許建紅 謝新生 孫昌斌

(中國地震局地殼應(yīng)力研究所，北京 100085)

山西羅云山山前斷裂帶中段龍祠-峪口全新世活動(dòng)證據(jù)

許建紅 謝新生*孫昌斌

(中國地震局地殼應(yīng)力研究所，北京 100085)

通過斷錯(cuò)地貌調(diào)查和探槽開挖，獲得了臨汾盆地西界羅云山山前斷裂帶龍祠-峪口段的最新活動(dòng)信息:該段山前洪積扇后緣斷斷續(xù)續(xù)存在高2.5m、5.2m、8m左右的地表地貌陡坎;附近沖溝的Ⅰ級(jí)階地?zé)後尮鉁y(cè)年為距今7 500a左右;在NW向的席坊溝內(nèi)存在拔溝3.5m、8m、18m左右的3級(jí)階地，與地貌陡坎有對(duì)應(yīng)關(guān)系;席坊溝探槽揭示羅云山山前斷裂帶斷錯(cuò)了晚更新世晚期以來的地層，存在5次古地震事件，最新一次活動(dòng)斷錯(cuò)了14C測(cè)年為距今(7.52±0.1)ka的壚土層，這為臨汾盆地的防震減災(zāi)決策提供了新的依據(jù)。

羅云山山前斷裂帶 洪積扇后緣陡坎 全新世活動(dòng) 臨汾盆地

0 引言

羅云山山前斷裂帶位于山西斷陷系臨汾盆地西緣，斷裂全長145km，傾向SE，是在中生代呂梁山復(fù)背斜東翼逆斷裂帶基礎(chǔ)上形成的一條正斷兼具右旋走滑分量的斷裂帶(鄧起東等，1973;國家地震局地震地質(zhì)大隊(duì)和北大地質(zhì)地理系，1979;劉光勛，1985)。在20世紀(jì)該斷裂有不同的稱謂，有人稱之為羅云山山前斷裂帶①中國科學(xué)院地質(zhì)研究所山西地震地質(zhì)組，1968，山西省太原盆地-臨汾盆地地震地質(zhì)條件及發(fā)震趨勢(shì)的初步分析。，有人將該斷裂帶土門以北稱為羅云斷裂帶，土門以南稱為龍祠斷裂或土門-龍祠斷裂②國家地震局地震地質(zhì)大隊(duì)等，1973，臨汾地區(qū)地震地質(zhì)工作初步總結(jié)。，也有人稱之為呂梁山山前斷裂帶(劉光勛等，1982)。20世紀(jì)80年代后期以來又被稱為羅云山山前斷裂帶(蘇宗正等，1985;國家地震局“鄂爾多斯周緣活動(dòng)斷裂帶”課題組，1988;馬宗晉，1993)。

許多人對(duì)羅云山山前斷裂帶進(jìn)行過研究(蘇宗正等，1985;曹忠權(quán)等，1986;閻鳳忠等，1988;國家地震局“鄂爾多斯周緣活動(dòng)斷裂帶”課題組，1988)，尤其在《山西臨汾地震研究與系統(tǒng)減災(zāi)》(馬宗晉，1993)一書中對(duì)臨汾盆地的基底構(gòu)造、震源區(qū)物質(zhì)構(gòu)成和狀態(tài)、地震活動(dòng)性、區(qū)域和近場(chǎng)區(qū)地震構(gòu)造以及地球物理場(chǎng)等進(jìn)行了系統(tǒng)、全面地總結(jié)和研究，特別是深化了對(duì)1303年洪洞8級(jí)地震和1695年臨汾7?2地震發(fā)震的特定條件和成因機(jī)制的認(rèn)識(shí)，為臨汾盆地的防震減災(zāi)提供了科學(xué)依據(jù)，將臨汾盆地的地震研究提高到新的水平。

羅云山山前斷裂帶控制臨汾盆地中部臨汾凹陷的西界，凹陷北界為洪洞-蘇堡斷裂，東為浮山凸起，是一個(gè)走向NNE，略向W傾斜的地塹。凹陷內(nèi)發(fā)育2個(gè)次級(jí)沉降中心:臨汾-甘亭沉降中心和龍祠沉降中心。后者緊靠羅云山山前斷裂帶與其同方向發(fā)育，該沉降中心中新生界厚1 800m，其中上新統(tǒng)厚1 100m，第四系厚700m。第四紀(jì)以來凹陷區(qū)的沉降有逐漸增強(qiáng)的趨勢(shì)(鄧起東等，1993;蘇宗正等，1993)。

前人根據(jù)羅云山山前斷裂帶的平面分布將其分為由NW向斷裂左旋錯(cuò)位分隔的、不連續(xù)的5段(王挺梅等，1993)，即從北往南走向N10°E的萬圣寺-土門段;走向N35°E的土門-峪里段;走向N35°～45°E的峪里-尉村段;走向N40°E的尉村-范家莊段;走向NWW的范家莊-西碨口段。各段的第四紀(jì)活動(dòng)基本特征見表1(王挺梅等，1993)。

從表1可看出，羅云山山前斷裂帶斷錯(cuò)了中更新世以來的地層;第四紀(jì)沉積厚度和沉降速率均以土門-峪里段為最大，表明該段第四紀(jì)以來活動(dòng)最為強(qiáng)烈。

羅云山山前斷裂帶具有多期活動(dòng)，在第四紀(jì)期間的活動(dòng)歷史大致可以分出3期(王挺梅等，1993)，即中更新世末至晚更新世初、晚更新世末到全新世初以及全新世以來的斷裂活動(dòng)。

表1中臨汾市龍祠臺(tái)站一帶的地裂縫能否作為斷裂帶全新世活動(dòng)的證據(jù)，有待進(jìn)一步證實(shí)，因?yàn)檫€有其他因素可能導(dǎo)致地裂縫產(chǎn)生。龍祠一帶地下水資源豐富，供應(yīng)了臨汾市工、農(nóng)業(yè)用水和居民的飲用水。但由于氣候變化以及工、農(nóng)業(yè)、民用水需求不斷提高，地下水位急劇下降引起地面沉降，地面首先沿先期斷裂開裂形成與斷裂走向一致的地裂縫(蔣金平，1998;王景明，2000;蔣臻蔚等，2010)，這也是需要考慮的重要因素之一。

由于種種原因，如人為農(nóng)田改造，原有斷層活動(dòng)微地貌已不復(fù)存在，又有近代坡積物的覆蓋等，都使得斷層的位置難以確定。從已發(fā)現(xiàn)的地裂縫帶和地球化學(xué)異常的存在和跨斷層短水準(zhǔn)測(cè)量的緩慢變化，均表明該斷裂全新世以來一直在活動(dòng)(王挺梅等，1993)。雖然許多學(xué)者都認(rèn)為該斷裂帶在全新世是活動(dòng)的(曹忠權(quán)等，1986;閻鳳忠等，1988;王挺梅等，1993)，但是到目前為止尚未找到確切的地質(zhì)證據(jù)，其中西郭煤礦的地質(zhì)剖面顯示的全新世活動(dòng)跡象(閻鳳忠等，1988)，也存在爭(zhēng)議(王挺梅等，1993)。甚至有人認(rèn)為，并無可靠證據(jù)表明臨汾的公元1695年7?2級(jí)地震(高名修，1995)和649年7?2級(jí)地震(丁國瑜，1998)是發(fā)生在該斷裂帶上。因此，調(diào)查研究羅云山山前斷裂帶的全新世活動(dòng)，獲取該斷裂帶的最新活動(dòng)證據(jù)是當(dāng)前十分需要和迫切任務(wù)，這對(duì)于人口眾多的臨汾盆地的防震減災(zāi)具有重要意義。

1 龍祠-峪口段全新世斷層活動(dòng)的證據(jù)

1.1 地質(zhì)地貌證據(jù)

斷錯(cuò)地貌調(diào)查和探槽開挖是獲取活動(dòng)斷裂最新活動(dòng)參數(shù)的主要方法之一，我們利用這些方法，在臨汾盆地西界羅云山山前斷裂帶龍祠-峪口段進(jìn)行了調(diào)查、研究。羅云山山前斷裂帶的活動(dòng)造成其兩側(cè)顯著的地貌差異，地表所見的盆嶺高差有數(shù)百m，斷層崖和斷層三角面沿?cái)鄬訑嗬m(xù)分布，山前有的地段洪積扇后緣，在晚更新世晚期以來的松散堆積物中存在斷層陡坎。龍祠-峪口段位于羅云山山前斷裂帶的中部，前人指出該段是新生界堆積最厚、下降速率最大、斷裂最活動(dòng)的地段。對(duì)該段的地震地質(zhì)調(diào)查表明:沿山前洪積扇后緣多處存在3m、5m、8m左右的走向N50°E的斷層陡坎(圖1)，洪積扇多為含碎石或碎塊的亞砂土。

圖1中照a位于金殿鎮(zhèn)晉掌村309國道西北，洪積扇后緣見2.5m和5.2m兩級(jí)陡坎，沿國道309多處可見洪積扇后緣陡坎，有的地方5.2m陡坎被挖走修309國道，只剩7.7～8m陡坎(圖1c)。照b位于金殿鎮(zhèn)河北村席坊溝溝口南側(cè)，沿山前洪積扇后緣存在走向N 50°E、高3m左右的陡坎，溝口村民為取砂石開挖了一個(gè)高13m、長30m的剖面，剖面中可見3條斷層，其中一條斷層斷錯(cuò)多層地層直達(dá)地表，形成3m左右的陡坎(詳見下面探槽一節(jié))。照片d位于龍祠地震臺(tái)站北200～300m處，該處洪積扇后緣為走向N50°E、高5.2m的斷續(xù)陡坎。

圖2中a為山西地塹系盆地及盆地的邊界斷裂。b為位于羅云山山前斷裂帶中段龍祠—峪口研究范圍，其中包括剖面位置、探槽位置和席坊溝中階地調(diào)查點(diǎn)分布。c為金殿鎮(zhèn)晉掌村西北309國道邊地質(zhì)剖面，與圖1中照a為同一地點(diǎn)，兩級(jí)陡坎中的高陡坎地層為2層，上部層①為含零星碎石的灰黃色亞砂土，下部層②為橘黃色含零星石塊亞砂土，該層顏色與層①有明顯差別，且土質(zhì)較層①疏松。層③為灰?guī)r，實(shí)地可見灰?guī)r與橘黃色亞砂土斷層(F1)接觸，斷層F1又被層①覆蓋，這是較早一次地震事件，斷距不清楚。F2斷錯(cuò)了層①和層②，垂直斷距2.5m，F(xiàn)3斷錯(cuò)層①和層②，垂直斷距5.2m。在層①和層②中各取熱釋光測(cè)年樣品(測(cè)年結(jié)果還未出來)，可知較早一次事件發(fā)生在層②之后和層①之前，后來的事件都發(fā)生在這兩層之后。根據(jù)區(qū)域地層對(duì)比和同高度的河流階地對(duì)比，該洪積扇可能為晚更新世晚期或全新世早期形成，斷層活動(dòng)應(yīng)發(fā)生在全新世。d為臨汾市龍祠地震臺(tái)北東200m處地質(zhì)剖面，該處洪積扇后緣陡坎高5.2m，其上部1.2m為含碎石灰黃色亞砂土，下部為橘黃色、黃色含碎石亞砂土。e為金殿鎮(zhèn)峪口村西南、NW向小沖溝溝口的洪積扇后緣地質(zhì)剖面，見走向N40°E、高3m左右含零星碎石的黃色亞砂土陡坎，該陡坎往NE和SW向連續(xù)分布，較老的洪積扇裙的后緣也存在5m和8m左右高的陡坎。

綜上所述，羅云山山前斷裂帶中段的龍祠-峪口洪積扇后緣存在明顯的斷錯(cuò)地貌，被斷錯(cuò)的最新地層為全新統(tǒng)。

圖1 羅云山山前斷裂帶金殿鎮(zhèn)晉掌村-峪口村斷錯(cuò)地貌照片F(xiàn)ig.1 Photos showing the offset geomorphologic features of the fault zone at Jinzhang-Yukou village，Jindian town.

1.2 金殿鎮(zhèn)河北村席坊溝探槽剖面

席坊溝探槽位于席坊溝口南西側(cè)，山前洪積扇后緣存在走向N40°E、高2.9m的地表陡坎，在陡坎處村民為取石子開挖了深10m、長25m的溝槽，溝槽的平面位置見圖3，溝槽剖面見圖4。

圖4剖面中有3條斷層，F(xiàn)2斷錯(cuò)了所有地層直達(dá)地表，留下了2.9m的陡坎，斷層上升盤的層①、②、③為河流相堆積，之上的層④為河流與洪積物混雜堆積。下降盤基本上全為洪積相。層○17、層⑧-1和層⑤為張裂楔堆積，其中為雜亂堆積的大小碎石，但層○17中碎石大小懸殊，還含有灰黑色壚土與層⑧-1和層⑤有明顯差別，應(yīng)是不同事件的遺跡。下降盤的層⑧-2應(yīng)為震時(shí)崩積楔，其頂面應(yīng)與層⑧-1的頂面為同一層面，之后又被F3斷錯(cuò)約2.7m。

圖2 金殿鎮(zhèn)晉掌村—峪口村地質(zhì)剖面圖Fig.2 Geological sections at Jinzhang-Yukou village，Jindian town.

在剖面中可以看出有5次事件發(fā)生，第1次是F1的活動(dòng)，斷錯(cuò)了層①、②、③并充填了層⑤張裂楔，發(fā)生在30ka之前。第2次為F2的活動(dòng)，形成層⑧-1張裂楔和層⑧-2崩積楔，發(fā)生在距今(16～18)ka之間;第3次是F3斷錯(cuò)了層⑧-2崩積楔，斷距約2.7m;第4次是F3活動(dòng)，形成層○17張裂楔，斷錯(cuò)了距今(8.61 ±0.1)ka的壚土層(層○16)，發(fā)生在距今約8ka;最后一次事件又是F2活動(dòng)，斷錯(cuò)了所有的地層直達(dá)地表，包括距今(7.52±0.1)ka的壚土層(層○20)。F2斷面已被村民取石子破壞，后退到現(xiàn)今位置。

圖3 席坊溝探槽平面位置圖Fig.3 Location plan of the Xifanggou trench.

圖4 席坊溝探槽剖面Fig.4 Log of the Xifanggou trench.

斷層兩盤近地表的灰黑色壚土14C測(cè)年年齡偏老:分別距今(14.6±0.05)ka和(12.05±0.12)ka，是因?yàn)樯仙P殘余灰?guī)r洞穴中堆積的草炭土二次堆積。草炭土是由沼澤植物殘?bào)w構(gòu)成的疏松堆積物或經(jīng)礦化而成的腐植物，它含有大量的有機(jī)質(zhì)。作者在山上灰?guī)r洞穴中見到一些松軟質(zhì)輕的草炭土，當(dāng)?shù)卮迕袢∑錇榉柿?，?jīng)14C測(cè)年超過了35ka。

1.3 席坊溝階地位相圖

席坊溝走向NNW(圖2b)，長約5km，沖溝深切形成峽谷和河流階地。自溝口往上近2km范圍內(nèi)斷續(xù)發(fā)育3級(jí)階地(圖5)，其中T1，T2，T3拔溝分別約為3m，8m，18m。T1和T2拔溝高度分別與地表約3m和約8m的斷坎相關(guān)。沿羅云山山前斷裂帶龍祠附近沖溝的一級(jí)階地測(cè)年距今(6～9)ka(詳見另文討論)，表明河流階地拔溝高度與地震事件的垂直斷距有關(guān)系，最新一次斷層活動(dòng)斷距應(yīng)與一級(jí)階地拔溝高度有關(guān)，＞3m的階地拔溝高度應(yīng)是斷層多次活動(dòng)疊加形成的。

圖5 席坊溝階地位相圖Fig.5 Schematic diagram of the Xifanggou terrace longitudinal profile.

2 結(jié)論和存在問題

(1)羅云山山前斷裂帶中段的龍祠-峪口斷錯(cuò)地貌明顯，山前洪積扇后緣存在約3m、5m和8m的地表陡坎。

(2)探槽剖面反映出自晚更新世晚期以來存在5次活動(dòng)事件，最新一次斷裂活動(dòng)斷錯(cuò)了距今(7.52 ±0.1)ka的全新世壚土層。

(3)被斷裂斷錯(cuò)的地表層上沒有蓋層，被斷錯(cuò)的地層中未見陶瓷、瓦片等文化層，因此最新一次活動(dòng)事件是否是公元649年7?2級(jí)或1695年7?2級(jí)臨汾地震還沒有確切依據(jù)。

致謝 馮東英參加了部分野外考察，工作中得到山西省地震局同行及臨汾市地震局的支持，中國地震局地質(zhì)研究所地震動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和美國BETA14C實(shí)驗(yàn)室完成了14C測(cè)年，中國地震局地質(zhì)研究所地震動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成了光釋光測(cè)年，中國地震局地殼應(yīng)力研究所地質(zhì)年代實(shí)驗(yàn)室完成了熱釋光測(cè)年，在此一并致謝。

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個(gè)案研究是常用的質(zhì)性研究方法之一。基于個(gè)案研究的特點(diǎn)，本文選取個(gè)案研究法探究一位新入職高職英語教師的反思性教學(xué)實(shí)踐。

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THE HOLOCENE ACTIVE EVIDENCE ON THE LONGCI-YUKOU SEGMENT OF LUOYUNSHAN FRONTAL FAULT ZONE，SHANXI

XU Jian-hong XIE Xin-sheng SUN Chang-bin
(Institute of Crustal Dynamics，China Earthquake Administration，Beijing 100085，China)

The 145-km-long，southeast-dipping and normal-faulting with dextral slip Luoyunshan frontal fault zone controls the western edge of NE-trending Linfen Basin which locates at the southwestern part of the Shanxi fault-depression system.Two historic strong earthquakes successively occurred in the Linfen Basin:the A.D.1695 Linfen M7?2 and the A.D.1303 Hongdong M8 earthquakes.In the previous work，based on distribution features of the fault that it is intersected by three NW-trending faults and its strike changes abruptly at Fanjiazhuang village，the fault is divided into five segments:Wanshengsi-Tumen，Tumen-Yuli，Yuli-Weicun，Weicun-Fanjiazhuang，and Fanjiazhuang-Xiweikou.And its Quternary activity history is divided into three phases:end of Middle Pleistocene to early of Late Pleistocene，end of Late Pleistocene to early of Holocene and Holocene.

Quaternary deposition thickness and deposition rate of the Tumen-Yuli segment are prominent along the Luoyunshan frontal fault zone.Longci depression center is adjacent to the fault and extends along its direction.Cenozoic strata is 1800meters thick，including 1100meters thick of Pliocene strata and 700meters thick of Quaternary strata，indicating a gradually increased trend of depression's deposition and the most intensive activity.Many previous studies show that the segment is active in Holocene.However，few of these studies have provided authentic geologic evidence.

Paleoseismic trenching and fault geomorphologic investigation provide effective methods to obtain the most recent activity parameters of active faults.Applying these methods，this paper makes some breakthroughs on the most recent activity of Longci-Yukou segment along the Luoyunshan frontal fault zone on the western boundary of Linfen Basin.Research indicates that tectonic geomorphologic scarps with heights of 2.5m ± ，5.2m ± and 8m ± ，respectively，present continually on these alluvial fanheads;the terraces T1of gully around Longci are dated to be about 7500a BP;terraces with heights of 3.5m ± ，8m ± ，18m ± above the gully base，respectively，in the NW-trending Xifanggou are related to the scarps;the Xifanggou trench exposure records five surface-rupturing paleoearthquake events since late Pleistocene and the youngest event in the trench probably occurred in Holocene，sometime after(7.52 ±0.1)ka，which is significant for protecting against and mitigating earthquake disasters in the Linfen Basin.

Luoyunshan frontal fault zone，alluvial fanhead scarps，Holocene activity，Linfen Basin

P315.2

A

0253-4967(2011)04-0855-10

10.3969/j.issn.0253-4967.2011.04.010

2011-03-31收稿，2011-06-07改回。

地震行業(yè)科研專項(xiàng)“中國地震活動(dòng)斷層探察-華北構(gòu)造區(qū)(羅云山山前斷裂帶地質(zhì)填圖)”資助。

* 通訊作者:謝新生，研究員，E-mail:Xinshxhdc@yahoo.com.cn。

許建紅，男，1983年生，2006年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(華東)，曾工作于新疆油田分公司，現(xiàn)為中國地震局地殼應(yīng)力研究所在讀碩士生，研究方向?yàn)榛顒?dòng)構(gòu)造，電話:13426095634，E-mail:xujianhongmailbox@163.com。