节理裂隙统计分析

本次野外调查共收集节理170组，涵盖西江断裂、沙湾断裂所切割地层。由于研究区北西向断裂形成时代多在燕山期，而断裂构造对不同时代岩石的影响有差别。为了深入分析不同构造应力场下，节理的几何学特征，就需要对不同期次构造运动背景下，在区域主应力场作用下所形成的张节理或剪节理统计分析。故此，野外调查统计的所有节理，不能说明都是北西向断裂活动的结果，但其肯定包含北西断裂活动的信息。基于此分析，对研究区调查的170组节理，根据其发育的地层新老，分为南华纪—志留纪、泥盆纪—三叠纪、侏罗纪—白垩纪、第三纪—第四纪4个阶段。以上阶段对应加里东运动、海西－印支运动、燕山运动及喜马拉雅运动。通过逐层剔除的办法，结合野外宏观调查，确定每一构造运动期优势节理产状，继而印证该时期构造应力场特征。

1．南华纪—志留纪

该时期地层中野外统计节理点共计有4处，共统计节理31组（表6－1），野外出露的地层或岩石为元古宇云开群（Pt Y）及志留纪花岗岩。

表6－1 南华纪—志留纪岩层（石）中节理统计表

续表6－1

志留纪花岗岩主要位于黄山鲁一带及番禺以北地区。云开群（Pt Y）主要岩性组合为片岩、片麻岩、石英岩、变质岩、变质砂岩及粉砂岩，偶夹砂质板岩（？）等。该地层变质变形复杂，同时由于风化强烈，各处露头孤立，加上受多期次的构造岩浆作用的影响，底顶界线不清，上下关系不明，呈无序状态。故此，该套组合中统计的节理，至少包含了加里东运动所留下的形迹。此外，志留纪侵入岩具有多期活动的特点，从早期的中粒角闪黑云英云闪长岩到后期的片麻状细粒黑云母花岗岩，Rb－Sr同位素等时线年龄为晚志留世。

通过对表6－1分析，发现在该时期地层（岩石）中优势节理主要产状集中在196°～264°之间，共计有10组（图6－5），倾向为南西或南西西，占该时期节理总数的32．3％；其次为倾向北东、北北东向节理，共计8组，占该时期节理总数的25．8％；以上两组节理总数基本反映了由于构造运动造成岩石破裂的主体构造应力方向。此外，倾向东、倾向南及北西的节理总数相对较少。通过野外调查，根据节理切割关系可知，该时期岩层（石）北东向节理最新，其次为倾向南，形成相对较早节理倾向南西。

图6－5 南华纪—志留纪岩层（石）中节理分布柱状图

南华纪—早古生代时期，研究区为华南原特提斯多岛洋体系的一部分，虎门、化龙镇一带的前南华纪变质杂岩是浙闽粤陆块边缘的裂解地块，在其周缘裂谷沉积了巨厚的类复理石碎屑岩建造。

寒武纪末的郁南运动，增城、云开等裂解地块与扬子板块发生碰撞，并伴随有岩浆侵入活动。志留纪末的加里东运动，使南华纪—早古生代地层发生强烈褶皱，形成一系列紧密线形褶皱，构造线方位以北东—近南北向为主（图6－6），反应区域构造应力场主压应力（σ1）方向为北西向（图6－7），优势共轭剪节理产状为200°～230°∠30°～50°与30°～60°∠10°～70°。

图6－6 华南早古生代造山带结构及成因示意图（舒良书，2012有改动）

图6－7 南华纪—志留纪构造应力场示意图

2．泥盆纪—三叠纪

该时期地层中节理观测点共计有9处，共统计节理36组（表6－2），野外出露的地层主要有泥盆系老虎头组（D1－3l）、石炭系大赛坝组（C1ds）、二叠系栖霞组（Pq）及三叠系大冶组（T1d）。

老虎头组（D1－3l）：岩性为灰色、灰白色、灰紫色石英质砾岩，砂砾岩、含砾砂岩、中粒砂岩、细粒砂岩、粉砂岩和泥岩，局部夹含碳质泥质粉砂岩。其主要分布在斗门县白蕉镇、六乡镇、江门市睦州镇、高明市古劳镇等地。野外露头较为零散，其上多被第四系掩盖。从莲溪镇调查结果分析（D034），其中明显可见三组节理切割关系，其中较早一组节理为250°∠60°，被110°∠78°一组节理切割，其又被后期205°∠65°切割。由此判别，岩层中节理多受后期构造改造作用明显。

大赛坝组（C1ds）：岩性为灰白色、灰黄色、灰紫色、灰色粗、中、细粒石英砂岩，细粒长石石英砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩和泥岩，夹含碳质泥岩及微薄层—薄层状泥质粉砂岩与粉砂岩组成的韵律层，底部夹少量泥灰岩。

表6－2 泥盆纪—三叠纪岩层中节理统计表

续表6－2

栖霞组（Pq）：主要岩性是灰岩夹粉砂岩及碳质页岩，底以含燧石灰岩整合于梁山组之上，或以含砾灰岩整合于壶天群灰岩之上（广东省地质矿产局，1988）。区内露头极少，仅在沙湾断裂带松岗镇一带有零星出露。北西向断裂未切割该套地层，故其中无节理统计。

小坪组（T3x）：下部岩性由灰白色、灰色、灰黑色、黑色厚层—薄层状含砾砂岩，砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩夹砾岩、砂砾岩、碳质泥岩、煤层组成；中部主要由黑色厚层状—薄层状粉砂质泥岩、泥岩和粉砂岩组成；上部岩性主要为浅灰色、灰黑色厚层—中厚层状含砾砂岩、砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩夹碳质泥岩和煤层。该地层在西江断裂带富湾、金本镇一带；在沙湾断裂带沿莲塘、官窑一线分布，总体走向呈北西－南东走向。其内部节理较为发育。

通过对表6－2分析可见，倾向北东、北东东向的节理共计有12组，占该时期总节理数的33％；其次，倾向南东向的节理共计有8组，占节理总数的22％；倾向南西为5组，占节理总数的14％；倾向北西的节理6组，占节理总数的17％；倾向近东、西向的节理各1组，占节理总数的3％；倾向南方向3组，占节理总数的8％（图6－8）。

加里东运动之后，研究区进入相对稳定的发展时期。中泥盆世—早三叠世，前泥盆纪的基底在此裂解，在裂陷中沉积了陆相—滨浅海相碎屑岩建造、碳酸盐建造和含煤碎屑岩建造。早二叠世开始，罗定—云浮—广宁一线的钦州海槽闭合并开始碰撞，造成本区早、晚二叠世地层之间的假整合并缺失中二叠世地层；中三叠世末的印支运动，造成本区的晚古生代沉积盖层发生褶皱，形成清远、花县及从化等褶皱带，并且加里东基底不同程度卷入褶皱作用的基底褶皱作用和盖层褶皱作用，伴随有较大规模的断裂活动发生。华南大陆的印支期构造如同早古生代广西（加里东）期构造事件一样，属于一次没有洋壳俯冲参与的陆内造山作用（张国伟等，2013）。晚三叠世以来，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。

图6－8 泥盆纪—三叠纪岩层中节理分布柱状图

图6－9 泥盆纪—三叠纪构造应力场示意图

构造地质学研究结果表明，华南印支运动产生的褶皱构造线方向主要为近西－东向（张岳桥等，2009），指示印支期变形的挤压应力方向为近南北向。华南东部地区北东—北北东向韧性走滑剪切带的研究结果显示其运动学以左旋走滑为主（Wang et al，2005），云开大山地区主要断裂构造的逆冲方向也指示由北向南，这些运动学指向一致地表明华南地区印支构造运动受到近南北向构造挤压，而并非平俯冲模型认为的北西－南东或近西－东向挤压（徐先兵等，2009）。故此，测区该时段区域构造应力场主压应力方向为南北向（图6－9）。

3．侏罗纪—白垩纪

该时期地层中节理观测点共计有11处，共统计节理79组（表6－3）。野外调查出露的地层主要有侏罗系金鸡组（Jj）、白垩系百足山组（Kb）、白鹤洞组（Kbh）及三水组（Ks），此外还有侏罗纪侵入岩（Jγ）。

表6－3 侏罗纪—白垩纪岩层中节理统计表

续表6－3

续表6－3

金鸡组（Jj）：其主要分布在白坭镇以南，岩性主要为浅灰色、灰黑色、棕红色、紫红色厚层—巨厚层状复成分砾岩、灰岩质砾岩，夹少量含砾砂岩和砂岩；上部主要为灰色、灰黑色薄层—中厚层状细粒石英砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩互层，夹少量含砾砂岩、中粗粒长石石英砂岩、碳质泥岩、劣质煤和煤线。通过D019调查可见，其中节理不甚发育，其主要倾向为北东向。节理发育程度严格受到该点北西、北东向断裂的控制。后期人工开挖及改造形成的重力滑塌，亦对岩层有一定的破坏作用。

百足山组（Kb）：主要分布在三水金本镇西，野外调查点为D018、D024。其下部岩性为暗红灰褐色砾岩、砂砾岩、含砾砂岩夹砂岩、凝灰质砾岩、凝灰砂砾岩、凝灰质砂岩、泥质粉砂岩、凝灰质粉砂岩和少量凝灰岩。旋回上部为暗红淡灰色砂砾岩、凝灰质砂砾岩、含砾砂岩、砂岩夹凝灰质砂岩、泥质粉砂岩、凝灰质泥岩和少量沉凝灰岩。从点D024可见，岩层中张性节理发育，主要走向为130°～310°，且多被后期物质充填；而野外节理调查显示，倾向东方向的节理为最后一期构造活动的产物。

三水组（Ks）：主要分布于里水、白坭、高明棠下镇、顺德杏坛镇等地，其岩性主要为紫红色、灰棕色、棕红色砾岩、砂砾岩、砂岩。该砂岩记录构造形变较为完整。其中以高明棠下镇最为典型，野外共统计节理12组，节理切割关系极为明显，调查显示，倾向南及北东方向的节理形成时代较新。此外，在斗门县一带，广泛出露侏罗纪花岗岩，其中节理较好的记录了构造活动的形迹。

通过对表6－3分析发现，倾向北东、北东东向的节理共计有20组，占该时期总节理数的25．3％；其次倾向北西的节理共计有18组，占节理总数的22．8％；倾向南西为14组，占节理总数的17．7％；倾向南东的节理12组，占节理总数的15．2％；倾向近东、西向的节理各5组，各占节理总数的6．33％（图6－10）。

图6－10 侏罗纪—白垩纪岩层中节理分布柱状图

由图6－10可知，在侏罗纪—白垩纪岩层中，优势节理倾向主要为倾向北东及北西向，其走向玫瑰花图表明（图6－11），北西走向占多数，而北东走向有一定差别，呈现分叉状；此外还有近南北走向节理。

图6－11 白垩纪岩层节理走向玫瑰花图

印支运动之后，研究区进入了陆内造山阶段，此时扬子板块与华夏板块已经完全拼贴（许志琴等， 2013）。随着太平洋板块对欧亚板块的碰撞俯冲作用，本区处于三向不均衡挤压的构造背景（图6－12）。从早侏罗世开始，受板块不均衡挤压作用影响，区内出现一系列拉张裂陷盆地或走滑拉分盆地，此时区内主要应力为近南北向拉张（图6－13）。晚侏罗世—早白垩世，广东及邻区形成了一系列伸展构造体系，地壳总体向南伸展，而且，自西而东伸展方向由南西转向南东，与广东省的海岸线变化趋势一致（庄文明等，2003）。该时期构造形变特征在华南地区褶皱层叠加（张岳桥等，2012）及大范围岩浆活动（Dong et al，2008）得到证实。

6－12 华南中生代多板块相互作用模式示意图（刘琼颖等，2013）

图6－13 侏罗纪—白垩纪构造应力场示意图

4．第三纪—第四纪

该时期地层中节理观测点共计有6处，共统计节理22组（表6－4）。野外调查出露的地层主要有莘庄村组（E1x）、华涌组（E2h）及第四系。

表6－4 第三纪岩层中节理统计表

莘庄村组（E1x）：主要分布在大岗十八罗汉山、黄阁、大沥镇以西等地。该组岩性主要为紫红色、紫灰色、灰白色复成分砾岩、砂砾岩、含砾粗中粒杂砂岩、泥质粉砂岩、含砂质泥岩、泥岩等。十八罗汉山一带，其中可见膏盐及方解石等脉体（图6－14），其与下伏地层呈不整合接触。岩层中节理裂隙相对不发育，其中张性裂隙中多有充填，剪节理不甚发育。

华涌组（E2h）：主要分布在西樵山一带，由粗面质火山岩夹碎屑岩组成，其粗面质火山岩有粗面岩、石英粗面岩、粗面质凝灰岩、火山角砾岩、火山集块岩、角砾凝灰岩及凝灰质砂砾岩等，碎屑岩有砂砾岩、不等粒砂岩、细—粉砂岩等。岩体受北东、北西及近东西向断裂控制，形成断隆（庄文明等，2003），其中，火山岩中节理构造较为发育，记录了相对较新的构造活动证据（图6－15）。

图6－14 莘庄村组（E1x）中方解石脉

图6－15 华涌组（E2h）火山岩中节理

由表6－4可知，第三纪地层中主要发育倾向北东向节理5组（图6－16），此外为倾向南东向节理5组，此两组节理可能成共轭关系，各占节理总数的22．7％；倾向南西的节理4组，占节理总数的18．2％；倾向南的节理3组，倾向北西的节理3组，其各占节理总数的13．6％；近东西倾向各一组，占节理总数的4．5％。其走向玫瑰花图如图6－17所示。

图6－16 第三纪地层中节理分布柱状图

发生于始新世末—渐新世初的喜马拉雅运动一幕，使广东地壳发生了强烈抬升，导致调查区古近纪盆地迅速抬升而萎缩消亡，从而结束了盆地的沉降史。万天丰（1993）研究认为，喜马拉雅期（23．2～0．7Ma），广东地区最大主压应力轴（σ1）优势产状为175°∠5°。自新近纪之后，挤压力减弱，表现为松弛和向东南扩散，改变为北东向右旋张性，北西向亦显张性活动（刘以宣，1981）。中更新世以后，印度板块持续向欧亚板块的俯冲，而太平洋板块也向其俯冲，在板块差异运动的作用下，研究区构造应力场逐渐从南北向挤压过渡到北北西—南南东挤压（图6－18），总体发生逆时针旋转。根据现有地震震源机制解P轴方位角显示，其优势方位为北西向，表明这一地区主要受到菲律宾海板块北西向向欧亚板块俯冲的影响（孙金龙等，2009）。

图6－17 第三纪地层中节理走向玫瑰花图

图6－18 中更新世以后区域构造应力场示意图

表6－4数据说明，自古新世（E）以来，区域构造应力场可能发生了多次转变，主要证据是在第三纪地层中发现多组节理，除了倾向北东或南西节理之外，还有地层中发现的张性节理，被后期的方解石脉充填，裂隙产状呈现较清晰的北西走向，倾向北东或南西。这说明在脉体形成时，区域构造应力主要呈现北东向拉张（σ3），形成一系列北西向构造裂隙，在构造活化作用下，方解石脉体沿裂隙带充填。故其代表了该时期构造活动证据。对比图6－18发现，现今珠江三角洲地带，区域构造应力场方向为北西向挤压，故此分析第三纪中充填的方解石脉体可能记录了该区域构造的最后一次明显的活动。将表6－4的数据进行整理发现（图6－19），倾向北东的节理较为连续，倾向东及倾向南东的（115°）与倾向南东及南西的有较大差别，而倾向南西与倾向南东没有明显的分界。倾向北西的自成一个系统。

图6－19 第三纪地层中节理分布散点图

以上分析说明，倾向南东及倾向南西方向节理可能有某种成因联系，但仅限于第三纪地层分析及野外宏观露头描述，无法对其进行深入讨论。

综上所述，通过对地层中节理的统计分析发现，后期的节理（E—Q）能够较好地指示和解释现今构造应力场的特征。但是以其为背景，从早期的地层中剔除与之相近的节理，则得到不尽如人意的结果。构造活动虽然对岩石有一定的破坏作用，岩石变形、破裂也是对构造活动的响应，这是毫无置疑的。然则，珠三角地区大地构造格局的形成期主要在燕山期以来，而北西向活动构造演变的历史与早期的北西向断裂可能存在某种成因上的联系，也可能只是几何学上的耦合，不能一概定论。所以，通过对岩石中大量节理的统计表明，其对构造应力场的解释存在一定的歧义，关键问题是燕山期以来的强烈的构造运动几乎置换掉地层中所有的构造形迹。而喜马拉雅运动的多期次抬升及太平洋板块的俯冲，华南板块内部不均一的差异升降，形成在较小范围内的构造应力场存在较大差别。而这种差别不是能依靠节理统计解决的。故此分析认为，研究区调查所统计的节理，基本能够判别较大尺度的构造运动事件，但不能解释期间细微构造活动期次，这还有待于其他研究佐证。