山西交城断裂北端及中段3个大型探槽全新世断错现象分析

郭 慧 江娃利 谢新生

(中国地震局地壳应力研究所，北京 100085)

山西交城断裂北端及中段3个大型探槽全新世断错现象分析

郭 慧 江娃利*谢新生

(中国地震局地壳应力研究所，北京 100085)

前人在山西交城断裂带上开挖过多个探槽，揭露出全新世3次古地震事件，但其研究结果尚不能确定该断裂带全新世活动段的北部边界。近期在该断裂带北端和中段又开挖了3个大型探槽，其中在阳曲县泥屯盆地西界开挖的龙王沟探槽，是一个由多个探槽组合成的大探槽，该探槽揭示的地层断错信息，将交城断裂带全新世活动的范围向北延伸了20km。另外2个大型探槽分别为交城断裂带中段瓦窑沟东侧台地前缘的瓦窑探槽与市儿口沟西侧T1阶地前缘的新民探槽。这3个大探槽均揭示出全新世中期(14C测年值为距今5～6ka)的垆土和淤泥层，以及多组平行分布的断面，所揭示的全新世3次古地震事件具有断错事件活动的同步性，可与前人探槽揭示的全新世断层活动事件相对比。3次断错活动时间分别距今3.06～3.53ka、5.32ka左右或6.14ka左右、8.36ka左右;3次事件的时间间隔分别为2.02～2.84ka和2.22～3.04ka。这些断错事件的同震垂直位移为1.5～4.7m，显示了7级以上地表破裂型的强震活动。最后讨论了探槽中14C测年样品的影响因素。

探槽 古地震期次 全新世 交城断裂带

0 引言

交城断裂带位于山西断陷带中部晋中盆地西界，是晋中盆地西界的主控断裂。山西境内自有文字记载以来发生过6次7级以上强震。这6次历史强震有2次发生在晋中盆地南侧的临汾盆地，有4次发生在晋中盆地以北的忻定盆地和灵丘盆地。诸多地震学者曾对这些强震构造进行过讨论(邓起东等，1973;刘光勋等，1982a，b;齐书勤，1983;孟宪梁等，1985;武烈等，1987;江娃利等，2004a)。在历史记载中晋中盆地没有7级以上强震发生，但这并不代表该盆地未来不具有发生强震的危险性。该盆地未来的强震危险性取决于在更长的时间尺度内盆地边界断裂带的活动。自20世纪90年代以来，交城断裂全新世活动状况引起地震学者的关注。

引起对交城断裂带晚第四纪活动的关注的起因在于清徐一带山前Ⅰ级阶地陡坎的断续分布(江娃利等，1992，1993)。此后，一些学者讨论了该断裂带的几何展布，并陆续发现了该断裂带晚第四纪活动剖面(程新原等，1996;许桂林等，1998;马保起等，1999)。21世纪初，在断裂带中段的清徐开挖的新民1号探槽(位置见图1)揭示出交城断裂带全新世的3期活动(江娃利等，2004b)。此后，在太原市北侧NW走向的柴村山前开挖的西张探槽(位置见图1)揭示了断错全新世地层的断面和全新世的3次活动。这3次活动与断裂带中段的全新世活动期次同步，证实该NW向展布的段落归属于总体NE走向的交城断裂带(谢新生等，2007，2008)。

随着研究资料的丰富，交城断裂带在新近纪以来向北扩展的属性逐渐清晰，但该断裂带全新世活动段落的北端可延伸至何处，仍缺少资料。近年本文作者承担交城断裂带1:5万活断层填图，沿断裂带开挖了多个探槽，本文介绍其中3个:一个是位于交城断裂带北端阳曲县泥屯盆地西界的龙王沟探槽;另2个是位于断裂带中段的交城瓦窑探槽与清徐新民2号探槽(图1)。

图1 交城断裂带平面展布及探槽分布图Fig.1 Distribution of the Jiaocheng Fault zone and locations of the trenches.

1 龙王沟组合探槽

1.1 探槽概况

龙王沟组合探槽位于交城断裂带最北端的泥屯小盆地西界(图2a)。该断裂带在泥屯小盆地西界呈NE向展布，称之为泥屯盆地西界分支断裂F1。该分支断裂在龙王沟形成2条次级分支断裂(F1-1与F1-2)的右阶阶区(图2b)，阶距210m，重叠区约1km。交城断裂带沿线的这种阶区分布现象，仅展布在断裂带的两端。我们在龙王沟沟口开挖了3个探槽，1号和2号探槽分别位于沟内两侧跨F 分布，3号探槽位于山前跨F 布设，距离1号和2号探槽约200m(图2c)。

图2 阳曲县泥屯镇龙王沟组合探槽卫片、照片、平面图及剖面图-1Fig.2 Satellite image，photos，locations and profile 1 of the Longwanggou trenches in Nitun Town of Yangqu County.

泥屯盆地西界陡峭的基岩山体由奥陶系灰岩组成，地层平缓，山前洪积扇由晚更新世黄土、碎石组成，坡角4.8°，这一带全新世地层仅在冲沟周边分布。在泥屯盆地西界山根底一带，人工采石揭示出山前基岩与黄土之间的断面(图3a，b)。在龙王沟西侧山体地表可见到F1-1的基岩断面(图2d)。在龙王沟沟口内和沟口外布设的3个探槽均揭示出断面。

龙王沟1号探槽位于沟口河道NE侧，探槽走向N10°W，探槽长15.5m，宽3.7m，深4.3m。受河道侵蚀影响，该探槽两壁出露地层剖面有较大差异。探槽东壁和西壁分别出露10层和7层冲洪积地层。这些地层可归为3大套，下部以灰岩碎石为主，棱角分明;中部以亚砂土夹碎石为主;上部为亚砂土。在探槽东壁和西壁的碎石之间、碎石与亚砂土之间分别出露4条和2条断面(图2e，f)。在该探槽中取热释光地层测年样品2个，探槽断错的最新地层TL样品测年结果为距今(4.98±0.42)ka(图2f)。该探槽各个断面断错的地层及断层活动事件分期见表1。

龙王沟3号探槽位于山前台地前缘靠近沟口的洪积扇上 (图3c)，该处地表已修造多级梯田，探槽北侧的黄土陡坎高约2.0m。该探槽走向为N5°E，探槽长36m，宽7m，最大深度8.4m(图3d，e)。

1.2 地层分层

龙王沟3号探槽共揭露地层17层，探槽两壁地层总体可对比，细节有所不同。这些地层按沉积物颗粒粒径大小分为3大套。第1套地层靠近山前及探槽下部，以大小混杂的灰岩碎石为主，多数粒径为5～15cm，大者20～30cm，地层近水平层理，包含层①—层④;第2套地层为探槽中部的砾石层，多数粒径为3～6cm，个别粒径5～30cm，近水平层理，包含层⑤—层⑨;第3套地层为探槽SE端和探槽上部层位，以亚砂土为主，含2层垆土层，包含层⑩—层⑰。由于探槽位于沟口前缘，地层堆积为粒径大小不一的碎石(图3e)。在该探槽中采集热释光测年样品(TL)6个，由中国地震局地壳应力研究所地质年代实验室完成测试(下同);14C测年样品3个，由中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室完成测试(下同)。

3号探槽地层自下而上分层如下:

①-1砾石层，无棱角，次磨圆，灰岩成分为主，粒径大小不一，大者20～30cm，大多5～15cm;

①-2砾石，细分层，粗砾粒径大多10～15cm，个别20～30cm，细砾大多1～5cm，略向北斜;

①-3砾石层，粒径大者3～10cm，个别20cm;

①-4砾石层，大小不一，大者40cm(15%)，小者1～3cm(50%)，亦有较多3～10cm(35%);

②黄色亚砂土，含零星砾石，粒径7～8cm，有磨圆，该层中09Tc3-TL-4样品测年结果为距今(17.17±1.46)ka;

②-1探槽NE壁，黄土与碎石堆积，黄土为主，碎石粒径为5～20cm，1层较2层碎石少且小;

③砾石层，大小混杂，含水平亚砂土薄层;

④-1砾石层，粒径大多为1～3cm，个别5～7cm;

④-2砾石层，大小混杂，大者7～8cm，小者3～5cm，大者占1/3，无棱角;

④-3砾石层，大小混杂，粒径大者10～15cm;

⑤砾石层，粒径10 ～ 30cm;

图3 阳曲县泥屯镇龙王沟组合探槽照片、平面图及剖面图-2Fig.3 Photos，locations and profile 2 of the Longwanggou trenches in Nitun town of Yangqu county.

⑥砾石层，大者10cm，大多3～6cm;

⑦砾石层，粒径大小混杂，大者10cm，大多3～6cm;

⑧砾石层，有磨圆，粒径大小不一，大者20～30cm，小者5～10cm;

⑨砾石层，粒径大小混杂;

⑩砾石层，有磨圆，无棱角，粒径大多5～13cm;

⑩-1探槽NE壁，崩积楔形态，黄土与碎石堆积，亚砂土为主，碎石很小，为1～3cm，黄褐色，1层较2层碎石多且大;

⑩-2探槽NE壁，崩积楔形态，含碎石黄土堆积;

⑪砾石层，粒径 1 ～2cm;

⑪-1探槽NE壁，碎石与黄色亚砂土近水平沉积，碎石粒径1～3cm;

⑫-1黄色亚砂，含粒径1～3cm碎石，该层中有2个TL测年样品，测年结果分别距今(10.77±0.91)ka和(3.67±0.31)ka;根据地层比对，后者测年结果偏新;

⑫-2褐色垆土与砖红色亚砂土混杂;探槽NE壁，黄土与碎石堆积，黄土为主，夹杂小的碎石，直径约为1～3cm，在靠近断层处有大的碎石堆积，可达5～10cm，偶见大者约为20cm，排列杂乱;

⑫-3黄色亚砂土，含零星小石块，直径1～2cm;

⑫-4黄褐色垆土，含零星石块，块径＜5cm;

⑬褐色垆土，含零星石块;黄褐色亚砂土，含碎石，粒径大多1～2cm，该层中09Tc3-C14-2的测年结果为距今(8.45±0.100)ka;

⑭砖红色亚砂土;

⑮褐色垆土，疏松，含零星碎石，粒径3～5cm，在该层中采集2个14C测年样品，年龄分别为距今(5.69±0.090)ka 和(5.99±0.120)ka;

⑯黄色亚砂土，局部有碎石堆积;

⑯-1碎石含土层，碎石多有棱角，粒径约10cm;

⑯-2黄色亚砂土，中下部具水平层理，该层中09Tc3-TL-6的测年结果为距今(3.53±0.30)ka;

⑰浅褐色亚黏土，该层中的2个 TL样品，测年结果分别距今(2.91±0.25)ka和(2.08±0.17)ka;

⑰-1浅黄褐色亚砂土;

⑰-2 碎石层，粒径约3 ～10cm。

龙王沟3号探槽的地层展布有两个特点，一是探槽中间位置底部砾石层所夹的亚砂土的南北两侧均受到断层控制;二是在探槽南段出露了稳定的12m长的两层褐色垆土层，在探槽东壁这两层褐色垆土层被薄层砾石层隔开，在探槽西壁两层垆土层之间夹有亚砂土。该垆土地层的北边界受到断层控制。

1.3 构造现象与断错事件分析

龙王沟3号探槽西壁出露4个断面，东壁出露3个断面，断面所跨宽度达23m(图3e)。因为探槽位于沟口附近，探槽两壁的地层沉积存在差异，断层形态也不完全一致。

龙王沟3号探槽西壁出露的4个断面依次为F、F、F 和F ，其中F 产状为N50°W/SW∠65°，从探槽底部向上延伸断错层①-4的顶部，层④-1没有被断错;F2产状为EW/S∠45°，该断面向上延伸一直断错到地表层⑯，上升盘的层⑰为现今地表陡坎的坎前堆积，层⑤～层⑨均有向南倾斜现象;断层F3为2条平行的断层，产状为N80°E/SE∠50°，向上延伸一直断错垆土层⑮及层⑯。断层F3-2两侧层⑮垆土出现0.8m逆冲垂直位移，可能是F3-1正倾滑活动形成的局部牵引现象。探槽东壁对应的3条断层自西向东依次为F1、F2和F3，其中F1从探槽底部向上延伸一直断错地表之下层⑨，断面F2断错地层⑥，层⑦为盖层;F3断错垆土层⑮及层⑯，现今地表陡坎为F3断错层位的后退。层⑰为侵蚀后的坎前堆积。

在探槽东壁剖面中，位于F3断面东侧的层⑬～⑮仅在下降盘出现，厚度2.5m，这一数值可能接近该断面东南侧层⑫的垂直位移;位于F3断面下降盘的层⑩有可能为该断面的崩积物。

从龙王沟3号探槽剖面图(图3e)和表1可见，探槽在23m范围内出露3组断面，揭示出全新世3次古地震事件。在探槽西壁，最新一次事件(E1)为断面F3活动，该断面断错层⑯，与地表2.0m陡坎的形成有关，该层的热释光(TL)测年结果为距今3.53ka，坎前堆积层⑰的TL测年结果距今2.08ka和2.91ka，由此推断该次事件的活动时间为距今2.91～3.53ka，该次事件的垂直断距接近3.5m。在探槽东壁，最新一次事件(E1)也为断面F3活动。探槽揭示的最新活动的上一次事件(E2)为断面F3活动。该断面断错两层垆土，上部垆土层⑮测年结果距今5.69ka与5.99ka，该事件的活动时间＜5.69ka。在探槽东壁，该垆土层的垂直断距可视为该层和层⑭的厚度1.6m。此外，在断面F3-2南北两侧的垆土层⑬之下地层为层⑫黄色亚砂土，该层含有混杂堆积，以该层底界计算，垂直断错＞3.2m;层⑬与层⑭仅在F3的下降盘出现，代表了断层活动后下降盘的沉积。这一现象与第3次事件(E3)活动有关。该次事件造成F3-2下降盘层⑫的加厚，及该层中含碎石增多。扣除E2事件的垂直位移之后，该次事件的垂直断距应＞1.6m。层⑫ TL样品测年结果距今10.77ka，层⑬中14C测年结果为8.45ka，第3次事件的断错年代早于距今8.45ka，接近距今10.77ka。在探槽东壁，层⑩的楔状形态有可能为早期断层活动形成;此外在探槽两壁的层②被断层F2断错，该层测年结果为距今17.17ka，反映了晚更新世晚期断层活动。对比探槽两壁剖面，目前尚不清楚为何探槽东壁的层⑫及探槽西壁的层⑮与对面一壁的断盖关系及断错形态不同。

本项调查获得的龙王沟1号探槽和3号探槽揭示的全新世地层断错，将前人确认的交城断裂带全新世活动段落的北部端点向北延伸了20km，至泥屯盆地西界。

2 瓦窑探槽

2.1 探槽概况

交城瓦窑探槽位于交城断裂带中段。交城断裂带中段断裂展布连续，断层走向NNE，长约70km。该段也是断裂带地貌特征最显著的地段，野外可见小台地和河流阶地前缘陡坎断续展布。但由于人类活动频繁，多处陡坎已被破坏严重，增加了探槽开挖的难度。

探槽横跨台地前缘陡坎布设(图4a，b，c)。该处地形虽受到人工改造的影响，但仍可见到高约1.5m的陡坎。探槽走向N45°E，长50m，宽8m，最大深度10m。由于探槽开挖后其中部在夜间出现大面积垮塌(图4d)，不得不动用机械在垮塌物之上清理出探槽东壁(图4e)。

2.2 地层分层

图4 交城瓦窑探槽卫片、照片、平面图及剖面图Fig.4 Satellite image，photos，location and profile of theWayao trench in Jiaocheng County.

瓦窑探槽共揭露出地层10层，这些地层依据岩性自NW向SE划分为4套。其中第1套地层为靠近山前探槽底部出露的基岩破碎带，包含层①;第2套为砾石层与亚砂土和亚黏土的混杂堆积，其间有多个断面，包含层②～⑤;第3套为探槽SE段出露的亚黏土、垆土和亚砂土，包含了层⑥和层⑦;第4套为探槽上部的黄色与灰黑色亚砂土，包含层⑧、层⑨和层⑩，其中层⑩为人工影响层。在探槽中采集热释光测年样品6个，14C测年样品2个，其中10Tc2-C14-2样品测年在美国BETA14C实验室完成。

探槽地层自下而上分层如下:

①灰褐色基岩破碎带;

②褐色黏土与黄色亚砂土混杂，以褐色黏土为主，夹黄色亚砂土不规则团块，含零星碎石，在该层采集 2 个 TL 样品，测年结果分别距今(40.83±3.47)ka和(59.49±5.06)ka;

③黄色亚砂土与褐色黏土混杂，亚砂土为主夹杂黏土团块，含零星褐色黏土脉和灰色砂脉，在该层采集 2 个 TL 样品，测定的年龄分别距今(33.95±2.88)ka和(41.97±3.57)ka;

④中部为黄色亚砂土;上部为碎石层，粒径3～20cm不等，偶见40cm的大粒径;下部为淡紫色砂层;

⑤黑灰色亚黏土与浅褐色亚黏土混杂，以黄褐色亚黏土为主，近断面处出现亚砂土团块，该层中10Tc2-TL-6样品测年结果为距今(18.63±1.58)ka;

⑥黄色亚黏土、亚砂土，含零星小砾石，顶部10Tc2-TL-5样品测年结果为距今(15.82±1.34)ka;

⑦-1黑色黏土，在该层采集2个14C样品，10Tc2-C14-1测年结果为距今(6.20±0.085)ka，10Tc2-C14-2样品AMS方法土壤测年结果为距今(5.32±0.040)ka，植物根系测年结果为距今(4.85±0.040)ka;

⑦-2褐色亚黏土;

⑧黄色亚砂土，含大量陶片，含炭质亚砂土团块;

⑨灰黑色亚砂土，含零星碎石和陶片;

⑩黄色亚砂土，疏松，受人工影响。

上述地层均在探槽东壁出露，由于探槽垮塌在其西壁只能见到探槽两端地层。在此值得注意的是，在探槽的层⑧中发现大量陶片(图4g)。

2.3 构造现象与断错事件分析

交城瓦窑探槽剖面揭示出基岩与松散堆积和松散的混杂堆积之间出露5个平行断面，断面的展布宽度13m，断面走向N45°E，倾向SE，倾角为40°～80°，自西向东分别命名为 F1-F5(图4h);由于探槽垮塌，其西壁仅出露断面F1与F2。

在探槽剖面东西壁上，断层F1为基岩主断面，下盘为基岩破碎带层①，上盘为褐色黏土与黄色亚砂土混杂堆积层②。断层F2断错了层②与层③，F2断面附近出现多条黏土脉和砂脉(图4f，h)。在探槽东壁，F3断错层④，F4断错层⑤，F5断错层⑥与层⑦。上述这些断面的下降盘，层②、③、④、⑤均为黏土与亚砂土的混杂堆积，或亚黏土中含砂土团块;层⑥不仅是亚黏土、亚砂土的混杂堆积，靠近断面附近也表现出楔状形态(图4h)，这与F5断面的活动有关。从该楔状堆积的高度计算，形成层⑥的垂直断距＞4.7m。此外，该F5断面下降盘层⑦由黑色黏土及褐色亚黏土组成，该层被断错，并在靠近断面处形成楔状地层混杂现象。从探槽剖面可见，探槽中的断面F～F均被层⑧覆盖，F为最新活动断面。但由于探槽并未揭示出基岩主断面F与探槽剖面中层⑧的接触关系，探槽剖面上部的层⑧与F1主断面的关系是断错还是覆盖尚不能确定。因为层⑧内有砂土脉出现，其形成原因被怀疑是主断面活动所致。

在交城瓦窑探槽剖面中，断面控制的地层时代为晚更新世中期至全新世。由样品测年结果可知，探槽仅揭露出全新世的一次事件。最新事件为断面F5活动，断错层⑦，该层的14C测年结果有3个，其中4.85ka为植物根测年结果，靠近断面黑色淤泥测年结果为距今5.32ka，说明这次事件的活动年代＜5.32ka。该事件的垂直位移，如果以层⑦的厚度计算，为1.5m。此外，层⑥的楔状形态和各个断面之间层②—⑤的混杂堆积，有可能反映了早期不同时段的断层活动事件，这些地层的TL测年结果为晚更新世的不同时期，有可能偏老。以下降盘地层的厚度计算，这些事件的同震垂直位移＞5m(表1)。

3 新民2号探槽

3.1 探槽概况

清徐新民2号探槽位于交城断裂带中段(图5a，b)，北距龙王沟探槽约70km，南距瓦窑探槽约14km。前人曾在该点西侧约50m处采用人工开挖过探槽(江娃利等，2004b)(图5c)。本次采用机械开挖，遗憾的是由于开挖规模大，垮塌严重且垮塌速度之快而致无法弥补，最后仅出露探槽东壁的上部地层。

该探槽布设在市儿口沟西侧T1阶地前缘，此处阶地前缘陡坎高度约10m(图5b)。近年来，由于大规模人工取土而揭示出T1阶地后缘与基岩接触处的断层剖面(图5d，e)。新民2号探槽走向N30°W，长39m，宽8m，深7m(图5f)。探槽北端由于受到人工埋设管线的限制，无法再向北开挖，限定了主断面的出露(图5h)。

3.2 地层分层

按照岩性、沉积环境及地层年代分类，新民2号探槽共揭示出3套地层，划分为19层。第1套为含砂砾石层，砾石大小不一，包含层①—④，出露在探槽NW端靠近陡坎处;第2套为亚砂、亚黏、垆土互层沉积，夹淤泥层，包含层⑤—⑩，出露在探槽下部;第3套为黏土、亚黏土互层，顶层为耕植土，包含层⑪—⑲，出露在探槽上部。在探槽中采集热释光测年样品5个，14C测年样品2个。

探槽地层自下而上分层如下:

①粗砂含小砾石，粒径个别5～10cm，大多1～2cm;

②砂土含小石块，粒径大多1～2cm，无磨圆;

③砂石层，含砂，粒径大者20～30cm，大多10～15cm，磨圆好，砾石成分为砂岩;

④暗红色黏土含小石块，粒径1～2cm;

⑤黄色亚砂土，在该层采集2个TL样品，测年结果分别为距今(7.13±0.61)ka和(8.63±0.73)ka;

⑥褐色垆土，该层中09Tc6-TL-2的测年结果为距今(6.81±0.58)ka;

⑦灰黑色淤泥，该层中09Tc6-C14-1测年结果为距今(6.14±0.09)ka;

⑧黄褐色亚黏土;

⑨黄褐色亚黏土，上部显示垆土，该层中09Tc6-TL-4样品测年结果为距今(7.43±0.63)ka;

⑩灰黑色黏土;

图5 清徐新民2号探槽平面图、照片及剖面图Fig.5 Location，photos and profile of Xinmin trench No.2 in Qingxu county.

⑪褐色，暗红色黏土，该层中09Tc6-TL-1样品测年结果为距今(6.00±0.51)ka;

⑫灰黑色黏土;

⑬砾石层，粒径大多5～10cm，大多磨圆较好;

⑭黄色亚黏土;

⑮灰黄色粗砂含小碎石，粒径0.5cm;

⑯黄色亚黏土;

⑰灰褐色亚黏土，该层09Tc6-C14-2测年样品结果为距今(2.37±0.075)ka;

⑱黄色亚黏土;⑲地表耕植土。

3.3 构造现象与断错事件分析

清徐新民2号探槽东壁剖面共揭示出2组断面F1与F2，两者相距13m。F1断面又出现2条分支F1-1与F1-2。其中，F1为该剖面的主断面，控制了砂砾石地层与黏土、亚黏土地层的分界。F1-1断错上升盘的层①—层③和下降盘层④;F1-2断错层⑤，致使层⑤的形态成为楔状。F2断面位于全新世亚黏土、亚砂土地层之中，断错上升盘层⑤—⑧和下降盘的层⑨—⑯，并在邻近F2断面处形成2个张裂楔:一个位于断面F2的下降盘，充填物为灰褐色垆土夹灰褐色亚黏土块(图5g);另一个位于断面F2的上升盘，充填灰黑色淤泥。

清徐新民2号探槽揭示的2组断面显示了3次全新世断层活动事件。最新一次事件(E1)为F2断面活动，层⑩—层⑫靠近断面出现的倾斜与这次活动有关。层⑪ TL测年样品结果位距今 6.00ka，层⑰14C的测年结果为距今 2.37ka，说明这次事件发生的时间为距今 2.37 ～ 6.00ka。这次事件的垂直位移以层⑩—⑯的沉积厚度计算，为2.2m。最新活动事件之前的事件(E2)以F2断面的活动和剖面中的2个张裂楔为代表，F1-2断面也可能参与了这次活动，致使F1-2下降盘的层⑦、⑧被断。层⑦14C样品测年结果为距今6.14ka，说明这次事件发生年代＜6.14ka。第3次事件(E3)为断面F1活动，层⑤的分布形态显示该层为断面坎前崩积堆积，层⑤的TL测年结果为距今8.63ka，说明这次事件发生的时间略早于距今8.63ka。以层⑤厚度计算，这次事件的垂直位移＞2m。该剖面上F2断面下降盘层⑰、⑱，是被F1断层断错，还是断层活动之后坎前的堆积，因剖面揭露不够充分，尚不能断定(表1)。

4 断层活动事件同步性讨论

本次开挖的3个探槽均揭示出全新世地层被断错2次以上。其中，龙王沟3号探槽揭示出的全新世3次断错事件，分别距今2.91～3.53ka、＜5.69ka和10.77ka左右。新民2号探槽揭示出全新世3次活动事件，其中2次依据较充分，断错时间分别距今＜6.14ka和接近8.63ka，最新一次事件发生在距今2.37～6.00ka。虽然瓦窑探槽揭示出距今5.32ka的地层被断错，但从该探槽剖面不能判定这是否是探槽的最新事件，因为该剖面断层的最新活动也有F1控制层⑧的可能。前已述及，在瓦窑探槽剖面上含多个陶片的层⑧地层中有砂土脉，笔者推测在距今5.32ka事件之后该探槽的主断面有可能有过更新的活动。

从上述3个探槽全新世断错事件的时间和期次比对可见，制约这些事件的年代大体具有同步性，个别事件的时间略有差别(表2)。在断错事件的比对中，依据不同探槽同期事件断错地层年代的取舍原则，即在比对同一事件时，在事件的时间上限方面(未断错的地层)，取未断错地层较早的测年数值;在事件的时间下限方面(断错的地层)，取断错地层较新的测年数值，由此得到本项研究获得的交城断裂带北端和断裂带中段全新世3次断层活动事件的时间分别为距今 2.91 ～3.53ka、5.32ka 左右和8.63 ～10.77ka。

前人曾在交城断裂的北、中、南段开挖5个大型探槽，并主要依据其中4个大型探槽中的太原市西张探槽和清徐县新民1号探槽的全新世断层活动事件的对比，认为交城断裂带的北段和中段在全新世曾发生 3次古地震事件，时间分别距今 3.06～3.74ka、5.91ka左右和8.53～8.56ka(谢新生等，2007，2008)。将本文讨论的3个探槽的全新世3次断层活动事件与前人探槽揭示的断层活动事件的期次和时间进行对比可知(表2)，这3次事件发生的时间接近。依据前面所述的同一事件的比对原则得到，交城断裂带北段和中段全新世3次古地震事件的时间分别距今3.06 ～3.53ka、5.32ka左右或6.14ka左右、8.36ka左右(图6)。这3 次事件的时间间隔分别为2.02ka和3.04ka。考虑到测年的误差，如果上述全新世中期事件的时间取接近6.14ka，则3次事件的时间间隔分别为2.84ka和2.22ka。综合上述，交城断裂带全新世3次事件的时间间隔可表示为2.02 ～2.84ka和2.22 ～3.04ka。

图6 交城断裂带几个大型探槽断错事件期次对比Fig.6 Comparison study on faulting events amongmulti-trenches along the Jiaocheng Fault zone.

5 主要认识及问题讨论

通过在交城断裂北端与中段开挖3个大型探槽，得到以下几点认识:

(1)通过在交城断裂北端龙王沟组合探槽开挖，证明交城断裂带全新世活动段的北端可延伸至泥屯盆地西侧山前，较前人确定的柴村又向北延伸了20km。由此支持了晚第四纪时期该断裂带的活动呈现自南向北迁移的认识。

(2)综合本次开挖的3个大型探槽和前人开挖的探槽所揭示的信息，论证了交城断裂带全新世活动的同步性。该断裂带北段与中段在全新世有3次断错事件，时间分别距今3.06～3.53ka、5.32ka 左右或 6.14ka 左右、8.36ka 左右，3 次事件的间隔分别为 2.02 ～ 2.84ka 和3.04～2.22ka。这些断错事件的同震垂直位移为1.5～4.7m，显示了7级以上地表破裂型的强震活动。

(3)本次开挖的3个和前人开挖的4个共7个探槽中，有5个揭示出全新世中期的淤泥质地层。不存在全新世淤泥质地层的冶峪探槽和上固驿探槽均位于河道中。笔者认为，在这2个探槽中，正是由于河水的冲刷，影响了淤泥质地层的沉积。此外，西张、新民1号和2号3个探槽中还出现全新世晚期淤泥质地层，但泥屯盆地的龙王沟探槽和瓦窑探槽未揭示出该地层。产生这种沉积差异的原因尚不清楚。

(4)尽管本次开挖的3个探槽均揭示出全新世2次以上断错现象，但由于探槽开挖位置的限制，瓦窑探槽和新民2号探槽端点的断面和地层展示的仍不充分。在人类活动频繁地区，选择探槽开挖地点仍需谨慎。

参加该项野外调查工作的还有张路副研究员、硕士研究生许建红、黄伟和盛强等人。

致谢 在此对审稿人的意见表示感谢。

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ANALYSISOF HOLOCENE FAULTING PHENOMENA REVEALED IN THE THREE TRENCHES ALONG THE NORTHERN AND CENTRAL JIAOCHENG FAULT，SHANXI

GUO Hui JIANGWa-li XIE Xin-sheng
(Institute of Crustal Dynamics，China Earthquake Administration，Beijing 100085，China)

Several trencheswere excavated in the previous work along the Jiaocheng Fault zone，which revealed three paleoearthquake events.But the northern boundary of the Jiaocheng Fault zone cannot be confirmed by the previous studies.The paper discussed the fault activities revealed in the three trenches excavated in the northern and central Jiaocheng Fault.Among them，Longwanggou trench is a combination which includes several trenches excavated in western Nitun Basin，Yangqu County.The paper introduced the trench profiles which cross the two right-stepped faults.As is shown in Longwanggou trench，the range of Holocene activity of the Jiaocheng Fault is extended 20km northward.The Wayaogou and Xinmin trenches are located in the central segment of the fault.One is at the foreplatform margin on the eastofWayaogou.The other is in frontof the terrace T1 on thewestof Shierkougou.Loam and mud layers of mid Holocene(with14C ages of 5 ～ 6ka BP)and multi-parallel fault planeswere observed in all the three trenches.In conclusion，the three Holocene faulting events as revealed in the three trenches are synchronous，which is consistentwith previous trenching results.The time of the three events is 3.06 ～3.53ka，about 5.32ka or 6.14ka，and about 8.36ka B.P.The recurrence interval of the three events is about2.02 ～2.84ka and about3.04 ～2.22ka.The coseismic vertical displacement of these events is 1.5 ～4.7m，which shows surface faulting earthquake activity with magnitude greater than 7.0.This paper concludes with a discussion of the effect of14C dating samples collected from the trenches.

trenches，paleoearthquake events，Holocene，the Jiaocheng Fault zone

P315.2

A

0253-4967(2012)01-0076-17

10.3969/j.issn.0253-4967.2012.01.008

2011-11-02收稿，2011-12-09改回。

中国地震重点监视防御区活动断层地震危险性评价项目“山西交城断裂带活断层1/5万填图”资助。

*通讯作者: 江娃利，研究员，E-mail: walijianghdc@vip. sina. com。

郭慧，女，1985年生，2011年在中国地震局地壳应力研究所获得固体地球物理学专业硕士学位，研究实习员，现主要从事活动构造研究，电话:15101022544，E-mail:huifeiyang@163.com。