新生代太行山南段成山过程研究

龚明权，马寅生，黄继忠，徐金明

（1.山西大同大学云冈学学院，山西大同037009)；2.中国地质科学院地质力学研究所，北京 100081；3.上海大学文化遗产保护基础科学研究院，上海 200444；4.上海大学土木工程系，上海 200444）

中国地势的一个显著特点是存在着三个巨大的台阶，即地势由青藏高原逐级向太平洋沿岸下降。在三个地形台阶交界带及其邻近区域上，断裂活动无疑是较为集中，错断幅度上较大，活动时间较长，这些地段成为研究内、外动力地质作用极为显著和有利的地区。地处我国第二大地貌台阶的华北山地，是我国研究新构造运动、地文期、地貌发育历史的摇篮，成果丰富[1-9]。太行山位于这个第二大地貌台阶的东缘，是在地壳伸展环境下成长起来的，内部断裂较少，结构简单完整，其上发育的地貌面有条件得以较好地保存，是研究地貌面形成、演化机理的理想所在，还可以促进新生代华北地块地史学研究。

1 太行山南段夷平面的分布和形态特征

夷平面是地壳经历一段较长期的稳定状态，通过各种外力作用对地表面进行剥蚀、侵蚀和堆积的统一过程中形成的一个大致平坦的面。以1∶20万地质图为依据，用CorelDRAW X6(64-bit)软件可绘制太行山南段区域地质图（如图1），在此基础上，结合1∶5万地形图，同样绘制5条平行且近等距离的太行山南段横向剖面图（如图2～图6）和2 条纵向剖面图（如图7～图8）。通过室内在1∶5 万地形图上对太行山南段山地地貌特征详细分析基础上，然后对夷平面间过渡地带、断层经过地带、火山岩形态及与围岩接触面形态特征等典型区域的重要地带进行了详细野外调查研究，结合前人研究，认为太行山南段存在北台期夷平面、太行期夷平面和唐县期宽谷面三级夷平面，且各有其自身特点。

太行山南段北侧横剖面1-1′（图2），起于邯郸市南16 km 的林峰乡，向西北经武安县庄晏乡、左权县南4 km 的五里坝，直到左权县西北约20 km 的界峪村，全长130 km。

横剖面2-2′（图3），起于安阳市西20 km 的水冶镇，经林州著名的红旗渠、黎城县北5 km 的停河镇、武乡县平头乡，后进入长治盆地北侧的襄垣县，全长128 km。

图3 太行山南段横剖面2-2′

横剖面3-3′（图4），北起河南淇县，西经过一段低山和丘陵地带进入林州盆地南部，再经过林州盆地西缘多条断裂进入太行山南段中山地区，在壶关县玉峡观一带时达到海拔1.7 km 以上，向西地势渐降，由中山向长治盆地过渡，降低到1 k m 之下，全长达130 km以上。

图4 太行山南段横剖面3-3′

横剖面4-4′（图5），东南起于辉县赵固乡冲积平原，向西北之上八里镇后地势由海拔200 m 左右直线跨上500～650 m 左右台阶后又过一宽约在1 km 内的北东东向陡峭山梁，又过一北东向的两壁陡直的深沟，进入中山区，又经过峪河和陵川县一段中山区后一直向西北地势渐渐降低，经过几个宽谷后到长子县南海拔900 m的慈林镇附近，全长102 km。

图5 太行山南段横剖面4-4′

横剖面5-5′（图6），从焦作市西南的朱村镇，过丹河和白水河，经晋城渐降，向西北地势走低一段后出太行，又呈上升，逐渐进入沁河流域，最后达山西省阳城县，全长85 km。

纵剖面6-6′地形线（图7），起于河南沁阳，向北东经山西陵川、平顺，过北耽车（浊漳河），后进入河北，过涉县索堡镇（清漳河），达涉县偏城镇，总长190 km。

图7 太行山南段纵剖面6-6′

纵剖面7-7′地形线（图8），起于焦作，向北东经云台山景区进入陵川县境，过平顺县杏城镇，直穿浊漳河，又过清漳河直达武安县阳邑镇，总长170 km。

图8 太行山南段纵剖面7-7′

通过以上剖面分析可以看出：

（1）北台面：在太行山南段残留很少，分布于太行面范围内以孤峰峰顶的形式保留下来。由东向西看，太行山南段以及太行山中段基本处于相同高度，峰顶基本相平，说明太行山南段和中段主脊线上大部分区域在北台面形成以后纵向相对变形微弱且同步；由南西向北东顺山脊线方向看，东缘陡直，向西则缓倾，说明在垂直山脊方向上东侧变形强、西侧变形弱。北台面分布在平顺县、壶关县、陵川县及阳城县。北台面在平顺县地势最高，向北、向西、向南北台面高度呈下降趋势，构成一个穹形形态。其中面积最大、典型的北台面分布在平顺县东南10 km，共计12 个1.8 km 以上的海拔高度相近的孤峰或山峁，以凤子岭1 887 m 为最高，较平的峰顶面联合构成了北台面，这些孤峰以北东向展布为主，与太行山总体走向一致。阳城县析城山北台面与此处相近，同样是以10 多个高度基本相近的孤峰峰顶面构成。

（2）太行面：太行面在太行山南段大面积分布，占据了中部山顶，由山顶面构成，主要在平顺县、壶关和陵川县，高度1 400～1 650 m，主要形态为由山顶的面状岩溶洼地向各个方向延伸的梁状或山塬面，平面上看呈海星状，中心地带为面状，地势最高，也呈穹形形态。向南太行面高度逐渐降低，在云台山一带降到大约1 100 m 左右，构成主要山峰峰顶以及分水岭，分水岭一带则常常构成面积在数平方千米或数十平方千米的山塬面，向东在靠近山麓地区，随着水系网密度的增加以及相应河流侵蚀活动的加剧，太行面被侵蚀切割成山梁面或山峁面甚至被破坏殆尽。太行面典型地区在平顺县南边玉峡关附近，为一完全封闭的洼地。由此区域向北到林州境内，降低到650～750 m；向南到辉县和陵川县之间，降到1 350～1 450 m；再到云台山及其以南区域，大约降到700～1 000 m 之间。阳城县析城山太行期岩溶面与此处相近，高度基本一致。而太行面在太行山南段东侧为低山山顶面，如在河南鹤壁市一带高度在700 m 左右；漳河以北，鼓山之顶为500 m 左右。

（3）唐县面：主要分布在北台面和太行面外围的山麓地区或太行面退出的区域，海拔多在300～800 m。在山前地带，唐县面也多被切割为低山梁面或山峁面或残丘；山中部分则以盘状宽谷的沟谷形态向里伸入。太行山南段几乎所有沟谷之中，常常较大的沟谷以盘状宽谷面形态出现，“U”形谷常常发育其上形影相随，而且由山里向外宽度逐渐稍微加大，海拔渐降，盘状宽谷向山外延伸常与山麓地带的山麓面相连。

一般来说，太行面被强烈切割的谷地中，太行面与北台面高差在200～300 m，太行面与唐县面高差在250～350 m，而由山区往外，在山麓地带太行面与唐县面高度差明显增大，有时达到700 m 左右，如辉县西（如图5）。在太行山东侧，唐县面海拔降到350～500 m，出山后到平原地区唐县面多由山麓面逐渐被埋藏；在太行山西侧则以山麓面形态与盆地过度或转为埋藏面，山体两侧均以断裂为界。在太行山南段东侧主脊附近，林州-辉县以西，唐县面海拔在由400 m 左右向山中逐渐升高到600 m左右，与太行面高差达700 m；太行山东南缘焦作附近，唐县面与太行面高差则不超过500 m；在太行山南段北端，唐县面与太行面高差也不超过300 m。说明在唐县面形成之前至太行面形成之后这段时期，太行山南段中部较太行山南段南北两端差异升降幅度大得多。

总体上，太行山南段北台期夷平面、太行期夷平面及唐县面均呈穹形，之间为坡度较大的斜坡相连；北台面以孤峰状点缀在太行面上，太行面在山顶以面状分布，向低处呈梁状和峁状延伸开来，状似海星；在侵蚀太行面的沟谷中，沟谷横剖面往往显示出浅盘状形态，该浅盘状面与唐县期夷平面的盘状宽谷上下叠覆分布，呈盘中盘状；太行面与北台面高度差比较稳定。

2 太行山南段夷平面的变形

通过夷平面研究，新生代太行山南段是以断块形式成山的，通过穿越太行山南段4 条横剖面可以看出太行山南段发生的夷平面变形。横向上太行面和唐县期宽谷面由山体主脊向两侧降低，东侧由主脊到山体边界二三十千米的距离内，高度下降了近千米，说明夷平面经过强烈变形；太行山南段西侧长治盆地和沁水盆地也相对太行山下降，太行面在此被剥蚀，唐县面由盆地东侧1 km 降到盆地之下变成埋葬面，长治断裂错断唐县面达500 m；东西两侧相对太行山下降，同时山体两侧以断裂为界，就是说，夷平面横向变形有穹形弯曲，有断裂变形，从而导致太行山地形成真正的山体出现。太行山南段夷平面变形各部分并不是同步的，变形幅度也是各有差别的。总体上说，中部林州盆地和辉县盆地变形幅度较两端大；太行面形成之后，林州盆地太行面累计错断达600 m 左右，唐县宽谷面形成之后太行面、唐县面被错断500 m；辉县盆地太行面被累计错断大于1 400 m；唐县宽谷面形成之后太行面、唐县面被错断约600 m。南部焦作一带唐县面形成前夷平面变形弱，唐县面形成之后太行面和唐县面被错断500 m，为同步变形；北部林州盆地北端，唐县面错断前太行面变形微弱，唐县宽谷面被错断时二者共同被错断达500 m。而太行山南段纵向上，南部由于三门峡、济源、焦作一带近东西向盆地及盆地北侧阶梯状断裂下降而降低；北端由于武安凹陷盆地成盆而降低，中部的东半部因林州盆地、辉县盆地断陷成盆而降低，但中部西半部的山地主体没受影响，纵向上也呈穹形弯曲。

由上分析可以得出结论，太行山南段太行面与北台面上高差较为稳定，说明太行面形成之前北台面变形微弱。太行山南段主要变形时间在太行面形成之后和唐县期宽谷面形成之前、以及唐县宽谷面形成之后均有较大幅度变形，而且前者变形在中部，南部和北部变形微弱；与前者变形相比，后者变形范围广，变形较强烈。太行山中段变形强烈，主要变形则是发生在形成“U”形谷之后，说明太行山中段与太行山南段主要变形时间、变形强烈程度有差别。但太行山中段和南段山顶夷平面高度保持相对稳定，充分说明太行山隆升机理是在一个拉张环境下形成，个别次级断块相对山体主体下降，主体凸现成山。

3 太行山南段夷平面的形成时代

（1）北台期夷平面形成时代：太行山南部三级夷平面中，由于最老的北台期夷平面剥蚀的较彻底，仅留下极少的山峁，同时太行山南部侵入岩和火山岩较太行山中部、北部要少得多，所以寻找太行山南部地区现有的可以用于确定北台面形成时代的具体材料难度较大，可行的办法就是借鉴前人研究和太行山及附近区域地貌面对比来确定，再就是由山体外边相邻的盆地或平原沉积地层来佐证。

华北山地北台面形成时代众说纷纭[10-15]。据已有资料，太行山南段平顺县境内，海拔在1 500～1 700 m的夷平面中，有岩脉侵入岩体，最新的同位素测年年龄为126.45～74.4 MaBP[16]，而其上覆有同位素年龄为42～69 MaBP 花岗岩、安山岩，该处北台面的形成时代应该认为属早白垩世至古始新世。另外，太行山南段东边、南边盆地形成在古近纪，盆地底界开始都是侵蚀面，东边盆地基底为太古界地层；南边盆地基底是三叠系地层，完全都是一个大的间断面。依照吴忱先生的说法，整个华北山地，自晚白垩世末期山地已被剥蚀夷平，即在早、晚白垩世地面均形成准平原。古新世时期在准平原地面上又发育了风化壳。中始新世时期发生喜马拉雅运动第一幕，将准平原抬升从而构成了山地的顶部，即是北台期夷平面，也称山顶面。由此，太行山南段北台期夷平面应该产生在晚白垩世与始新世之间。

（2）太行期夷平面形成时代：据钱学溥对省平顺县以及阳城县析城山的岩溶剥蚀盆地研究，盆地上发育的堆积物与邻区中新统能够很好的对比。太行山南段河南林州一带发育有侵入岩脉，侵入岩脉及其所在的古生界地层被侵蚀夷平为夷平面。最新侵入岩为正长岩，K-Ar 年龄45.5 MaBP[17]。上覆有由杂色粘土岩、砂岩、含砾砂岩构成的中中新世彰武组和九龙组，由此判断此期夷平面形成于中中新世之前，约中新世前半期。

（3）唐县期宽谷面形成时代：唐县宽谷面形成时代众说纷纭，究其根源在于唐县宽谷面侵蚀的地层时代跨度大，分布广泛，高度也是跨度大，根据面上最新侵蚀地层和最老上覆地层判定唐县面形成时代，结果造成宽泛的形成时代。云台山景区内的唐县期宽谷面上的堆积物最老的年龄是2.58 Ma。

在太行山中段南部，距离太行山南段较近的左权县羊角镇有玄武岩分布，野外考察发现玄武岩体充填在一北西-南东向的“U”形谷内，“U”形谷发育在唐县期宽谷面上。取两个玄武岩样进行同位素年龄测试[18]，年龄分别是(3.45 ± 0.34) Ma和(2.3 ± 1.3) Ma（如图9）。因此，这里“U”形谷形成于(3.45 ± 0.34) Ma 之前，进而说明唐县宽谷面形成时间更老。

图9 羊角玄武岩40Ar/39Ar的年龄谱图

在太行山南段林州、鹤壁一带，唐县期夷平面蚀平的最新地层是中中新世的彰武组以及九龙口组；唐县面上的杂色粘土岩，其孢粉组合可与山东山旺、陕西蓝田、北京周口店新第三纪孢粉组合对比，属于上新世[19]。

上述综合对比可以看出，太行山南段唐县期盘状宽谷面应该是形成在中新世，而且在中新世末期至上新世初期经历了快速切割从而上面形成“U”形谷，上新世中期羊角玄武岩喷发期间太行山中段发生剧烈上升，由此成为了太行山中段主要上升时期。

4 结论

（1）太行山南段发育北台期、太行期及唐县期三级夷平面，均呈穹形，之间均为坡度较大的斜坡相连；北台面以孤峰状点缀在太行面上，太行面在山顶以面状分布，向低处呈梁状和峁状延伸开来，状似海星；太行面与北台面高度差较稳定。唐县面主要分布在北台面和太行面外围的山麓地区或太行面退出的区域，在山前地带，唐县面也多被切割分解为低山梁面或山峁面或残丘，位于山中部分则以盘状宽谷的沟谷形态向里伸入，向山外延伸常与山麓地带的山麓面相连。“U”形谷非常发育，而且常常发育在盘状宽谷上，形影相随。

（2）通过地貌面分析，将太行山南段新生代升降过程划分为6 个主要阶段，其时代和幅度为：①古近纪太行山南段相对上升，周边盆地断陷沉降，太行山南段上升幅度约250 m 左右；②古近纪末到中中新世构造活动减弱，经过较长时间的侵蚀夷平，在太行山地区形成太行期夷平面；③中中新世之后一段短暂时期，太行山南段发生激烈差异活动，太行期夷平面解体，相对上升幅度以中部辉县、林州之西为核心，最大达到大约800 m 左右，南北两端活动微弱；④中新世晚期又进入新的平稳期，形成最后一期壮年期夷平面，由于发育时间较短，夷平过程不彻底，仅形成宽谷面即唐县期宽谷面；⑤上新世初，太行山南段又一次快速隆升，上升幅度以中部辉县、林州之西为核心，最大达到大约600 m左右，南北两端大约上升500 m 左右。同时，河流下切，切割深度大约100～150 m 左右，在太行山中、南段普遍形成“U”形谷；⑥上新世晚期之后，太行山南段发生间歇性活动，期间总体上升幅度约100 m 左右。