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太原断陷西北缘断裂带研究

2013-06-10 01:04

　　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100km2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100－200m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。 

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　　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。作者认为，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、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