山西宁武贾家窑隆起－挠褶构造研究

张兆琪，王 权，刘成如

(山西省地质调查院，山西 太原 030001)

山西宁武贾家窑隆起－挠褶构造研究

张兆琪，王 权，刘成如

(山西省地质调查院，山西 太原 030001)

山西宁武贾家窑隆起－挠褶构造带呈北东向展布，长约18km，宽约5km。形成于燕山期运动末期。属于大同口泉山隆升－挠褶构造带的南延部分。构造带中心是隆起，一侧是断层，另一侧是挠褶。而且马家沟组灰岩折叠成轴面近水平的尖棱S褶皱。它是挠褶构造带边部的重力构造。形成该类构造的本质是大陆隆起，大陆隆起的核心是垂向作用力在起主导作用，而非水平挤压。水平挤压形成推土机推土式构造。无论垂直隆升还是水平挤压，所形成的构造均是A型构造或AB型构造。

隆起;挠褶;构造带;山西宁武

0 引言

山西宁武贾家窑隆起－挠褶构造位于宁武县城北东方向十余千米处。地处朔州(大同)新生代盆地的南东部边缘。构成新生代盆地与基岩山区的过渡地带(图1)。隆起区山脉北东向延伸，长约18km，宽约5km。沟谷发育，切割强烈。隆起中心最高海拔2 101．6m，边山沟底海拔1 208m，最大高差893．6m。

图1 山西省宁武县贾家窑一带区域地质略图

1 地质背景

该构造带大地构造位置一级构造单元处于华北板块(山西省地质矿产局，1989)。中生代时二级构造单元属于鄂尔多斯坳陷盆地和山西高原隆起过渡带上(张兆琪，2009)。三级构造单元属于山西高原隆起中的阳高—恒山隆起。新生代则在此基础上叠加断陷盆地，形成二级构造单元汾渭地堑(刘成如，2011)，三级构造单元属于大同盆地(图2)。该处构造属于大同口泉山隆升－挠褶构造带(张兆琪，2008)的南延部分。大同口泉山隆升－挠褶构造带也称为口泉山断裂(图2中断裂5)，笔者讨论的构造带即图2中的20和21。

图2 大同盆地区域构造略图

区域上沉积始于中寒武世，于早奥陶世末海水退出。中石炭世海侵，于早二叠世末海水再次退出。三叠纪以陆相沉积为主，第四纪沉积了巨厚的松散堆积物。中新生代主要以地体的垂直升降运动为主。中生代形成逆冲断层和挠褶盆地，新生代则叠加断陷盆地。

2 垂直隆升形成挠褶构造

朔州盆地位于大同盆地的西南角(图2)。以前认为是新生代盆地(山西省地质矿产局，1989;刘成如，2011)，经调查后认为是一个中生代挠褶盆地。野外调查发现，它的西部边缘和南东部边缘是两个大型隆起－挠褶构造带，所形成的朔州盆地向北可与云岗聚煤盆地相对接。笔者仅讨论南东部边缘的隆起－挠褶构造带。

隆起带出露的最低地层层位为中寒武统馒头组，区内最新的地层为下三叠统刘家沟组。隆起造成带内地层陡倾、直立、倒转，甚至折叠，是一个典型的挠褶构造(图3)。挠褶构造带面向北西。隆起带的中心是在中寒武统馒头组所在位置，造成紫红色泥岩背斜。隆起带的南东部以一个分划性构造——正断层为界，隆起带的北西部以盆地边缘为界。

图3 山西宁武贾家窑—石碣峪隆起－挠褶构造剖面图

该正断裂如图4(镜头方向120°)所示，上盘为下奥陶统冶里组，岩性以薄层的条带灰岩为主，夹绿色泥岩。断裂下盘为中寒武统馒头组，以砖红色泥岩为主，夹不稳定的砂砾岩及石英砂岩、粉砂岩层。断裂面产状(140°～120°)∠75°。破裂带宽20cm，断距约500m。擦痕发育，倾伏向为北西向。正是由于该分划性构造面的存在，使得隆起只在北侧形成挠褶;南侧基本正常，没有引起地层大的起伏。

图4 隆起带南部正断层

从隆起带中心向北地层越来越新，产状也越来越陡，中寒武统张夏组鲕粒灰岩倾角30°～40°，下奥陶统冶里组条带状灰岩倾角50°～60°，下奥陶统三山子组白云岩倾角大于60°，中上奥陶统马家沟组灰岩陡倾，倒转，甚至折叠(图5、图6)。

图5(镜头方向110°)是一个S形褶皱折叠成轴面近水平尖棱褶皱，尖棱褶皱轴面产状大致为120°∠28°;图6(镜头方向100°)也是被折叠成尖棱的S形褶皱。

图5 马家沟组灰岩折叠成尖棱的S形褶皱

图6 马家沟组灰岩尖棱的S形褶皱

隆起带北部还有一个逆冲断层见图7(镜头方向95°)，将中上奥陶统马家沟组灰岩逆冲在中上石炭统太原组泥岩之上，造成马家沟组和太原组重复出现。该断层断面北西倾斜，倾角65°，破裂带宽80cm～150cm，断距约180m。

图7 隆起带北部逆断层

3 成因解释

该构造带的形成时代应该在燕山期运动末期(张兆琪，2008;刘成如，2011)，是在山西地块处于大面积隆起的背景下形成的。水平展布的地层受到一组向上的作用力(图8a)。地层受力后沿力的方向作带状隆起。隆起过程中在南侧形成断层，北侧形成挠褶(图8b)。地层由于隆升在其边部在水平方向上失去支撑，重力作用形成挠褶和轴面近水平S形褶皱等构造等。这种由于隆升而引发的挠褶和轴面近水平S形褶皱等构造，其实是一种重力构造。北部再受一组向上的面状力的作用形成逆断层(图8c)。注意S形褶皱是横弯褶皱作用形成的左侧翼部小构造，而纵弯褶皱作用形成的小褶皱是N形褶皱(徐开礼等，1990)。从中还可看出，正断层和逆断层都与隆升有关，而非与拉张和挤压有关。

图8 贾家窑构造形成过程示意图

4 水平挤压形成推土式构造

与垂直隆升形成的构造相对应是水平挤压形成的构造。以往认为纵弯褶皱作用是东西向水平挤压形成南北向的褶皱，并用双手挤压书本做实验。其实这种现象在自然界是很少见的。因为地质体受力可以是多方向的，但最终合力方向才是地质体受力方向。而合力只有一个方向，所以地质体受力是一个方向。其变形构造就像推土机推土构造一样。推土机推土向一个方向水平运动，在推土机的正前方拥起很多的黄土，两翼也一定有大量黄土遗留。可暂且称为推土式构造。比较大型的推土式构造有中蒙推土式构造和喜马拉雅山推土式构造(图9)。与地质力学中“山字型构造”(李四光，1973)比较，推土式构造意在强调“推土机”的前面形成的是B型构造，而侧翼形成的是A型构造。但总体还是巨型的A型构造或AB型构造。这都是由于施加给地质体的外力不论它有多大，总是大不过地球上的地质实体。就像推土机永远宽不过黄土的宽度，所形成的构造必须研究侧翼构造。

图9 中国及邻区大地构造简图

5 结语

山西宁武贾家窑隆起－挠褶构造带形成于燕山期运动末期。属于大同口泉山隆升－挠褶构造带的南延部分。构造带中心是隆起，一侧是断层，另一侧是挠褶。而且马家沟组灰岩折叠成轴面近水平的尖棱S褶皱。它是挠褶构造带边部的重力构造。形成该类构造的本质是大陆隆起，大陆隆起的核心是垂向作用力在起主导作用，而非水平挤压。隆起的同时可以产生正断层，也可以产生逆断层。水平挤压形成推土机式构造。无论垂直隆升还是水平挤压，所形成的构造均是A型构造或AB型构造。

6 致谢

在整个项目实施过程中，得到了于庆文、苗培森、谷永昌、赵凤清等专家的指导和帮助，在此一并表示衷心的感谢。

李四光．1973．地质力学概论［M］．北京：科学出版社．

刘成如．2011．山西省地区新生代构造变形特征［J］．华北国土资源，(1)：17－19．

任纪舜．1999．中国及邻区大地构造图说明书［M］．北京：地质出版．

山西省地质矿产局．1989．山西省区域地质志［M］．北京：地质出版社．

徐开礼，朱志澄．1990．构造地质学［M］．北京：地质出版社．

张兆琪．2008．山西大同口泉山隆升－挠褶构造研究［J］．地质调查与研究，31(4)：291 －296．

张兆琪．2009．新论山西中新生代构造划分［J］．华北国土资源，(3)：21 －22．

On uplift-flexural fold structure in Wujiayao of Ningwu in Shanxi

ZHANG Zhao-qi，WANG Quan，LIU Cheng-ru

(Shanxi Institute of Geological Survey，Taiyuan 030001，China)

Extended northeast strike，Jiajiayao uplift-flexural fold structure belt in Ningwu of Shanxi Province was 18km long and 5km wide and formed in the late period of Yanshan movement，belonged to the south extending portion of Quanshan uplift-flexural fold structure of Datongkou．The center of the structure belt was uplifted，faulted on the one side and flexural on the other side．The limestone in Majiagou Formation folded up an axial plane and showed a near horizontal sharp S-type fold，forming marginal gravity structure for the flexural structure belt．The structure was resulted from continental uplift whose core was vertical effect instead of horizontal compression．Horizontal compression brought about soil-pushing type structure．Whether vertical uplifting or horizontal compression，the formed structures were either A-type or AB-type structures．

Uplift;Flexural fold structure;Tectonic zone;Ningwu，Shanxi

P542

A

1674－3636(2011)04－0349－05

10．3969/j．issn．1674-3636．2011．04．349

2011－05－31;编辑：陆李萍

大同市幅、偏关县幅1∶25万区调修测(基［2010］矿评01－11－07)

张兆琪(1962—)，男，高级工程师，工程硕士，主要从事区域地质调查工作，E-mail：ddy229@163．com