大中条地区重磁场特征及其断裂分布与构造单元

冯旭亮，王万银，李建国，赵 斌，赵 楠

(1. 长安大学重磁方法技术研究所，长安大学地质工程与测绘学院，长安大学西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室，陕西西安 710054； 2. 山西省地球物理化学勘查院，山西运城 044004)



大中条地区重磁场特征及其断裂分布与构造单元

冯旭亮1，王万银1，李建国2，赵 斌2，赵 楠2

(1. 长安大学重磁方法技术研究所，长安大学地质工程与测绘学院，长安大学西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室，陕西西安 710054； 2. 山西省地球物理化学勘查院，山西运城 044004)

大中条地区是我国著名的铜、金、铁矿集区，区内各类矿床的分布与该区的构造演化有关，并受构造体系、岩浆活动等地质因素控制。因此，系统研究本区的断裂分布和构造单元是预测隐伏矿床的基础。本文通过对大中条地区重、磁场特征研究，系统推断了该区断裂分布并划分了构造单元。对重、磁场特征的研究表明，布格重力异常与化极磁力异常均呈现东西分带的特征，这是大中条地区前寒武纪、中生代和新生代三期构造演化的综合反映。研究中利用重、磁位场边缘识别技术推断出11条断裂，对断裂的研究表明，大中条地区断裂以NE向和NW向为主，大多形成于元古代和中生代，多数断裂表现出多期活动的特点。综合重、磁场特征，构造演化特征及断裂分布，大中条地区可划分为4个一级构造单元和7个二级构造单元，构造单元控制了矿床的成因和分布。上述研究成果对大中条地区构造划分和矿产资源勘查提供了地球物理依据。

大中条地区 重力异常 磁力异常 断裂 构造单元

Feng Xu-liang, Wang Wan-yin, Li Jian-guo, Zhao Bin, Zhao Nan. Distribution of faults and division of tectonic units in the Great Zhongtiao area of southern Shanxi Province derived from gravity and magnetic anomaly data[J].Geology and Exploration, 2015,51(3)：0563-0572.

1 引言

大中条地区是我国著名的铜矿床密集区，其中主要铜矿床类型有铜矿峪斑岩型铜矿床，以及与海底喷流作用有关的落家河型铜矿床、横岭关型铜矿床和胡篦型铜矿床(真允庆，2012)。大中条地区也是重要的金矿成矿区，已陆续发现一批金矿床(点)(沈保丰等，2004)。此外，大中条地区亦是重要的铁矿资源产地之一(沈保丰等，2006)。多年来，诸多学者在该区进行了大量的科学研究，在矿床地质、矿床成因、成矿背景和找矿勘查方面取得了丰硕的成果(胡维兴等，1987；真允庆等，1993；孙继源等，1995；魏俊浩等，1996；沈保丰等，2004；薛克勤等，2006；陈彩萍，2006；夏丽红，2008；赵斌等，2009；真允庆，2012)。随着大中条地区矿床的开采，主要铜矿储量已不多，亟需找矿突破。在发现出露地表或浅部的大型、特大型矿床难度增大的背景下，通过研究成矿规律，来发现隐伏矿床显得尤为重要。纵观大中条地区各类金属矿床和矿体的分布，其在时间和空间上的分布都与该区的构造演化有关，并受构造体系、岩浆活动等地质因素控制，因此，研究大中条地区的断裂分布和构造单元是预测隐伏矿床的基础。

大中条地区研究程度最高的是中条山地区，对该区断裂分布和构造单元的研究成果主要集中在地质构造方面(魏俊浩等，1996；薛克勤等，2006；赵斌等，2009)。此外，真允庆等(1993)利用遥感信息解译了中条山北段的地质构造。研究区内运城盆地和临汾盆地的一部分也是研究较多的区域，诸多学者通过系统的研究，在该区的地壳结构、基底性质、盆地构造和活动断裂展布方面得到了科学的成果(吴刚，1992；姜振泉等，1997；邢作云等，2005)。

在断裂分布和构造单元研究中，地球物理方法是重要手段之一，而重、磁勘探具有覆盖面广、经济实惠的优势，从而成为研究断裂分布和构造单元的行之有效的方法。目前在大中条地区未见利用重、磁方法研究断裂分布和构造单元的文献，但可见到一些利用重磁方法研究整个山西省或华北地区的文献。马杏垣等(1979)利用航磁资料，划分了华北地台的基底结构；余钦范等(1989)利用华北地区航磁图像处理解释成果，综合分析了其反映的地质实体和构造行迹，进而建立了华北亚板块的地震构造立体格架；张家声等(2007)利用航磁异常划分了华北陆块内的断裂和剪切带；刘金兰(2008)利用1∶50万重力异常划分了整个山西省的断裂体系，并利用1∶50万磁力异常划分了前寒武纪古构造单元。综上所述，大中条地区断裂分布和构造单元成果主要来自两方面：一方面来自地质构造图，而地表出露的断裂有限，大部分断裂隐伏于地下，且在构造单元方面，除运城盆地和临汾盆地之外，其他区域的构造单元研究较少；另一方面来自地球物理资料等推断解释成果，但研究范围较大(整个华北或山西省)，而所依据的地球物理资料比例尺较小，往往只能推断大的断裂构造或划分大的构造单元。因此，对于大中条地区来说，亟需利用较大比例尺的地球物理资料对断裂分布和构造单元进行深入、系统的研究。

鉴于上述问题，本文充分利用重、磁资料在识别断裂和划分构造单元方面的优势，基于重、磁处理方法技术，主要利用1∶20万布格重力资料并辅以1∶5万～1∶20万不等的航磁资料，对大中条地区的断裂分布和构造单元进行较为系统的研究，以期为大中条地区区域性地质问题，尤其是构造划分和矿产资源勘查提供地球物理依据。

2 区域地质特征

大中条地区处于鄂尔多斯地块与河淮地块接合带的南端，该接合带是在中朝克拉通前寒武纪三叉型裂谷的基础上形成的，前人(马杏垣等，1985)认为它起始于新太古代-元古宙(图1)。该区地质发展主要经历了3个重要时期(刑集善等，1991)：(1) 早前寒武纪的迁西-阜平和五台-吕梁构造期，此为壳幔分异、克拉通化，并形成结晶基底的时期；(2) 中生代燕山构造期，是形成华北主体构造格局的较强烈的构造岩浆活动时期；(3) 新生代喜马拉雅构造期，为局部形成大陆裂谷的构造运动期。其中第一期为大陆板块的初始形成期，后两期则为板内构造活动期。

图1 中朝克拉通前寒武纪裂谷 (据马杏垣等，1985资料改编)Fig.1 Precambrian rifts in the Sino-Korean craton (after Ma et al.，1985) 1-新太古代-古元古代裂谷；2-吕梁-中岳旋回；3-古元古代裂谷；4-中新元古代裂谷；5-晚古生代裂谷；6-晋宁旋回；7-加 里东旋回；8-华力西旋回；9-大中条研究区范围 1-Neoarchean to Paleoproterozoic rift；2-Luliang to Zhongyue cycle；3- Paleoproterozoic rift；4-Meso-Neoproterozoic rift；5- Late Paleozoic rift；6-Jinning cycle；7-Caledon cycle；8-Variscan cycle；9- study area

大中条地区地层主要特征：中太古界为深变质岩系(混合岩化)，新太古界五台系-古元古界滹沱系为浅变质岩系，共同组成结晶基底；古、中元古界长城系为轻微变质岩系；沉积盖层中，寒武系-奥陶系为碳酸盐岩建造，上石炭统-下二叠统为煤系地层，上二叠统-三叠系-侏罗系-白垩系为陆相砂泥岩沉积，新生界地层组成裂谷盆地。

大中条地区岩浆活动较为频繁，岩类较为复杂，从中晚太古代、元古代、晚古生代、中生代到新生代均有不同类型岩浆岩形成，其中以晚太古代(五台期)、早元古代(吕梁期)及中生代(燕山期)岩浆活动最为强烈。研究区内的岩浆岩从成因上来说包括三大系列。第一大系列为壳源重熔型，即岩浆来源于地壳物质，经深熔或重熔再生改造而形成的，五台期花岗岩、吕梁期花岗岩、燕山早期花岗闪长岩—花岗岩属于此系列。第二大系列为过渡性地壳同熔型，即来源于上地幔的派生岩浆与地壳物质同熔，混染而形成的岩浆岩，燕山中期的中酸性岩均属此系列。第三大系列为幔源型，即由直接来源于上地幔的岩浆不断分异与结晶(同时可能混染、同化少量地壳物质)而形成的岩浆岩，燕山期的偏碱性、碱性岩，晋宁期和吕梁期的基性岩墙，五台期超基性、基性岩(包括火山岩)等均属此类型。

大中条地区矿床种类较多，主要有铜、铁、铅、锌、钴、镍、金、多金属矿等，已发现的矿化类型有沉积型、热液型、接触交代型、沉积变质型、斑岩型、热液脉型、石英脉型、岩浆型等。根据区域成矿条件及成矿规律，大体可将研究区内的矿床分为中条裂谷型铜矿、沉积型铁矿以及接触交代型铁矿。中条裂谷铜矿呈NNE向分布于中条山地区，与太古界、下元古界和中元古界地层的层理、片理和褶皱轴向大体一致，矿床中的主要矿体往往产于变基性岩同围岩接触带及附近的有利构造部位。区内沉积型铁矿主要为海陆交替相或湖相沉积铁矿床(山西式)，主要分布在吕梁山南端乡宁县、河津县和中条山南麓的垣曲县古城、王茅等地，矿体赋存在石炭纪本溪组中，产在中奥陶统风化壳之上至上石炭统本溪组铁铝岩系之间。接触交代型铁矿成矿区位于襄汾、浮山及翼城三县之间，以塔尔山与二峰山岩体为中心，并包括露岩区外的一些区段，矿床产于中性、中酸性或酸性中浅成侵人体和碳酸盐岩的接触带矽卡岩或附近围岩中，但其中以中性(偏基性、偏碱性)侵入体与中奥陶统碳酸盐岩的接触带及其附近最为重要。

3 地球物理场特征

3.1 区域物性特征

大中条地区地层出露较全，从太古界到新生界都有。根据山西省西南地区1∶20万区域重力调查成果报告，对地层密度和磁化率进行统计，其具有以下特征：地层由老到新其密度值由大变小，太古界密度值最大，可达2.82×103kg/m3，新生界密度最小，仅为1.93×103kg/m3。全区可分为3个密度界面和4个密度层：新生界密度层，平均密度值为1.93×103kg/m3；三叠系、二叠系和石炭系密度层，平均密度值为2.55×103kg/m3；奥陶系和寒武系密度层，平均密度值为2.71×103kg/m3；前寒武系密度层，平均密度值为2.81×103kg/m3。相应的密度界面为：新生界与三叠系、二叠系、石炭系之间的界面平均密度差为0.62×103kg/m3；三叠系、二叠系、石炭系与奥陶系、寒武系之间的界面平均密度差为0.16×103kg/m3；前寒武系变质地层与其上沉积地层之间的界面，平均密度差为0.10×103kg/m3。区内最老地层为中太古界深变质岩系，具有较强磁性，磁化率平均值为155×10-6×4π·SI。其次为上太古界和下元古界，具有中等磁性，较太古界弱，磁化率平均值为33×10-6×4π·SI。上元古界除长城系下统外一般可视为无磁性，古生界、中生界和新生界一般无磁性。

前寒武纪的超基性、基性岩密度较大，平均密度值为2.90×103kg/m3，酸性岩密度较小，其平均值为2.58×103kg/m3；燕山期岩浆岩密度较小，平均值为2.59×103kg/m3。岩浆岩磁性变化较大，从统计结果来看，具有从酸性到基性磁性增强的规律，如超基性岩磁化率可达3275×10-6×4π·SI，中酸性岩磁化率为(1000～2000)10-6×4π·SI。相同岩性的岩浆岩其时代越老，磁性越小，燕山期的中酸性岩磁化率普遍比五台期、吕梁期以及晋宁期的中酸性岩的磁化率高。

3.2 区域重力场特征

布格重力异常(图2)总体为东西两边高，中间低，异常整体走向为NEE-NNE向的弧形，反映了新生代山西裂谷系东西开裂的特征。研究区中部沿永济市-运城市-绛县-翼城县-浮山县一带有一条明显的规模巨大的重力异常梯级带，该梯级带是中条山断裂带的反映，对研究区重力场的变化起重要的控制作用。研究区西北部，以稷山县以北至襄汾县以西一带为界，两侧重力场特征明显不同。据此，可把研究区划分为东、中、西三大区。

图2 大中条地区布格重力异常图Fig.2 Bouguer gravity anomalies in the Great Zhongtiao area

东区包括了中条山、王屋山及其以北的区域，布格重力异常整体表现为重力高，异常走向为NEE-NNE向SE凸出的弧形。芮城县至平陆县一带主要表现为NEE向的高值异常条带，与中条山西部范围较为一致；平陆县至垣曲县一带为大面积的重力高值区，与中条山东部和王屋山范围一致；阳城县至沁水县一带为平缓的重力异常，显示了沉积盆地的特征。中区包括了运城盆地、孤峰山、稷王山一带及临汾盆地的一部分，重力异常整体表现为NE向的重力低，这种特征主要是新生代裂谷的反映。临猗县、闻喜县、万荣县以及侯马市一带重力值稍高，反映了前新生界局部隆起，钻孔资料也证实了这一点。西区属于吕梁山南端，主要为乡宁县、襄汾县一带，为平缓的重力异常，整体表现为西北低、东南高，显示了鄂尔多斯构造盆地边部的特征。

结合区域密度特征分析，重力低异常主要是由新生界引起的，重力高异常主要是前寒武纪变质地层的反映，局部异常可能是岩浆岩的表现。

3.3 区域磁力场特征

图3为航磁ΔT异常图，其整体表现为南高北低的特征。由于研究区处于中纬度地区，异常受斜磁化的影响，因此需要对ΔT异常进行化极处理。化极磁力异常(图4)高值向北移，整体呈现东南低、西北高，异常走向为NEE-NNE向。与布格重力异常类似，在研究区内以永济市-运城市-绛县-翼城县-浮山县一线为界，两侧磁力异常明显不同；另外，以稷山县以北至襄汾县以西一带为界，两侧磁力异常特征也明显不同。据此，研究区内的磁力异常也可划分为东、中、西三大区。

图3 大中条地区航磁ΔT异常图Fig.3 Magnetic anomalies in the Great Zhongtiao area

图4 大中条地区化极磁力异常图Fig.4 Magnetic anomalies reduced to the pole in the Great Zhongtiao area

东区磁异常形态变化较为复杂。永济市-运城市-夏县-绛县为狭窄的正异常条带，与中条山断裂位置吻合。芮城县至平陆县一带的为平缓的负磁异常，其为新生代沉积层的反映。平陆县以东至绛县以东一带，以负磁异常为主要特征，在负磁异常背景之上分布有NE向的低缓正磁异常带，将背景场分割为正负相间、平行排列的异常条带。沁水县至阳城县一带为平静的负磁异常，异常强度为研究区最低，推测该区为巨厚的沉积盖层，在长期构造演化过程中未遭受大的改造。中区表现为大范围的高磁异常，大致反映了太古界的结晶基底的分布范围，临猗至闻喜一带局部地区出露太古界黑云斜长片麻岩证实了这一点。运城市至夏县一带以及稷山县至侯马市一带为平缓的负磁异常，其反映了该区新生界沉积较厚。西区磁力异常特征与布格重力异常特征类似，整体亦表现为平缓中等磁力异常，呈现西北低、东南高的特征。

结合地层磁性特征分析，中条山脉并非磁性基底，该区的局部正磁异常条带主要为基性(超基性)杂岩或其他磁性侵入岩体的反映，研究区中部高磁异常系太古界结晶基底引起。

4 断裂分布特征

4.1 识别断裂的方法技术

在断裂构造作用下，会产生各种构造现象，如断阶、断陷、凸起和凹陷等，深大断裂还可控制其两侧的构造活动，形成不同的构造单元，且常常伴随岩浆活动，从而破坏了原来地质体的连续性，形成磁性与密度上的横向差异，这就具备了利用重力异常确定断裂构造的地球物理前提。利用重、磁异常识别断裂的方法技术有很多种(张凤旭等，2007；王万银等，2010；王彦国等，2013；Zhouetal., 2013)，这里主要采用归一化总水平导数垂向导数(NVDR_THDR)技术(Wangetal., 2009)，以布格重力异常归一化总水平导数垂向导数(图5a)和化极磁力异常归一化总水平导数垂向导数(图5b)为主要依据，并结合布格重力异常(图5c)和化极磁力异常(图5d)进行推断。由于部分地层为无磁性或弱磁性，使得磁力异常在划分断裂方面的效果受到限制，因此，断裂推断主要以重力资料为主，以磁力资料为辅，并结合地质、构造等资料来完成。

4.2 断裂划分

根据重、磁异常特征，结合相关地质、构造等，共划分主要断裂带11条(图6)。可以看出，大中条地区主要由NE向和NW向两组断裂组成，形成了X型断裂构造系统。其中NE向的断裂规模大、延伸长，而NW向的断裂除横河断裂(F2)和同善-落家河-王屋断裂(F3)之外，其余3条断裂规模较小。

中条山断裂(F1)是研究区研究最多的断裂，该断裂出露于中条山山系的北麓和西麓，呈向南东凸出的弧形(山西省地质矿产局，1989)。中条山西麓断裂和北麓断裂以120°相交，交汇点在西姚温附近，长137km，自东北向西南可分为三段：夏县段、解州段和韩阳段(程绍平等，2002)。本次根据重、磁场特征识别的中条山断裂(F1)向北延伸至浮山东一带，其长度约226km。山西省区域地质志认为绛县至浮山县之间为浮山断裂，形成于中生代。本文根据重力异常特征，认为其属于中条山断裂的一部分。整个中条山断裂在布格重力异常NVDR_THDR图(图5a)上表现为极大值连线，而在化极磁力异常NVDR_THDR图(图5b)上也表现为极大值连线；其在布格重力异常(图5c)和化极磁力异常(图5d)上均表现为明显的不同异常场特征的分界线，断裂北西侧呈明显重力低和磁力低的特征，反映了新生代以来北西侧运城一带发生大规模沉降，形成巨厚的沉积层。另外，从化极磁力异常图来看，断裂北西侧除运城一带因巨厚沉积引起的磁力低异常外，大面积区域表现为磁力高，而磁力高异常则是前寒武系结晶基底的反映，因此推断中条山断裂为中条古裂谷的边界，形成于新元古代以前。综合重、磁异常并结合区域构造特征考虑，中条山断裂形成于元古代(与中条古裂谷同期形成)，至中生代为逆冲断层，演化至新生代时，发生了与中生代应力方向相反的运动，为高角度正断层。

图5 大中条地区重磁异常与推断断裂分布图(黑色实线为推断断裂)Fig.5 Gravity and magnetic anomalies and distribution of inferred faults in the Great Zhongtiao area (black solid lines denote faults inferred) a-布格重力异常NVDR_THDR；b-化极磁力异常NVDR_THDR；c-布格重力异常；d-化极磁力异常 a-NVDR_THDR of Bouguer gravity anomalies；b-NVDR_THDR of magnetic anomalies reduced to the pole；c-Bouguer gravity a- nomalies；d-Magnetic anomalies reduced to the pole

图6 大中条地区主要断裂分布图Fig.6 Distribution of major faults in the Great Zhongtiao area

横河断裂(F2)是研究区内的一条重要的断裂，位于研究区东北，总体呈北西-南东向延伸，形成时代为中生代(山西省地质矿产局，1989)。通过本次研究，认为横河断裂的北西端更靠北，其位于翼城县东侧，长度约82km。该断裂在布格重力异常NVDR_THDR图(图5a)和化极磁力异常NVDR_THDR图(图5b)上都表现为明显的异常分区界限，断裂两侧NVDR_THDR的形态及走向等都差别较大。横河断裂在布格重力异常图(图5c)和化极磁力异常图(图5d)上均表现为明显的分界线，断裂北东侧表现为平静的重力低异常和磁力低异常，而其南西侧异常形态较为复杂。断裂南西侧正、负相间的磁异常以及其北东侧平静的磁力低异常反映了横河断裂为中条古裂谷的北东边界，推测其可能形成于元古代。从区域地层来看，自长城纪至新生代，中条山、王屋山区的沉积特征有别于山西主体部分，显然横河断裂带在地层分区和构造单元的划分上都具有重要的地质意义。综合区域重、磁异常及地质资料考虑，横河断裂形成于元古代，中生代和新生代活动较弱。

本次研究中，对于同善-落家河-王屋断裂(F3)的延伸问题也提出了新的认识。前人认为，同善-落家河-王屋断裂(F3)位于中条山北部，呈NW走向，向南东延伸至呈河南虎岭一带(真允庆等，1993；孙继源等，1995)。通过本次研究认为同善-落家河-王屋断裂(F3)向北西一直延伸至稷山县附近，而前人划分的断裂是该断裂带的一部分。在布格重力异常NVDR_THDR图(图5a)和化极磁力异常NVDR_THDR图(图5b)上，断裂表现为极大值的错断，局部地区表现为极大值的转向。在化极磁力异常图(图5d)上，断裂南东段处于磁力低异常上，其两侧为正、负相间磁异常；北西段表现为磁力低异常，两侧为磁力高异常；推断断裂形成于元古代或稍晚形成。断裂在布格重力异常(图5c)上反映不明显，推断其在新生代活动较弱。

研究区内的罗云山-龙门山断裂(F4)、芮城-平陆断裂(F5)、临猗-闻喜断裂(F6)和万荣-侯马断裂(F7)是前人认识较为一致的断裂(姜振泉等，1997；邢作云等，2005；刘金兰，2008)，根据研究区构造演化资料(刑集善等，1991)推测，此4条断裂均形成于中生代，为逆断层，而在新生代反向活动，为正断层。

另外，通过研究，新识别了2条NW向断裂：芮城东断裂(F10)和平陆东断裂(F11)，以及NE向的中条山北部断裂(F6)。其中芮城东断裂(F10)在重力异常(图5a、5c)上无明显反映，但断裂两侧的化极磁力异常(图5d)特征稍有不同。另外，该断裂附近有燕山期侵入岩分布。结合区域地质可推断芮城东断裂(F10)和平陆东断裂(F11)形成于中生代。中条山北部断裂(F6)在布格重力异常图(图5c)及其NVDR_THDR图(图5a)上有明显的反映，中条裂谷型铜矿床多分布在该断裂附近，推断该断裂可能形成于元古代。

根据研究区的重、磁异常特征，结合区域地质及构造演化等资料，推断研究区断裂多形成于元古代和中生代，受区域应力控制，多数断裂表现出多期活动的特点。NE向的断裂统一表现为中生代的逆冲断裂，而在新生代反向活动，为正断层；NW向的断裂活动性较弱，但可能具有走滑性质。结合断裂特征及重、磁场特征来看，断裂多为构造单元的分界线，其对构造分区具有重要控制作用。

5 构造单元划分

5.1 重磁场特征与构造单元划分

大中条地区重、磁场具有东西分带的特征。布格重力异常(图2)的三个异常区中，东区反映了中条山隆起；西区反映了鄂尔多斯盆地边缘的特征；而中部整体表现为重力低，与汾渭裂谷系的范围(邢作云等，2005；刘金兰，2008)一致，其中部万荣县至侯马市一带为明显的重力高，根据区域密度特征及钻孔资料推测该区为前寒武系隆起区。综上所述，大中条地区布格重力异常明显表现为三高两低的特征，异常呈NEE-NNE向的条带展布。化极磁力异常(图4)的三个分区中，东区磁力低异常背景上的磁力高异常条带的特征主要是元古代中条古裂谷(马杏垣等，1985)的反映，而沁水县至阳城县一带平缓的磁力低异常是稳定巨厚沉积层的反映，其与沁水构造盆地在研究区的范围(任战利等，2005)较为吻合；中区为大面积的磁力高异常，其反映了前寒武纪结晶基底的范围；西区为平缓中等磁力异常，呈现西北低、东南高的特征，反映了构造盆地边缘的特征。整体而言，大中条地区化极磁力异常整体表现为西北高、东南低的特征，异常主体走向也呈NEE-NNE向。

从以上分析并结合断裂分布特征可以看出，断裂的位置能较好的吻合重、磁场的分区边界。故在大中条地区以断裂为界划分构造单元，并结合重、磁场特征，地质、构造等资料研究构造单元特征。

5.2 构造单元特征

大中条地区可划分为4个一级构造单元和7个二级构造单元(图7)。4个一级构造单元为：中条山块隆、运城临汾裂陷、吕梁山块隆和沁阳块坳。其中，中条山块隆内分别以同善-落家河-王屋断裂、平陆东断裂及芮城-平陆断裂为界，可进一步划分为4个二级单元，分别为中条山东部隆起、中条山中部隆起、中条山西部隆起和平陆断陷；运城临汾裂陷内部以临猗-闻喜断裂和万荣-侯马断裂为界，可分为3个次级构造单元，从南向北依次为：运城盆地、峨嵋台地、稷山侯马盆地。其他两个一级单元只有部分位于研究区，故没有进行二级单元划分。

图7 大中条地区构造单元划分图Fig.7 Subdivision of tectonic units in the Great Zhongtiao area 1-一级构造单元边界；2-二级构造单元边界 1-boundary of first-order tectonic unit；2-boundary of second-order tectonic unit

中条山块隆主体位于研究区南部中条山地区，北西以中条山断裂为界，北东以横河断裂为界，东南延伸到河南境内，研究区内中条裂谷型铜矿床及其他金属矿多分布于该区域。中条山块隆的范围与之前认识的中条古裂谷范围主体相同，但其北东边界有所区别。前人认为，中条古裂谷北东界为桑林-古朵地断裂(孙继源等，1995)，其位于横河断裂西南历山至卫庄镇一带，二者相距约15km。本次研究认为，中条山块隆的边界应该是横河断裂，原因如下：(1) 从地理位置来看，横河断裂为王屋山北东边界，而桑林-古朵断裂从王屋山中部切过，应该为构造单元内部断裂；(2) 从重力异常特征(图2)来看，横河断裂两侧异常特征明显不同，说明横河断裂为大的地质边界，另外，横河断裂南西侧至同善-落家河-王屋断裂之间为整体的重力高，中间无明显的分界，显然该区域为一个整体的构造单元；(3) 从化极磁力异常特征(图4)来看，横河断裂两侧的磁力异常差别较大，断裂南西侧至同善-落家河-王屋断裂之间异常特征相似，变化规律一致，显然该区域内部无大的构造单元分界线；(4) 从地层分布来看，横河断裂与同善-落家河-王屋断裂之间主要为长城系，而横河断裂北东为寒武系和奥陶系，断裂两侧地层之间不整合接触(山西省地质矿产局，1989)，更进一步说明横河断裂应为中条山块隆的边界。

运城临汾裂陷位于研究区中部，主体为新生代的裂陷盆地，属于汾渭裂谷系的一部分，南东以中条山断裂为界，北西以罗云山-龙门山断裂为界，该裂陷范围与前人认识(邢作云等，2005；刘金兰，2008)一致。

沁阳块坳在南西以横河断裂为界，西侧以中条山断裂为界，其余边界均超出研究区范围，为沁水盆地的一部分。沁水盆地在前寒武纪为巨厚的沉积盖层，中侏罗世之后至白垩世之前，沁水盆地处于强挤压应力场中，形成向斜构造盆地。中侏罗世之后盆地整体抬升，遭受剥蚀。从重、磁异常来看，本区表现为稳定的中等重力异常及磁力低异常的特征，显示其为较为稳定的构造单元，故其在构造运动过程中，所造成的岩浆活动以幔源型偏碱性岩为主，且分布于该构造盆地四周的狐堰山、祁县、塔儿山等地(山西省地质矿产局，1989)，该区是接触交代型铁矿成矿区。

吕梁山块隆位于研究区西北，以罗云山-龙门山断裂与运城临汾裂陷分开，其余边界超出研究区范围，属于鄂尔多斯构造盆地的边缘。从重、磁异常特征来看，该区存在明显的局部重力高和磁力高的特征，结合本区的矿床特征分析，这些局部异常可能是沉积型铁矿的反映。本区在前寒武纪为结晶基底，随后接受稳定的沉积。至中生代，由于沁水盆地挤压推移，在二者交界处地表缩短而隆升成吕梁山构造带之南段，并且在运城临汾裂陷中万荣至侯马一带隆起形成峨嵋台地。

综合构造分区特征及区域构造演化特征，大中条的构造演化经历了三个主要时期。大中条北部地区在太古代至元古代为结晶基底，元古代时，南部开裂形成中条三叉古裂谷，而北部东西分块，随后北东块接受稳定的沉积，形成巨厚的沉积层；中生代受北西向挤压应力的作用，中条古裂谷隆起成为中条山块隆，万荣至侯马一带结晶基底隆起形成峨嵋台地，研究区北东一带形成沁水向斜构造盆地；新生代应力方向改变，在山西中部形成汾渭裂谷系，在研究区表现为运城盆地和稷山-侯马盆地，且裂谷带向NNW延伸至研究区外，其在重力异常表现为明显的NNW向的重力低异常区，地形上也表现为坳陷区。

6 结论

综合大中条重、磁异常特征来看，重力高和磁力高异常特征主要是前寒武纪基底的反映，而沉积盖层表现为重力低和磁力低异常的特征。布格重力异常与化极磁力异常分区具有一致性，均呈现东西分带的特征，这是大中条地区三期构造演化的综合结果。

大中条地区断裂以NE向和NW向为主，大多形成于元古代和中生代，多数断裂表现出多期活动的特点。中条山断裂(F1)、横河断裂(F2)、同善-落家河-王屋断裂(F3)、罗云山-龙门山断裂(F4)规模大，对研究区的构造单元划分具有控制作用，并对大中条地区矿床的成因与分布也有一定的影响。

大中条地区可划分为4个一级构造单元和7个二级构造单元，这些构造单元以断裂为界，主要经过前寒武纪、中生代和新生代三期构造作用而形成。另外，构造单元总体控制了矿床的分布，不同的构造单元内矿床的成因和类型不同。

通过对大中条地区区域重、磁场的分析及区域断裂、构造单元的研究，对该区断裂分布及构造单元划分有了深入的认识，对大中条地区构造划分和矿产资源勘查具有重要的意义。对以上推断结果还需要进一步结合其他地球物理资料和地质资料进行综合研究解释，以提高大中条地区的研究程度。

致谢 感谢论文评审专家及潘作枢教授提出的宝贵意见，感谢责任编辑对论文的编辑和加工！

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Distribution of Faults and Division of Tectonic Units in the Great Zhongtiao Area of Southern Shanxi Province Derived from Gravity and Magnetic Anomaly Data

FENG Xu-liang1，WANG Wan-yin1，LI Jian-guo2,ZHAO Bin2，ZHAO Nan2

(1.InstituteofGravityandMagneticTechnology,CollegeofGeologyEngineeringandGeomatics,KeyLaboratoryofWesternChina'sMineralResourcesandGeologicalEngineering,MinistryofEducation,Chang'anUniversity,Xi'an,Shaanxi710054；2.ShanxiInstituteofGeophysicalandGeochemicalSurvey,Yuncheng,Shanxi044004)

The Great Zhongtiao area of southern Shanxi Province is an important locality for copper, gold and iron deposits in China. The distribution of these deposits is related to the tectonic evolution and controlled by the tectonic system and magmatic activity in this area. Therefore, systematic study of the distribution of faults and tectonic units is the basis for the prediction of concealed ore deposits. In this work, we delineated the distribution of faults and divided the tectonic units based on the characteristics of gravity and magnetic fields in this area. Our research shows that the Bouguer gravity anomalies and magnetic anomalies reduced to the pole in the study area trend in NE or NNE directions dominantly, that may reflect the basement structure associated with the tectonic evolution of three periods, i.e. Precambrian, Mesozoic and Cenozoic. In terms of these data, we inferred 11 faults by using edge recognition technique of the gravity and magnetic potential fields. The trending directions of these faults are dominated by NE and NW, which mostly formed in Proterozoic and Mesozoic. Most of them have the characteristics of multi-stage development. On the basis of characteristics of gravity and magnetic fields, features of tectonic evolution and distribution of faults, the Great Zhongtiao area can be divided into 4 first-order tectonic units and 7 secondary tectonic units. The genesis and distribution of deposits in the study area are mostly controlled by these structural units. These results provide geophysical evidence for regional tectonic division and mineral resource exploration in the study area.

Great Zhongtiao area，gravity anomalies，magnetic anomalies，fault，tectonic units

2015-01-07；

2015-03-10；[责任编辑]陈伟军。

中央高校基本科研业务费专项资金(2014G3262010)和长安大学基础研究支持计划专项基金联合资助。

冯旭亮(1989年-)，男，长安大学博士研究生，主要从事重磁方法理论与应用研究工作。E-mail: fxlchd@163.com。

P631

A

0495-5331(2015)03-0563-10