太原盆地边缘地貌与新构造运动及其意义-

1、山西大学学报(自然科学版23(2:178181,2000文章编号:0253-2395(200002-0178-04太原盆地边缘地貌与新构造运动及其意义梁文彪1李洪建2杨彩云3(1.山西省水文水资源勘测局,山西太原030001;2.山西大学黄土高原研究所,山西太原030006;3.太原市大众中学,山西大原030024摘要:应用构造地貌的观点,把太原盆地及其边缘地貌分为:外围断块抬升山地、抬升轻微的丘陵台地、山前堆积的洪积倾斜平原和沉降堆积的冲积平原4种地貌单元。通过对边缘地貌形态、地震活动特点、水系演变规律以及古河道发育、新生代沉积厚度等特征分析,太原盆地新构造运动的特点为:(1盆地西部上升强烈

2、、东部隆起较弱。(2在整体上升过程中,构成两个隆起中心。盆地西部以石千峰为隆起中心,向南隆起幅度减小;盆地东部以绵山为隆起中心,向北隆起幅度减小。(3整个盆地新构造运动具有中心对称性。此外还论述了边缘地貌、新构造断裂及古河道的控水作用及其在水文地质方面的应用。关键词:边缘地貌;新构造运动;洪积扇;古河道;水文地质中图分类号:P542文献标识码:A太原盆地位于山两省中部,北起石岭关,南到韩侯岭,东西以边山断裂为界,为一北东向的断陷盆地。盆地南北长200多km,东西宽12m40km,面积5050km2。盆地海拔700m900m,是省内最大的断陷盆地之一。汾河贯穿其中,把盆地分为东、西两部分。主要支

3、流西部有磁窑河、瓦窑河、文峪河等;东部有阳兴河、潇河、昌源河、龙凤河等。整个盆地构成一个由汾河及其支流堆积而成的广阔冲积、洪积平原。近年来,在进行太原地区地下水库可行性研究课题时,对盆地及其外围地貌、新构造运动的特征及古河道的分布等进行了研究,其目的是探讨区域水文地质特点,为地下水的开发利用提供依据。l断裂构造与盆地边缘地貌格局太原盆地是在燕山运动形成基本地貌格局的基础上,受喜马拉雅运动的影响形成断陷盆地的雏形。更新世以来受喜马拉雅运动第三幕影响,盆地进一步断陷,从而奠定了现代盆地的基本轮廓。第四纪以来,山区间歇上升,河流广泛发育,从而形成今日地貌景观。盆地边界主要受活动断裂控制,其展布方向以

4、北北东向、北东向为主。1.1断裂构造活动断裂是构成地貌差异性的边界,是划分地貌区的界线,它控制地貌的形成和发育。太原盆地的主要断裂构造有:1西山山前断裂,构成盆地底部的西界。本断裂北起太原市上兰村,南抵文水县南、汾阳县北一带。其展布方向各段不一。晋祠以北,基本呈北北东向,晋祠至文水为北东向,汾阳一带为北东东向。本断裂为一高角度正断层,断距在清徐一带达数千米。断裂发育规模由北向南减弱,汾阳北部不很明显。2东山山前断裂,构成盆地底部的东界。由太谷断裂、介休山前断裂相交而成,为一阶梯状正断裂。其展布方向北部为收稿日期:1999-12-01作者简介:梁文彪(1962-,男,山西祁县人,1992年河海大

5、学获硕士学位。现任山西省水文水资源勘测局高级工程师,主要从事水资源调查与评价工作。北北东向,南部为北东向。断裂在太谷一带形成次一级地垒。断裂的发育程度各段不一,有向北变弱的趋势。太原东山地段表现为北北西向正断层。3北部隆起带,位于盆地北缘,展布方向呈北东向和东西向。由一系列断裂、褶皱组成,构成太原盆地与忻定盆地之间的隔档式高地:石岭关隆起,为一早更新世以来的褶皱断块隆起。4南部隆起带,位于南部与临汾盆地交界的韩侯岭一带,它是由覆盖着上新世河流与湖泊堆积物的夷平面,以断块式穹状隆起而形成的构造隆起带。南、北部隆起带的形成时间较东、西部的断裂带晚。此外,在盆地中尚存在一系列北西向展布的隐状断裂与北

6、北东、北东向两组断裂相交,使盆地内部成多角形构造。这些断裂大多形成于中生代末、新生代初,近期仍在继续活动,它们控制着地貌发展,构成外围断隆与盆地断陷。1.2地貌格局新构造运动直接影晌地貌格局。在地貌上,断隆形成山地、丘陵,断陷则形成平原与盆地。根据新生代以来地貌发育的特征,可分为4种类型:1外围断块抬升山地。主要分布于西山山前大断裂以西,东山山前大断裂以东及北部石岭关隆起和南部韩侯岭隆起一带。主要特征为:岩性多为灰岩及砂页岩组成,地表起伏较大,水系呈树枝状。地表形态较复杂,局部地区覆盖黄土,表现为断块中山和断块低山地貌。东西两侧山地形态略有差别:西部山脊呈尖棱形,坡度大,海拔1500m 左右,

7、相对高差200m 500m ,沟谷陡直,多为“V ”型谷,主峰石千峰海拔1775m ;东部山脊呈浑圆形,海拔1200m 1500m ,相对高差200m 300m ,坡度15°30°,沟谷成“V ”或“U ”型,最高点绵山海拔2405m 。2抬升轻微的丘陵台地。分布于太原东山、榆次、平遥、祁县以东山前地带及汾阳、孝义西南一带。地貌上为流水切割的黄土丘陵台地,海拔1000m 1100m,相对高差50m 150m ,沟谷发育,水系呈羽毛状和放射状;沟谷深切,峁顶浑圆。东部以切割中等的黄土台地为主,台面较平缓,前缘陡坎不太明显,一般可见两级台地。黄土丘陵主要分布在台地外围,地面起伏

8、较大,向断块山地呈过渡状。3山前堆积的洪积倾斜平原。主要分布于东西两山的前缘,呈南北向条带状,海拔800m 900m,地形比较平绥,坡度小于5°,倾向汾河。受构造运动影响,东西两侧明显不对称。西部除汾阳、孝义一带外,主要沟谷口地带洪积扇广泛发育,构成洪积扇裙,扇体短小,扇面坡度较大,扇间或扇前多形成洼地。如太原至文水一带有风峪沟、白石沟、磁窑河、瓦窑河、文峪河洪积扇等几十个之多;盆地东测,洪积扇不发育,以倾斜平原为主,部分黄土台地前缘形成新的洪积扇,扇体规模较大,但扇面平缓,坡度较小。如昌源河洪积扇。因此,可根据洪积扇的形态、级数等特征,研究不同地区新构造运动的特点。4沉降堆积的冲积

9、平原。位于汾河两侧,主要为河漫滩及一、二级阶地构成。海拔700m 800m ,地形平坦,微向南倾,坡降1/1000左右,部分低洼地带形成盐渍化。中新世以来,一直处于相对下沉环境,新生界厚1000m 以上,局部凹陷厚达3800m 。沉降中心偏于盆地西部,在清徐县西谷、汾阳县南一带,沉积厚度受边山断裂及盆地隐伏断裂控制,由沉降中心向外围递减。沉降中心的存在,说明盆地在整体断陷中构造运动的复杂性。2新构造运动的主要表现太原盆地新构造运动迹象异常清晰,构造类型多样,不仅反映在各类地貌形态方向,而且表现在地层、地震活动及水系演变等方面。2.1地表特征与夷平面1汾河两侧山地之唐县期、汾河期夷平面分别高出现

10、代河床500m 和100m 左右。2石灰岩区河流两侧分布有3层4层喀斯特溶洞,分别高出现代河床20m 40m 、100m 120m 、160m 180m 、200m 左右。3山区河流两侧常见有晚更新世的基座阶地,高出河床20m 30m ;早更新世河湖相地层被抬高,如北部青龙镇一带,河湖相沉积层高出阳兴河河谷30m 左右。2.2河流阶地与断层三角面汾河阶地在盆地内不甚发育,比较明显的有河漫滩及一、二级阶地。但北部上兰村及南部汾河峡谷中较发育,可见四至五级阶地。其中一、二级为堆积阶地,三、四级为基座阶地或侵蚀阶地,有些阶地为上覆黄土及其它物质构成的复合阶地。它们的形成无疑与新构造运动有关。盆地两侧

11、边缘,发育众多断崖及断层三角面,如太原西山晋祠一带普遍存在断崖,大谷南山一带完整的断层三角面较为典型,这些都是新构造运动作用的结果。179梁文彪等:太原盆地边缘地貌与新构造运动及其意义180山西大学学报(自然科学版23(220002.3地震活动太原盆地为一多震区,主要表现为次数频繁、强度较弱的特点。据统计,1304年至今,盆地发生4级以上的地震22次,最大震级6.5级。在平面展布上,太原盆地可分3个地震带:1盆地西缘地震带。位于西山山前断裂带。2盆地东缘地震带。位于东山山前断裂带,是盆地内发震较多,震级较大的地区。在22次4级以上的地震中,本带达10次之多。最大的6.5级地震就发生于此带。3盆

12、地中间地震带。主要分布于太原小店区的流涧至南瓦窑带及清徐、徐沟一带,也是区内发震较多地区。此地震可能与盆地内隐伏断裂(清徐至交城北东向断裂在盆地内的延续有关。2.4水系的演变新构造运动对水系产生的影响,比较明显的有两处,一是北部石岭关附近滹沱河水系的演变,二是南部韩侯岭一带古汾河的演变。汾河地堑与滹沱河具有构造上的联系,可从阳曲一带的黄土沉积和石岭关的地貌得以证实。滹沱河曾经流入汾河地堑,后经晚更新世的构造运动,石岭关隆起,滹沱河改向东流,不再与汾河水系相连。从阳曲黄寨附近的钻孔可见只有滹沱河上游才出现的石英岩、花岗岩、斑岩等砾石成份可以佐证。汾河在介休河底村一带存在一古河道,有人认为是汾河古

13、河道,有人认为是古汾河的分支。但对韩候岭一带曾发生地壳上升运动,形成今日之地貌景观,并无疑义1。汾河峡谷中普遍发育45级阶地,最高一级阶地高出现代河床230m余,韩侯岭及周围山地普遍堆积马兰黄土和离石黄土,说明韩候岭一带地壳上升运动在黄土堆积以前即已发生,而且升降不止一次,只是在黄土堆积以后隆起幅度较大。此外,静升河袭夺兴地河形成介休城南一带的静升河古河道,可充分说明新构造运动的活跃性。全新世以来,主要河流都发生过改道,亦受新构造运动影响。此外,据钻孔资料分析,第四纪以来,汾河在太原地区的发育也表现出轮回演替和游动性2。3边缘地貌与新构造运动的水文地质意义3.1边缘地貌的水文地质意义边缘地貌对

14、水文地质条件具有明显的控制作用,在山前洪积扇中表现最为明显。盆地西测,山地上升幅度大,河流下切强烈,洪积扇多为迭加式,扇体组成物质颗粒粗,厚度大。由于洪积扇处于断层下降盘,河流极易改道,从而形成较好的水源地。如汾河上兰村洪积扇,风峪沟洪积扇、文峪河洪积扇等都有很好的含水层。盆地东侧,山体抬升幅度较小,河流下切微弱,洪积扇的堆积物质较细,只有在古河道集中区才有丰富的地下水。台地、丘陵区由于河流切割,地形比较破碎,富水性较差。洪积扇的富水程度,除受洪积扇的组成物质影响外,还取决于洪积扇与基岩的接触关系,补给条件。一般与灰岩、砂岩等岩石接触的洪积扇,富水条件较好,如西部洪积扇的富水性普遍优于东部洪积

15、扇,则主要由于上述因素影响。若洪积扇与泥页接触,富水性则较差。3.2新构造断裂的控水作用太原盆地的边山断裂受基岩区地下水补给,多形成良好的导水通道,在水文地质条件适宜的地区,则出露成泉,如沿西山断裂带出露的有兰村泉、晋祠泉、平泉等,东山断裂带有洪山泉等出露。在这类地区打井,普遍可找到特别丰富的地下水,在补给条件好的隐伏断裂区打井也可找到水量丰富的地下水3,4,如榆次流村钻孔,位于涧河出山口隐伏断层处,涌水量可达51th-1。太谷次一级地垒两侧,水量也极丰富,为30th-180th-1。断层的富水程度除取决于断层性质外,还受基岩岩性、补给条件等因素控制。若断裂发育在泥页岩中导水条件就差,补给条件

16、也不好,水量相差悬殊。如榆次山庄头乡羊坡村钻孔,其它条件与榆次流村钻孔基本相同,但地下水补给条件不佳,水量仅有1th-1左右。3.3古河道在地下水回灌中的应用目前盆地内地下水大量开采,水位已有不同程度下降,特别是洪积扇区尤为严重,如汾河冲积扇、龙凤河洪积扇等水位下降20m30m左右。这些地区是古河道多次演变的复合部位,岩性颗粒大,结构单一,面积大分布广,粗粒沉积物厚。据1972年1983年地下水位变幅值粗略估计2,仅太原地区几个较大的漏斗其库容可达2.5×108m3,是进行人工回灌地下水的良好场所。因此根据新构造运动对洪积扇发育影响的规律,选择条件好的地区进行人工补给地下水研究,对缓

17、和盆地内地下水资源紧张状况及充分利用汾河及其支流洪水和城市雨水具有很重要的意义。利用活动断裂的导水作用,在河流上游地区建坝拦水,增加地下水补给量,也具有现实意义。参考文献:1楼桐茂,杜榕桓.山西汾河的地堑水系演变的初步观察J .地理学报,1960,26(3:154-164.2太原西山水源保护研究编写组.城市水源保护M .北京:中国环境科学出版社,1990.55-79.3张英泉.山西断陷盆地边缘地貌、新构造运动特征和水文地质条件A .中国地理学会第一次构造地貌学术讨论会论文选集C.北京:科学出版杜,1984.99-102.4王进宝.山西高原裂隙水富集特征J .太原工学院学报,1982,15(3:

18、25-29.Edge Geomorphology and Neotectonic Movementin Taiyuan Basin and Their MeaningsLIANG W en -biao 1LI Ho ng -jian 2YANG Cai -y un3(1.Shanx i Surv ey Bureau of H yd rology and W ater R esour ces ,T aiy uan 030024,China ;2.I nstitute of L oess Plateau ,Shanx i University ,T aiy uan 030006,China ;3.

19、D az hong M iddle School ,T aiy uan 030024,China Abstract :Based on the point of tectonic g eomor pholog y ,the g eom orpho log y in and outside the T aiyuan Basin w ere divided into four g eom orpho logic units:periphery block r ising mountain,slightly rising hill tableland,pluvial sedimentation plain,and alluvial sedim entation plain.By the analysis of edg e g eo morphol-ogy ,landscape ,ear thquake characteristics ,chang e o f river sy stem and developing feature of paleo channel ,deposit