重磁电综合地球物理探测河套盆地深部结构

从地球物理的角度出发,利用重力、磁法及电法勘探对河套盆地第四系深覆盖区展开深入研究,对河套断陷带南北边界断裂——鄂尔多斯北界断裂、色尔腾山前断裂的性质,河套盆地第四纪沉积物特征及厚度,河套沉积基底构造的探测进行了大量研究工作,并利用电法剖面对该区第四纪含水层分布规律进行了初步研究。通过重磁联合反演、天然地震数据,分析并推断了研究区由南向北的4条隐伏断层F₁-F₄及狼山-色尔腾山前大断裂F₅,同时揭露了该区结晶基底的起伏及埋深,研究区南部基底深度2.5~4.2 km,北部中心基底最大埋深可达6 km,北部色尔腾山前断裂带迅速升至0~1 km。      

乌拉山山前断裂晚第四纪活动研究

一、引言乌拉山山前断裂是河套断陷带中部白彦花断陷的主控断裂,展布于乌拉山南麓,西起西山咀,经公庙子北、和顺庄、哈业胡同北,东至包头市昆都仑区北,总体近东西走向,全长110km(图1)。该断裂在剖面上由一系列南倾的阶梯状正断层组成,向深部倾角变缓呈铲形。乌拉山山前断裂与大青山山前断裂和色尔腾山山前断裂在平面上呈右阶排列,共同控制河套断陷带的北界。     

色尔腾山山前断裂大后店—瓦窑滩段的地貌特征与分段

色尔腾山山前断裂位于阴山山脉的中西段,控制着临河凹陷的北缘,在晚第四纪以来有着强烈的活动。通过对色尔腾山山前断裂大后店—瓦窑滩段进行地貌调查和测量,认为该段并不是一条向NE方向突出的单一弧形断裂,而是由走向为EW向的红旗村段(大后店—乌不浪口)和走向为NW向的圐圙补隆段(乌不浪口—瓦窑滩)组成。整条断裂共发育4级台地,T3台地的形成时代在距今5万至7万年以前,是河套古大湖的湖滨相沉积;T2的形成时代在距今2万至3万年以前。而全新世T1台地在该两段上的分布并不相同,红旗村段和圐圙补隆段T1台地的平均高度分别为537 m和81 m,测得的台地年龄分别为623 ka和1236 ka,沉积物均为冲洪积砂砾。两段断裂全新世的滑动速率分别为086 mm/a和065 mm/a。这两段在几何展布、构造地貌、断层运动学性质方面有不同的特征,属于不同的活动断裂分段,其分段边界的类型为断裂交汇处的T型结点。     

河套地震带的震源机制类型时空分布特征

基于地质构造背景分析,收集2000年以来发生在河套地震带的M_L≥2.8级地震作为研究对象,综合运用基于P波初动的振幅比方法(APAS)和基于波形拟合的CAP反演方法求出256次地震事件的震源机制解。以断层节面滑动角作为判定指标,分区域给出了河套地震带的震源机制类型空间和时间分布图像,从断层滑动角度呈现河套地震带应力场时空变化过程。结果显示:临河盆地断层节面滑动角主要在水平±20°方向存在优势分布,走滑型特征显著;具体来讲,狼山-色尔腾山山前断裂带、临河断裂、乌拉山山前断裂等主要以纯走滑型地震为主,巴彦乌拉山断裂与磴口-本井断裂之间的区域多分布正走滑型地震。呼包盆地断层节面解虽然也呈现出走滑型为主的特征,但滑动角分布较为离散,优势分布方向不明显;呼包盆地西侧的包头至西山咀凸起一带表现出以走滑为主的小范围震源应力场特征,呼包盆地内部及东侧由于显著的区域垂直差异运动,正断层和逆冲型地震所占比例较大,震源机制类型整体呈现出与构造相依的分布特点。分析认为,2000年以来,河套地震带的应力场存在一定的时空非均匀性变化,研究结果更多表现了河套地震带的震源应力场变化过程,而研究资料时间不够长和震级不够大是引起这种应力场非均匀性暂态特征的主要因素。     

河套盆地西缘山前低台地沉积特征对“吉兰泰-河套”古湖消退过程及其控制因素的指示意义

河套盆地西缘与北缘发育一系列山前台地,台地沉积物记录了盆地环境变化。高台地沉积物记录了“吉兰泰-河套”古大湖形成过程,而低台地记录了古大湖的消退过程。盆地东部与西部低台地沉积特征不同,东部低台地由全新世冲洪积物组成,西部狼山山前低台地由晚更新世晚期-全新世(14C年龄(15 260±60)a cal BP与(9 810±40)a cal BP)湖相沉积组成。低台地沉积特征及测年结果表明,1.5万年至1.0万年前后,河套盆地东部湖泊消失,而西部仍发育湖泊,古湖经历了自东向西的退却过程。古湖消退受盆地周缘断裂活动的差异性控制,1.5万年至1.0万年前后,盆地周缘断裂活动性总体上东强西弱,东部大青山山前断裂活动速率较高,大量碎屑物质进入盆地,呼和坳陷湖泊萎缩甚至消失,西部狼山山前断裂活动速率较低,进入盆地碎屑物质较少,临河坳陷大部分地区发育湖泊。     

河套盆地北缘色尔滕山河流地貌参数特征及其成因分析

地貌形态是构造和地表过程相互作用的复杂产物,主要通过构造活动和岩石的抗侵蚀能力等来调节。构造活动相对较弱的古老造山带往往可以忽略构造驱动的岩石抬升,使得研究岩石抗侵蚀能力对其地貌雕刻的贡献成为可能。但是目前大多数活动造山带地貌研究的结果显示地貌主要受控于活动构造,关于岩性对地貌演化影响的报道较少。色尔滕山山前断裂为河套盆地北缘的一条重要控盆断裂,全新世以来该断裂的活动性较强,曾发生过两次较大震级地震（M6. 4和M5. 9）。前人活动构造研究表明该断裂的活动性具有空间差异,中部乌加河镇活动性最强,两端逐渐减弱。但相对河套盆地北缘其他大型断裂（如狼山山前断裂、乌拉山北缘断裂和大青山山前断裂）,该断裂的地貌参数研究较少。同时其地貌演化特征及发育机理仍然不清楚,这些均制约了对该断裂的变形动力学理解。本文基于30 m分辨率的DEM数据对该断裂进行详细的河流地貌学参数研究,包括使用Arcgis和Matlab脚本提取色尔滕山山前33条河流的子流域盆地面积 高程积分（HI）和相应河道陡峭指数（Ksn）、河道纵剖面及其裂点等地貌学参数。结果表明研究区河流HI值大部分处于0. 40~0. 66之间,其中乌加河镇附近具有高值,流域盆地处于发育的壮年期。瞬态河道和稳态河道均沿着色尔滕山山前断裂走向分布,可能表明色尔滕山山前大部分河道目前处于瞬时地貌向均衡地貌演化阶段,并且通过对比发现瞬态河道裂点成因存在岩性和构造共同控制的现象。河道陡峭指数空间分布差异性较大,乌加河镇附近（S13~S20）陡峭指数较大,向两边陡峭指数逐渐减小,在S8河流以西又有增大的趋势。通过结合岩性和降雨情况分析发现,河道陡峭指数除了受岩性抗侵蚀能力影响外,其分布还与色尔滕山山前断裂垂直滑移速率分布和垂直位错分布基本一致。综合来看,地貌参数的空间分布是岩性差异和色尔滕山山前断裂活动分段差异性共同控制的结果,表明该地区岩性和构造对地貌的协同塑造作用。     

内蒙古狼山山前台地成因及其新构造运动意义

内蒙古狼山地处阴山造山带西段、河套断陷带的西北缘,晚新生代以来狼山山前断裂广泛发育、构造抬升强烈。研究晚更新世以来狼山的构造隆升对深入了解河套断陷带的形成演化机制及其隆升过程对河套盆地古地理格局的影响具有重要的意义。狼山山前翁格勒其格和乌兰敖包台地的沉积学、地貌学和年代学研究表明,T1台地形成于47.4 kaB.P.,其沉积物为晚更新世河套古大湖沉积;T2台地形成于69 kaB.P.,其沉积物可能为黄河流经狼山山前的冲积物。台地特征的分析显示,狼山山前台地主要由构造抬升形成,两级台地记录了狼山晚更新世晚期(Qp^3-2)以来的构造隆升过程。69 kaB.P.到47.4 kaB.P.翁格勒其格和乌兰敖包地区的隆升速率分别为1.34 m/ka和1.25 m/ka,47.4 kaB.P.以来分别为0.81 m/ka和1.18 m/ka,狼山南段(翁格勒其格地区)构造抬升有减小的趋势。晚更新世晚期(Qp^3-2)以来由于狼山的快速隆升,导致黄河河道不断东迁,河套平原的古河道是其迁移的证据。狼山山前湖岸阶地的研究进一步证实晚更新世晚期河套地区发育统一古大湖。     

内蒙古"宝音图隆起"的归属讨论

对比研究表明，内蒙古“宝音图隆起”和狼山地区的古元古代宝音图岩群与新太古代色尔腾山岩群都是由中低级变质的各种片岩、大理岩组成，一致的岩石组合和变质相暗示二者可能是等同物而不是两个岩群。以物探资料为据的构造研究也证实，“宝音图隆起”与狼山地区之间并无槽一台级的大型断裂构造分开，二者实为统一的构造整体而不是分属槽台，只因两侧被两条近于平行的NE向断裂围限，使其总构造线方向呈NE或NNE向而与色尔腾山的构造线不同。结论认为，“宝音图隆起”仍是华北陆块的一部分，不属于内蒙古一大兴安蛉地槽褶皱系。     

内蒙古中西部色尔腾山岩群的厘定及其地质意义

根据近年完成的1：5万区域地质调查成果及综合研究,将分布于内蒙古中部色尔腾山、大青山、西部乌拉特后旗以及阿拉坦敖包、叠布斯格等地的低角闪岩相-高绿片岩相的片岩、大理岩系厘定为色尔腾山岩群.其特点是整体有序,组内无序,韧性剪切变形强烈.重新厘定后的色尔腾山岩群自下而上划分为4个岩组,即东五分子岩组、柳树沟岩组、北召沟岩组和点力素泰岩组.顶部与中新元古界白云鄂博群、渣尔泰山群不整合接触.根据新的同位素测年资料,色尔腾山岩群的形成时代为新太古代.东五分子岩组是内蒙古中部重要的沉积变质铁矿含矿层位,柳树沟岩组是重要的含金层位.正确厘定色尔腾山岩群的层序对研究华北陆块北西缘新太古代地质构造演化,确认巴音诺日公、狼山地区大地构造归属以及不同地区在相同层位寻找同类型铁、金矿床具有现实意义.     

大青山地区构造应力场与构造活动方式及地震活动特点

一、引言构造运动是地壳应力的一种表现形式。构造的形成与演变,是构造应力场在时间和空间上变化与作用的结果。断裂活动的几何形态、活动性质及强度和地震活动都与构造应力场息息相关。本文通过大青山山前活动断裂填图,根据断裂的运动学特征、活动性质、地震活动和形变场特点综合分析了断裂带附近的构造应力场。大青山山前断裂是河套断陷带中呼包断陷盆地的北缘断裂,位于内蒙地轴南侧。从本区构造的演变来看,构造活动具有不同的特点。古生代时期,主要以整体抬升运动为主,     

河套地区全新世黄河古河道的分布及期次划分

黄河古河道的分布及其年代学框架的建立对于探讨黄河迁移规律、重建古气候演化历史具有重要意义。通过Landsat8遥感影像解译、1∶5万野外地质地貌调查、钻孔资料分析,结合剖面实测基本判定了色尔腾山以南至现代黄河以北河套平原区黄河埋藏古河道的分布,,采用OSL与14C测年较精确地确定了黄河古河道的年代。依据年代学研究结果,将全新世黄河古河道划分为三期:Ⅰ期古河道,分南北两支,南支分布在复兴镇西北部,埋深2~6 m,北支分布于呼勒斯太中南部,埋深8.2~9 m,时代为9.93~7.4 ka B.P.;Ⅱ期古河道,河道主体分布在色尔腾山山前,呈北西─南东向,埋藏于现今乌加河古河道下部4~11m处,南北最宽处约1.5km。塔尔湖区存在同一期的古河道,埋深7~9 m,以东西向展布为主,时代为7.4~4.1 ka B.P.;Ⅲ期古河道,呼勒斯太中部、塔尔湖中南部及复兴南部都曾发育,但河道主体为塔尔湖区的古河道,埋深2~9 m,时代为4.1~1.2 ka B.P.。黄河古河道分布及时代确定有助于更深入地研究黄河在河套段演化历史,为河套地区的水利建设和农业生产提供参考和借鉴。     

华北地台北缘拴马桩煤系

狼山—色尔腾山和大青山的拴马桩煤系曾被认为是分布于华北地台北缘“内蒙地轴”上的晚古生代纯陆相山间盆地沉积。新的研究证明，上述两地的拴马桩煤系的时代并不完全等同，也不是纯陆相地层，更不是同一盆地的含煤沉积     

阴山—燕山造山带的“开合”历史

阴山-燕山造山带位于华北地块的北缘,呈EW向展布,西起狼山,东至渤海湾北部,被郯庐断裂带所切,东西长1 400余 km,南北宽60～280 km.北部边界较规则、醒目,如乌拉特后旗-白云鄂博-化德-赤峰深大断裂;南部边界甚为复杂,山前断裂众多.构造岩浆活动强度由北而南递减,构造形式向南也渐趋和缓(葛肖虹,1989).     

内蒙古固阳地区渣尔泰山群铀矿化特征

内蒙古固阳地区位于华北地台北缘狼山-渣尔泰山褶断束东段,前寒武系地层分布广泛,出露地层有上太古界色尔腾山群、中新元古界渣尔泰山群.上太古界色尔腾山群主要岩性为花岗质混祆合岩、条带状混合岩、条痕状混合岩及眼球状混合岩,与上覆渣尔泰山群呈断层接触.     

内蒙古狼山西段色尔腾山岩群地球化学特征及构造环境判别

狼山地区色尔腾山岩群的研究对探讨华北板块北缘西段晚太古代的构造演化及指导该区铁、铜等矿产勘查具有重要意义。通过对尚德—明路一带色尔腾山岩群的地球化学特征及构造环境研究发现,研究区色尔腾山岩群岩石中富钠贫钾,轻稀土富集,Eu略微亏损;总体富集微量元素;原岩建造为泥质碎屑岩—中基性火山岩和碳酸盐岩建造特点,形成环境为滨海相—浅海相,伴随有小规模的岛弧型火山喷发,晚太古代古蒙古洋开始闭合;同时较厚的碳酸盐岩的沉积说明尚德—明路一带海水较深,不利于含铁、铜的物质沉积。     

"色尔腾山群"的解体及其原岩特征

野外地质调查和综合研究表明,色尔腾山地区出露的“色尔腾山群”由片状无序变质岩带和变形变质侵入岩区组成,因而认为“色尔腾山群”主体并不具有层序地层特征,应将其解体为色尔腾山岩群和点力素太组及变质斜长花岗岩。文中阐述了色尔腾山岩群地质特征并根据地质特征及同位素测年结果将其划定为新太古代。     

正断层的阶区构造及生长机制：以狼山山前断层带为例

正断层带在生长过程中内部发育有阶区构造,阶区在正断层的相互作用、连接过程中起重要控制作用,同时阶区还影响地表径流和沉积盆地的发展、流体的运移和圈闭的形成。位于内蒙古河套断陷西缘的狼山山前断裂是晚新生代以来持续活动的大型正断层系统,断层带内部发育有不同类型的阶区构造。识别出了两种类型阶区的连接方式,一种是两条平行断层之间的斜坡从"软连接"到"硬连接"的演化过程;另一种是楔状阶区通过一条断层向另一条断层扩展的方式连接产生。基岩中的先存构造要素控制并影响山前正断层的展布方位及阶区的形态:基底内部NNE向糜棱面理控制山前断层带的走向,早期向SE倾斜的逆冲断层面被正断层局部利用。沿断层倾向方向,山前正断层逐渐向盆地方向扩展,最新活动的断层位于盆地边缘甚至盆地内部;沿断层走向方向,狼山山前正断层逐渐向南西侧扩展。     

大青山山前断裂带中、晚全新世活动的发现

大青山山前断裂带位于大青山南麓,为河套断裂系的重要组成部分。该断裂带控制大青山山体的抬升和呼和断陷的形成,地貌特征十分明显,第四纪断层十分发育。大青山山前断裂带第四纪强烈活动,但有关全新世活动的确凿证据未能肯定,亦未见有报道。近年来,我们在包头东河区至沙尔沁一带,发现含全新世文化层的坡、洪积地层多处被错断,证实大青山山前断裂带中、晚全新世活动仍较显著,这对研究河套地区可能存在古地震遗迹提供了重要的线索。     

内蒙古狼山地区晚第四纪泥石流发育特征及其构造意义

内蒙古狼山山前断裂活动强烈,致使泥石流灾害发育,研究狼山山前泥石流的发育特征对深入了解晚第四纪以来狼山的构造抬升具有重要意义。通过对狼山山前泥石流堆积特征和地貌特征的调查,发现研究区内泥石流沉积物颗粒粗大,分选磨圆均较差,胶结及风化程度随年代的变老而变强,山前堆积台地从老到新由上到下呈阶梯状排列。利用光释光(OSL)对厘定的4期古泥石流堆积进行测年,4期泥石流分别形成于113.33±12.31ka BP、65.33±6.71ka BP、34.67±3.52ka BP、5.00±0.57ka BP,进而计算出4期构造活跃期狼山中段的平均下切速率分别为0.44m/ka、0.93m/ka、1.11m/ka、2.8m/ka。水流下切速率的增加来源于构造隆升的驱动,由此表明狼山晚第四纪以来可能处于一个加速隆升的阶段;113.33ka以来水流下切速率的空间分布揭示了狼山中段存在隆升速率由西高东低向东高西低转换的特点。本研究对重建晚第四纪阴山西段隆升过程和河套盆地古地理格局具有重要意义。     

内蒙古河套盆地晚更新世地层划分、环境演变及黄河的贯通

内蒙古河套盆地为受断裂控制形成的新生代断陷盆地,盆地中积水成湖,称河套古湖。晚更新世时期,河套古湖为继承性闭塞型断陷湖。上更新统主要为湖泊沉积体系,地层划分建组为上部东河村组、中部万水泉组、下部达拉特组。达拉特组在湖盆连续沉降条件及半深湖深湖中硫酸盐型、碳酸盐型湖水交替环境下沉积形成。万水泉组在湖盆沉降速率与沉积速率大体平衡条件及浅湖半深湖中半咸水湖环境下沉积形成。东河村组在湖盆沉降速率小于沉积速率条件下以及半咸水湖、局部时期为碳酸盐湖环境下的滨浅湖中沉积形成。晚更新世末期,河套古湖处于大湖水期,晋陕内蒙古交界处河流袭夺、河套盆地北侧山前断裂强烈活动和超强地震导致河套古湖湖水快速外泄,银川盆地、河套盆地、晋陕峡谷贯通而形成今日黄河河道。