现今的西江南段再向西南汇入崖门（姚衍桃等，2008）。在三角洲内部，则广泛形成了西南镇段（Qpx）砂质黏土、淤泥等碎屑沉积。该时期地壳总体趋于下降。该时期地壳活动，从磨刀门钻孔断层泥TL测年显示，在23．4ka西江断裂还有明显活动。

16～10ka以来，地壳又发生差异的抬升，三角洲内部广泛形成了三角层（Qpsj）沉积，其特征为浅灰—灰白—黄白—红黄色花斑黏土层，时代为晚更新世晚期—早全新世。该套风化碎屑组合，反应区域地壳抬升的特点。

Ⅵ阶段（10ka以来）：进入全新世，区域地壳发生多次升降，其特征可以分为2个旋回。

10～7．5ka期间，区域地壳虽然逐渐下降，但大部分还处于暴露阶段，此时在三角洲大部分地区沉积了一套海退序列组合，岩性特征底部为淤泥、细砂，向上过渡到灰黄、灰白色含砾粗砂，具有反粒序特征。其属于杏坛段（Qhxt）组合，时代属于早全新世。

7．3～5．0ka，此时期为全新世大暖期，发生了测区最大一次海侵，主要沉积深灰—灰黑色淤泥、粉砂质淤泥夹粉砂及粉砂质黏土，其属于横栏段（Qhhl）组合。地壳总体趋于下降，从西淋岗ZK6、沙湾水道至十八罗汉山，受地壳差异升降所致，北东－南西向拉张造成不均一下陷，西淋岗处下陷较深，约为15．5m，向南东越过番禺断隆，到达沙湾水道，下陷速率微弱，约为0．7m；到十八罗汉山一带，下陷约为6．5m。其中在7．3～7．0ka期间，西淋岗地区最大下陷速率可达27．1mm／a。

5．0～2．5ka，区域地壳逐渐开始抬升，部分快速暴露出水面，形成了东升层（Qhd）海退序列组合，其主要特征为浅风化的灰黄色、浅黄色、褐黄色黏土、粉砂质或砂质黏土，富含铁质氧化物，其代表了陆相风化产物。

2．5ka以来，地壳开始缓慢下降，在东升层（Qhd）顶部沉积了一套海－陆交互相的砂、粉砂淤泥及黏土层，其属于万顷沙段（Qhw）组合。至2．0ka，达到了区内第三次海侵，沉积了深灰色粉砂淤泥，其中含有大量海相生物碎屑，其属于灯笼沙段（Qhdl）组合。

3．现代地震活动及大地形变测量

如前所述，由于珠江三角洲地区活动断裂发育，地震发生往往沿活动断裂进行，故此该区域地震情况长期受到有关部门的特别重视。

现有研究资料表明：珠江三角洲地区自从公元1372年至2008年，记录到历史破坏性地震（M≥4．7）10次，其中4级地震4次、3～5．9级地震5次、6级地震1次，最大地震为1911年海丰外海域6级地震。

通过综合分析1970—2000年该区地震活动数据（秦乃岗等，2003），认为珠江三角洲是一个弱震区，地震频次较低，30年内年均次数不到10次，最大震级仅为4．5级。应变能释放曲线形态与东南沿海地震带总体趋势一致，故其成为东南沿海地震带区域应力场的调整单元。目前，地震活动处于剩余释放阶段，在未来20～30年内才进入下一周期的平静阶段（余成华，2010）。

现有大地测量表明，珠江三角洲地区的广州、中山、澳门、深圳范围为下降区，最大下降速率在－2～3mm／a之间，是广东沿海岸下降最明显的地区。此外，区域现今垂直形变特征明显受该区大规模的北东向构造带所控制，但垂直形变幅度相对较小，无明显的高速度梯度带。据1956—1989年的地壳形变测量，珠江三角洲以沉降为主（速率1．3～2．0mm／a），其邻区则以上升为主。

研究区除了垂直形变之外，GPS水平形变测量研究发现，研究区受欧亚板块、菲律宾板块等共同作用，发生南东向水平形变，其运动速率为6．0～15．9mm／a，平均为8．4mm／a。主压应变为北北西－南南东方向到近北－南方向，主压应变率从北向南逐渐增大。