临汾盆地

山西断陷盆地——以临汾盆地为例组员：李建刚，马松，黄一书，冯纪伟皮迪目录一、华北活动地块区二、山西地堑系概况三、临汾盆地四、历史地震及未来发震趋势五、参考文献华北以发育正走滑断裂或正断裂及其控制的地堑、半地堑盆地为特征，其中西部鄂尔多斯活动地块内部构造和地震活动均很微弱，主要活动均发生在周缘的断陷盆地带。西侧是银川—吉兰泰断陷盆地，东侧是山西断陷盆地。右旋走滑断裂水平滑动速率可达5mm/a。一、华北活动地块区二、山西地堑系概况山西地堑系位于华北地区西部,是华北地区强烈地震活动带。大多数破坏性地震呈北东或北西向有规律的分布于地堑中,尤其六级以上破坏性地震,分布更为明显,所以地震的分布与强烈活动的地堑构造有明显关系。山西地堑系是中国东部重要独特的构造地貌类型之一。地堑系的形成大致分为三个阶段：（1）燕山期在NW-NE像主应力作用下，使区内岩石破裂；（2）新生代以来，在NE-SW向主应力作用下，断裂倾向一侧，形成半地堑系；（3）由于太平洋板块和印度洋板块的俯冲作用，在断块下陷曲率最大处产生张性断裂，整个断块不均匀下陷，形成完整断陷地堑构造，而且仍在继续发展扩大之中。三、临汾盆地临汾盆地北以灵石隆起与太原盆地相隔，南以峨眉台地与运城盆地为邻，盆地与隆起之间为一系列倾向盆地的北西到近东西走向的阶梯状高角度正断层，盆地内部还发育有次一级的断裂及其控制的断陷和隆起，其延伸方向与盆地延伸方向基本一致，使盆地内部构造进一步复杂化，这些活动性断裂及其控制的地质构造单元是强震活动的主要场所。地壳活动特征•1）临汾盆地现今地壳形变场整体上表现为盆地下沉，两侧山体相对隆升的继承性变形特征，罗云山断裂为地壳形变速率差异的分界地段;•2)罗云山断裂中段和南段的差异运动相比北段更为显著，最大差异形变速率分别为4mm/a和6mm/a;而在断裂范围内，变形速率均为2mm/a左右，与同期跨断层水准观测结果较为一致;•3)盆地内部在整体下沉的背景下，不同的构造单元具有不同的变形速率，且形变速率自北向南逐渐增大。以临汾市区为界，洪洞-临汾凹陷北部和南部的变形速率分别为0-4mm/a和4～8mm/a;襄汾凸起较为稳定，变形速率在零值附近波动;南部的侯马凹陷形变速率进一步加大，其东北部和西部区域的形变速率分别为4～8mm/a和8～12mm/a。应力场特征临汾市所在的临汾盆地与山西断陷带其它断陷盆地一样，具有北北西－南南东向水平拉张、北东东－南西西向挤压的局部应力场特征，水平拉张分量大于挤压分量，现代地壳应力以北西－北北西的水平拉张作用为主。该应力场控制着场地周围的中小地震活动；其震源错动类型以走滑、近走滑为主，兼有少量斜滑分量，地震断裂以拉张正断层活动为主，兼有个别逆断层活动。盆地内走向北北东－北东的地震断裂以右旋走滑、近走滑为主，走向北西西－北西的地震断裂以左旋近走滑为主，兼有倾滑分量。临汾盆地主要断裂北北东一北东走向1、霍山山前断裂霍山山前断裂位于山西临汾盆地东缘北段的霍山西麓,为一条走向北0°一20°东,倾向西,倾角70“左右的断裂带,北起霍县冯村,向南经沙窝、兴唐寺、厂一胜寺,在苏堡附近被近东西向的苏堡一魏村左旋断裂所截,北延与太原盆地东南缘的太谷断裂相连,全长大于60km。断裂以东的上升盘为霍山不对称背斜,核部由太古界片麻岩等组成,东翼为古生界灰岩;断裂西侧的下降盘为临汾盆地北半部,堆积了上新世以来各时期的地层,它反映了断裂活动的长期性。霍山山前断裂的一个显著特点是存在一个宽阔的断裂破碎带,一般宽十多米,最宽处近百米,主要由杂色断层泥组成,松软湿润,在各大冲沟内都有出露。霍山山前断裂在空间上具有明显的分段性,大致可分为北、中、南3段，各段的断裂展布，地貌表现各不相同。北段(黄瓜条以北至李曹一带)分叉成东西两支断裂,西支断裂发育在山前洪积扇上，沿NNE向延伸。地貌上表现为明显的冲沟被右旋错动以及断层坎发育；东支断裂为NE向，沿基岩山麓曲折延伸，形成山前一系列明显的断层崖和三角面。中段（黄瓜条至广胜寺）是活动最强的段落，断裂紧靠山地边缘，构成山地和盆地的分界线，断层崖和三角面十分明显。此段断裂右旋走滑运动性质显著，其上发育的冲沟及山梁发生了一系列的右旋错动。南段（广胜寺至苏堡）走向转为NE向，在地貌上表现为高40-50m，长7-8km的黄土断坎（国家地震局鄂尔多斯周缘断裂系课题组，1988;徐锡伟等，1990,1993b）。另外，研究区内一个显著的地貌特点是横穿断裂的冲沟十分发育，并且冲沟的上游位于断裂上升盘基岩区。这样伴随断裂活动的发生，位于断裂上升盘基岩区的冲沟容易形成并保留断裂活动的诱发裂点，当裂点不断向上游迁移后退就形成断裂活动诱发裂点序列，每一个裂点就代表断裂活动的一次上升。2罗云山山前断裂带罗云山山前断裂带沿临汾盆地西缘延伸，为临汾盆地西边界的主控断层，是在中生代吕梁山复背斜东翼逆断裂带基础上发展而来的一条复杂的具多期活动特性的构造带，是一条以正断为主兼具右旋走滑分量的活动断裂带，全长约145km。断裂带整体走向NNE，倾向SEE，南部发生弧形转折转为NWW向，北段在土门、魏村以北发散为数条，走向逐渐转为NE（邓起东等，1993a）。断裂带西侧为太古代和古生代地层构成的基岩山区，局部保存有风成黄土堆积；断裂东侧为临汾断陷盆地，总沉降幅度2500-3000m（王挺梅等，1993）。罗云山山前断裂带是一条右旋正断活动断裂，并具有多期活动特征，主要有中更新世末到晚更新世初、晚更新世末至全新世初和晚全新世等三期，各期的平均滑动速率分别为0.2mm/a、0.4mm/a和2mm/a。沿断裂带发现的地球化学异常、大量的地裂缝，以及跨断层水准测量获得的2mm/a垂直差异运动速率显示该断裂是全新世活动断裂（徐锡伟等，1992；王挺梅等，1993），最近断裂带中段的探槽研究，揭示出最新一次地震活动错断了全新世垆土层（许建红等，2011）。3、大阳断裂大阳断裂和浮山断裂是临汾盆地东部两条近平行的断裂，活动程度相对较弱。大阳断裂位置偏北，展布于苏堡断裂和塔儿山北缘断裂之间，全长40km。地貌上断裂表现为NNE至NE向的黄土陡坡带，在宽150m的范围内地形高差约70m，而钻孔揭露出第四纪以来的垂直差异幅度达到287m。根据地层切割关系判断，该断裂带主要活动时期为中更新世，晚更新世以来活动较弱。此外，大阳断裂的西盘还分布着NE至NEE走向的大阳东断裂、大阳镇断裂及曲亭-淹底断裂等次级断裂，其中，大阳镇断层在全新世有过活动（苏宗正等，1989），曲亭-淹底断裂在曲亭水库附近切割马兰黄土直达地表，浅层人工地震剖面也揭示了断层的垂直运动。4、浮山断裂浮山断裂形成于上新世，第四纪以来继续活动，但晚更新世以来活动减弱。断裂走向N20-30°E，倾向NW，长约25km，地貌上该断裂也表现为高达70-80m的黄土陡坡带，显示该断裂为东升西降的正断层，此外在浮山县城东发现的垂直断距为5-6cm的断层，说明浮山断裂在晚第四纪晚期仍具有一定的活动性（邓起东等，1993a，1993b；徐锡伟等，1993c）。7、万安断裂万安断裂南起土门、魏村一带，向东延伸经万安以北，逐渐过渡至霍山山前断裂带，长约45km，走向自南向北由NE逐步转为NEE，西南段倾向SE，东北端倾向S。该断裂由一组彼此或平行或斜列的断层组成，是临汾盆地北部辛置凸起与洪洞凹陷的分界断裂。辛置凸起上新世早期断陷为湖，上新世末至早更新世初的万安断裂活动使其隆起为台地。万安断裂第四纪时期继承性活动，错断了汾河的河流阶地，在崔家庄断错Ⅰ、Ⅱ级阶地分别形成了4m和10m的断错坎，限制了赤峪断裂的发展（邓起东等，1993a，1993b）。8团柏断裂上团柏断裂的走向自南向北由NE转为NEE，倾向S，是一条断面南倾的正倾滑断裂，主要位于汾河右岸，是灵石凸起与辛置凸起西段的分界线，东起霍州市以南陈村,向西经汾西县上团柏到罗云村附近与罗云山断裂相接,全长18km。该断裂发育于石炭系地层中,形成于燕山运动时期。上团柏断裂错断了上新世地层，但没有错动中更新世地层的证据，说明晚第四纪以来活动趋于减弱。下团柏断裂南起峪里一带，经下团柏至霍州郭庄村一带，走向NEE，倾向S，长约16km。在下团柏一带基岩被该断裂断错了335m，同时断裂东段还错断了汾河Ⅳ级阶地，但Ⅲ级以下阶地没有被错断，表明下团柏断裂在晚更新世以来的活动性大大减弱（国家地震局鄂尔多斯周缘断裂系课题组，1988）。近EW向断裂5、什林断裂什林断裂处于临汾盆地与灵石隆起的交汇部位,断裂总体走向近EW，东段倾向N，西段倾向S，长约20km。西段止于蔡家庄断裂,东端止于安乐村一带,而未达霍山断裂。断裂北盘的灵石隆起是一个推挤型横向隆起，隆起区出露的基岩为古生代地层，上覆黄土堆积。什林断裂的走滑运动大于垂直错动量，钻孔资料显示断层的总断距320m以上；形成于中更新世时期的汾河Ⅵ级阶地左旋错动600m，Ⅴ级阶地左旋错距为570m，但晚更新世以来的低级阶地的断错现象不明显。断裂南盘一条近SN向的古河道，北延终止于断层，推测为被什林断裂水平错动的断头河（杨景春等，1987；王乃樑等，1996）。什林断裂发育于古生代地层中,形成于中生代燕山运动时期。新生代上新世开始,在NEE一SWW向区域主压应力场的作用下,该断裂重新活动,上新世末至早更新世初,该断裂又一次强烈活动,使沿断裂带分布的上新统地层普遍发生构造变动甚至直立。第四纪时期什林断裂的强烈活动主要发生于中更新世末至晚更新世初。断裂各段的活动强度不一,错动幅度也不同。6、贾村断裂贾村断裂位于霍州市东涧河凹陷以南，西起霍州城南的南坛村，东至李曹一带，长约11km，走向近EW，是一条北盘下降、南盘上升的正断裂。该断裂是辛置凸起北部涧河次级小凹陷的南缘断裂。在南坛一下乐坪段地貌上表现为一数10m高的断层陡坎,沿陡坎多见有新断层面。涧河小凹陷断陷较深,据靳壁村附近钻井资料,晚新生界地层厚达630m。野外观测断层运动以正倾滑为主兼有左旋走滑,贾村东冲沟东壁上发育一组阶梯状正断层,错断早更新世黄土并影响到晚更新世河流相砾石。贾村东南500m处的断层将午城黄土及马兰黄土错断,断面上有倾角向西,侧伏角为14°的擦痕显示左旋,一片麻岩砾石被左旋错断38cm。据上述资料推测,贾村断裂可能形成于上新世时期,第四纪以来多次活动,全新世活动不明显。9、苏堡断裂苏堡断裂，也称洪洞断裂。走向近EW，倾向N，长约31km，是临汾盆地北部洪洞凹陷与临汾凹陷的分界断裂。断裂西起土门、魏村一带与万安断裂和罗云山断裂相交汇，左旋错断了罗云山断裂，向东到达蜀村、苏堡一带，限制了霍山山前断裂带的南延。是多条断裂带的分界断裂。该断裂大部分隐伏于盆地的平原区,是临汾盆地中一条十分重要的断层。苏堡断裂在遥感影像上的线性特征不够清晰，受晚更新世及全新世冲洪积物的覆盖，表现为隐伏断裂。地震和电法勘探结果表明，苏堡断裂由三条北盘下降的正断层组成,中间主断层断至第四系上部。四、历史地震及未来发震趋势据历史记载,临汾盆地从公元231年至今共发生过五级以上破坏性地震17次,占整个山西省破坏性地震30%。众所周知,全国有18个八级以上的历史强震,临汾盆地就占两个。另外近代小震活动频繁,1971年9月至1974年共记录到1.0级以上地震1962次,1971年6月至9月还连续发生过三次4.0级以上有感地震。1303年9月17日，山西洪洞县、赵城发生8级大地震，史称河东地震。这次地震是我国历史上第一个有详细记录的地震。由于洪洞人口稠密，农业和文化发达，因此，地震造成的破坏和伤亡极其严重。山西、陕西、河南的几十个府州县的史书对此都有记载。受灾严重的有山西、河南、陕西等地，范围达数千平方公里。利泽渠等大型水利设施受到严重破坏。据吉县《大帝庙碑》记载：“河东地震，压杀者二十余万人，屋之存者什之三、四”。《临汾县志》也记载道：“于时死者二十余万人，祸甚惨毒”。当时地震灾区人口总共40余万，地震的死亡人数达到人口总数的50％。地震后，元成宗铁穆耳发钞9.6万锭，派遣使者前去救济，减免公差和税务，开放山场河湖，听民采捕，以渡灾年。震