0 引言

丽江-小金河断裂为川滇菱形块体内部重要的边界断裂。前人研究(向宏发等，2002；徐锡伟等，2003a)表明，丽江-小金河断裂吸收了鲜水河断裂带向SE传递的一部分左旋走滑应变，第四纪以来水平滑动速率为2.4~4.5mm/a(向宏发等，2002；徐锡伟等，2003b；李安等，2016；丁锐等，2018)；GPS速度场揭示该断裂现今的左旋剪切速率约为3mm/a(Shen et al，2005；王阎昭等，2008；程佳等，2012)。前人曾在丽江-小金河南段的汝南村和中段的干塘子、金棉、母猪达等地开挖探槽，通过古地震研究表明，丽江-小金河断裂南段自全新世以来至少发生3次古地震事件；中段自全新世以来发生3次古地震事件，发震周期约为3000a，震级达M7.5(李安等，2016；丁锐等，2018)。这些现象都表明丽江-小金河断裂晚第四纪以来有着较强的活动。前人在丽江盆地隐伏段开展的研究工作较少，向宏发等(2002)基于丽江-小金河断裂与丽江盆地的几何关系推测其左旋断错丽江盆地7.4~7.6km。但由于该断裂进入丽江盆地后为隐伏状态，需要开展探测工作揭示其几何特征及活动性质。

浅层地震勘探是探测隐伏活动断裂较为有效的勘探技术(杨润海等，1999；方盛明等，2002；徐明才等，2005；柴炽章等，2006；邓起东等，2007；刘保金等，2008、2009；何正勤等，2007、2010；顾勤平等，2013、2015)。浅层地震勘探包括反射波法和折射波法勘探，其中反射波法勘探又分为纵波反射勘探和横波反射勘探(邓起东等，2007；张玉芬，2007；马赟琮，2017)。本次探测使用纵波反射勘探，其基本原理为地面人工激发震源产生的地震波在向下传播的过程中遇到地下岩层物性差异层(不同岩性分界面)时产生反射波，布设在地面的检波器对其进行接收记录，经过室内处理分析，确定地层或岩体的埋深及其速度结构(马赟琮，2017)。经过处理得到的地震反射剖面可以很好地反映地下结构、隐伏断裂几何特征与活动特征。

钻孔探测技术是揭示隐伏活动断裂上断点位置与最新活动时代的基本手段(向宏发等，1995；徐锡伟等，2000；江娃利，2001；McHugh et al，2006；Chen et al，2006；张世民等，2007、2008；McAuliffe et al，2015；赵江涛，2017；Liang et al，2018)。开展钻探工作前，先根据浅层地震勘探结果，沿大致垂直于断裂走向的方向横跨断裂布设钻孔，对钻孔岩心沉积物进行野外识别编录；然后根据标志地层对比，建立联合钻孔剖面；根据地层在垂向上的位错或增厚现象以及较老地层有较大的垂直位移，判定断层的位置及上断点层位。联合钻孔探测在隐伏活动断层探测工作中发挥着重大作用，尤其在地下管线密布、水域或地下水位浅、槽探难以实施的地区，钻孔探测发挥了不可替代的作用(McCalpin，1996；Leon et al，2009；Sugiyama et al，2003；柴炽章等，2006；邓起东等，2007；张世民等，2007、2008；刘保金等，2008；顾勤平等，2013、2015、2019；商世杰等，2019)。

本文尝试利用浅层地震勘探与钻孔探测相结合的方法，揭露丽江-小金河断裂丽江盆地隐伏段的几何形态与活动特征。

1 区域地质背景

新生代以来，印度板块与欧亚板块近SN向的碰撞导致了青藏高原的隆升，同时青藏高原物质也随之向东运动(Molnar et al，1975)。青藏高原东南缘SE向滑移由于受到华南块体的阻挡作用而向S偏转，沿着边界断裂做顺时针转动(Burchfiel et al，2013)，形成了现今川滇菱形块体的构造格局。丽江-小金河断裂为川滇菱形块体内部次级块体的边界断裂，该断裂将川滇菱形块体分割为川西北和滇中2个次级块体。

丽江-小金河断裂是在中生代龙门山-锦屏山逆冲推覆构造带的基础上形成的。晚新生代以来，随着川滇块体的南东向挤出与顺时针旋转(许志琴等，2007；Liu-zeng et al，2008；Burchfiel et al，2013)，丽江-小金河断裂表现为左旋错动，与安宁河断裂、大凉山断裂共同协调了鲜水河断裂的左旋走滑错动。

丽江-小金河断裂自南部剑川盆地向NE经丽江、宁蒗、木里，而后在木里的北面转为NNE向，在石棉一带与鲜水河断裂交汇。该断裂全长超过300km，大致以丽江和木里为界划分为3部分。丽江以南(SW段)，长30~40km，断裂带表现为3~4km宽度范围的多条次级断裂，次级断裂间为小型地堑或半地堑小盆地，倾滑分量主要表现为正断(李安等，2016)；丽江至木里之间(中段)，长约150km，断裂线性特征显著，断错地貌清晰，总体以左旋走滑为主，兼具一定的逆冲特征(向宏发等，2002；徐锡伟等，2003b)；木里以北(NE段)，断裂大致沿雅砻江和锦屏山东南缘展布，地处强侵蚀和深切割区，缺少第四系沉积(丁锐等，2018)。

丽江盆地古近系发育丽江组地层，出露在丽江象山南坡，为山间盆地红色粗屑堆积。下部为块状石灰角砾岩和砾岩，夹红砂岩透镜体。中部为厚层状红砂岩，局部含砾石，夹砾岩夹层；顶部为浅灰绿、灰白色钙质泥岩，夹砂岩和砾岩，含大量哺乳类化石，并且见有淡水腹足类印模(赵国光，1965)。新近系分布面积很小，仅见于丽江西南汝南山间盆地中，主要为灰、灰白色、灰红色的黏土岩和粉砂岩，局部夹砾岩、砂砾岩，沉积韵律不明显。从下到上夹多层褐煤和煤线，为上新统三营组(中国人民解放军00939部队，1979)。

丽江盆地的第四系发育完整，从老到新划分为下更新统蛇山组、中更新统东元桥组、上更新统木坚桥组、玉龙山组和全新统文笔湖组(图 1)。其中，蛇山组与东元桥组在丽江盆地南部的蛇山台地一带出露最好。蛇山组为褐黄色、灰色砂岩，东元桥组为棕红色、灰色砂岩，局部砾石集中呈透镜体。二者之间不整合接触，接触面上发育一层厚20~30cm的钙质、铁锰质胶结的砂砾层，颜色为黄褐-褐黑色，显示氧化环境下长期风化淋滤的结果。上更新统木坚桥组主要分布于丽江盆地南部的木坚桥村、东元桥-中岗村一带及盆地中、南部周边的阶地上，不整合于中更新统东元组之上。木坚桥组下部主要为灰、黄色砂质黏土、黏土、炭质黏土夹细砂砾与泥炭层，上部主要为黄、灰色砂砾、细砂及砂质黏土，夹炭质黏土；上更新统玉龙山组为大理冰期的冰碛物及冰水沉积物，主要分布于盆地北端的玉龙雪山及其东南麓一带，包括终碛、侧碛和底碛。全新统文笔湖组广泛分布于盆地中南部，构成盆地的最低面，地貌上是全新世以来明显下陷的沉积洼地。在文笔湖东侧漾弓江水渠边，出露的地层为一套灰色、灰黑色砂质黏土、黏土、炭质黏土及泥炭，富含水生杂草及软体动物。在盆地边缘，全新世还发育洪积、坡积等类型(汪新文等，1995)。

区域地貌上，丽江盆地位于云南省丽江市，紧邻滇西名山“玉龙雪山”，盆地海拔高度2360~2900m，北高南低，海拔从北到南平缓下降，在盆地北部，西侧海拔比东侧稍低，高差在10m左右。丽江盆地呈近南北走向，区域上与构造线方向一致，南北长约31km，北部宽度3~6km，南部则宽达11km。盆地内有发育于玉龙雪山下的漾弓江流过，切割了第四系的冰川堆积物和湖相沉积，流经鹤庆盆地，注入金沙江。

2 浅层地震勘探

根据《区域水文地质普查报告-丽江幅》(中国人民解放军00939部队，1979)中电法得到的丽江盆地第四系等厚线(图 2)，第四纪沉降中心位于丽江盆地西北侧，并沿丽江市至文笔湖形成梯度带，与盆地两侧丽江-小金河断裂裸露段的连线大致一致，推测为断裂带的位置。沿着大致垂直于断裂延伸的方向，布设了一条长3km的浅层地震测线L₁(起点26°50′26″N、100°11′59″E，终点26°49′44″N、100°13′39″E)(图 2)。震源激发使用28吨可控震源在测线中点激发，数据采集使用加拿大GEO-X公司研制开发的ARAM-ARIESII地震仪，采样间隔为0.5ms，记录长度800ms，相应的观测系统参数为：道间距3m，炮间距9m，接收道数280道，覆盖次数93次，测线总炮数658。

浅层人工地震勘探的测区为第四系覆盖，地势平坦，测线附近潜水面较浅，表层多为黏土，激发和接收条件良好，对获得信噪比较高的地震记录有利。但是，测线沿途的村镇密集，道路纵横交错，公路上车辆较多，外界干扰波较强，对提高地震记录的信噪比有较大的影响。

为获得高质量的探测数据，在本次浅层地震勘探工作中，采用可控震源信号相关技术压制随机干扰，利用多个检波点组合接收方式以及震源点多次垂直叠加方法提高单炮记录的信噪比，进而来压制各种干扰对地震记录的影响。处理时采用了多种去噪方法，主要包括一维滤波、二维滤波、二维倾角滤波、随机噪声衰减等去噪处理；叠前去噪声处理之后又进行了叠前静校正处理来改善同相轴的连续性；然后利用高斯-赛德尔迭代处理方法进行了剩余静校正处理；之后又依次进行了提高分辨率处理、速度分析、动校正、叠加处理，至此形成了能直观上反映测区地下地质构造形态、可供解释的水平时间叠加剖面。

根据数据处理时获得的地震波速度资料，并结合该区地质资料，通过时-深转换公式，将时间剖面转换为深度剖面，并开展相应的浅层地震剖面地质解释工作(图 3)。

由L₁测线的深度剖面图可知，剖面上的地层界面反射波同相轴较为明显。第四系地层各界面反射层均具有较好的连续性。根据水文钻孔资料，在开展物探区域内，CK₃孔的全新统地层厚度为6.25m，CK₁孔的全新统地层厚度为5.45m，ZK₂的全新统地层厚度为3.1m，厚度较薄，所以浅层地震剖面上没有全新统地层的底界分界线；T₁为浅层地震剖面上最浅的一组反射，该界面以上的波速为1500~1600m/s，根据水文钻孔资料，CK₁的上更新统底界深度为136.98m，CK₃的上更新统底界深度为140m，ZK₂的上更新统底界深度为143.13m，结合T₁层的深度为150~180m，我们定其为上更新统底界；T₂反射波的反射能量和连续性好于T₁反射，地震波速由1800m/s变为1900m/s，我们定为中更新统底界；T₃为浅层地震剖面上信噪较高的一组反射，表现为不整合面反射特征，结合前人利用电法勘探得出的区域第四系等厚线图(图 2)，地物剖面最西侧第四系厚度为700~800m，最东侧厚度200~300m，我们认为T₃为第四系底界。

在浅层地震剖面解释图(图 4)上，我们把丽江-小金河断裂主断层定义为F₁，可以看到，上更新统以及中更新统地层在断层F₁处发生了较为明显的断错，F₁断层倾角约85°，近垂直，且在主干断裂上发育4支分支断裂，最下部的分支断裂使第四系底界(T₃)沿断盘上升20~30m，中更新统底界(T₂)沿分支断裂的断盘上升10m左右，但在顶部由于局部拉张效应，使上更新统地层(T₁)在分支断裂处下降5~10m，且上断点埋深不超过50m。测线东部2条断裂F₃与F₄则为区域内埋藏较深、最早活动为早更新世的2条逆断层，断层倾角约40°~50°，这两条断裂使第四系底界沿断面上升约5m。另外，在测线的西侧发育了一条逆断裂F₂，倾角约40°，该断裂切穿第四系底界，上盘相对上升约200m，且使上覆的上、中、下更新统地层发生明显褶皱，表现为断展褶皱形式。

3 联合钻孔探测

根据L₁测线的浅层地震勘探结果，断层F₁导致上更新统变形的范围位于测线CDP号950至1100之间(据测线起点1425~1665m)。考虑到断裂带有可能宽达240m，为了便于相邻钻孔地层对比，开始采用40m左右孔间距从一端向另一端依次布孔，发现地层有垂直断错之后，再加密布孔，以确定断层位置及上断点埋深。基于上断点埋深小于50m，钻孔进尺为40~50m。

本次钻探工作的开展采用车载两脚钻机，钻机型号为塔泵一体XY-1钻机；回次进尺根据沉积物的颗粒大小调整，当岩心为细颗粒的砂、泥等沉积物时，回次进尺为2m，以便于更加精细的分层；当岩心为粗砾石层时，回次进尺为3m，防止砾石层在提钻时散落，导致取芯率较低的情况发生。对厚度大于或等于10cm的单一地层或层组进行分层，分层过程中保证高精度，确保标志层不被遗漏。

本次钻探取得的岩心为滨湖相沉积，内含一定韵律的砂砾石层、砂层、粉砂层、泥炭层等。其中，区域内发育粒径较细的多套粉砂层、细砂质粉砂层以及部分砂砾石层，可以作为标志层，为钻孔间地层对比带来了便利。

标志层共划分了16层地层。

层(1)为灰棕色粉砂质黏土；

层(2)为浅灰白色粉砂，其颜色与周围沉积物较易区分；

层(3)为浅灰棕色粉砂；

层(4)为深绿灰色细砂；层(4)与层(3)之间含3层局部地层，编号为(4-1)、(4-2)、(4- 3)。层(4-1)为浅灰色细砂，分布于孔3、孔6、孔8与孔10；层(4-2)为浅灰色砾石层，砾石粒径1~2cm，次圆状，基质为粗砂，分布在孔7与孔9；层(4-3)为灰色砾石层，粒径多为0.5~1cm，次圆状，填充物质为细砂到粉砂，分布于孔3、孔4、孔7、孔9与孔10；

层(5)为棕灰黑色细砂，分布于孔3、孔4、孔7、孔9与孔10；

层(6)为棕灰黑色粉砂，分布于孔4、孔7与孔9；

层(6′)为棕灰色砾石，粒径多在0.5cm左右，质纯，分布于孔3、孔5、孔6、孔8与孔10；

层(7)为灰黑色粉砂，分布于孔3、孔6与孔10中；

层(8)为一套棕灰黑色细砂岩，其在孔5、孔6、孔8、孔10均有分布；

层(9)为泥炭层，分布于孔5、孔6与孔8；

标志层(10)~(15)从上到下分别为深蓝灰色中砂、深绿灰色粉砂质黏土、绿灰色细砂、深绿灰色细砂、绿灰色粉砂及浅绿灰色粉砂，分布于孔6与孔8中。

距钻探地点SW方向约500m的文笔水库，以前为一天然湖泊，称为文笔海。文笔海发育湖相沉积，前人调查研究认为其湖相沉积分布广泛，向北一度达到丽江城西的安乐村一带，向东到达山脚的新团村一带，最大湖面面积可达70km²。前人在文笔水库西侧文华村发现高出现代湖面30m、厚约6m的滨湖相砾石层。砾石层内部粗细交替变化，指示湖水深度多期次变化(杨蕻，2015)。水文钻孔资料显示全新统厚度为4~5m、上更新统底界的厚度约为100m，本次钻孔进尺为40m左右。根据区域地层对比，本次钻探揭露地层为上更统木坚桥组与全新统文笔湖组。

根据钻孔联合剖面(图 5)，孔3内层(2)~(7)相对于东(右)侧均发生了沉降，且在孔3的35m深处黏土层内发现断面(图 6(a))；孔7内层(2)~(6)相对于西侧也发生了明显的沉降，且在38m深处发现断面(图 6(b))；孔10内层(6′)~(8)相对于东侧也发生了沉降，且在37m深处发现了断面(图 6(c))；结合浅层地震勘探(图 3、4)，我们认为主断层F₁在孔7和孔9之间，而孔3与孔10之间的断层F_1-a以及孔8与孔10之间的断层F_1-b为其次级断层。断层F₁、F_1-a与F_1-b上断点埋深依次为6m、6m、24m。根据钻孔联合剖面探测的结果，我们对各标志层的断距进行了总结统计(表 1)。

4 讨论与结论 4.1 讨论

前人在丽江盆地内开展的研究工作并不充分，大多集中在盆地周边的区域。在《区域地质调查报告-丽江幅》(云南省地质局，1977)中，丽江-小金河断裂被归为丽江-金棉区NE向构造，其中描述到“金棉断裂规模宏大，斜穿全图幅，呈缓波状直线型，长达93km”。且在丽江北东侧龙山发现断裂剖面，二叠系黑泥哨组高角度(约65°)仰冲于三叠系松桂组之上。徐锡伟等(2003b)对丽江-小金河全段展开地质调查，在丽江-小金河西南段的旦读村发现冲积扇与小冲沟的左旋位错，未发现垂直分量；在断裂中段，在丽江盆地北东团山附近莲花村山前发现冲沟左旋位错的现象，且形成约1.5m高的断层陡坎，在干塘子附近发现基岩断层陡崖地貌，三叠系灰岩逆冲至第四系沉积物之上；在母猪达村附近，多处可见震旦系上统灯影组灰岩逆冲至上二叠统砂泥岩及中更新统红土层之上，存在一定的逆冲分量。许晶莉等(2012)通过遥感解译与地质调查，在丽江盆地北东地区团山附近采石场发现断裂上盘晚二叠统长兴组玄武岩片理化的现象，沿断裂带陡崖下可见多处角砾破碎带，下盘可见三叠统北衙组灰岩片理化，片理带附近擦痕产状显示断裂带呈左旋走滑状态；李安等(2016)在断裂南段的汝南盆地开挖探槽，其探槽剖面显示，全新世以来的3次古地震事件显示出少量的正断特征。以上工作均在盆地周边展开，且大多指示断裂带在盆地的北东段为逆左旋走滑性质，盆地南西部接近于纯走滑性质，良好的线性特征揭示该断裂以走滑为主。

从浅层人工地震剖面来看，测线上共有4条主要断裂，其中F₁为陡深的主断层，F₂、F₃、F₄均为浅部逆断层，F₂一直处于活动状态且其上部地层已经形成断展褶皱。我们认为丽江-小金河断裂在盆地内部整体为不对称正花状构造，但在断裂带的中间部分由于局部拉张效应形成负花状构造(图 7)，断错了晚第四纪地层。

根据前人的研究成果，丽江盆地形成的时代为上新世末到早更新世初，丽江-小金河断裂的左旋走滑运动开始的时代为中更新世(国家地震局地质研究所等，1990)，所以，该断裂的左旋走滑运动发生在丽江盆地形成之后，对丽江盆地的形态改造作用明显。根据向宏发等(2002)与徐锡伟等(2003b)的研究成果，该断裂中段逆冲活动起始年代最晚为中更新世，最新活动年代为全新世，逆冲活动开始的时代与左旋走滑开始的时代相同。根据逆冲活动的最早时代与最晚时代，我们判断该断裂中段在盆地内的逆冲活动一直存在，与正断活动不存在时间先后的问题。而浅层地震勘探与联合钻孔剖面揭示的浅部正断层是由于主断层顶部的局部拉张效应形成的。

4.2 结论

(1) 通过浅层地震勘探与钻探工作，确定了丽江-小金河断裂在丽江盆地段的具体位置及其几何样式。

(2) 丽江-小金河断裂斜穿了丽江盆地，隐伏段整体形式为不对称正花状构造，表现为断展褶皱和逆冲断层，但主断层顶部表现为局部拉张。

(3) 根据前人的研究成果，结合本次地震勘探与联合钻孔剖面，我们认为丽江-小金河断裂以左旋走滑运动为主，其左旋滑动对盆地形态的改造作用明显。

(4) 根据丽江-小金河断裂联合钻孔剖面揭示的最新断错地层，我们认为丽江-小金河断裂在全新世以来有过断错活动，其地震危险性值得关注。