太原断陷西北缘断裂带研究

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1、太原断陷西北缘断裂带研究论文关键词：太原断陷；断裂；断层　　论文摘要：太原断陷位于晋中盆地北段，是一个充填第四系的活动断陷；其西北缘断裂带为盆缘主断裂带，由北西和北东两段交汇构成平面上的拐折；汾河穿峡谷在拐折点流入盆地，断裂带附近分布有汾河二库、军事重地、兰村和西张两大水源地以及呼延水厂、太原第二电厂、江阳化工厂等要害设施。因此对太原断陷西北缘断裂带的运动学、动力学、年代学和与汾河地貌的关系进行研究具有重要意义。　　　　　　本文研究的区域范围是以太原断陷西北缘断裂带为中心，涉及到附近新生代盆地、周围基岩山区，大约1

2、00km2的面积。该区域地理位置为太原市的北部，主要是呼延－大留－土堂－上兰村－镇城－西关口一带。由于太原断陷之下上地幔的局部隆起，地幔物质上涌，使温度高、粘性低的中下地壳发生侧向流展和地幔物质的侧向蠕散，从而形成太原断陷。据前人研究，中生代时期，太原东、西山地区连成一体。　　新第三纪，西山边山断裂开始产生，形成了太原断陷及泥屯－阳曲断陷盆地的雏形，从而使太原东、西山分离。太原断陷总体上是一侧深陡，一侧浅缓的不对称箕状盆地。根据地震剖面，赵永贵等将西张至上兰村一带定为西张断阶，新生界（仅沉积第四纪地层）厚度100－

3、200m左右，基底为奥陶纪灰岩。本区位于太原断陷的西北缘，汾河峡谷出口位置，由于采石场众多，断层及下盘基岩、上盘黄土出露较好，便于进行构造和相关研究。　　　　1区域概述　　　　本区域主要发育北北西向、北东向正断层，倾向向盆地，有部分反向正断层存在，还有一条近南北向正断层。土堂断阶带：F1和F2，为西山边山断裂的主体断裂带中的两条主要断层，分别存在黄土台地的后缘与灰岩接触部位和黄土台地的前缘陡坎处。走向北北西330°左右，倾向60°左右，总体断距在400-500m左右；二龙山断块：F3，F4，F5，F6，F7，主要分

4、布于汾河峡谷出口附近，二龙山的周围。外围的F3，F5断层为倾向盆地的高角度正断层；F4断层为反向的正断层，F6，F7为二龙山北侧的倾向二龙山的正断层。总体断距也在400m上下；镇城断阶带：F8，F9，F10，F11，F12，F13，主要分布于上兰村－镇城一线以北的北山之中，其中F8为走向近南北的倾向东正断层，F11为倾向北的反向正断层，其他基本上都为倾向盆地的正断层。总体断距也在300-400m。本断裂带在以往的文献中很少被提及。　　　　2断裂带研究　　　　2.1断裂带形态学和运动学研究　　太原断陷西北缘断裂带为盆

5、缘主断裂带，太原断陷西北缘断裂带表层由北东向镇城断阶带、二龙山三角形书斜断块和北北西向土堂断阶带三个块体组成；北北西和北东两段交汇在二龙山构成平面上的拐折，汾河穿峡谷在拐折点流入太原断陷。土堂断阶带可见宽度达200-300m。汾河峡谷段的总体走向与北东向断裂带走向一致。汾河的下切侵蚀形成了反映断裂带不同活动阶段的地貌面。　　山西地堑系在空间角度上的盆山耦合响应模型为伸展造山－断陷沉盆－后推成台。根据对能体现本区运动方向、运动方式和运动过程的野外剖面的研究。认为，太原断陷是由于深部地壳伸展减薄而形成，是一个断陷、上升

6、、沉积、侵蚀共同作用下的半开放系统，边缘高角度正断层对整个断陷起控制作用，在三维空间上，断裂带及其所分割的地质实体都是活动的，而且不仅断层在活动，断块体也在活动，包括变位和旋转等，具有三维的散体运动特征,断层带的表层部分向着深部聚敛且简单化。因此可以判定，边山断裂的活动是分阶段的，而且至少在中更新世以来便已经开始加速活动，至今仍在活动中。　　2.2断裂带动力学研究　　断裂带的形成与区域大地构造背景密切相关。早远古代晚期，华北古大陆块体已逐渐发展成熟，包括山西在内的整个华北地区完全拼合成一个硬化而稳定的地块；古生代华

7、北处在平稳发展阶段；自三叠纪末期的印支运动开始，山西进入了一个动荡不定、地壳运动频繁的时代，自寒武纪以来的全省性统一而稳定的地理、地貌景观分化瓦解。其中晋中盆地是位于太行山西侧的伸展型裂陷盆地，总体上是一侧深陡，一侧浅缓的不对称箕状盆地。新第三纪，西山边山断裂开始产生，形成了太原断陷的雏形。由于太平洋板块的俯冲，上地幔物质不断的底劈上涌，并导致地幔岩石的部分熔融，一方面引起垂向上莫霍面局部上隆，侧翼相对下降，另一方面地壳在横向上伸展拉张减薄，在浅部地壳部分表现为高角度正断层和断陷盆地。从华北板块火山作用的发展过程和

8、从渤海湾向西到鄂尔多斯盆地的低速异常区的分布，证明了太平洋向西俯冲对大陆地壳伸展减薄过程是由东到西逐步发展的。从而促使太原断陷之下上地幔的局部隆起、地幔物质上涌，使温度高、粘性低的中下地壳发生侧向流展和地幔物质的侧向蠕散，形成伸展构造，这是太原断陷形成的深部动力。　　2.3断裂带年代学研究　　太原断陷西北缘边山断裂带的年代学研究前人涉及较少，仅有大概的大地构