大地测量与地球动力学

测线编号	完成物理点数/个	完成炮线长度/m	完成测线长度/m	完成满覆盖(50次)长度/m	处理剖面长度/m
CX1	350	1 638	2 115	1 730	1 865
CX2	151	906	1 329	998	1 094
CX3	229	1 602	2 040	1 694	1 811
合计	730	4 146	5 484	4 422	4 770

测线编号	完成物理点数/个	完成炮线长度/m	完成测线长度/m	完成满覆盖(50次)长度/m	处理剖面长度/m
CX1	350	1 638	2 115	1 730	1 865
CX2	151	906	1 329	998	1 094
CX3	229	1 602	2 040	1 694	1 811
合计	730	4 146	5 484	4 422	4 770

断点编号	断层	上断点位置	测线	断层性质	视倾向	错断层位	活动时代
Ftp1	主断层	110.535°E，34.858°N	CX1	正断层	N	t1	Qh
Ftp2	次级断层	110.535°E，34.859°N	CX1	正断层	N	t1	Qh
Ftp3	主断层	110.490°E，34.854°N	CX2	正断层	N	t1	Qh
Ftp4	主断层	110.437°E, 34.841°N	CX3	正断层	N	t1	Qh
Ftp5	反向次级断层	110.437°E，34.844°N	CX3	正断层	S	t1	Qh

断点编号	断层	上断点位置	测线	断层性质	视倾向	错断层位	活动时代
Ftp1	主断层	110.535°E，34.858°N	CX1	正断层	N	t1	Qh
Ftp2	次级断层	110.535°E，34.859°N	CX1	正断层	N	t1	Qh
Ftp3	主断层	110.490°E，34.854°N	CX2	正断层	N	t1	Qh
Ftp4	主断层	110.437°E, 34.841°N	CX3	正断层	N	t1	Qh
Ftp5	反向次级断层	110.437°E，34.844°N	CX3	正断层	S	t1	Qh

剖面编号	时代	位置	近断层底界深度/m	近断层地层厚度/m	断层落差/m	时间/ka	断层平均活动速率/m·ka^－1
CX1	Qh	上升盘	18.49	18.49	10.17	11.7	0.87
下降盘	28.67	28.67
$\mathrm{Q}_{\mathrm{p}}^{3}$	上升盘	32.21	13.72	10.77	114.3	0.09
下降盘	53.15	24.49
$\mathrm{Q}_{\mathrm{p}}^{2}$	上升盘	75.61	43.40	2.72	647	0.004
下降盘	99.27	46.12
$\mathrm{Q}_{\mathrm{p}}^{1}$	上升盘	167.81	92.19	211.67	1 807	0.12
下降盘	403.13	303.86
N₂	上升盘	167.81	0	197.62	20 450	0.01
下降盘	600.75	197.62

剖面编号	时代	位置	近断层底界深度/m	近断层地层厚度/m	断层落差/m	时间/ka	断层平均活动速率/m·ka^－1
CX1	Qh	上升盘	18.49	18.49	10.17	11.7	0.87
下降盘	28.67	28.67
$\mathrm{Q}_{\mathrm{p}}^{3}$	上升盘	32.21	13.72	10.77	114.3	0.09
下降盘	53.15	24.49
$\mathrm{Q}_{\mathrm{p}}^{2}$	上升盘	75.61	43.40	2.72	647	0.004
下降盘	99.27	46.12
$\mathrm{Q}_{\mathrm{p}}^{1}$	上升盘	167.81	92.19	211.67	1 807	0.12
下降盘	403.13	303.86
N₂	上升盘	167.81	0	197.62	20 450	0.01
下降盘	600.75	197.62

剖面编号	时代	位置	底界面深度/m	地层厚度最大值/m	地层沉积时间/ka	地层沉积速率/m·ka^－1
CX2	Qh	下降盘	17.57	17.57	11.7	1.50
$\mathrm{Q}_{\mathrm{p}}^{3}$	下降盘	59.31	41.74	114.3	0.37
$\mathrm{Q}_{\mathrm{p}}^{2}$	下降盘	184.95	125.64	647	0.19
$\mathrm{Q}_{\mathrm{p}}^{1}$	下降盘	377.09	192.14	1 807	0.11
N₂	下降盘	636.16	259.07	20 450	0.01
CX3	Qh	下降盘	22.70	22.70	11.7	1.94
$\mathrm{Q}_{\mathrm{p}}^{3}$	下降盘	70.65	47.95	114.3	0.42
$\mathrm{Q}_{\mathrm{p}}^{2}$	下降盘	147.74	77.09	647	0.12
$\mathrm{Q}_{\mathrm{p}}^{1}$	下降盘	489.92	342.18	1 807	0.19
N₂	下降盘	727.47	237.54	20 450	0.01

剖面编号	时代	位置	底界面深度/m	地层厚度最大值/m	地层沉积时间/ka	地层沉积速率/m·ka^－1
CX2	Qh	下降盘	17.57	17.57	11.7	1.50
$\mathrm{Q}_{\mathrm{p}}^{3}$	下降盘	59.31	41.74	114.3	0.37
$\mathrm{Q}_{\mathrm{p}}^{2}$	下降盘	184.95	125.64	647	0.19
$\mathrm{Q}_{\mathrm{p}}^{1}$	下降盘	377.09	192.14	1 807	0.11
N₂	下降盘	636.16	259.07	20 450	0.01
CX3	Qh	下降盘	22.70	22.70	11.7	1.94
$\mathrm{Q}_{\mathrm{p}}^{3}$	下降盘	70.65	47.95	114.3	0.42
$\mathrm{Q}_{\mathrm{p}}^{2}$	下降盘	147.74	77.09	647	0.12
$\mathrm{Q}_{\mathrm{p}}^{1}$	下降盘	489.92	342.18	1 807	0.19
N₂	下降盘	727.47	237.54	20 450	0.01

中条山北麓断裂解州段永济次段新构造活动幕次研究

史双双 ¹^,² , 王晓霞 ²^,³^,* , 张龙飞 ¹^,²

大地测量与地球动力学 | 地震地质 2025,45(11): 1134-1141

收起

大地测量与地球动力学 |地震地质 2025 , 45 (11) : 1134 -1141

中条山北麓断裂解州段永济次段新构造活动幕次研究

全屏

史双双¹^,², 王晓霞²^,³^,*, 张龙飞¹^,²

作者信息

1 山西省震灾风险防治中心, 太原市水西关南街2号, 030002

2 太原大陆裂谷动力学国家野外科学观测研究站, 太原市晋祠镇, 030025

3 山西省地震局太原地震监测中心站, 太原市晋祠镇, 030025

通讯作者:

王晓霞, 工程师, 主要从事地震监测研究, E-mail: 524879859@qq.com

WANG Xiaoxia, engineer, majors in earthquake monitoring, E-mail: 524879859@qq.com

作者简介:

史双双, 博士, 高级工程师, 主要从事新构造与盆地动力学研究, E-mail: shishsh@126.com

Neotectonic Activity Episodes in Yongji Subsection of Haizhou Section of Northern Zhongtiaoshan Fault

Shuangshuang SHI¹^,², Xiaoxia WANG²^,³^,*, Longfei ZHANG¹^,²

Affiliations

1 Earthquake Risk Prevention and Control Center of Shanxi Province, 2 South-Shuixiguan Street, Taiyuan 030002, China

2 National Continental Rift Valley Dynamics Observatory of Taiyuan, Jinci Town, Taiyuan 030025, China

3 Taiyuan Earthquake Monitoring Center Station of Shanxi Earthquake Agency, Jinci Town, Taiyuan 030025, China

SHI Shuangshuang, PhD, senior engineer, majors in neotectonics and basin dynamics, E-mail: shishsh@126.com

出版时间: 2025-11-15 doi: 10.14075/j.jgg.2024.11.500

文章导航

摘要

收起

运用构造-地层学分析方法, 通过钻孔约束, 对解州凹陷西南部跨断层的浅层地震剖面进行解译。在此基础上, 追踪中条山北麓断裂解州段永济次段新构造运动的5个重要构造界面, 定量分析断裂的活动规律及地层沉积速率, 建立中条山北麓断裂解州段永济次段新构造活动幕。

关键词

中条山北麓断裂 / 永济次段 / 浅层地震勘探 / 活动速率 / 新构造活动幕

Abstract

收起

Applying the structural-stratigraphic analysis method, the shallow seismic profile across the fault in southwestern Haizhou depression is interpreted through borehole constraints. On this basis, five important structural interfaces of Yongji subsection of Haizhou section of northern Zhongtiaoshan fault are traced, the activity patterns of fault and sedimentation rates of strata are quantitatively analyzed, and the neotectonic activity episodes in Yongji subsection of Haizhou section of northern Zhongtiaoshan fault are established.

Key words

northern Zhongtiaoshan fault / Yongji subsection / shallow seismic exploration / activity rate / episode of neotectonic activity

引用本文

史双双, 王晓霞, 张龙飞. 中条山北麓断裂解州段永济次段新构造活动幕次研究. 大地测量与地球动力学, 2025 , 45 (11) : 1134 -1141 . DOI: 10.14075/j.jgg.2024.11.500

Shuangshuang SHI, Xiaoxia WANG, Longfei ZHANG. Neotectonic Activity Episodes in Yongji Subsection of Haizhou Section of Northern Zhongtiaoshan Fault[J]. Journal of Geodesy and Geodynamics, 2025 , 45 (11) : 1134 -1141 . DOI: 10.14075/j.jgg.2024.11.500

正文

收起

运城盆地位于鄂尔多斯块体东南缘、山西断陷带南端，地处华北块体、鄂尔多斯块体和秦岭造山带三大块体构造交汇处，是由中条山北麓断裂及峨嵋台地南缘断裂控制的一个不对称半地堑盆地^[1-3]。运城盆地新构造活动强烈，是山西断陷带新近纪以来构造活动强烈的典型代表，自形成以来发生较持续的断陷活动，表明其一直处于新构造运动发展过程中^[4-6]。盆地新构造运动的构造形迹保存完好，连续完整的构造-地层信息记录为活动断裂的新构造研究提供了天然素材^[7-8]。

中条山北麓断裂控制着运城盆地晚新生代的沉积作用，是一条具有多期活动的正倾滑断裂^[8]。为解决正倾滑断层的活动性问题，国内外学者尝试使用多种研究方法。除探槽分析和构造-地貌分析^[9-10]外，断裂演化模式及断裂活动与构造过程的关系研究还需要采用多种不同尺度和跨学科的方法，如地震反射剖面、区域地质及地球物理分析、地震活动性分析等^[11-13]。高分辨率地震反射勘探技术为完整研究断裂新构造运动学过程及机制提供了重要的方法手段^[14-15]。本文尝试利用获取的高分辨率地震反射剖面及钻探资料来精细划分中条山北麓断裂解州段永济次段的新构造演化幕次。

1 地质背景

收起

运城盆地形成于中新世^[16]，中条山北麓断裂是其南边界断裂，具有发生7级地震的构造条件^[17]。该断裂分隔了南部中条山隆起及北部运城断陷盆地(图 1)。地震反射勘探资料揭示运城盆地新生界厚度最厚可达5 000 m以上^[18]，钻孔古地磁研究表明第四系厚度在400 m以上^[19-21]。程绍平等^[22]以西姚温和磨河村附近断裂走向转折点为界，将中条山北麓断裂分为3个几何段落，自西南向东北依次为韩阳段、解州段和夏县段。Chen等^[5]将解州段分为西部的永济次段和东部的盐湖次段。解州段所控制的解州凹陷不仅是运城盆地新近纪沉积中心^[23]，该段的盐池-硝池一线也是整个运城盆地最深的第四纪沉积中心^[9]。

前人对中条山北麓断裂做了大量工作。程绍平等^[22]对该断裂的分段模型进行较深入的研究; 徐伟等^[24]通过对河流地貌参数进行分析，认为新构造运动是控制河流地貌发育的主要因素，且断裂中段西部的永济南一带滑动速率最大。另外，地磁地层学研究认为，中条山抬升与青藏高原和鄂尔多斯块体的构造抬升有关^[25]。种种迹象表明，该断裂的构造演化具有分段性及分期性，但其完整的新构造演化幕次仍未得到精细划分。本文研究区位于活动性最强的中条山北麓断裂解州段西段的永济次段。

2 浅层地震勘探

收起

2.1 勘探方法及测线位置

为探明中条山北麓断裂及其分支断裂的平面展布位置，分析新构造活动幕次，在中条山北麓断裂解州段永济次段开展高分辨率二维地震勘探工作。为获得高信噪比和高分辨率的地震反射资料，本次勘探采用法国Sercel公司生产的428XL数字地震勘探仪，接收总道数300道，使用60 Hz数字检波器，采用3串联组合方式，仪器采集记录长度2 s，采样间隔0.5 ms。激发采用美国PELTON公司生产的Ⅱ型可控震源。通过物理点实验，确定本次数据采集扫描频率为8~140 Hz，扫描长度16 s。本次测线覆盖次数为50次，CDP点距1.5 m，道间距3 m，炮点距9 m，在弯线及村庄外围加密成3 m。

本次二维地震勘探测线方向垂直中条山北麓断裂走向，近NNW向布设，共布设3条勘探测线，分别为CX1、CX2和CX3，实际完成剖面总长度4 770 m，测线总长度5 484 m，各测线的详细参数见表 1，测线布设位置见图 2(图 1中黑框，填图断裂来自文献[10])。本文对CX1、CX2及CX3这3条剖面进行构造-地层的精细解译。

2.2 构造-地层解译

2.2.1 CX1测线

CX1测线位于研究区东部的郭李村南侧小路，南起中条山脚下，北到郭李村北，由南向北探测，测线长度2 115 m，剖面长度1 865 m(图 2)。该测线共解释5个反射波组，即t1、t2、t3、t4及t5波组，5组波能量较强、频率较高。t3界面呈现较为明显的削截特征，其下地层顶部被该界面削截，下部地层超覆于界面t4之上，t5界面之上地层同样具有超覆特征。剖面中t1波组双程反射时间在157~162 ms之间，t2波组在175~219 ms之间，t3波组在213~279 ms之间，t4波组在465~561 ms之间，t5波组在630~762 ms之间，剖面揭示范围内盆地地层厚度较山前稍厚，具体见图 3。

该剖面解释出2条断裂，其中Ftp1为中条山北麓断裂主断裂，位置与前人填图结果基本吻合^[10]，主断裂上断点位于剖面之外; 断点Ftp2为本次新解释出的活动断裂，在CDP45点处(地面投影位置110.535°E，34.859°N)，反射波同相轴发生错断，该断裂以次级断裂形式叠加于主断面之上，上断点埋深不大于100 ms。

2.2.2 CX2测线

CX2测线位于中条山北麓断裂解州段永济次段中部的热电厂东侧小路，南起中条山脚下，北到336省道以北，由南向北探测，测线长1 329 m，剖面长度1 094 m(图 2)。与CX1剖面一样，解释出t1、t2、t3、t4及t5五个反射波组，t4及t5界面之上地层具有较为明显的超覆特征，推测该时期发生水进作用，湖面加宽。其中，t1波组双程反射时间在143~187 ms之间，t2波组在135~203 ms之间，t3波组在217~275 ms之间，t4波组在306~434 ms之间，t5波组在374~664 ms之间，剖面揭示范围内地层厚度大体趋势为盆地较山前厚。剖面发育中条山北麓断裂主断裂(编号Ftp3)，该断裂以铲式形态位于剖面南部，断面北倾，向下延伸至剖面底部2.0 s，上断点位置未在本剖面范围内揭示(图 3)。

2.2.3 CX3测线

该测线位于研究区西部的永济市城西小区西侧道路，由南向北探测，南起中条山脚下，北到李店村北，测线长度2 040 m，剖面长度1 811 m(图 2)。在该剖面上同样解译出5组能量较强、频率较高的反射波组t1、t2、t3、t4及t5，这些波组在剖面北部较为连续，靠近山前转变为漫反射。在CX3测线附近实施2个钻孔ZK24和ZK25，完钻深度分别为55 m和60 m，岩芯编录结果(图 4)显示，钻孔勘探深度范围内发育大段卵石层，ZK25揭露的卵石层厚度超过55 m，推测实际更厚，对应该剖面南部的反射质量不佳，CDP600及其南部出现不连续的漫反射特征。通过与CX1和CX2剖面进行对比，本剖面解译的5个反射波组中，t1波组双程反射时间在104~161 ms之间，t2波组在134~185 ms之间，t3波组在286~306 ms之间，t4波组在569~696 ms之间，t5波组在719~917 ms之间。地层厚度特征与CX1和CX2较为不同，表现为南厚北薄。

在CX3剖面中，主断面(Ftp4)向上延伸至地面CDP0附近(地面投影位置110.437°E，34.841°N)，与中条山北麓断裂的填图位置吻合^[10]，由此认定该断层即为中条山北麓断裂的主断面。在该剖面CDP172附近，t2强反射波组被明显断错，Ftp5(地面投影位置110.437°E，34.844°N)断面南倾，属于中条山北麓断裂的反向次级断层。

2.3 勘探综合结果

为标定地震反射剖面浅部地层解译结果，在研究区开展钻孔勘探。上述3条测线附近共布设有4个钻孔，完钻深度55.0~60.0 m不等，其中ZK5位于CX1附近，ZK15位于CX2附近，ZK24和ZK25位于CX3附近(图 2)。综合地震反射解释结果及钻孔对浅部地层的约束，结合前人在运城盆地的钻孔信息，对研究区地震反射剖面揭露的地层分层进行划分，钻孔柱状图见图 4。同时为标定深部地层，收集研究区及周边的深孔资料^{[8, 12, 20, 26]}进行比对。

2.3.1 全新统(Qh)

曾金艳等^[12]通过对运城盆地盐湖南东部的Pz5钻孔(位置见图 1)进行光释光测年研究，得出第四系全新统厚度为7.2 m，上更新统厚度为28.2 m。李肖杨等^[8]通过对盐湖钻孔(YHK)(位置见图 1)进行测年分析，得出盐湖东缘全新统5.49 m对应的光释光年龄为31.80±2.60 ka。考虑到运城盆地解州凹陷第四系厚度在中条山附近快速加厚的特征^[23]，结合本次4个钻孔资料，钻孔剖面中全新统厚度为17.6~23.1 m不等(图 4)，初步认为剖面中t1反射面对应全新统底界面。

2.3.2 上更新统($\mathrm{Q}_{\mathrm{p}}^{3}$)

t2强反射波组在3条剖面上均较为连续稳定，局部识别出古河道(图 3)。前人对盐湖钻孔进行沉积环境分析认为，55 m深度以上地层(约0.2 Ma以后)转为以河流相沉积为主，盆地从湖相沉积转向遭受广泛剥蚀^[8]，与本文解释方案的反射特征对应，由此认为t2对应上更新统底界。以剖面CX1为例，根据地震剖面解译结果，得出断裂上盘该层底界对应深度介于53.1~106.4 m之间，层厚为24.5~69.1 m。

2.3.3 中更新统($\mathrm{Q}_{\mathrm{p}}^{2}$)

运城盆地盐湖东北端的P3钻孔^[20]完钻深度为632.51 m(位置见图 1)，磁性地层学研究结果表明，该钻孔揭示出中更新统底界埋深254 m，第四系底界埋深409 m。0.7 Ma以来，YHK记录的沉积物厚约200 m^[8]。CK31钻孔(位置见图 1)完钻深度650 m，钻至上新统^[23]，平移至CX1测线的位置见图 3。根据钻孔和地震剖面特征，该界面在3个剖面的反射特征一致，尤其是CX1与CX2测线，t3界面的削截特征十分明显，表明盆地在该时期发生抬升，地层遭受大范围剥蚀，进一步结合周边钻孔揭露的地层厚度，确定t3为中更新统底界。CX1剖面中断层上盘该层界面对应埋深介于99.3~178.9 m之间，中更新统厚度为46.1~72.5 m。

2.3.4 下更新统($\mathrm{Q}_{\mathrm{p}}^{1}$)

运城盆地盐湖东北端的P3钻孔磁性地层学信息揭示下更新统厚155 m^[11]。运城盆地北部的SG-1钻孔(位置见图 1)打穿新生界地层至基底^[9]，磁性地层学比对结果显示，该钻孔下更新统厚144.1 m，揭示出9.1 Ma以来的沉积。t4界面之上表现出超覆的反射特征，表明水体扩大，盆地范围增大，确定t3波组对应$\mathrm{Q}_{\mathrm{p}}^{1}$ 底界。在CX1剖面该界面深度为403~517 m，厚度介于303~338 m之间，与北部钻孔揭示的地层相比，呈现向南快速加厚的趋势。

2.3.5 上新统(N₂)

本次剖面中t5波组这一强反射界面埋深介于600.7~759.7 m之间，底部呈现明显的超覆特征，表明该时期发生水进作用。研究表明，P3钻孔揭示的Gi/G界线位于525 m^[20]，而SG-1钻孔中Gi/G界线位于412.4 m^[9]。由于运城盆地沉积地层巨厚，按照深度推测，t5波组应对应Gi/G界线，断层上盘N₂厚度在197~242 m之间。

通过地震剖面综合解释结果可知，地震反射剖面中的强反射波组t1、t2、t3、t4及t5分别对应第四系全新统(Qh)、上更新统($\mathrm{Q}_{\mathrm{p}}^{3}$)、中更新统($\mathrm{Q}_{\mathrm{p}}^{2}$)、下更新统($\mathrm{Q}_{\mathrm{p}}^{1}$)及新近系上新统(N₂)底界，古近系未见底。研究区新发现2个断点Ftp2和Ftp5，而Ftp1、Ftp3及Ftp4对应中条山北麓断裂的主断面^[10]。结合前人的地貌测量分析结果^[7]认为，Ftp2为虞乡镇南部中条山北麓断裂解州段山前的地貌陡坎断层向西的延伸(图 2中黑色虚线)，Ftp5为中条山北麓断裂的反向次级断层，断面南倾。由于地震反射剖面100 ms以上无可靠资料，无法确定Ftp2及Ftp5上断点的准确位置，根据断错t1推测其活动时代为全新世。断点情况见表 2，断点位置见图 2和图 3。

3 新构造活动特征

收起

3.1 断层活动速率

根据上述地层划分方案，中条山北麓断裂在3条剖面中普遍缺失下盘地层数据，无法读取其断距信息。因此，选择CX1剖面中的次级断裂来分析其活动性特征，CX2和CX3剖面仅读取断层下盘地层厚度的最大值来计算其沉积速率。一般采用断层生长指数、断层滑移量、断层活动速率来定量研究断层活动性^[27-29]，其中断层生长指数是指断层上盘厚度与下盘厚度之比，由于断层下盘往往存在缺失的情况，计算起来具有诸多缺陷性，在进行断层活动性分析时通常考虑断层滑移量和活动速率。为测量方便，本文用落差代替滑移量。断层落差是指在垂直于断层走向的剖面上两盘对应层之间的铅直距离，也称铅直断层滑距，能反映断层两盘差异升降的幅度^[27]。就沉积断层而言，断层落差实际上是两盘的下降幅度差，可以用两盘地层的厚度差来表示。断层活动速率为断层落差与沉积时间的比值，断层活动时间参照国际地层委员会对应各层的年龄。

通过本文方法计算得出中条山北麓断裂次级断层全新世平均活动速率为0.87 m/ka，晚更新世平均活动速率为0.09 m/ka，中更新世平均活动速率为0.004 m/ka，早更新世平均活动速率为0.12 m/ka，上新世平均活动速率为0.01 m/ka。全新世的计算结果与田建梅等^[16]通过探槽揭示的虞乡镇洪积扇陡坎的垂直活动速率0.9 mm/a一致。断层活动速率结果见表 3。

地层沉积速率特征在CX2和CX3剖面中表现较为一致，全新世沉积最快，其次为晚更新世，上新世最慢。由于测算的地层厚度仅局限于本文地震剖面范围内，不代表运城盆地的最大厚度，因此本文沉积速率仅代表研究区的情况。沉积速率结果详见表 4。

3.2 新构造幕次划分

根据中条山北麓断裂解州段永济次段次级断层活动速率计算结果，结合地层沉积速率可以看出，研究区的新构造经历了下述幕式活动过程:

1) 上新世盆地形成之初，新构造活动较弱，断裂活动速率为0.01 m/ka，地层沉积速率为0.01 m/ka，断裂活动速率和地层沉积速率均较低。在地震剖面中t5界面显示出明显的超覆特征，钻孔显示为湖相沉积^[20]，对应着盆地在三门古湖的影响下扩张的过程。

2) 早更新世，盆地继承了上新世末期的格局，三门古湖湖侵范围进一步扩大，断层活动速率显著加快，相应的地层沉积速率显著增加，CX2剖面中沉积速率由0.01 m/ka快速增加到0.19 m/ka，三门湖格局形成^{[9, 30]}，t4反射界面之上显示出快速水进的超覆特征。

3) 中更新世，断裂活动速率达到最低，为0.004 m/ka，CX3剖面中地层沉积速率也由早更新世的0.19 m/ka降至0.12 m/ka。该时期，三门峡谷河流贯通汾渭古湖，大面积湖退发生，三门古湖退却，运城盆地及其北部地区由连续水下沉积转为接受剥蚀，形成广泛覆盖的古土壤披盖^{[8, 31]}，地震反射剖面极好地印证了这一点，表明该时期早期存在较强的构造隆升作用。

4) 晚更新世，运城盆地内湖泊已严重萎缩，以河流相沉积为主，地震剖面中古河道反射较为明显。t2界面在CX1和CX2剖面中呈削截反射，表明该时期早期存在构造抬升作用，峨嵋台地、鸣条岗地垒和盐湖含盐地层在此时成型 ^[31]。但整个晚更新世时期，断裂活动整体呈现增强趋势，平均活动速率为0.09 m/ka。

5) 全新世，中条山北麓断裂活动速率为0.87 m/ka，钻孔岩芯显示以粗粒冲洪积为主，属于山前冲积相的快速沉积。

4 结语

收起

通过分析，本文得出以下结论:

1) 中条山北麓断裂解州段永济次段Ftp1、Ftp3及Ftp4对应中条山北麓断裂的主断面。次级断层Ftp2为虞乡镇南部中条山北麓断裂中段山前的地貌陡坎断层向西的延伸，最新活动时代为全新世，该断裂全新世平均活动速率为0.87 m/ka，晚更新世平均活动速率为0.09 m/ka，中更新世平均活动速率为0.004 m/ka，早更新世平均活动速率为0.12 m/ka，上新世平均活动速率为0.01 m/ka。Ftp5为中条山北麓断裂的反向次级断层，最新活动时代为全新世。

2) 中条山北麓断裂解州段永济次段次级断层在早更新世和中更新世表现为明显的多幕活动，呈现扩张-抬升-收缩的幕式发展过程。早更新世末期至中更新世湖泊收缩直至解体和中更新世异常的活动速率低值，分别对应昆仑-黄河运动和共和运动发生的时间，暗示青藏高原隆升作用一直控制着研究区的发育演化过程，由此推测运城盆地甚至整个山西地堑系的形成与青藏高原的构造隆升有密切的成因关系。

本文测算的断层活动速率未考虑断层下盘地层的剥蚀情况，因此可能导致计算得出的速率值比实际情况偏大，但其自上新世以来的总体活动规律及幕式活动情况仍具有参考意义。

基金

收起

山西省地震局科研项目(SBK-2421)
山西省地震局科研项目(SBK-2403)
山西省地震局科研项目(SBK-2519)
山西省科技计划(201701D221019)
山西省科技计划(202303021221251)
中国地震局地震科技星火计划(XH23008YA)

参考文献

收起

文献

收起

参考文献引证文献

排序方式：

徐锡伟, 邓起东. 晋北张性区盆岭构造及其形成的力学机制[J]. 中国地震, 1988, 4 (2): 19- 27

Xiwei

, Deng

Qidong

. The Basin-Range Structure in the Tensile Area at the Northern Part of Shanxi Province and Its Mechanism of Formation[J]. Earthquake Research in China, 1988, 4 (2): 19- 27

国家地震局. 鄂尔多斯周缘活动断裂系[M]. 北京: 地震出版社, 1988

China Earthquake Administration . Active Fault System around Ordos[M]. Beijing: Seismological Press, 1988

郑文俊, 孙鑫, 雷启云, 等. 鄂尔多斯活动地块边界带第四纪晚期构造活动特征及强震孕育机制[J]. 地质力学学报, 2024, 30 (2): 206- 224

Zheng

Wenjun

, Sun

Xin

, Lei

Qiyun

, et al. Late Quaternary Tectonic Activity and Strong Earthquake Generation Mechanism around the Boundary Zone of the Ordos Active-Tectonic Block, Central China[J]. Journal of Geomechanics, 2024, 30 (2): 206- 224

X W

, Ma

X Y

, Deng

Q D

. Neotectonic Activity along the Shanxi Rift System, China[J]. Tectonophysics, 1993, 219 (4): 305- 325

https://doi.org/10.1016/0040-1951(93)90180-R

Chen

, Hu

J M

, Jin

, et al. Quaternary Deformation at the Southeastern Margin of the Ordos Block, North China: Inferred from Structural Analysis of Basin-Bounding Faults[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 2020, 197

Zhao

W T

, Hou

G T

, Hari

K R

. Two Episodes of Structural Fractures and Their Stress Field Modeling in the Ordos Block, Northern China[J]. Journal of Geodynamics, 2016, 97, 7- 21

https://doi.org/10.1016/j.jog.2016.02.005

Fan

S H

, Zhang

T Y

, Chen

S E

, et al. New Findings Regarding the Fen-Wei Graben on the Southeastern Margin of the Ordos Block: Evidence from the Cenozoic Sedimentary Record from the Borehole[J]. Geological Journal, 2020, 55 (12): 7581- 7593

https://doi.org/10.1002/gj.3815

李肖杨, 梁浩, 张珂, 等. 侯马-运城盆地沉积特征及其对构造运动、气候变化及河流演化的响应[J]. 沉积学报, 2020, 38 (2): 306- 318

Xiaoyang

, Liang

Hao

, Zhang

, et al. Depositional Characteristics of the Houma-Yuncheng Basin and Its Response to Tectonic Activity, Climate Change, and River Evolution[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2020, 38 (2): 306- 318

闫纪元. 运城盆地及北侧孤山晚新生代构造-沉积与隆升-剥蚀过程研究[D]. 北京: 中国地质科学院, 2021

Yan Jiyuan. Late Cenozoic Tectonic-Sedimentary, Uplifting and Denudational Process of the Yuncheng Basin and Northern Gushan Mountain[D]. Beijing: Chinese Academy of Geological Sciences, 2021

Lü

S H

, Li

Y L

, Wang

Y R

, et al. The Holocene Paleoseismicity of the North Zhongtiaoshan Faults in Shanxi Province, China[J]. Tectonophysics, 2014, 623, 67- 82

https://doi.org/10.1016/j.tecto.2014.03.019

司苏沛, 李有利, 吕胜华, 等. 山西中条山北麓断裂盐池段全新世古地震事件和滑动速率研究[J]. 中国科学: 地球科学, 2014, 44 (9): 1958- 1967

Supei

, Li

Youli

, Lü

Shenghua

, et al. Holocene Slip Rate and Paleoearthquake Records of the Salt Lake Segment of the Northern Zhongtiaoshan Fault, Shanxi Province[J]. Science China: Earth Sciences, 2014, 44 (9): 1958- 1967

曾金艳, 李自红, 陈文, 等. 运城盆地盐湖南岸断层晚第四纪活动特征研究[J]. 第四纪研究, 2020, 40 (1): 124- 131

Zeng

Jinyan

, Li

Zihong

, Chen

Wen

, et al. Study on the Activity Characteristics of the South Bank Fault of Yuncheng Salt Lake in Yuncheng Basin since the Late Quaternary[J]. Quaternary Sciences, 2020, 40 (1): 124- 131

余占洋, 沈旭章, 梁浩, 等. 基于地震活动性和震源机制解研究渭河-运城盆地主要断裂带的特征及应力场分布[J]. 地震地质, 2022, 44 (2): 395- 413

Zhanyang

, Shen

Xuzhang

, Liang

Hao

, et al. The Characteristics of Major Faults and Stress Field in Weihe-Yuncheng Basin Constrained by Seismic Activity and Focal Mechanism Solutions[J]. Seismology and Geology, 2022, 44 (2): 395- 413

Machette

M N

. Active, Capable, and Potentially Active Faults: A Paleoseismic Perspective[J]. Journal of Geodynamics, 2000, 29 (3-5): 387- 392

https://doi.org/10.1016/S0264-3707(99)00060-5

曹朋军, 罗志波, 徐新学, 等. 新构造运动背景下天津中部地区活动断裂浅层地震勘探及新认识[J]. 地球物理学进展, 2020, 35 (3): 1128- 1134

Cao

Pengjun

, Luo

Zhibo

, Xu

Xinxue

, et al. Shallow Seismic Exploration and New Understanding of Active Faults in Central Tianjin under the Background of Neotectonic Movement[J]. Progress in Geophysics, 2020, 35 (3): 1128- 1134

田建梅, 李有利, 司苏沛, 等. 中条山北麓中段洪积扇上全新世断层陡坎的发现及其新构造意义[J]. 北京大学学报: 自然科学版, 2013, 49 (6): 986- 992

Tian

Jianmei

, Li

Youli

, Si

Supei

, et al. Discovery and Neotectonic Significance of Fault Scarps on Alluvial Fans in the Middle of Northern Piedmont of the Zhongtiao Mountains[J]. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis, 2013, 49 (6): 986- 992

Visnovitz

, Jakab

, Czecze

, et al. High Resolution Architecture of Neotectonic Fault Zones and Post-8-Ma Deformations in Western Hungary: Observations and Neotectonic Characteristics of the Fault Zone at the Eastern Lake Balaton[J]. Global and Planetary Change, 2021, 203

山西省地质矿产局. 山西省区域地质志[M]. 北京: 地质出版社, 1989

Bureau of Geology and Mineral Resources of Shanxi Province . Regional Geology of Shanxi Province[M]. Beijing: Geological Publishing House, 1989

Xiong

J G

, Zhang

H P

, Zhao

X D

, et al. Origin of the Youngest Cenozoic Aeolian Deposits in the Southeastern Chinese Loess Plateau[J]. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2021, 561

王强, 李彩光, 田国强, 等. 7.1 Ma以来运城盆地地表系统巨变及盐湖形成的构造背景[J]. 中国科学D辑: 地球科学, 2000, 30 (4): 420- 428

Wang

Qiang

, Li

Caiguang

, Tian

Guoqiang

, et al. Tremendous Change of the Earth Surface System and Tectonic Setting of Salt-Lake Formation in Yuncheng Basin since 7.1 Ma[J]. Science in China Series D: Earth Sciences, 2000, 30 (4): 420- 428

Yan

J Y

, Hu

J M

, Gong

W B

, et al. Late Cenozoic Magnetostratigraphy of the Yuncheng Basin, Central North China Craton and Its Tectonic Implications[J]. Geological Journal, 2020, 55 (11): 7415- 7428

https://doi.org/10.1002/gj.3744

程绍平, 杨桂枝. 山西中条山断裂带的晚第四纪分段模型[J]. 地震地质, 2002, 24 (3): 289- 302

Cheng

Shaoping

, Yang

Guizhi

. Late Quaternary Segmentation Model of the Zhongtiaoshan Fault, Shanxi Province[J]. Seismology and Geology, 2002, 24 (3): 289- 302

郭春杉. 运城盆地主要断裂活动性及其相关块体变形特征研究[D]. 北京: 中国地震局地震预测研究所, 2019

Guo Chunshan. Study on Main Fault Activity and Deformation Characteristics of Related Blocks in Yuncheng Basin[D]. Beijing: Institute of Earthquake Forecasting, CEA, 2019

徐伟, 袁兆德, 刘志成, 等. 中条山北麓河流地貌参数及其新构造意义[J]. 干旱区地理, 2018, 41 (5): 1009- 1017

Wei

, Yuan

Zhaode

, Liu

Zhicheng

, et al. River Geomorphic Parameters and Their Neotectonic Significance of the Northern Piedmont of the Zhongtiao Mountain[J]. Arid Land Geography, 2018, 41 (5): 1009- 1017

Xiong

J G

, Li

Y L

, Zhong

Y Z

, et al. Paleomagnetic Age of the Tangxian Planation Surface, Northwestern Zhongtiao Shan of the Shanxi Graben System, North China[J]. Geomorphology, 2017, 283, 17- 31

https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2017.01.020

张秀丽, 熊建国, 张培震, 等. 中更新世晚期以来中条山北麓断层滑动速率研究[J]. 地震地质, 2022, 44 (6): 1403- 1420

Zhang

Xiuli

, Xiong

Jianguo

, Zhang

Peizhen

, et al. Study on the Slip Rate of the North Zhongtiao Shan Fault since the Late Middle Pleistocene[J]. Seismology and Geology, 2022, 44 (6): 1403- 1420

Morley

C K

. A Tectonic Model for the Tertiary Evolution of Strike-Slip Faults and Rift Basins in SE Asia[J]. Tectonophysics, 2002, 347 (4): 189- 215

https://doi.org/10.1016/S0040-1951(02)00061-6

衣学磊, 侯贵廷. 济阳坳陷中、新生代断裂活动强度研究[J]. 北京大学学报: 自然科学版, 2002, 38 (4): 504- 509

Xuelei

, Hou

Guiting

. A Study of Intensity of the Faults Activity in Jiyang Depression in Mesozoic and Cenozoic[J]. Acta Scicentiarum Naturalum Universitis Pekinesis, 2002, 38 (4): 504- 509

田勤俭, 申旭辉, 冯希杰, 等. 渭河盆地断层活动反映的第四纪构造事件初步研究[J]. 地震地质, 2003, 25 (1): 146- 154

Tian

Qinjian

, Shen

Xuhui

, Feng

Xijie

, et al. Primary Study on Quaternary Tectonic Events Based on Variation of Fault Activity in Weihe Basin[J]. Seismology and Geology, 2003, 25 (1): 146- 154

胡小猛, 郭家秀, 胡向阳. 汾河地堑湖盆第四纪地貌-沉积特征的构造控制[J]. 地理学报, 2010, 65 (1): 73- 81

Xiaomeng

, Guo

Jiaxiu

, Hu

Xiangyang

. The Development of Morpho-Sediment of Quaternary in Fenhe River Graben Basins and the Neotectonic Movement[J]. Acta Geographica Sinica, 2010, 65 (1): 73- 81

李有利, 杨景春. 运城盐湖沉积环境演化[J]. 地理研究, 1994, 13 (1): 70- 75

Youli

, Yang

Jingchun

. Environmental Evolution of Yuncheng Saline Lake (Shanxi, China)[J]. Geographical Research, 1994, 13 (1): 70- 75

2025年第45卷第11期

引用本文

BibTeX

文章信息

doi: 10.14075/j.jgg.2024.11.500

接收时间：2024-11-04
首发时间：2026-10-29
出版时间：2025-11-15

补充材料

相关文章

文章信息

作者

出版历史

收稿日期：2024-11-04

基金

Research Project of Shanxi Earthquake Agency(SBK-2421)

山西省地震局科研项目(SBK-2421)

Research Project of Shanxi Earthquake Agency(SBK-2403)

山西省地震局科研项目(SBK-2403)

Research Project of Shanxi Earthquake Agency(SBK-2519)

山西省地震局科研项目(SBK-2519)

Science and Technology Program of Shanxi Province(201701D221019)

山西省科技计划(201701D221019)

Science and Technology Program of Shanxi Province(202303021221251)

山西省科技计划(202303021221251)

The Spark Progran of Earthquake Technology of CEA(XH23008YA)

中国地震局地震科技星火计划(XH23008YA)

作者信息

1 山西省震灾风险防治中心, 太原市水西关南街2号, 030002

2 太原大陆裂谷动力学国家野外科学观测研究站, 太原市晋祠镇, 030025

3 山西省地震局太原地震监测中心站, 太原市晋祠镇, 030025

通讯作者:

王晓霞, 工程师, 主要从事地震监测研究, E-mail: 524879859@qq.com

WANG Xiaoxia, engineer, majors in earthquake monitoring, E-mail: 524879859@qq.com

参考文献

分享链接

https://castjournals.cast.org.cn/joweb/ddcl/CN/10.14075/j.jgg.2024.11.500

分享至

全文二维码

扫描看全文

引用本文

BibTeX

本文的引用情况

2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

关闭全屏

BibTeX
EndNote
RefWorks
TxT

测线编号	完成物理点数/个	完成炮线长度/m	完成测线长度/m	完成满覆盖(50次)长度/m	处理剖面长度/m
CX1	350	1 638	2 115	1 730	1 865
CX2	151	906	1 329	998	1 094
CX3	229	1 602	2 040	1 694	1 811
合计	730	4 146	5 484	4 422	4 770

测线编号

完成物理点数/个

完成炮线长度/m

完成测线长度/m

完成满覆盖(50次)长度/m

处理剖面长度/m

CX1

350

1 638

2 115

1 730

1 865

CX2

151

906

1 329

998

1 094

CX3

229

1 602

2 040

1 694

1 811

合计

730

4 146

5 484

4 422

4 770

断点编号	断层	上断点位置	测线	断层性质	视倾向	错断层位	活动时代
Ftp1	主断层	110.535°E，34.858°N	CX1	正断层	N	t1	Qh
Ftp2	次级断层	110.535°E，34.859°N	CX1	正断层	N	t1	Qh
Ftp3	主断层	110.490°E，34.854°N	CX2	正断层	N	t1	Qh
Ftp4	主断层	110.437°E, 34.841°N	CX3	正断层	N	t1	Qh
Ftp5	反向次级断层	110.437°E，34.844°N	CX3	正断层	S	t1	Qh

断点编号

断层

上断点位置

测线

断层性质

视倾向

错断层位

活动时代

Ftp1

主断层

110.535°E，34.858°N

CX1

正断层

Ftp2

次级断层

110.535°E，34.859°N

CX1

正断层

Ftp3

主断层

110.490°E，34.854°N

CX2

正断层

Ftp4

主断层

110.437°E, 34.841°N

CX3

正断层

Ftp5

反向次级断层

110.437°E，34.844°N

CX3

正断层

剖面编号	时代	位置	近断层底界深度/m	近断层地层厚度/m	断层落差/m	时间/ka	断层平均活动速率/m·ka^－1
CX1	Qh	上升盘	18.49	18.49	10.17	11.7	0.87
下降盘	28.67	28.67
$\mathrm{Q}_{\mathrm{p}}^{3}$	上升盘	32.21	13.72	10.77	114.3	0.09
下降盘	53.15	24.49
$\mathrm{Q}_{\mathrm{p}}^{2}$	上升盘	75.61	43.40	2.72	647	0.004
下降盘	99.27	46.12
$\mathrm{Q}_{\mathrm{p}}^{1}$	上升盘	167.81	92.19	211.67	1 807	0.12
下降盘	403.13	303.86
N₂	上升盘	167.81	0	197.62	20 450	0.01
下降盘	600.75	197.62

剖面编号

时代

位置

近断层底界深度/m

近断层地层厚度/m

断层落差/m

时间/ka

断层平均活动速率/m·ka^－1

CX1

上升盘

18.49

10.17

11.7

0.87

下降盘

28.67

$\mathrm{Q}_{\mathrm{p}}^{3}$

上升盘

32.21

13.72

10.77

114.3

0.09

下降盘

53.15

24.49

$\mathrm{Q}_{\mathrm{p}}^{2}$

上升盘

75.61

43.40

2.72

647

0.004

下降盘

99.27

46.12

$\mathrm{Q}_{\mathrm{p}}^{1}$

上升盘

167.81

92.19

211.67

1 807

0.12

下降盘

403.13

303.86

N₂

上升盘

167.81

197.62

20 450

0.01

下降盘

600.75

197.62

剖面编号	时代	位置	底界面深度/m	地层厚度最大值/m	地层沉积时间/ka	地层沉积速率/m·ka^－1
CX2	Qh	下降盘	17.57	17.57	11.7	1.50
$\mathrm{Q}_{\mathrm{p}}^{3}$	下降盘	59.31	41.74	114.3	0.37
$\mathrm{Q}_{\mathrm{p}}^{2}$	下降盘	184.95	125.64	647	0.19
$\mathrm{Q}_{\mathrm{p}}^{1}$	下降盘	377.09	192.14	1 807	0.11
N₂	下降盘	636.16	259.07	20 450	0.01
CX3	Qh	下降盘	22.70	22.70	11.7	1.94
$\mathrm{Q}_{\mathrm{p}}^{3}$	下降盘	70.65	47.95	114.3	0.42
$\mathrm{Q}_{\mathrm{p}}^{2}$	下降盘	147.74	77.09	647	0.12
$\mathrm{Q}_{\mathrm{p}}^{1}$	下降盘	489.92	342.18	1 807	0.19
N₂	下降盘	727.47	237.54	20 450	0.01

剖面编号

时代

位置

底界面深度/m

地层厚度最大值/m

地层沉积时间/ka

地层沉积速率/m·ka^－1

CX2

下降盘

17.57

11.7

1.50

$\mathrm{Q}_{\mathrm{p}}^{3}$

下降盘

59.31

41.74

114.3

0.37

$\mathrm{Q}_{\mathrm{p}}^{2}$

下降盘

184.95

125.64

647

0.19

$\mathrm{Q}_{\mathrm{p}}^{1}$

下降盘

377.09

192.14

1 807

0.11

N₂

下降盘

636.16

259.07

20 450

0.01

CX3

下降盘

22.70

11.7

1.94

$\mathrm{Q}_{\mathrm{p}}^{3}$

下降盘

70.65

47.95

114.3

0.42

$\mathrm{Q}_{\mathrm{p}}^{2}$

下降盘

147.74

77.09

647

0.12

$\mathrm{Q}_{\mathrm{p}}^{1}$

下降盘

489.92

342.18

1 807

0.19

N₂

下降盘

727.47

237.54

20 450

0.01