Question

新构造运动的特征

Answer 1

河南平原新构造运动的特征是以垂直升降运动为主，在垂直升降运动的影响下，地壳上升或下降不仅使地层产生了形变，亦使古地貌发生了演变。上升区遭到侵蚀剥蚀，下降区接受堆积，区域上地貌类型差异性明显。

4.2.2.1 新构造运动的差异性

第四纪以来，由于河南平原周边山区的抬升，平原区处于相对沉降的过程中，但各地沉降幅度不一。从堆积物厚度可以看出，总的规律是周边地区的沉降幅度小于平原区；平原区的南部又小于北部；而北部平原区内亦有差异，基底隆起区小，坳陷区大（图4.13）。根据堆积物厚度的大小将河南平原分为强沉降区、中等沉降区和弱沉降区。强沉降区沉降幅度＞240m，主要分布于开封、濮阳、鹿邑、沈丘等地；弱沉降区沉降幅度＜120m，主要分布在山前一带，其他地区为中等沉降区，沉降幅度120～240m（图4.14、表4.1）。

图4.13 河南平原第四纪沉降速率变化图

图4.14 河南平原第四纪构造运动沉降强度分布图

垂直升降运动不仅造成区域性抬升、沉降或沉降幅度的分配不均，同时也会产生线状变形，多呈高角度的断层，其断距一般不足100m，个别达150m左右。多发生在第四系泥河湾阶中，个别断层使第四系周口店阶，甚至第四系萨拉乌苏阶也被断开。其构造方向，黄河以北大致为北北东、北东向；黄河至淮河间为北西西向或近东西向；淮河以南为弧形和北西向（图4.15、表4.2）。这些断裂也往往控制着沉降幅度的变化，上升盘小，下降盘大。太行山前有数条第四纪断层呈北东向阶梯状分布，故沉降幅度由山前至平原呈阶梯状增大（图4.16），其堆积物厚度也呈阶梯状增厚，称之为阶梯状升降运动。黄河以南从山前至平原沉降幅度由小逐渐增大，第四纪堆积物也是逐渐增厚，呈自西向东掀斜运动（图4.17）。

4.2.2.2 新构造运动的继承性

上述新构造运动的差异性，往往是由它的继承性造成的。从基底构造展布状况来看，商丘-新乡大断裂以北，呈北东向的坳陷、隆起相间分布，第四纪堆积物等厚线展布走向亦呈北东—南西向。东明断陷最厚，内黄隆起较薄，汤阴断陷较厚，太行隆起东侧最薄。因此它们的沉降幅度也相应地变化，这是基底的坳陷（断陷）、隆起（凸起）活动的结果。太行山前有数条北东—南西向且平行的阶梯状大断裂，如汤（阴）东、汤（阴）西、浚县等大断层，它们在第四纪经常活动，造成从太行山前向平原方向的沉降幅度同基底一样亦呈阶梯状增大。商丘-新乡大断裂以南，构造方向呈近东西（北西西）向展布（图4.16、表4.2）。

坳陷、隆起（或断陷、凸起）相间分布，第四纪堆积物厚度等值线呈近东西向展布，其厚薄与坳陷、隆起构造单元分布一致。中牟断陷、鹿邑断陷、沈丘断陷堆积物厚，沉降幅度大，其他地区则小。同样，沉降幅度在不同构造单元也有相应的差异。太康隆起同豫西隆起之间没有较大的近南北向、北东东向断裂构造，由于自西向东掀斜式的新构造运动，造成的沉降幅度由小到大是渐变的，这点与太行山前有所不同。所以，新构造活动方式，在区域分布上也同样存在着差异。上述说明，新构造运动是老构造的复活，是在老构造基础上活动的，具有一定的继承性。近期的地裂、地震活动分布也与老构造的分布具有相关性，多在深大断裂附近。而且与北东、东西向的构造关系密切（图4.15）。

4.2.2.3 新构造运动的振荡性

第四纪以来，河南平原基本上处于连续沉降过程中，然而并非是等速的沉降，而是时快时慢、降中有升、升中有降的振荡性运动。从平原区沉积物厚度分析可知，随着地质历史的发展，沉降幅度有越来越小之势。但各时段的平均沉降速率并不如此，而是快慢相间。泥河湾期的早期和晚期、周口店期晚期、萨拉乌苏期晚期及全新世相对较快，而泥河湾期中期、周口店期早期、萨拉乌苏期早期则相对较慢（表4.1）。

同时也可看出，不同构造单元振荡频率并非完全同步，在沉降速率较大的时段，反而也有沉降速率变小的地区。同样在沉降速率较小的时段，也有沉降速率变大的地区，这主要是线性构造造成的。如武陟凸起的163号孔，周口店期早期，沉降速率大于附近同类构造单元的沉降速率，这主要是武陟-温县断裂造成的，同时还有黄河开始快速堆积的缘故。潢川基20孔在第四纪初期沉降速率大，而自萨拉乌苏期晚期以来，不是沉降，而是上升，缺失堆积，这主要是确山-固始大断层活动的结果。

表4.1 河南平原不同基底构造单元第四纪沉降速率统计表

注：厚度单位为m，沉降速率单位为mm/ka。

表4.2 河南平原主要活动性断裂统计表

续表

图4.15 河南平原活动性断裂及地震震中分布图

图4.16 太行山前至东部平原阶梯式断裂图

图4.17 河南平原南部（郏县-襄县第四纪地质剖面）掀斜运动图

从山前一带的自然露头和平原钻孔岩心可以观察到沉积旋回、古土壤层、风化壳、淋滤淀积层、铁锰结核富集层和冲刷面等特殊沉积物宏观特征，从而推测第四纪各时段的振荡频率和振荡幅度不一。就古土壤层而言，泥河湾阶一般见有3～4层；周口店阶一般有3层，最多见11层（图4.18）；萨拉乌苏阶2～3层；全新统只见1层。地层的单层厚度，总的来说从老至新由厚变薄。但最薄的还是周口店阶，可见周口店阶振荡频率较高，幅度较小。泥河湾阶振荡频率较低，但幅度较大，基本上与平原区相似。

图4.18 孟津县化肥厂南周口店阶淋溶淀积层素描图

4.2.2.4 新构造运动与第四纪沉积物宏观特征的关系

新构造运动是第四纪沉积的主要控制因素，由于它的活动所产生的垂直形变，往往改变着第四系沉积的强度和环境，控制着第四纪沉积的成因类型、岩性特征、空间分布及其古地貌的演化。

（1）新构造运动同第四纪沉积物的颜色、粒度和韵律旋回的关系

图4.19 不同构造单元泥河湾阶上段周口店阶下段钙质淋溶淀积层色序变化对比图

通常，地壳的上升或沉降决定着剥蚀、沉积等不同作用的类型，沉降幅度的大小决定着第四系堆积的强度和厚度，而沉积旋回又可以明显地反映出新构造运动的振荡性。河南平原第四纪大的岩性变化主要表现在山麓和平原、南部和北部、隆起区和坳陷区的差异。山麓和隆起区由于沉降幅度小，沉积速率慢，沉积间断频繁且延续时间较长，氧化作用较充分，颜色鲜艳，多呈黄、棕、红色，色序跨度小，多为突变；坳陷区则相反，由于地壳的沉降速度快，连续性沉积，氧化作用不充分，沉积物多呈灰色、灰黄、灰棕、灰绿色等，色序跨度大，多呈渐变状态。风化壳、铁锰结核富集层等沉积间断所形成的特殊宏观层，比坳陷区要典型得多（图4.19）。平原区以黏土、亚黏土为主；平原北部多由灰绿、红棕、砖红色亚黏土、黏土及砂层构成。究其原因，除气候因素外，构造运动也起着积极的重要作用。泥河湾期南部平原垂直差异运动大，地面坡度陡，水动力条件强，使得“物源区”颗粒粗大的冰碛物、冰水物、坡洪积物等能够进行远距离的搬运。加之“物汇区”湖泊分布面积大，沉积物堆积空间广阔，也是造成厚层灰绿色砂砾石层堆积的主要原因。

（2）新构造运动同第四系沉积厚度的关系

前已述及，第四系沉积物的分布厚度主要取决于第四纪前基底构造特征、古地形地貌形态和新构造运动的沉降幅度。从第四系厚度等值线图可以看出，山前一带沉降幅度小，古地形高，第四系沉积物厚度薄，一般不超过100m，并多受山体走向断裂所控制，如汤阴地堑受汤东、汤西两条断裂下沉的影响，堆积了数十米厚的冲洪积物；其上升盘——火龙岗，自第四纪以来一直裸露于地表，第四系沉积物缺失。平原南部基底构造属于豫皖隆起，从周口店期晚期以来沉降幅度变缓，至萨拉乌苏期又表现出缓慢上升，致使第四系堆积物厚度远小于平原北部，一般在100～250m之间。第四纪沉降幅度大，古地形低的地区主要分布于开封坳陷、鹿邑坳陷和沈丘坳陷，其厚度远超过隆起区，最厚处开封、封丘一带，可达400余米。

（3）新构造运动同第四纪岩相古地貌演变的关系

1）新构造运动同古地貌的关系。古地貌演化是地质内营力主要是构造运动、外营力主要是风化剥蚀与侵蚀堆积共同作用的结果。更新世早期，山区和平原垂直差异运动剧烈，地面高低悬殊，坡降陡，水动力作用强，扇形地及其堆积物发育，并占据了平原的大部分地区。随着更新世早期扇形地的发展及其堆积物的大量沉积，到了更新世的中期，“物汇区”湖泊分布逐渐浅而广阔，河流堆积特别是黄河全线贯通后，河流冲洪积扇地貌更加发育，平原区大面积的湖泊填平消亡，逐步被河流相堆积地貌所取代。

2）新构造运动同现代岗丘地貌的关系。河南平原西部、南部山前地区分布着一些岗地，如舞阳岗、召陵岗、上蔡岗、正阳岗、火龙岗等，大都为构造断裂上升的垂直差异性运动所致。具体而言，火龙岗是受北北东向汤东断裂影响而抬升起来的；上蔡岗是受北西向断裂影响而上升的；正阳岗是受北西向汝河断裂影响而抬起的；邙山是受东西向武陟-温县断裂抬升而影响的；舞阳岗是受北西和东西向断裂活动抬升的缓岗。这些岗地的延伸方向，大体同构造线延伸方向相一致，构成现今突兀于平原之上的地貌景观，并遭受侵蚀与剥蚀作用。因此看出，新构造运动同现代地貌的关系十分密切。

（4）新构造运动同现代水系的关系

新构造运动常常控制着地表河流的自然展布乃至突然的改道。如：黄河自西向东进入平原后，沿着强烈沉降的开封坳陷东流，经兰考，沿着民权断陷、商丘断陷向东延伸。随着河床逐步淤塞抬高，在北东向聊兰断裂活动的影响下，东明坳陷持续下沉，从而迫使黄河抛弃原道，于兰考东坝头折向北东，大致沿着东明断陷流去（图4.20）。

沁河自西向东径流，受武陟凸起抬升的阻挡，在武陟县城西南侧以90°的转弯折向南，注入黄河。

沙颍河原故道在周口以南，后受沈丘断陷第四纪以来的沉降影响，特别是在此断陷的鲁山-漯河和周口-沈丘活动断裂的影响下，迫使河床向北摆动。现在的沙颍河基本上沿着该沉降带向东南流出境外，堆积了数十米厚的含水砂层。该河的上游由于受召陵岗的阻挡，则向北绕一弧形后，向东南方向延伸过去。

图4.20 河南平原第四纪活动性断裂与水系展布关系图

贾鲁河从中牟折向东南流入颍河，系北西—南东向断裂影响所致。据此断裂上的扶沟毛纺厂勘探孔证实，此断裂目前仍在活动。该孔深397.33m，原本含水层较差，但却比同深度含水层较好的其他井涌水量大1倍余。同时，水温也比同深度的其他井高7.6℃，达28.6℃。而矿化度则略低于其他井。此系受该断裂影响，导致深部地热向上对流的结果。

南汝河是追踪汝南断裂，由西北向东南蜿蜒流动的河流。汝河以北为断裂的下降盘，普遍有数米厚的全新世堆积物；以南为上升盘，萨拉乌苏阶则裸露于地表。

淮河的形成主要受确山-固始深大断裂活动影响的控制。由于北侧上升盘抬升，迫使河流主流线紧逼南岸，从而造成南岸冲刷、北岸堆积的局面。