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太行山前断裂带的形成与演化 1 工-地-物界面 太行山山断裂带位于太行山脉与中国北平原的过渡带。它是中国北方和东部的一个重要构造带。它北起北京怀柔附近,向南经房山和河北的涞水、保定、石家庄、邢台、邯郸及河南的安阳、汤阴直至新乡,总体NE—NNE向展布,全长约620km(图1)。 此断裂带不仅是地形地貌分区的界线,而且也是区域地质构造和地球物理场中一条重要的边界,一些研究者认为它属深大断裂带(黄汲清,1980;商宏宽等,1985;河北省地质矿产局,1989;河南省地质矿产局,1989),也有认为它是一条活动断裂带和地震构造带(李绍炳等,1984;江娃利等,1984)。 最近,我们在分析华北平原裂陷盆地区的地壳结构构造和划分活动地块时,根据近年来的新资料对太行山山前断裂带做了详细研究,取得一些新的认识。 2 晚-新生代断裂和主断裂的构造背景 太行山山前断裂带位于华北断块区的中部,为太行山断块隆起区与华北平原裂陷盆地区的构造分界线,由黄庄-高丽营、徐水、保定-石家庄、邯郸、汤东和汤西等十多条NE—NNE向断裂组成(图1)。关于断裂带何时开始形成,有认为早在晚太古代—早元古代即已初具规模(李兴唐,1980;河北省地质矿产局,1989),也有认为其雏形开始出现于晚侏罗世(江娃利等,1984)。 根据太行山山前断裂带及其邻区岩相古地理的资料(叶连俊等,1983;河北省地质矿产局,1989;山西省地质矿产局,1989),古生代时华北断块区总体上是海相、海陆交互相直至陆相的沉积环境,断裂带两侧地区基本上具有统一而稳定的沉积古地理条件,普遍发育沉积盖层,三叠系也以面状沉积为主。在这漫长的地质时期中,太行山山前断裂带两侧地区的岩相古地理和地层分布无明显差异,表明此断裂带在该时期尚未形成。 自侏罗纪起,中生代裂陷作用使华北东部在相对隆起的背景上开始出现一系列断陷盆地。在现今太行山山前断裂带分布的一些地段发育有上侏罗统和下白垩统(图1),一般厚(残留)1000～2000m,保定-石家庄一带最厚达4000余米(表1)。这说明作为太行山山前断裂带组成部分的八宝山、保定-石家庄和邯郸等断裂可能已开始形成,控制了晚侏罗世—早白垩世断陷盆地的沉积。早白垩世末以SE—NW向挤压为主的燕山运动,使华北地区绝大多数断陷盆地封闭消亡,同时形成褶皱及逆和逆平移断裂。从未受到新生代反转活动改造的八宝山断裂为逆断裂性质、邻区构造变形特征,以及东边同样控制了中生代盆地的沧东断裂此时转为逆断裂(吴涛等,1993)等情况看,太行山山前断裂带中已产生的断裂可能都反转为逆断裂。在晚白垩世和新生代初,太行山山前断裂带和其它断裂都基本稳定,华北断块区整体抬升遭受剥蚀并逐渐均夷而准平原化,最后形成广泛分布的北台期的华北准平原(吴忱等,1999)。 到早第三纪以NW—SE向拉张为主的新生代裂陷作用使华北准平原的地壳强烈拉张断陷,太行山山前断裂带的先存断裂重新开裂反转为正断裂,同时形成一些新断裂,控制了一系列不同级次断陷盆地的发育(图2),经强烈拉张、拆离滑脱,进一步发展成为渤海湾裂陷盆地(北华北盆地)的西部边界。断裂带东侧作为盆地基底面的北台期准平原面,被一系列NNE—NEE向断陷主断裂及其控制的断陷盆地(凹陷)分割解体,形成复式盆—岭构造系统,断陷盆地的基底面被埋藏于1000～6000m厚的下第三系之下(表1)。同时,断裂带西侧的太行山地区整体相对隆升,北台期准平原面估计被抬升到现今海拔1 500m左右的高度。早第三纪末出现相对挤压,盆地区断陷作用消失,下第三系遭到一定程度的挤压变形和剥蚀,形成上第三系与下第三系之间的区域不整合面,而太行山东麓则形成甸子梁剥夷面(吴忱等,1999)。 晚第三纪和第四纪,渤海湾盆地由早第三纪的断陷(裂陷)阶段进入拗陷(后裂陷)阶段,盆地整体下沉,上第三系和第四系广覆于早第三纪的盆-岭构造之上,形成统一的大型坳陷盆地,造就了华北大平原。太行山山前断裂带大部分被埋藏于平原之下。西侧的太行山体仍有不同程度的间歇性隆升,形成唐县期剥夷面和河谷四级阶地(吴忱,1984、1999;程绍平等,1981),从而塑造出太行山山前断裂带两侧反差强烈的构造地貌景观。 3 晚侏罗世—断裂带浅部构造的主要特征 太行山山前断裂带由一系列长数十至上百km的NE—NNE向断裂组成(图1),主要断裂的构造特征如下。 八宝山断裂①和黄庄-高丽营断裂② 是断裂带北段的组成部分,为北京坳陷的西界断裂(图1,2),长100km左右,总体走向NE30°,倾向SEE,八宝山断裂倾角约20～35°,黄庄-高丽营断裂倾角为60～75°(图2,剖面a)。八宝山断裂是中侏罗世晚期伴随北京西山北东向褶皱和逆断裂的形成而具雏形,晚侏罗世发生拉张活动并成为中生代北京坳陷的西界,堆积厚700～1000m的上侏罗统。到