郭 慧 江娃利 謝新生

(中國地震局地殼應(yīng)力研究所，北京 100085)

山西交城斷裂北端及中段3個(gè)大型探槽全新世斷錯(cuò)現(xiàn)象分析

郭 慧 江娃利*謝新生

(中國地震局地殼應(yīng)力研究所，北京 100085)

前人在山西交城斷裂帶上開挖過多個(gè)探槽，揭露出全新世3次古地震事件，但其研究結(jié)果尚不能確定該斷裂帶全新世活動(dòng)段的北部邊界。近期在該斷裂帶北端和中段又開挖了3個(gè)大型探槽，其中在陽曲縣泥屯盆地西界開挖的龍王溝探槽，是一個(gè)由多個(gè)探槽組合成的大探槽，該探槽揭示的地層斷錯(cuò)信息，將交城斷裂帶全新世活動(dòng)的范圍向北延伸了20km。另外2個(gè)大型探槽分別為交城斷裂帶中段瓦窯溝東側(cè)臺(tái)地前緣的瓦窯探槽與市兒口溝西側(cè)T1階地前緣的新民探槽。這3個(gè)大探槽均揭示出全新世中期(14C測年值為距今5～6ka)的壚土和淤泥層，以及多組平行分布的斷面，所揭示的全新世3次古地震事件具有斷錯(cuò)事件活動(dòng)的同步性，可與前人探槽揭示的全新世斷層活動(dòng)事件相對比。3次斷錯(cuò)活動(dòng)時(shí)間分別距今3.06～3.53ka、5.32ka左右或6.14ka左右、8.36ka左右;3次事件的時(shí)間間隔分別為2.02～2.84ka和2.22～3.04ka。這些斷錯(cuò)事件的同震垂直位移為1.5～4.7m，顯示了7級(jí)以上地表破裂型的強(qiáng)震活動(dòng)。最后討論了探槽中14C測年樣品的影響因素。

探槽 古地震期次 全新世 交城斷裂帶

0 引言

交城斷裂帶位于山西斷陷帶中部晉中盆地西界，是晉中盆地西界的主控?cái)嗔选Ｉ轿骶硟?nèi)自有文字記載以來發(fā)生過6次7級(jí)以上強(qiáng)震。這6次歷史強(qiáng)震有2次發(fā)生在晉中盆地南側(cè)的臨汾盆地，有4次發(fā)生在晉中盆地以北的忻定盆地和靈丘盆地。諸多地震學(xué)者曾對這些強(qiáng)震構(gòu)造進(jìn)行過討論(鄧起東等，1973;劉光勛等，1982a，b;齊書勤，1983;孟憲梁等，1985;武烈等，1987;江娃利等，2004a)。在歷史記載中晉中盆地沒有7級(jí)以上強(qiáng)震發(fā)生，但這并不代表該盆地未來不具有發(fā)生強(qiáng)震的危險(xiǎn)性。該盆地未來的強(qiáng)震危險(xiǎn)性取決于在更長的時(shí)間尺度內(nèi)盆地邊界斷裂帶的活動(dòng)。自20世紀(jì)90年代以來，交城斷裂全新世活動(dòng)狀況引起地震學(xué)者的關(guān)注。

引起對交城斷裂帶晚第四紀(jì)活動(dòng)的關(guān)注的起因在于清徐一帶山前Ⅰ級(jí)階地陡坎的斷續(xù)分布(江娃利等，1992，1993)。此后，一些學(xué)者討論了該斷裂帶的幾何展布，并陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了該斷裂帶晚第四紀(jì)活動(dòng)剖面(程新原等，1996;許桂林等，1998;馬保起等，1999)。21世紀(jì)初，在斷裂帶中段的清徐開挖的新民1號(hào)探槽(位置見圖1)揭示出交城斷裂帶全新世的3期活動(dòng)(江娃利等，2004b)。此后，在太原市北側(cè)NW走向的柴村山前開挖的西張?zhí)讲?位置見圖1)揭示了斷錯(cuò)全新世地層的斷面和全新世的3次活動(dòng)。這3次活動(dòng)與斷裂帶中段的全新世活動(dòng)期次同步，證實(shí)該NW向展布的段落歸屬于總體NE走向的交城斷裂帶(謝新生等，2007，2008)。

隨著研究資料的豐富，交城斷裂帶在新近紀(jì)以來向北擴(kuò)展的屬性逐漸清晰，但該斷裂帶全新世活動(dòng)段落的北端可延伸至何處，仍缺少資料。近年本文作者承擔(dān)交城斷裂帶1:5萬活斷層填圖，沿?cái)嗔褞ч_挖了多個(gè)探槽，本文介紹其中3個(gè):一個(gè)是位于交城斷裂帶北端陽曲縣泥屯盆地西界的龍王溝探槽;另2個(gè)是位于斷裂帶中段的交城瓦窯探槽與清徐新民2號(hào)探槽(圖1)。

圖1 交城斷裂帶平面展布及探槽分布圖Fig.1 Distribution of the Jiaocheng Fault zone and locations of the trenches.

1 龍王溝組合探槽

1.1 探槽概況

龍王溝組合探槽位于交城斷裂帶最北端的泥屯小盆地西界(圖2a)。該斷裂帶在泥屯小盆地西界呈NE向展布，稱之為泥屯盆地西界分支斷裂F1。該分支斷裂在龍王溝形成2條次級(jí)分支斷裂(F1-1與F1-2)的右階階區(qū)(圖2b)，階距210m，重疊區(qū)約1km。交城斷裂帶沿線的這種階區(qū)分布現(xiàn)象，僅展布在斷裂帶的兩端。我們在龍王溝溝口開挖了3個(gè)探槽，1號(hào)和2號(hào)探槽分別位于溝內(nèi)兩側(cè)跨F 分布，3號(hào)探槽位于山前跨F 布設(shè)，距離1號(hào)和2號(hào)探槽約200m(圖2c)。

圖2 陽曲縣泥屯鎮(zhèn)龍王溝組合探槽衛(wèi)片、照片、平面圖及剖面圖-1Fig.2 Satellite image，photos，locations and profile 1 of the Longwanggou trenches in Nitun Town of Yangqu County.

泥屯盆地西界陡峭的基巖山體由奧陶系灰?guī)r組成，地層平緩，山前洪積扇由晚更新世黃土、碎石組成，坡角4.8°，這一帶全新世地層僅在沖溝周邊分布。在泥屯盆地西界山根底一帶，人工采石揭示出山前基巖與黃土之間的斷面(圖3a，b)。在龍王溝西側(cè)山體地表可見到F1-1的基巖斷面(圖2d)。在龍王溝溝口內(nèi)和溝口外布設(shè)的3個(gè)探槽均揭示出斷面。

龍王溝1號(hào)探槽位于溝口河道NE側(cè)，探槽走向N10°W，探槽長15.5m，寬3.7m，深4.3m。受河道侵蝕影響，該探槽兩壁出露地層剖面有較大差異。探槽東壁和西壁分別出露10層和7層沖洪積地層。這些地層可歸為3大套，下部以灰?guī)r碎石為主，棱角分明;中部以亞砂土夾碎石為主;上部為亞砂土。在探槽東壁和西壁的碎石之間、碎石與亞砂土之間分別出露4條和2條斷面(圖2e，f)。在該探槽中取熱釋光地層測年樣品2個(gè)，探槽斷錯(cuò)的最新地層TL樣品測年結(jié)果為距今(4.98±0.42)ka(圖2f)。該探槽各個(gè)斷面斷錯(cuò)的地層及斷層活動(dòng)事件分期見表1。

龍王溝3號(hào)探槽位于山前臺(tái)地前緣靠近溝口的洪積扇上 (圖3c)，該處地表已修造多級(jí)梯田，探槽北側(cè)的黃土陡坎高約2.0m。該探槽走向?yàn)镹5°E，探槽長36m，寬7m，最大深度8.4m(圖3d，e)。

1.2 地層分層

龍王溝3號(hào)探槽共揭露地層17層，探槽兩壁地層總體可對比，細(xì)節(jié)有所不同。這些地層按沉積物顆粒粒徑大小分為3大套。第1套地層靠近山前及探槽下部，以大小混雜的灰?guī)r碎石為主，多數(shù)粒徑為5～15cm，大者20～30cm，地層近水平層理，包含層①—層④;第2套地層為探槽中部的礫石層，多數(shù)粒徑為3～6cm，個(gè)別粒徑5～30cm，近水平層理，包含層⑤—層⑨;第3套地層為探槽SE端和探槽上部層位，以亞砂土為主，含2層壚土層，包含層⑩—層?。由于探槽位于溝口前緣，地層堆積為粒徑大小不一的碎石(圖3e)。在該探槽中采集熱釋光測年樣品(TL)6個(gè)，由中國地震局地殼應(yīng)力研究所地質(zhì)年代實(shí)驗(yàn)室完成測試(下同);14C測年樣品3個(gè)，由中國地震局地質(zhì)研究所地震動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成測試(下同)。

3號(hào)探槽地層自下而上分層如下:

①-1礫石層，無棱角，次磨圓，灰?guī)r成分為主，粒徑大小不一，大者20～30cm，大多5～15cm;

①-2礫石，細(xì)分層，粗礫粒徑大多10～15cm，個(gè)別20～30cm，細(xì)礫大多1～5cm，略向北斜;

①-3礫石層，粒徑大者3～10cm，個(gè)別20cm;

①-4礫石層，大小不一，大者40cm(15%)，小者1～3cm(50%)，亦有較多3～10cm(35%);

②黃色亞砂土，含零星礫石，粒徑7～8cm，有磨圓，該層中09Tc3-TL-4樣品測年結(jié)果為距今(17.17±1.46)ka;

②-1探槽NE壁，黃土與碎石堆積，黃土為主，碎石粒徑為5～20cm，1層較2層碎石少且小;

③礫石層，大小混雜，含水平亞砂土薄層;

④-1礫石層，粒徑大多為1～3cm，個(gè)別5～7cm;

④-2礫石層，大小混雜，大者7～8cm，小者3～5cm，大者占1/3，無棱角;

④-3礫石層，大小混雜，粒徑大者10～15cm;

⑤礫石層，粒徑10 ～ 30cm;

圖3 陽曲縣泥屯鎮(zhèn)龍王溝組合探槽照片、平面圖及剖面圖-2Fig.3 Photos，locations and profile 2 of the Longwanggou trenches in Nitun town of Yangqu county.

⑥礫石層，大者10cm，大多3～6cm;

⑦礫石層，粒徑大小混雜，大者10cm，大多3～6cm;

⑧礫石層，有磨圓，粒徑大小不一，大者20～30cm，小者5～10cm;

⑨礫石層，粒徑大小混雜;

⑩礫石層，有磨圓，無棱角，粒徑大多5～13cm;

⑩-1探槽NE壁，崩積楔形態(tài)，黃土與碎石堆積，亞砂土為主，碎石很小，為1～3cm，黃褐色，1層較2層碎石多且大;

⑩-2探槽NE壁，崩積楔形態(tài)，含碎石黃土堆積;

?礫石層，粒徑 1 ～2cm;

?-1探槽NE壁，碎石與黃色亞砂土近水平沉積，碎石粒徑1～3cm;

?-1黃色亞砂，含粒徑1～3cm碎石，該層中有2個(gè)TL測年樣品，測年結(jié)果分別距今(10.77±0.91)ka和(3.67±0.31)ka;根據(jù)地層比對，后者測年結(jié)果偏新;

?-2褐色壚土與磚紅色亞砂土混雜;探槽NE壁，黃土與碎石堆積，黃土為主，夾雜小的碎石，直徑約為1～3cm，在靠近斷層處有大的碎石堆積，可達(dá)5～10cm，偶見大者約為20cm，排列雜亂;

?-3黃色亞砂土，含零星小石塊，直徑1～2cm;

?-4黃褐色壚土，含零星石塊，塊徑＜5cm;

?褐色壚土，含零星石塊;黃褐色亞砂土，含碎石，粒徑大多1～2cm，該層中09Tc3-C14-2的測年結(jié)果為距今(8.45±0.100)ka;

?磚紅色亞砂土;

?褐色壚土，疏松，含零星碎石，粒徑3～5cm，在該層中采集2個(gè)14C測年樣品，年齡分別為距今(5.69±0.090)ka 和(5.99±0.120)ka;

?黃色亞砂土，局部有碎石堆積;

?-1碎石含土層，碎石多有棱角，粒徑約10cm;

?-2黃色亞砂土，中下部具水平層理，該層中09Tc3-TL-6的測年結(jié)果為距今(3.53±0.30)ka;

?淺褐色亞黏土，該層中的2個(gè) TL樣品，測年結(jié)果分別距今(2.91±0.25)ka和(2.08±0.17)ka;

?-1淺黃褐色亞砂土;

?-2 碎石層，粒徑約3 ～10cm。

龍王溝3號(hào)探槽的地層展布有兩個(gè)特點(diǎn)，一是探槽中間位置底部礫石層所夾的亞砂土的南北兩側(cè)均受到斷層控制;二是在探槽南段出露了穩(wěn)定的12m長的兩層褐色壚土層，在探槽東壁這兩層褐色壚土層被薄層礫石層隔開，在探槽西壁兩層壚土層之間夾有亞砂土。該壚土地層的北邊界受到斷層控制。

1.3 構(gòu)造現(xiàn)象與斷錯(cuò)事件分析

龍王溝3號(hào)探槽西壁出露4個(gè)斷面，東壁出露3個(gè)斷面，斷面所跨寬度達(dá)23m(圖3e)。因?yàn)樘讲畚挥跍峡诟浇讲蹆杀诘牡貙映练e存在差異，斷層形態(tài)也不完全一致。

龍王溝3號(hào)探槽西壁出露的4個(gè)斷面依次為F、F、F 和F ，其中F 產(chǎn)狀為N50°W/SW∠65°，從探槽底部向上延伸斷錯(cuò)層①-4的頂部，層④-1沒有被斷錯(cuò);F2產(chǎn)狀為EW/S∠45°，該斷面向上延伸一直斷錯(cuò)到地表層?，上升盤的層?為現(xiàn)今地表陡坎的坎前堆積，層⑤～層⑨均有向南傾斜現(xiàn)象;斷層F3為2條平行的斷層，產(chǎn)狀為N80°E/SE∠50°，向上延伸一直斷錯(cuò)壚土層?及層?。斷層F3-2兩側(cè)層?壚土出現(xiàn)0.8m逆沖垂直位移，可能是F3-1正傾滑活動(dòng)形成的局部牽引現(xiàn)象。探槽東壁對應(yīng)的3條斷層自西向東依次為F1、F2和F3，其中F1從探槽底部向上延伸一直斷錯(cuò)地表之下層⑨，斷面F2斷錯(cuò)地層⑥，層⑦為蓋層;F3斷錯(cuò)壚土層?及層?，現(xiàn)今地表陡坎為F3斷錯(cuò)層位的后退。層?為侵蝕后的坎前堆積。

在探槽東壁剖面中，位于F3斷面東側(cè)的層?～?僅在下降盤出現(xiàn)，厚度2.5m，這一數(shù)值可能接近該斷面東南側(cè)層?的垂直位移;位于F3斷面下降盤的層⑩有可能為該斷面的崩積物。

從龍王溝3號(hào)探槽剖面圖(圖3e)和表1可見，探槽在23m范圍內(nèi)出露3組斷面，揭示出全新世3次古地震事件。在探槽西壁，最新一次事件(E1)為斷面F3活動(dòng)，該斷面斷錯(cuò)層?，與地表2.0m陡坎的形成有關(guān)，該層的熱釋光(TL)測年結(jié)果為距今3.53ka，坎前堆積層?的TL測年結(jié)果距今2.08ka和2.91ka，由此推斷該次事件的活動(dòng)時(shí)間為距今2.91～3.53ka，該次事件的垂直斷距接近3.5m。在探槽東壁，最新一次事件(E1)也為斷面F3活動(dòng)。探槽揭示的最新活動(dòng)的上一次事件(E2)為斷面F3活動(dòng)。該斷面斷錯(cuò)兩層壚土，上部壚土層?測年結(jié)果距今5.69ka與5.99ka，該事件的活動(dòng)時(shí)間＜5.69ka。在探槽東壁，該壚土層的垂直斷距可視為該層和層?的厚度1.6m。此外，在斷面F3-2南北兩側(cè)的壚土層?之下地層為層?黃色亞砂土，該層含有混雜堆積，以該層底界計(jì)算，垂直斷錯(cuò)＞3.2m;層?與層?僅在F3的下降盤出現(xiàn)，代表了斷層活動(dòng)后下降盤的沉積。這一現(xiàn)象與第3次事件(E3)活動(dòng)有關(guān)。該次事件造成F3-2下降盤層?的加厚，及該層中含碎石增多?？鄢鼸2事件的垂直位移之后，該次事件的垂直斷距應(yīng)＞1.6m。層? TL樣品測年結(jié)果距今10.77ka，層?中14C測年結(jié)果為8.45ka，第3次事件的斷錯(cuò)年代早于距今8.45ka，接近距今10.77ka。在探槽東壁，層⑩的楔狀形態(tài)有可能為早期斷層活動(dòng)形成;此外在探槽兩壁的層②被斷層F2斷錯(cuò)，該層測年結(jié)果為距今17.17ka，反映了晚更新世晚期斷層活動(dòng)。對比探槽兩壁剖面，目前尚不清楚為何探槽東壁的層?及探槽西壁的層?與對面一壁的斷蓋關(guān)系及斷錯(cuò)形態(tài)不同。

本項(xiàng)調(diào)查獲得的龍王溝1號(hào)探槽和3號(hào)探槽揭示的全新世地層斷錯(cuò)，將前人確認(rèn)的交城斷裂帶全新世活動(dòng)段落的北部端點(diǎn)向北延伸了20km，至泥屯盆地西界。

2 瓦窯探槽

2.1 探槽概況

交城瓦窯探槽位于交城斷裂帶中段。交城斷裂帶中段斷裂展布連續(xù)，斷層走向NNE，長約70km。該段也是斷裂帶地貌特征最顯著的地段，野外可見小臺(tái)地和河流階地前緣陡坎斷續(xù)展布。但由于人類活動(dòng)頻繁，多處陡坎已被破壞嚴(yán)重，增加了探槽開挖的難度。

探槽橫跨臺(tái)地前緣陡坎布設(shè)(圖4a，b，c)。該處地形雖受到人工改造的影響，但仍可見到高約1.5m的陡坎。探槽走向N45°E，長50m，寬8m，最大深度10m。由于探槽開挖后其中部在夜間出現(xiàn)大面積垮塌(圖4d)，不得不動(dòng)用機(jī)械在垮塌物之上清理出探槽東壁(圖4e)。

2.2 地層分層

圖4 交城瓦窯探槽衛(wèi)片、照片、平面圖及剖面圖Fig.4 Satellite image，photos，location and profile of theWayao trench in Jiaocheng County.

瓦窯探槽共揭露出地層10層，這些地層依據(jù)巖性自NW向SE劃分為4套。其中第1套地層為靠近山前探槽底部出露的基巖破碎帶，包含層①;第2套為礫石層與亞砂土和亞黏土的混雜堆積，其間有多個(gè)斷面，包含層②～⑤;第3套為探槽SE段出露的亞黏土、壚土和亞砂土，包含了層⑥和層⑦;第4套為探槽上部的黃色與灰黑色亞砂土，包含層⑧、層⑨和層⑩，其中層⑩為人工影響層。在探槽中采集熱釋光測年樣品6個(gè)，14C測年樣品2個(gè)，其中10Tc2-C14-2樣品測年在美國BETA14C實(shí)驗(yàn)室完成。

探槽地層自下而上分層如下:

①灰褐色基巖破碎帶;

②褐色黏土與黃色亞砂土混雜，以褐色黏土為主，夾黃色亞砂土不規(guī)則團(tuán)塊，含零星碎石，在該層采集 2 個(gè) TL 樣品，測年結(jié)果分別距今(40.83±3.47)ka和(59.49±5.06)ka;

③黃色亞砂土與褐色黏土混雜，亞砂土為主夾雜黏土團(tuán)塊，含零星褐色黏土脈和灰色砂脈，在該層采集 2 個(gè) TL 樣品，測定的年齡分別距今(33.95±2.88)ka和(41.97±3.57)ka;

④中部為黃色亞砂土;上部為碎石層，粒徑3～20cm不等，偶見40cm的大粒徑;下部為淡紫色砂層;

⑤黑灰色亞黏土與淺褐色亞黏土混雜，以黃褐色亞黏土為主，近斷面處出現(xiàn)亞砂土團(tuán)塊，該層中10Tc2-TL-6樣品測年結(jié)果為距今(18.63±1.58)ka;

⑥黃色亞黏土、亞砂土，含零星小礫石，頂部10Tc2-TL-5樣品測年結(jié)果為距今(15.82±1.34)ka;

⑦-1黑色黏土，在該層采集2個(gè)14C樣品，10Tc2-C14-1測年結(jié)果為距今(6.20±0.085)ka，10Tc2-C14-2樣品AMS方法土壤測年結(jié)果為距今(5.32±0.040)ka，植物根系測年結(jié)果為距今(4.85±0.040)ka;

⑦-2褐色亞黏土;

⑧黃色亞砂土，含大量陶片，含炭質(zhì)亞砂土團(tuán)塊;

⑨灰黑色亞砂土，含零星碎石和陶片;

⑩黃色亞砂土，疏松，受人工影響。

上述地層均在探槽東壁出露，由于探槽垮塌在其西壁只能見到探槽兩端地層。在此值得注意的是，在探槽的層⑧中發(fā)現(xiàn)大量陶片(圖4g)。

2.3 構(gòu)造現(xiàn)象與斷錯(cuò)事件分析

交城瓦窯探槽剖面揭示出基巖與松散堆積和松散的混雜堆積之間出露5個(gè)平行斷面，斷面的展布寬度13m，斷面走向N45°E，傾向SE，傾角為40°～80°，自西向東分別命名為 F1-F5(圖4h);由于探槽垮塌，其西壁僅出露斷面F1與F2。

在探槽剖面東西壁上，斷層F1為基巖主斷面，下盤為基巖破碎帶層①，上盤為褐色黏土與黃色亞砂土混雜堆積層②。斷層F2斷錯(cuò)了層②與層③，F(xiàn)2斷面附近出現(xiàn)多條黏土脈和砂脈(圖4f，h)。在探槽東壁，F(xiàn)3斷錯(cuò)層④，F(xiàn)4斷錯(cuò)層⑤，F(xiàn)5斷錯(cuò)層⑥與層⑦。上述這些斷面的下降盤，層②、③、④、⑤均為黏土與亞砂土的混雜堆積，或亞黏土中含砂土團(tuán)塊;層⑥不僅是亞黏土、亞砂土的混雜堆積，靠近斷面附近也表現(xiàn)出楔狀形態(tài)(圖4h)，這與F5斷面的活動(dòng)有關(guān)。從該楔狀堆積的高度計(jì)算，形成層⑥的垂直斷距＞4.7m。此外，該F5斷面下降盤層⑦由黑色黏土及褐色亞黏土組成，該層被斷錯(cuò)，并在靠近斷面處形成楔狀地層混雜現(xiàn)象。從探槽剖面可見，探槽中的斷面F～F均被層⑧覆蓋，F(xiàn)為最新活動(dòng)斷面。但由于探槽并未揭示出基巖主斷面F與探槽剖面中層⑧的接觸關(guān)系，探槽剖面上部的層⑧與F1主斷面的關(guān)系是斷錯(cuò)還是覆蓋尚不能確定。因?yàn)閷英鄡?nèi)有砂土脈出現(xiàn)，其形成原因被懷疑是主斷面活動(dòng)所致。

在交城瓦窯探槽剖面中，斷面控制的地層時(shí)代為晚更新世中期至全新世。由樣品測年結(jié)果可知，探槽僅揭露出全新世的一次事件。最新事件為斷面F5活動(dòng)，斷錯(cuò)層⑦，該層的14C測年結(jié)果有3個(gè)，其中4.85ka為植物根測年結(jié)果，靠近斷面黑色淤泥測年結(jié)果為距今5.32ka，說明這次事件的活動(dòng)年代＜5.32ka。該事件的垂直位移，如果以層⑦的厚度計(jì)算，為1.5m。此外，層⑥的楔狀形態(tài)和各個(gè)斷面之間層②—⑤的混雜堆積，有可能反映了早期不同時(shí)段的斷層活動(dòng)事件，這些地層的TL測年結(jié)果為晚更新世的不同時(shí)期，有可能偏老。以下降盤地層的厚度計(jì)算，這些事件的同震垂直位移＞5m(表1)。

3 新民2號(hào)探槽

3.1 探槽概況

清徐新民2號(hào)探槽位于交城斷裂帶中段(圖5a，b)，北距龍王溝探槽約70km，南距瓦窯探槽約14km。前人曾在該點(diǎn)西側(cè)約50m處采用人工開挖過探槽(江娃利等，2004b)(圖5c)。本次采用機(jī)械開挖，遺憾的是由于開挖規(guī)模大，垮塌嚴(yán)重且垮塌速度之快而致無法彌補(bǔ)，最后僅出露探槽東壁的上部地層。

該探槽布設(shè)在市兒口溝西側(cè)T1階地前緣，此處階地前緣陡坎高度約10m(圖5b)。近年來，由于大規(guī)模人工取土而揭示出T1階地后緣與基巖接觸處的斷層剖面(圖5d，e)。新民2號(hào)探槽走向N30°W，長39m，寬8m，深7m(圖5f)。探槽北端由于受到人工埋設(shè)管線的限制，無法再向北開挖，限定了主斷面的出露(圖5h)。

3.2 地層分層

按照巖性、沉積環(huán)境及地層年代分類，新民2號(hào)探槽共揭示出3套地層，劃分為19層。第1套為含砂礫石層，礫石大小不一，包含層①—④，出露在探槽NW端靠近陡坎處;第2套為亞砂、亞黏、壚土互層沉積，夾淤泥層，包含層⑤—⑩，出露在探槽下部;第3套為黏土、亞黏土互層，頂層為耕植土，包含層?—?，出露在探槽上部。在探槽中采集熱釋光測年樣品5個(gè)，14C測年樣品2個(gè)。

探槽地層自下而上分層如下:

①粗砂含小礫石，粒徑個(gè)別5～10cm，大多1～2cm;

②砂土含小石塊，粒徑大多1～2cm，無磨圓;

③砂石層，含砂，粒徑大者20～30cm，大多10～15cm，磨圓好，礫石成分為砂巖;

④暗紅色黏土含小石塊，粒徑1～2cm;

⑤黃色亞砂土，在該層采集2個(gè)TL樣品，測年結(jié)果分別為距今(7.13±0.61)ka和(8.63±0.73)ka;

⑥褐色壚土，該層中09Tc6-TL-2的測年結(jié)果為距今(6.81±0.58)ka;

⑦灰黑色淤泥，該層中09Tc6-C14-1測年結(jié)果為距今(6.14±0.09)ka;

⑧黃褐色亞黏土;

⑨黃褐色亞黏土，上部顯示壚土，該層中09Tc6-TL-4樣品測年結(jié)果為距今(7.43±0.63)ka;

⑩灰黑色黏土;

圖5 清徐新民2號(hào)探槽平面圖、照片及剖面圖Fig.5 Location，photos and profile of Xinmin trench No.2 in Qingxu county.

?褐色，暗紅色黏土，該層中09Tc6-TL-1樣品測年結(jié)果為距今(6.00±0.51)ka;

?灰黑色黏土;

?礫石層，粒徑大多5～10cm，大多磨圓較好;

?黃色亞黏土;

?灰黃色粗砂含小碎石，粒徑0.5cm;

?黃色亞黏土;

?灰褐色亞黏土，該層09Tc6-C14-2測年樣品結(jié)果為距今(2.37±0.075)ka;

?黃色亞黏土;?地表耕植土。

3.3 構(gòu)造現(xiàn)象與斷錯(cuò)事件分析

清徐新民2號(hào)探槽東壁剖面共揭示出2組斷面F1與F2，兩者相距13m。F1斷面又出現(xiàn)2條分支F1-1與F1-2。其中，F(xiàn)1為該剖面的主斷面，控制了砂礫石地層與黏土、亞黏土地層的分界。F1-1斷錯(cuò)上升盤的層①—層③和下降盤層④;F1-2斷錯(cuò)層⑤，致使層⑤的形態(tài)成為楔狀。F2斷面位于全新世亞黏土、亞砂土地層之中，斷錯(cuò)上升盤層⑤—⑧和下降盤的層⑨—?，并在鄰近F2斷面處形成2個(gè)張裂楔:一個(gè)位于斷面F2的下降盤，充填物為灰褐色壚土夾灰褐色亞黏土塊(圖5g);另一個(gè)位于斷面F2的上升盤，充填灰黑色淤泥。

清徐新民2號(hào)探槽揭示的2組斷面顯示了3次全新世斷層活動(dòng)事件。最新一次事件(E1)為F2斷面活動(dòng)，層⑩—層?靠近斷面出現(xiàn)的傾斜與這次活動(dòng)有關(guān)。層? TL測年樣品結(jié)果位距今 6.00ka，層?14C的測年結(jié)果為距今 2.37ka，說明這次事件發(fā)生的時(shí)間為距今 2.37 ～ 6.00ka。這次事件的垂直位移以層⑩—?的沉積厚度計(jì)算，為2.2m。最新活動(dòng)事件之前的事件(E2)以F2斷面的活動(dòng)和剖面中的2個(gè)張裂楔為代表，F(xiàn)1-2斷面也可能參與了這次活動(dòng)，致使F1-2下降盤的層⑦、⑧被斷。層⑦14C樣品測年結(jié)果為距今6.14ka，說明這次事件發(fā)生年代＜6.14ka。第3次事件(E3)為斷面F1活動(dòng)，層⑤的分布形態(tài)顯示該層為斷面坎前崩積堆積，層⑤的TL測年結(jié)果為距今8.63ka，說明這次事件發(fā)生的時(shí)間略早于距今8.63ka。以層⑤厚度計(jì)算，這次事件的垂直位移＞2m。該剖面上F2斷面下降盤層?、?，是被F1斷層斷錯(cuò)，還是斷層活動(dòng)之后坎前的堆積，因剖面揭露不夠充分，尚不能斷定(表1)。

4 斷層活動(dòng)事件同步性討論

本次開挖的3個(gè)探槽均揭示出全新世地層被斷錯(cuò)2次以上。其中，龍王溝3號(hào)探槽揭示出的全新世3次斷錯(cuò)事件，分別距今2.91～3.53ka、＜5.69ka和10.77ka左右。新民2號(hào)探槽揭示出全新世3次活動(dòng)事件，其中2次依據(jù)較充分，斷錯(cuò)時(shí)間分別距今＜6.14ka和接近8.63ka，最新一次事件發(fā)生在距今2.37～6.00ka。雖然瓦窯探槽揭示出距今5.32ka的地層被斷錯(cuò)，但從該探槽剖面不能判定這是否是探槽的最新事件，因?yàn)樵撈拭鏀鄬拥淖钚禄顒?dòng)也有F1控制層⑧的可能。前已述及，在瓦窯探槽剖面上含多個(gè)陶片的層⑧地層中有砂土脈，筆者推測在距今5.32ka事件之后該探槽的主斷面有可能有過更新的活動(dòng)。

從上述3個(gè)探槽全新世斷錯(cuò)事件的時(shí)間和期次比對可見，制約這些事件的年代大體具有同步性，個(gè)別事件的時(shí)間略有差別(表2)。在斷錯(cuò)事件的比對中，依據(jù)不同探槽同期事件斷錯(cuò)地層年代的取舍原則，即在比對同一事件時(shí)，在事件的時(shí)間上限方面(未斷錯(cuò)的地層)，取未斷錯(cuò)地層較早的測年數(shù)值;在事件的時(shí)間下限方面(斷錯(cuò)的地層)，取斷錯(cuò)地層較新的測年數(shù)值，由此得到本項(xiàng)研究獲得的交城斷裂帶北端和斷裂帶中段全新世3次斷層活動(dòng)事件的時(shí)間分別為距今 2.91 ～3.53ka、5.32ka 左右和8.63 ～10.77ka。

前人曾在交城斷裂的北、中、南段開挖5個(gè)大型探槽，并主要依據(jù)其中4個(gè)大型探槽中的太原市西張?zhí)讲酆颓逍炜h新民1號(hào)探槽的全新世斷層活動(dòng)事件的對比，認(rèn)為交城斷裂帶的北段和中段在全新世曾發(fā)生 3次古地震事件，時(shí)間分別距今 3.06～3.74ka、5.91ka左右和8.53～8.56ka(謝新生等，2007，2008)。將本文討論的3個(gè)探槽的全新世3次斷層活動(dòng)事件與前人探槽揭示的斷層活動(dòng)事件的期次和時(shí)間進(jìn)行對比可知(表2)，這3次事件發(fā)生的時(shí)間接近。依據(jù)前面所述的同一事件的比對原則得到，交城斷裂帶北段和中段全新世3次古地震事件的時(shí)間分別距今3.06 ～3.53ka、5.32ka左右或6.14ka左右、8.36ka左右(圖6)。這3 次事件的時(shí)間間隔分別為2.02ka和3.04ka。考慮到測年的誤差，如果上述全新世中期事件的時(shí)間取接近6.14ka，則3次事件的時(shí)間間隔分別為2.84ka和2.22ka。綜合上述，交城斷裂帶全新世3次事件的時(shí)間間隔可表示為2.02 ～2.84ka和2.22 ～3.04ka。

圖6 交城斷裂帶幾個(gè)大型探槽斷錯(cuò)事件期次對比Fig.6 Comparison study on faulting events amongmulti-trenches along the Jiaocheng Fault zone.

5 主要認(rèn)識(shí)及問題討論

通過在交城斷裂北端與中段開挖3個(gè)大型探槽，得到以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí):

(1)通過在交城斷裂北端龍王溝組合探槽開挖，證明交城斷裂帶全新世活動(dòng)段的北端可延伸至泥屯盆地西側(cè)山前，較前人確定的柴村又向北延伸了20km。由此支持了晚第四紀(jì)時(shí)期該斷裂帶的活動(dòng)呈現(xiàn)自南向北遷移的認(rèn)識(shí)。

(2)綜合本次開挖的3個(gè)大型探槽和前人開挖的探槽所揭示的信息，論證了交城斷裂帶全新世活動(dòng)的同步性。該斷裂帶北段與中段在全新世有3次斷錯(cuò)事件，時(shí)間分別距今3.06～3.53ka、5.32ka 左右或 6.14ka 左右、8.36ka 左右，3 次事件的間隔分別為 2.02 ～ 2.84ka 和3.04～2.22ka。這些斷錯(cuò)事件的同震垂直位移為1.5～4.7m，顯示了7級(jí)以上地表破裂型的強(qiáng)震活動(dòng)。

(3)本次開挖的3個(gè)和前人開挖的4個(gè)共7個(gè)探槽中，有5個(gè)揭示出全新世中期的淤泥質(zhì)地層。不存在全新世淤泥質(zhì)地層的冶峪探槽和上固驛探槽均位于河道中。筆者認(rèn)為，在這2個(gè)探槽中，正是由于河水的沖刷，影響了淤泥質(zhì)地層的沉積。此外，西張、新民1號(hào)和2號(hào)3個(gè)探槽中還出現(xiàn)全新世晚期淤泥質(zhì)地層，但泥屯盆地的龍王溝探槽和瓦窯探槽未揭示出該地層。產(chǎn)生這種沉積差異的原因尚不清楚。

(4)盡管本次開挖的3個(gè)探槽均揭示出全新世2次以上斷錯(cuò)現(xiàn)象，但由于探槽開挖位置的限制，瓦窯探槽和新民2號(hào)探槽端點(diǎn)的斷面和地層展示的仍不充分。在人類活動(dòng)頻繁地區(qū)，選擇探槽開挖地點(diǎn)仍需謹(jǐn)慎。

參加該項(xiàng)野外調(diào)查工作的還有張路副研究員、碩士研究生許建紅、黃偉和盛強(qiáng)等人。

致謝 在此對審稿人的意見表示感謝。

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ANALYSISOF HOLOCENE FAULTING PHENOMENA REVEALED IN THE THREE TRENCHES ALONG THE NORTHERN AND CENTRAL JIAOCHENG FAULT，SHANXI

GUO Hui JIANGWa-li XIE Xin-sheng
(Institute of Crustal Dynamics，China Earthquake Administration，Beijing 100085，China)

Several trencheswere excavated in the previous work along the Jiaocheng Fault zone，which revealed three paleoearthquake events.But the northern boundary of the Jiaocheng Fault zone cannot be confirmed by the previous studies.The paper discussed the fault activities revealed in the three trenches excavated in the northern and central Jiaocheng Fault.Among them，Longwanggou trench is a combination which includes several trenches excavated in western Nitun Basin，Yangqu County.The paper introduced the trench profiles which cross the two right-stepped faults.As is shown in Longwanggou trench，the range of Holocene activity of the Jiaocheng Fault is extended 20km northward.The Wayaogou and Xinmin trenches are located in the central segment of the fault.One is at the foreplatform margin on the eastofWayaogou.The other is in frontof the terrace T1 on thewestof Shierkougou.Loam and mud layers of mid Holocene(with14C ages of 5 ～ 6ka BP)and multi-parallel fault planeswere observed in all the three trenches.In conclusion，the three Holocene faulting events as revealed in the three trenches are synchronous，which is consistentwith previous trenching results.The time of the three events is 3.06 ～3.53ka，about 5.32ka or 6.14ka，and about 8.36ka B.P.The recurrence interval of the three events is about2.02 ～2.84ka and about3.04 ～2.22ka.The coseismic vertical displacement of these events is 1.5 ～4.7m，which shows surface faulting earthquake activity with magnitude greater than 7.0.This paper concludes with a discussion of the effect of14C dating samples collected from the trenches.

trenches，paleoearthquake events，Holocene，the Jiaocheng Fault zone

P315.2

A

0253-4967(2012)01-0076-17

10.3969/j.issn.0253-4967.2012.01.008

2011-11-02收稿，2011-12-09改回。

中國地震重點(diǎn)監(jiān)視防御區(qū)活動(dòng)斷層地震危險(xiǎn)性評價(jià)項(xiàng)目“山西交城斷裂帶活斷層1/5萬填圖”資助。

*通訊作者: 江娃利，研究員，E-mail: walijianghdc@vip. sina. com。

郭慧，女，1985年生，2011年在中國地震局地殼應(yīng)力研究所獲得固體地球物理學(xué)專業(yè)碩士學(xué)位，研究實(shí)習(xí)員，現(xiàn)主要從事活動(dòng)構(gòu)造研究，電話:15101022544，E-mail:huifeiyang@163.com。