中国地震  2018, Vol. 34 Issue (2): 322-327
安徽寿县丁家孤堆遗址自然变形遗迹的发现及特征初探
姚大全1, 宫希成2, 郑海刚1, 赵朋1, 杨源源1     
1. 安徽省地震局, 合肥市长江西路558号 230031;
2. 安徽省文物考古研究所, 合肥 230001
摘要:古遗址、古墓地发掘过程中自然变形现象的识别研究是反演或充实最新构造变形历史记录的重要工作。地震部门会同文物考古部门对安徽寿县丁家孤堆遗址文化层进行宏、微观研究,发现了自然变形痕迹,其主要表现为文化层被砂脉穿切,初步研究显示为地震液化遗迹,发生时代处于龙山晚期至西周时期。研究有助于推动中国东部文化层中地震遗迹的识别。
关键词丁家孤堆    自然变形    宏、微观    龙山-西周文化    地震液化    
Preliminary Study of the Discovery and the Characteristics of the Nature Deformation Vestige at the Dingjiagudui of Shouxian, Anhui
Yao Daquan1, Gong Xicheng2, Zheng Haigang1, Zhao Peng1, Yang Yuanyuan1     
1. Anhui Earthquake Agency, Hefei 230031, China;
2. Cultural Relic Archeology Research Institute of Anhui Province, Hefei 230001, China
Abstract: Indentification research of natural deformation in excavating ancient ruins and tomb process is important for tracing or enriching the history and the prehistoric deformation historic record. Recently, the earthquake department of Anhui Province cooperated with the cultural relic archaeology department to conduct special macro and micro researches at Anhui Shouxian Dingjiagudui ruins archaeology scene. The natural deformation traces show that the cultural layers are cut by the sand veins. The preliminary study demonstrates that this is a seismic liquefaction vestige, which took place from the Longshan Time to the Western Zhou Dynasty. The project will help promote the identification of earthquakes in the cultural layers in Eastern China.
Key words: Dingjiagudui     Natural deformation     Macro micro     Longshan to the Xizhou Dynasty     Seismic liquefaction    
0 引言

近年,随着东部地区大规模的经济建设,如高速公路、高速铁路等特大型工程的修建,抢救性发掘了大量古遗址和古墓葬,这为识别和回溯东部地区几千年以来的自然变形历史创造了条件。为了抓住大规模考古发掘的难逢机遇,充分利用考古精细年代分层技术,地震部门与考古部门合作,各自发挥专业优势,共同收集、编录、发掘、揭露文化层中赋存的变形现象,以从量多面广的实际观测资料中获取各场点自然变形事件的信息,复建相应地区地震活动的历史。本文重点讨论了安徽省寿县丁家孤堆考古现场自然变形识别专题发掘调查工作的相关进展。

1 遗址基本情况

丁家孤堆遗址地处华北地块南缘、郯庐断裂带西侧,北临颍上-定远断裂,公元294年、1831年该断裂带上和其近侧曾先后发生5½级、6¼级地震(图 1)。

图 1 丁家孤堆遗址区域构造及历史地震震中略图

丁家孤堆遗址具体位于寿县堰口镇青莲寺村,为济祁高速寿县段沿线最重要的一处遗址点。为有效配合高速公路建设并切实做好文物保护工作,安徽省文物考古研究所2014年对该遗址进行抢救性发掘,发掘面积约1000m2。该遗址见有西周、商代和龙山晚期文化层,其中,西周时期遗存较丰富,基本覆盖整个发掘区,其核心分布区主要位于发掘区的东北部;商代文化层主要分布于发掘区中东部;龙山时代晚期遗存最为丰富,遍布整个发掘区。

2 遗址探方中的主要发现和初步认识 2.1 现场主要发现

图 2为遗址发掘全景。其中,在0604探方南壁,见壁面有裂缝充填脉显示,东壁见3~4条(图 3(a));探方0606南壁见砂包泥脉线;探方0706西壁见直通到底砂脉,脉中有流动定向组构,取1号样品(图 3(b));探方0605底见东西走向延伸的白色砂脉,略带弧形弯曲和锯齿状(图 3(c)),取2号、3号样品(图 3(e));在2号和3号样品NW侧,见右阶雁列状砂脉(图 3(d)),走向35°,取4号样品(图 3(e));探方0201北壁见2条深色砂脉(图 3(f)),富含铁质,各取1件样品(5、6号)。

图 2 丁家孤堆遗址全景(镜向:NE)

图 3 丁家孤堆遗址砂脉形态和样品采集位置 (a)0604探方东壁砂脉,不规则穿插(镜向:E);(b)0706探方西壁带定向流动组构砂脉(1号样品;镜向:W);(c)0605探方底现NEE向延伸的砂脉,锯齿状并呈弧形弯曲(镜向:NE);(d)0605探方底现右阶雁列状砂脉(镜向:S);(e)0605探方底取样位置(2、3、4号样品;镜向:N);(f)0201北壁揭示出的2条深褐色砂脉(5、6号样品;镜向:N)
2.2 现场观察初步认识和依据

图 3可见,遗址龙山晚期至西周期文化层中普遍存在脉体穿插现象,脉体主要由粉砂或粉细砂组成,脉顶部几乎均被截切覆盖,且多呈向下延伸之势,直至生土层。结合强震现场震害调查研究结果认为,此类变形应属地震液化遗迹(刘恢先,1986丁剑霆等,2006袁晓铭等,2011)。

3 微观分析

为从微观角度探寻佐证,将上述原态采集的含脉体样品在保持原态前提下固定、包装和运回,待其自然缓慢干透后,在真空状态下注入固化剂,再置入恒温状态下均匀固化,磨制定向薄片,最后置于显微镜下进行观测。

3.1 具流动定向组构脉体(1号样品薄片)的显微特征

镜下微观变形表现为:2组微裂面呈大角度相交,一组状如皴裂,另一组隐隐约约(图 4(a));裂面呈狭窄的暗色物质条带显现,或局部断续,或局部细直,或局部似被左旋切割,或局部显左阶雁列(图 4(b))。

图 4 1~3号脉体微观变形特征 (a)成分层被2组呈大角度相交的裂面切割,1号样品薄片,*40,(+);(b)呈狭窄的暗色物质显现的截切带,形态各异;1号样品薄片,*40,(+);(c)平直穿粒微破裂,见有机悬浮颗粒,2号样品薄片,*40,(+);(d)脉体边缘流动组构略具定向排列,2号样品薄片,*40,(+);(e)滑动切割,滑动面呈弧形,3号样品薄片,*40,(+);(f)火焰状结构,挠曲构造,3号样品薄片,*40,(+)。*40:放大40倍;(+):正交偏光(下同)
3.2 锯齿状弧形弯曲脉体(2号、3号样品薄片)的显微特征

2号样本薄片镜下微观变形表现为:平直穿粒微破裂,散布有机悬浮颗粒(图 4(c));脉体与基质界限清晰,脉体边缘呈流动状态,细小颗粒略呈定向排列(图 4(d))。

3号样本薄片镜下微观变形表现为:暗色颗粒被截切和滑动错移,滑动面呈弧形(图 4(e));火焰状结构,挠曲构造,在2组流动构造交汇部分产生弧形挠曲(图 4(f))。

3.3 雁列状脉体(4号样品薄片)显微特征

镜下微观变形表现为:暗色颗粒被整齐截切,界面清晰,边缘呈流动定向组构(图 5(a));见2组裂面相交并截切(图 5(b))。

图 5 4~6号脉体微观变形特征 (a)暗色颗粒被截切,边缘呈流动定向组构,4号样品薄片,*40,(+);(b)2组裂面相交并截切;2号样品薄片,*40,(+);(c)透入性变形,半定向到定向组构,5号样品薄片,*40,(+);(d)暗色物质原地碎裂散布,5号样品薄片,*40,(+);(e)流动条带和与其垂直的平行张裂,6号样品薄片,*40,(+);(f)火焰状构造,6号样品薄片,*40,(+)
3.4 深色脉体(5、6号样品薄片)显微特征

5号样品薄片镜下微观变形表现为:透入性变形,流动造成颗粒半定向到定向排列组构,后期似乎因流动减慢而产生开裂(图 5(c));铁质物呈原地裂开散布状,应是流动过程使然(图 5(d))。

6号样品薄片镜下微观变形表现为:见横向流动条带和垂直方向上的平行张裂(图 5 (e));典型的火焰状构造,显示清晰的流动运移痕迹(图 5(f))。

3.5 微观观测的初步认识和依据

图 45显微构造标志多数显示以流动和伴生构造为其主要特征,如横向流动条带、垂直向上的张裂、挠曲构造、相互截切、物质颗粒呈半定向和定向排列、火焰状构造、悬浮颗粒、雁列、皴裂等,尚见有机悬浮颗粒等,该微观变形现象及其显示的特征与一些研究者陆续提出的地震微观变形标志,尤其是与地震砂土液化微观变形形态相当吻合(Davenport et al,1987Obermeier,1996Alvarez et al,1998Bartholomew et al,2002Moretti et al,2002姚大全,2004),故我们认为应属于史前地震活动在微观尺度上的不同表现。

4 结论和讨论

综上所述,丁家孤堆遗址文化层中发现自然变形痕迹,主要表现为文化层被砂脉穿切,通过发掘现场观察和原态物质微观观测,初步研究显示为地震液化遗迹,即地震液化砂脉。它们赋存的文化层时代自龙山晚期至西周,表明相当期所在地区曾发生史前地震事件。

如前所述,就遗址所处的地震地质环境分析,所在地位于NNE向固镇怀远断裂与近EW向颍上-定远断裂的交汇部位上,据史料记载,近侧曾发生数次5~6级地震,此次史前地震遗迹的发现,一定程度上丰富了该地区构造的新活动内容。

参考文献
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刘恢先. 1986, 唐山地震震害. 北京: 地震出版社.
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Alvarez W, Standley E, O'Conners D, et al. 1998, Synsedimentary deformation in the Jurassic of southeastern Utah-A case of impact shaking?. Geology, 26: 579–582. DOI:10.1130/0091-7613(1998)026<0579:SDITJO>2.3.CO;2.
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Obermeier S F. 1996, Use of liquefaction-induced features for paleoseismic analysis-An overview of how seismic liquefaction features can be distinguished from other features and how their regional distribution and properties of source sediment can be used to infer the location and strength of Holocene paleo-earthquake. Engineering Geology, 44: 1–76. DOI:10.1016/S0013-7952(96)00040-3.