太原斷陷西北緣斷裂帶研究

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1、太原斷陷西北緣斷裂帶研究論文關(guān)鍵詞：太原斷陷；斷裂；斷層　　論文摘要：太原斷陷位于晉中盆地北段，是一個(gè)充填第四系的活動(dòng)斷陷；其西北緣斷裂帶為盆緣主斷裂帶，由北西和北東兩段交匯構(gòu)成平面上的拐折；汾河穿峽谷在拐折點(diǎn)流入盆地，斷裂帶附近分布有汾河二庫(kù)、軍事重地、蘭村和西張兩大水源地以及呼延水廠、太原第二電廠、江陽(yáng)化工廠等要害設(shè)施。因此對(duì)太原斷陷西北緣斷裂帶的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、年代學(xué)和與汾河地貌的關(guān)系進(jìn)行研究具有重要意義。　　　　　　本文研究的區(qū)域范圍是以太原斷陷西北緣斷裂帶為中心，涉及到附近新生代盆地、周?chē)鶐r山區(qū)，大約1

2、00km2的面積。該區(qū)域地理位置為太原市的北部，主要是呼延－大留－土堂－上蘭村－鎮(zhèn)城－西關(guān)口一帶。由于太原斷陷之下上地幔的局部隆起，地幔物質(zhì)上涌，使溫度高、粘性低的中下地殼發(fā)生側(cè)向流展和地幔物質(zhì)的側(cè)向蠕散，從而形成太原斷陷。據(jù)前人研究，中生代時(shí)期，太原東、西山地區(qū)連成一體?！　⌒碌谌o(jì)，西山邊山斷裂開(kāi)始產(chǎn)生，形成了太原斷陷及泥屯－陽(yáng)曲斷陷盆地的雛形，從而使太原東、西山分離。太原斷陷總體上是一側(cè)深陡，一側(cè)淺緩的不對(duì)稱(chēng)箕狀盆地。根據(jù)地震剖面，趙永貴等將西張至上蘭村一帶定為西張斷階，新生界（僅沉積第四紀(jì)地層）厚度100－

3、200m左右，基底為奧陶紀(jì)灰?guī)r。本區(qū)位于太原斷陷的西北緣，汾河峽谷出口位置，由于采石場(chǎng)眾多，斷層及下盤(pán)基巖、上盤(pán)黃土出露較好，便于進(jìn)行構(gòu)造和相關(guān)研究?！　　　?區(qū)域概述　　　　本區(qū)域主要發(fā)育北北西向、北東向正斷層，傾向向盆地，有部分反向正斷層存在，還有一條近南北向正斷層。土堂斷階帶：F1和F2，為西山邊山斷裂的主體斷裂帶中的兩條主要斷層，分別存在黃土臺(tái)地的后緣與灰?guī)r接觸部位和黃土臺(tái)地的前緣陡坎處。走向北北西330°左右，傾向60°左右，總體斷距在400-500m左右；二龍山斷塊：F3，F(xiàn)4，F(xiàn)5，F(xiàn)6，F(xiàn)7，主要分

4、布于汾河峽谷出口附近，二龍山的周?chē)?。外圍的F3，F(xiàn)5斷層為傾向盆地的高角度正斷層；F4斷層為反向的正斷層，F(xiàn)6，F(xiàn)7為二龍山北側(cè)的傾向二龍山的正斷層?？傮w斷距也在400m上下；鎮(zhèn)城斷階帶：F8，F(xiàn)9，F(xiàn)10，F(xiàn)11，F(xiàn)12，F(xiàn)13，主要分布于上蘭村－鎮(zhèn)城一線以北的北山之中，其中F8為走向近南北的傾向東正斷層，F(xiàn)11為傾向北的反向正斷層，其他基本上都為傾向盆地的正斷層?？傮w斷距也在300-400m。本斷裂帶在以往的文獻(xiàn)中很少被提及?！　　　?斷裂帶研究　　　　2.1斷裂帶形態(tài)學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)研究　　太原斷陷西北緣斷裂帶為盆

5、緣主斷裂帶，太原斷陷西北緣斷裂帶表層由北東向鎮(zhèn)城斷階帶、二龍山三角形書(shū)斜斷塊和北北西向土堂斷階帶三個(gè)塊體組成；北北西和北東兩段交匯在二龍山構(gòu)成平面上的拐折，汾河穿峽谷在拐折點(diǎn)流入太原斷陷。土堂斷階帶可見(jiàn)寬度達(dá)200-300m。汾河峽谷段的總體走向與北東向斷裂帶走向一致。汾河的下切侵蝕形成了反映斷裂帶不同活動(dòng)階段的地貌面。　　山西地塹系在空間角度上的盆山耦合響應(yīng)模型為伸展造山－斷陷沉盆－后推成臺(tái)。根據(jù)對(duì)能體現(xiàn)本區(qū)運(yùn)動(dòng)方向、運(yùn)動(dòng)方式和運(yùn)動(dòng)過(guò)程的野外剖面的研究。認(rèn)為，太原斷陷是由于深部地殼伸展減薄而形成，是一個(gè)斷陷、上升

6、、沉積、侵蝕共同作用下的半開(kāi)放系統(tǒng)，邊緣高角度正斷層對(duì)整個(gè)斷陷起控制作用，在三維空間上，斷裂帶及其所分割的地質(zhì)實(shí)體都是活動(dòng)的，而且不僅斷層在活動(dòng)，斷塊體也在活動(dòng)，包括變位和旋轉(zhuǎn)等，具有三維的散體運(yùn)動(dòng)特征,斷層帶的表層部分向著深部聚斂且簡(jiǎn)單化。因此可以判定，邊山斷裂的活動(dòng)是分階段的，而且至少在中更新世以來(lái)便已經(jīng)開(kāi)始加速活動(dòng)，至今仍在活動(dòng)中。　　2.2斷裂帶動(dòng)力學(xué)研究　　斷裂帶的形成與區(qū)域大地構(gòu)造背景密切相關(guān)。早遠(yuǎn)古代晚期，華北古大陸塊體已逐漸發(fā)展成熟，包括山西在內(nèi)的整個(gè)華北地區(qū)完全拼合成一個(gè)硬化而穩(wěn)定的地塊；古生代華

7、北處在平穩(wěn)發(fā)展階段；自三疊紀(jì)末期的印支運(yùn)動(dòng)開(kāi)始，山西進(jìn)入了一個(gè)動(dòng)蕩不定、地殼運(yùn)動(dòng)頻繁的時(shí)代，自寒武紀(jì)以來(lái)的全省性統(tǒng)一而穩(wěn)定的地理、地貌景觀分化瓦解。其中晉中盆地是位于太行山西側(cè)的伸展型裂陷盆地，總體上是一側(cè)深陡，一側(cè)淺緩的不對(duì)稱(chēng)箕狀盆地。新第三紀(jì)，西山邊山斷裂開(kāi)始產(chǎn)生，形成了太原斷陷的雛形。由于太平洋板塊的俯沖，上地幔物質(zhì)不斷的底劈上涌，并導(dǎo)致地幔巖石的部分熔融，一方面引起垂向上莫霍面局部上隆，側(cè)翼相對(duì)下降，另一方面地殼在橫向上伸展拉張減薄，在淺部地殼部分表現(xiàn)為高角度正斷層和斷陷盆地。從華北板塊火山作用的發(fā)展過(guò)程和

8、從渤海灣向西到鄂爾多斯盆地的低速異常區(qū)的分布，證明了太平洋向西俯沖對(duì)大陸地殼伸展減薄過(guò)程是由東到西逐步發(fā)展的。從而促使太原斷陷之下上地幔的局部隆起、地幔物質(zhì)上涌，使溫度高、粘性低的中下地殼發(fā)生側(cè)向流展和地幔物質(zhì)的側(cè)向蠕散，形成伸展構(gòu)造，這是太原斷陷形成的深部動(dòng)力?！　?.3斷裂帶年代學(xué)研究　　太原斷陷西北緣邊山斷裂帶的年代學(xué)研究前人涉及較少，僅有大概的大地構(gòu)