山西罗云山山前断裂带中段龙祠-峪口全新世活动证据

许建红 谢新生 孙昌斌

(中国地震局地壳应力研究所，北京 100085)

山西罗云山山前断裂带中段龙祠-峪口全新世活动证据

许建红 谢新生*孙昌斌

(中国地震局地壳应力研究所，北京 100085)

通过断错地貌调查和探槽开挖，获得了临汾盆地西界罗云山山前断裂带龙祠-峪口段的最新活动信息:该段山前洪积扇后缘断断续续存在高2.5m、5.2m、8m左右的地表地貌陡坎;附近冲沟的Ⅰ级阶地热释光测年为距今7 500a左右;在NW向的席坊沟内存在拔沟3.5m、8m、18m左右的3级阶地，与地貌陡坎有对应关系;席坊沟探槽揭示罗云山山前断裂带断错了晚更新世晚期以来的地层，存在5次古地震事件，最新一次活动断错了14C测年为距今(7.52±0.1)ka的垆土层，这为临汾盆地的防震减灾决策提供了新的依据。

罗云山山前断裂带 洪积扇后缘陡坎 全新世活动 临汾盆地

0 引言

罗云山山前断裂带位于山西断陷系临汾盆地西缘，断裂全长145km，倾向SE，是在中生代吕梁山复背斜东翼逆断裂带基础上形成的一条正断兼具右旋走滑分量的断裂带(邓起东等，1973;国家地震局地震地质大队和北大地质地理系，1979;刘光勋，1985)。在20世纪该断裂有不同的称谓，有人称之为罗云山山前断裂带①中国科学院地质研究所山西地震地质组，1968，山西省太原盆地-临汾盆地地震地质条件及发震趋势的初步分析。，有人将该断裂带土门以北称为罗云断裂带，土门以南称为龙祠断裂或土门-龙祠断裂②国家地震局地震地质大队等，1973，临汾地区地震地质工作初步总结。，也有人称之为吕梁山山前断裂带(刘光勋等，1982)。20世纪80年代后期以来又被称为罗云山山前断裂带(苏宗正等，1985;国家地震局“鄂尔多斯周缘活动断裂带”课题组，1988;马宗晋，1993)。

许多人对罗云山山前断裂带进行过研究(苏宗正等，1985;曹忠权等，1986;阎凤忠等，1988;国家地震局“鄂尔多斯周缘活动断裂带”课题组，1988)，尤其在《山西临汾地震研究与系统减灾》(马宗晋，1993)一书中对临汾盆地的基底构造、震源区物质构成和状态、地震活动性、区域和近场区地震构造以及地球物理场等进行了系统、全面地总结和研究，特别是深化了对1303年洪洞8级地震和1695年临汾7⅟²地震发震的特定条件和成因机制的认识，为临汾盆地的防震减灾提供了科学依据，将临汾盆地的地震研究提高到新的水平。

罗云山山前断裂带控制临汾盆地中部临汾凹陷的西界，凹陷北界为洪洞-苏堡断裂，东为浮山凸起，是一个走向NNE，略向W倾斜的地堑。凹陷内发育2个次级沉降中心:临汾-甘亭沉降中心和龙祠沉降中心。后者紧靠罗云山山前断裂带与其同方向发育，该沉降中心中新生界厚1 800m，其中上新统厚1 100m，第四系厚700m。第四纪以来凹陷区的沉降有逐渐增强的趋势(邓起东等，1993;苏宗正等，1993)。

前人根据罗云山山前断裂带的平面分布将其分为由NW向断裂左旋错位分隔的、不连续的5段(王挺梅等，1993)，即从北往南走向N10°E的万圣寺-土门段;走向N35°E的土门-峪里段;走向N35°～45°E的峪里-尉村段;走向N40°E的尉村-范家庄段;走向NWW的范家庄-西碨口段。各段的第四纪活动基本特征见表1(王挺梅等，1993)。

从表1可看出，罗云山山前断裂带断错了中更新世以来的地层;第四纪沉积厚度和沉降速率均以土门-峪里段为最大，表明该段第四纪以来活动最为强烈。

罗云山山前断裂带具有多期活动，在第四纪期间的活动历史大致可以分出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来的断裂活动。

表1中临汾市龙祠台站一带的地裂缝能否作为断裂带全新世活动的证据，有待进一步证实，因为还有其他因素可能导致地裂缝产生。龙祠一带地下水资源丰富，供应了临汾市工、农业用水和居民的饮用水。但由于气候变化以及工、农业、民用水需求不断提高，地下水位急剧下降引起地面沉降，地面首先沿先期断裂开裂形成与断裂走向一致的地裂缝(蒋金平，1998;王景明，2000;蒋臻蔚等，2010)，这也是需要考虑的重要因素之一。

由于种种原因，如人为农田改造，原有断层活动微地貌已不复存在，又有近代坡积物的覆盖等，都使得断层的位置难以确定。从已发现的地裂缝带和地球化学异常的存在和跨断层短水准测量的缓慢变化，均表明该断裂全新世以来一直在活动(王挺梅等，1993)。虽然许多学者都认为该断裂带在全新世是活动的(曹忠权等，1986;阎凤忠等，1988;王挺梅等，1993)，但是到目前为止尚未找到确切的地质证据，其中西郭煤矿的地质剖面显示的全新世活动迹象(阎凤忠等，1988)，也存在争议(王挺梅等，1993)。甚至有人认为，并无可靠证据表明临汾的公元1695年7⅟²级地震(高名修，1995)和649年7⅟²级地震(丁国瑜，1998)是发生在该断裂带上。因此，调查研究罗云山山前断裂带的全新世活动，获取该断裂带的最新活动证据是当前十分需要和迫切任务，这对于人口众多的临汾盆地的防震减灾具有重要意义。

1 龙祠-峪口段全新世断层活动的证据

1.1 地质地貌证据

断错地貌调查和探槽开挖是获取活动断裂最新活动参数的主要方法之一，我们利用这些方法，在临汾盆地西界罗云山山前断裂带龙祠-峪口段进行了调查、研究。罗云山山前断裂带的活动造成其两侧显著的地貌差异，地表所见的盆岭高差有数百m，断层崖和断层三角面沿断层断续分布，山前有的地段洪积扇后缘，在晚更新世晚期以来的松散堆积物中存在断层陡坎。龙祠-峪口段位于罗云山山前断裂带的中部，前人指出该段是新生界堆积最厚、下降速率最大、断裂最活动的地段。对该段的地震地质调查表明:沿山前洪积扇后缘多处存在3m、5m、8m左右的走向N50°E的断层陡坎(图1)，洪积扇多为含碎石或碎块的亚砂土。

图1中照a位于金殿镇晋掌村309国道西北，洪积扇后缘见2.5m和5.2m两级陡坎，沿国道309多处可见洪积扇后缘陡坎，有的地方5.2m陡坎被挖走修309国道，只剩7.7～8m陡坎(图1c)。照b位于金殿镇河北村席坊沟沟口南侧，沿山前洪积扇后缘存在走向N 50°E、高3m左右的陡坎，沟口村民为取砂石开挖了一个高13m、长30m的剖面，剖面中可见3条断层，其中一条断层断错多层地层直达地表，形成3m左右的陡坎(详见下面探槽一节)。照片d位于龙祠地震台站北200～300m处，该处洪积扇后缘为走向N50°E、高5.2m的断续陡坎。

图2中a为山西地堑系盆地及盆地的边界断裂。b为位于罗云山山前断裂带中段龙祠—峪口研究范围，其中包括剖面位置、探槽位置和席坊沟中阶地调查点分布。c为金殿镇晋掌村西北309国道边地质剖面，与图1中照a为同一地点，两级陡坎中的高陡坎地层为2层，上部层①为含零星碎石的灰黄色亚砂土，下部层②为橘黄色含零星石块亚砂土，该层颜色与层①有明显差别，且土质较层①疏松。层③为灰岩，实地可见灰岩与橘黄色亚砂土断层(F1)接触，断层F1又被层①覆盖，这是较早一次地震事件，断距不清楚。F2断错了层①和层②，垂直断距2.5m，F3断错层①和层②，垂直断距5.2m。在层①和层②中各取热释光测年样品(测年结果还未出来)，可知较早一次事件发生在层②之后和层①之前，后来的事件都发生在这两层之后。根据区域地层对比和同高度的河流阶地对比，该洪积扇可能为晚更新世晚期或全新世早期形成，断层活动应发生在全新世。d为临汾市龙祠地震台北东200m处地质剖面，该处洪积扇后缘陡坎高5.2m，其上部1.2m为含碎石灰黄色亚砂土，下部为橘黄色、黄色含碎石亚砂土。e为金殿镇峪口村西南、NW向小冲沟沟口的洪积扇后缘地质剖面，见走向N40°E、高3m左右含零星碎石的黄色亚砂土陡坎，该陡坎往NE和SW向连续分布，较老的洪积扇裙的后缘也存在5m和8m左右高的陡坎。

综上所述，罗云山山前断裂带中段的龙祠-峪口洪积扇后缘存在明显的断错地貌，被断错的最新地层为全新统。

图1 罗云山山前断裂带金殿镇晋掌村-峪口村断错地貌照片Fig.1 Photos showing the offset geomorphologic features of the fault zone at Jinzhang-Yukou village，Jindian town.

1.2 金殿镇河北村席坊沟探槽剖面

席坊沟探槽位于席坊沟口南西侧，山前洪积扇后缘存在走向N40°E、高2.9m的地表陡坎，在陡坎处村民为取石子开挖了深10m、长25m的沟槽，沟槽的平面位置见图3，沟槽剖面见图4。

图4剖面中有3条断层，F2断错了所有地层直达地表，留下了2.9m的陡坎，断层上升盘的层①、②、③为河流相堆积，之上的层④为河流与洪积物混杂堆积。下降盘基本上全为洪积相。层○17、层⑧-1和层⑤为张裂楔堆积，其中为杂乱堆积的大小碎石，但层○17中碎石大小悬殊，还含有灰黑色垆土与层⑧-1和层⑤有明显差别，应是不同事件的遗迹。下降盘的层⑧-2应为震时崩积楔，其顶面应与层⑧-1的顶面为同一层面，之后又被F3断错约2.7m。

图2 金殿镇晋掌村—峪口村地质剖面图Fig.2 Geological sections at Jinzhang-Yukou village，Jindian town.

在剖面中可以看出有5次事件发生，第1次是F1的活动，断错了层①、②、③并充填了层⑤张裂楔，发生在30ka之前。第2次为F2的活动，形成层⑧-1张裂楔和层⑧-2崩积楔，发生在距今(16～18)ka之间;第3次是F3断错了层⑧-2崩积楔，断距约2.7m;第4次是F3活动，形成层○17张裂楔，断错了距今(8.61 ±0.1)ka的垆土层(层○16)，发生在距今约8ka;最后一次事件又是F2活动，断错了所有的地层直达地表，包括距今(7.52±0.1)ka的垆土层(层○20)。F2断面已被村民取石子破坏，后退到现今位置。

图3 席坊沟探槽平面位置图Fig.3 Location plan of the Xifanggou trench.

图4 席坊沟探槽剖面Fig.4 Log of the Xifanggou trench.

断层两盘近地表的灰黑色垆土14C测年年龄偏老:分别距今(14.6±0.05)ka和(12.05±0.12)ka，是因为上升盘残余灰岩洞穴中堆积的草炭土二次堆积。草炭土是由沼泽植物残体构成的疏松堆积物或经矿化而成的腐植物，它含有大量的有机质。作者在山上灰岩洞穴中见到一些松软质轻的草炭土，当地村民取其为肥料，经14C测年超过了35ka。

1.3 席坊沟阶地位相图

席坊沟走向NNW(图2b)，长约5km，冲沟深切形成峡谷和河流阶地。自沟口往上近2km范围内断续发育3级阶地(图5)，其中T1，T2，T3拔沟分别约为3m，8m，18m。T1和T2拔沟高度分别与地表约3m和约8m的断坎相关。沿罗云山山前断裂带龙祠附近冲沟的一级阶地测年距今(6～9)ka(详见另文讨论)，表明河流阶地拔沟高度与地震事件的垂直断距有关系，最新一次断层活动断距应与一级阶地拔沟高度有关，＞3m的阶地拔沟高度应是断层多次活动叠加形成的。

图5 席坊沟阶地位相图Fig.5 Schematic diagram of the Xifanggou terrace longitudinal profile.

2 结论和存在问题

(1)罗云山山前断裂带中段的龙祠-峪口断错地貌明显，山前洪积扇后缘存在约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来存在5次活动事件，最新一次断裂活动断错了距今(7.52 ±0.1)ka的全新世垆土层。

(3)被断裂断错的地表层上没有盖层，被断错的地层中未见陶瓷、瓦片等文化层，因此最新一次活动事件是否是公元649年7⅟²级或1695年7⅟²级临汾地震还没有确切依据。

致谢 冯东英参加了部分野外考察，工作中得到山西省地震局同行及临汾市地震局的支持，中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室和美国BETA14C实验室完成了14C测年，中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室完成了光释光测年，中国地震局地壳应力研究所地质年代实验室完成了热释光测年，在此一并致谢。

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个案研究是常用的质性研究方法之一。基于个案研究的特点，本文选取个案研究法探究一位新入职高职英语教师的反思性教学实践。

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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 M7⅟² 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。

地震行业科研专项“中国地震活动断层探察-华北构造区(罗云山山前断裂带地质填图)”资助。

* 通讯作者:谢新生，研究员，E-mail:Xinshxhdc@yahoo.com.cn。

许建红，男，1983年生，2006年毕业于中国石油大学(华东)，曾工作于新疆油田分公司，现为中国地震局地壳应力研究所在读硕士生，研究方向为活动构造，电话:13426095634，E-mail:xujianhongmailbox@163.com。