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太原断陷西北缘断裂带研究

2013-06-10 01:04
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  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 
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