青羊口断裂发生的地质历史背景及与新构造运动关系的研究

[摘要] 青羊口断裂以NNE向展布在豫北大地，它构成了太行山与华北平原的分界线，在地质发展史上占有重要位置。燕山运动彻底改变了本区的构造运动方式，地壳活动由整体升降转变为以断块运动为主的差异升降，区内地貌差异拉大，由单一型逐渐分野为不同的地貌单元。南水北调中线工程恰好通过本地貌分界区段，对其深入研究意义重大。

[关键字] 青羊口 断裂 新构造运动

[中图分类号] P553 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-1-59-3

0前言

在河南省北部安阳-鹤壁-新乡一线，其地貌形态具有一个突出的特点，沿太行山东南缘有一明显的界线，该界线以西是海拔可达千米的太行山，以东则是海拔不足百米的华北平原。

控制本区地貌形态的关键因素是断块差异运动，而在断块活动过程中起重要作用的正是青羊口断裂（亦称汤西断裂）。

南水北调中线工程豫北段大致沿该地貌分界线（100m等高线）修建，对这一举世闻名工程通过地段断裂构造、地震地质的认真研究，有其特殊而深远的意义。

本文将在地质地貌、地球物理、遥感技术、天然地震追踪观察等多方法、多手段所获得的实际资料的基础之上，经过列举、汇总、对比、分析、考证后，专门开展有关针对青羊口断裂发生、发展、演变背景、未来走势以及应对措施方面加以探索，是十分有益的。

1 区域地质特征

1.1 地层

本区处在华北古板块内，即太行山与华北平原交接地带，出露地层分属华北地层区、太行山小区，华北平原分区、豫北小区。按槽台学说观点，太行山地层小区为典型的地台型沉积，具基底和盖层二元结构。结晶基底为太古宇登封岩群中深变质岩系；盖层由中元古界蓟县系云梦山组潮坪-临滨相陆源碎屑岩、寒武系-中奥陶统潮坪-鲕状滩相碳酸盐岩夹泥质岩系、石炭系-二叠系海陆交互相-陆相含煤岩系，以及在山前地带堆积了新近系、第四系陆相碎屑岩。

1.2 岩浆岩

太行山东南缘的岩浆活动相对发育，除太古宇有伟晶岩侵入外，其它主要为燕山期中酸型侵入体。在卫辉正面、塔岗及黄山一带登封岩群地层中，常见到伟晶岩脉，脉宽0.1～1.0m，长可达数十米，大多走向NW，沿片麻理侵入。燕山期中酸入岩见于卫辉东北寺、后龙卧、雪白庄、周坟、凤凰山、大柳树沟等地，岩性为闪长玢岩、花岗闪长玢岩、斜长花岗岩等，多顺层侵入寒武系、奥陶系，并可形成接触交代型铁矿。

此外，在青羊口NNE向延伸线上的黑山山顶、浮山南端见有喜马拉雅期苦橄榄玄武岩噴溢，这是值得关注的。

1.3 地质构造

本区区域构造跨山西台隆、华北拗陷两个二级构造单元。区内发育着不同性质、不同规模和不同形态的构造形迹，这些构造形迹是多次构造运动长期作用的结果。

太行山约28亿年的地壳发展历史，大致经历了太古宙、中元古代、古生代及新生代等4个大的构造演化阶段或构造旋回。这里的褶皱平缓开阔，岩层倾角5°～10°，断层多为高角度正断层。

华北拗陷地表广为第四系覆盖，据物探、钻探资料，地表以下分布有数条深大断裂，多为NNE向和NE向展布，它们的形成对山区与丘陵、丘陵与平原以及断陷与隆起的形成和发展具有控制作用，也是如今地貌形态形成的决定性因素。

2 青羊口断裂综合评述

2.1 构造运动方式的转变

燕山期，由于受到太平洋板块俯冲的影响，太行山区慢慢隆起，发育一系列深断裂带，成为本区最引人注目的事件之一。其中规模较大的有太行山南侧焦作-商丘断裂等近EW向断裂带及太行山东断裂等NNE向断裂带。

燕山运动彻底改变了本区长久以来的构造运动方式，地壳活动由整体升降变为以断块运动为主的差异升降，使区内地貌差异拉大，由原来较单一的地貌景观，逐渐分为不同的地貌形态单元。

2.2 从地质、地貌角度看青羊口断裂

自卫辉唐庄镇西代村-青羊口-断羊口-北四井-庙口-西形盆之间22km长区段，是青羊口断裂地表出露地段，地质、地貌界线清楚，断裂以西是从中新世以来继续整体上升的太行山，地壳厚度42km，东侧堆积平原呈整体下沉趋势，地壳厚度31km。断裂两侧基岩落差大于1000m，为一右旋正断层。新近纪末有苦橄榄玄武岩喷发，活动强烈。以上地貌分界线构成汤阴地堑的西界。

在西代村十里河两岸，为连片出露的新近系上新统鹤壁组（N2h）石灰岩砾岩，砾岩受到青羊口断裂动力的冲击，被分割成东西两块，两岸陡峭，绝壁对峙，中间形成一条水量不大的河沟。

砾岩露头可见斜冲擦痕及被切断的砾石。据实地观察，这里受断裂破坏而垮塌的鹤壁组砾岩巨块，横七竖八地卧于十里河河床底部，砾岩块体大小可达2×2×3（m3），一般1×1.5×2（m3），单块重量达10～40t。沿河床自北向南，巨块砾岩连续分布，崩塌物几乎全是原地堆积而无明显搬运。

自青羊口-断羊口-山头之间的地形图上，可以清楚地看出金牛岭两侧地形等高线平直、整齐、规则，这是断裂活动的标志。这里寒武系中统毛庄组（ε2m）、徐庄组（ε2x）、张夏组（ε2z）等浅海相页岩、灰岩、灰质白云岩层与太古宇登封岩群变质岩直接呈断层接触，断层在地表显示达4km以上。

在青羊口-断羊口沿途的山体坡面上，保存有连续性较好的三角形陡崖，这种断层三角面是现代活动断层的象征。

另在新乡火电厂扩建工程开挖的剖面所见，青羊口断裂西盘（下盘）为鹤壁组（N2h）泥灰岩，东盘（上盘）为砖红色粉质粘土砾石层（Q2），含钙质结核，上、下盘之间是出露地表的断裂破碎带，其宽4.3m，可见断距大于10m，测得断面产状120°∠60°，并见有近于垂直的新擦痕。在地形上，沿断裂带尚可见一条连续延伸数千米的断层陡坎，陡坎最大高度近10m。这些都是青羊口断裂新构造运动活动时期留下的佐证。

2.3 从卫星影像看青羊口断裂

在我国地球资源卫星影像中，沿大兴安岭-太行山-武陵山一线，分布着影像清晰、斜贯研究区十分宏大的区域线性影像异常带，为大兴安岭-太行山-武陵山深大断裂带的出露地带。在地质构造上，沿该带为中国东部地壳厚度陡变带，此带造成中国东部平原与西部山地的分野，明显地控制了断裂两侧地壳发展演化历史，因此， 它是一个重要的深层构造带，其规模及意义绝不亚于我国著名的郯（城）-庐（江）断裂带。

上述深大断裂带的中间一支，从太行山与华北平原交接部位通过，同时这里也是青羊口断裂所在的位置，二者在本区段重合一致，走向15°～17°。

2.4 青羊口断裂在中国平均布格重力异常图上的显示

纵贯中国大陆中东部的大兴安岭-太行山-武陵山深大断裂带，其相关的地质特征在中国平均布格重力异常图上亦有明显再现。

大兴安岭-太行山-武陵山作为中国东部第一重力异常的梯级带，它的形成自东北到湘西，斜贯中国东部长达数千千米的布格重力异常，断裂以西的山区部分布格重力等值线排列整齐密集、相互平行、连续规则，而断裂以东平原部分等值线稀疏或分散封闭。

青羊口断裂位于豫北，是大兴安岭-太行山-武陵山深大断裂带其中的一段，从新乡、汤阴重力梯级带的实际资料获息，该梯级带南起新乡，北至鹤壁大赉店，走向NNE，在大赉店-汤阴间梯级带连续性较差，汤阴以北有所显示，故分成南、北两段，总体是沿太行山东缘展布，南段长70km，宽8km，梯度值为2.5mGal/km。北段长30km，梯度值1.7mGal/km。这个梯级带与青羊口断裂相当吻合。

2.5 航磁场特征与青羊口断裂的对应关系

在基础航磁图中反映出本区区域场强度在±100-200nT，以新乡、焦作、陵川为中心正区域异常（亦称太行南段正异常区）周围被四个区域性负异常包围。并在安阳-汤阴-淇县-卫辉-新乡分布有一条近南北走向负异常带，它控制了太行山东界，恰同青羊口断裂走向基本一致。这正是青羊口断裂在航磁T图中的清楚显现。

2.6 青羊口断裂与火山熔岩喷发

在鹤壁市黑山正顶、淇县浮山有苦橄榄玄武岩分布，据现场调查，这些岩石均呈灰黑、暗绿色，致密块状或具气孔、杏仁状、蜂窝状及熔渣状构造。岩石具斑状结构，斑晶以橄榄石为主，少量辉石、斜长石。斑晶为它形，基质由辉石、基性斜长石及少量磁铁矿、沸石、基性火山玻璃等组成。

苦橄榄玄武岩的活动特点，是多次（间歇性）的喷溢，主要受NNE向构造控制，与青羊口断裂大规模的活动密不可分，且分带现象比较明显，属超基性-基性岩浆喷发。

有资料显示，基性-超基性岩浆来自地壳120～140km以下的深度，可见青羊口断裂确属岩石圈深断裂。第四纪以来，太行山得到了大幅度抬升，太行山最终形成，第四纪上升幅度为1080～1380m，上升速度为0.44～0.56mm/a。太行山隆起在不断上升，而东邻汤阴地堑在下沉，新乡-卫辉一带1981～1984年下降速率为123.1mm/a。

以上岩浆喷发及抬升、下沉的数据，都凸显了沿青羊口断裂带及其两侧，自上新世晚期以来地壳运动的活跃性，无疑应属新构造运动的范筹。

2.7 青羊口断裂与地震

新乡、卫辉正处在青羊口断裂带上，国家地震部门将该区域划入基本烈度为Ⅷ度的设防区，动峰值加速度为0.18g，根据中国新地震烈度表（1980）中的地震烈度与动峰值加速度平均值的对应关系，新乡（含卫辉）地壳稳定性划入较稳定-较不稳定型比较妥当。

青羊口断裂，切割太古界至新近系，断面向东倾斜，系右旋走向滑动的高角度正断层。本区地震活动比较活跃，现代地震亦较频繁，断裂东邻汤阴地堑就发生了1970年5月的4.0级、1978年6月的4.9级、1978年10月的4.4级地震。1978年6月5日新乡发生4.5级、烈度5.5度的地震。1978年10月1日，鹤壁3.9级地震，1979年1月2日，淇县3.2级地震，2000年6月3日，安阳3.0级地震。

这些小震连续不断的发生，充分表明了青羊口断裂与新构造运动关系密切，必须正视新乡、卫辉地区的烈度Ⅷ度设防区，以防不测。

3 结束语

综上所述，有以下几点启示：

（1）青羊口断裂构成汤阴地堑的西侧边界，是一条挽近时期仍在活动的岩石圈深断裂，沿线存在有发生中强震（6级以上）地质构造背景，是全国重点监控区之一。

（2）本区当前是微震、小震时有活动，中震（亦称强震）极少报道。多年所积蓄的能量得到“小规模分散式”不断释放，一般不易积累达到“集中爆炸式”发震程度，基于这个自然大前提，经全面、深入、科学、有针对性的论证，初步认为短期内发生强震、大震的可能性小。

（3）地震带、地震烈度带主要受新华夏系NNE向构造所控制，根据本区新构造非常活跃的实际情况，预计微震、小震还会不断发生。

（4）本区的青羊口-庙口、太公泉-代村-大谷驼、罗圈-正面-狮豹头，是微震、小震敏感地段，推测与青羊口断裂活动性有连带关系。对这些地带，必须坚持追踪观察，严加防范。

（5）“南水北调”中线工程正好通过本区，进一步研究该断裂的活动规律，对输水渠道全程安全畅通，对早日送江水进京，其环保效益、经济效益、社会效益不可低估。

（6）当前，全球进入地壳活动频繁期，环太平洋地震带进入活跃期；全球气候变化加剧，极端气象异常，灾害性天气频繁发生，因此，必须防上加防，竭尽全力，减少或避免地质灾害对人员造成的伤亡和财产损失，科学监测，切实应对，万勿一失，其任务艰巨而道远。

致谢：编写过程中得到王树桓地质专业高级工程师的热情指导和帮助，在此感谢。