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《中国地震局地质研究所》 2013年
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灵丘盆地构造地貌分析及其构造活动

马兴全  
【摘要】:灵丘盆地位于山西断陷带的东北部,是忻定盆地东部附属的小型半地堑盆地。缘于不断的右旋剪切作用在山西断陷带尾端所导致的水平扭转掀斜效应,该区于第四纪时期开始断陷并接受沉积。据县志记载,灵丘盆地曾于1626年6月28日发生7级强震。自1966年以来,许多学者针对此次历史地震进行了比较系统的研究工作,包括地震的前震分布情况,历史遗迹破坏调查,震区烈度分布,相关地震参数,地球物理特征以及地震的发震构造等等,取得了丰硕的成果,并对后续的研究工作有极大的指导意义。 限于当时的卫星影像技术不成熟等原因,该区的地质构造以及最新活动断裂分布等科学问题目前仍有补充和完善的空间。鉴于该盆地位置的特殊性,研究其内部的地质构造,有助于进一步了解山西断陷带内的地壳破裂特征,结合其他盆地的地质构造资料亦可讨论山西断陷带内的断裂发育特点;研究1626年灵丘地震的发震构造,不仅可以加深我们对山西断陷带内强震复发模式的认识,还可以提高对地壳结构破碎的华北块体内部地应力集中方式的认知水平。 本文以SPOT5影像为底图,结合最新的SRTM3数据与野外调查,首先对盆地内部的地貌单元进行了划分,发现盆地内部唐河两侧地貌面存在不对称发育的现象,以南发育河流阶地T1,T2以及较高的洪积台地面,以北则仅仅发育T1和T2河流阶地面;通过盆地内部的坡向图,于盆地西侧洪积台地的前缘、盆地北部和盆地南侧洪积台地的前缘识别了3处线性良好的沉降中心;坡度图显示盆地南部洪积台地面的坡度较盆地北部大,达到了5—11。;不仅如此,洪积台地西侧广泛发育“平行状”的深切冲沟,说明了强烈的地壳掀斜特征与溯源侵蚀作用,一系列的地貌现象均说明了活动构造控制了洪积台地的平面形态并将其抬升接受剥蚀。通过SRTM3数据,发现洪积台地西侧前缘存在不均匀抬升的现象,抬升最高处可达3040m,台地东侧前缘普遍抬高约20m。 此外作新村南的剖面测量显示唐河以南T1阶地面高出唐河以北同级阶地面约2.3—2.4m,T2阶地面高出北侧同级地貌面约4.5m;西福田村南实测剖面显示唐河以南T1阶地面高出北侧同级地貌面约0.8—0.9m,T2阶地面高出北侧同级地貌面约1.9m,皆具有一定的特征性。由此推算洪积台地前缘断裂—水涧-落水河断裂6000年以来平均活动速率约(0.38—0.4)mm/a,9000年以来平均滑动速率约0.5mm/a。华山河断裂在盆地北部形成了凹陷槽,造成华山河两侧河流阶地的高度不对称,其中华山河断裂东侧阶地高出西侧阶地约8—13m。 根据地貌异常表现我们认为水涧-落水河断裂展布于洪积台地的前缘,通过实地调查,在下南地村附近开挖了探槽进行考证。探槽结果表明该断裂产状为320。L60°,断裂向上延至近地表,其最新活动在地表残留高约0.8—1m的断层陡坎,据此判断其最新活动极有可能在1626年;化探结果证明在断裂附近氡气含量超出(均值+2σ),利用该结果推测水涧-落水河断裂向西延至鹅鸭泉村附近。太白维山山前断裂在石磊西、石磊东的多处剖面揭示该断裂中段的最新活动限于晚更新世晚期—全新世以前。北西向华山河断裂在高家庄村南、高家庄村东、南水芦村和张旺沟村附近皆有断面出露,其中高家庄村东剖面显示该断裂为一条带有走滑性质的正断层,断裂向上延至近地表,在地表保留有高约2m的断层陡坎,同时在张旺沟村附近,地貌上仍保存断裂最新活动形成的断层槽谷,剖面上最新一期充填楔距离地表约10cm,结合地貌特征我们判断该断裂的最新活动时代较近,亦应为1626年灵丘地震的发震构造之一。 在前人工作以及此次工作成果的基础上,我们认为水涧-落水河断裂与华山河断裂是目前灵丘盆地最主要的活动断裂,1626年灵丘地震的发震构造表现为这两条断裂的共轭破裂,其中水涧-落水河断裂继承了太白维山山前断裂的活动性,是活动性由盆地边缘向盆地内部迁移的结果;华山河断裂北部表现为东盘上升,西盘下降,南部表现为东盘下降,西盘上升,是调节盆地地壳不均匀伸展的一条枢纽断层,同时带有左旋走滑特征。
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