新生代太行山南段成山過程研究

龔明權，馬寅生，黃繼忠，徐金明

（1.山西大同大學云岡學學院，山西大同037009)；2.中國地質科學院地質力學研究所，北京 100081；3.上海大學文化遺產保護基礎科學研究院，上海 200444；4.上海大學土木工程系，上海 200444）

中國地勢的一個顯著特點是存在著三個巨大的臺階，即地勢由青藏高原逐級向太平洋沿岸下降。在三個地形臺階交界帶及其鄰近區域上，斷裂活動無疑是較為集中，錯斷幅度上較大，活動時間較長，這些地段成為研究內、外動力地質作用極為顯著和有利的地區。地處我國第二大地貌臺階的華北山地，是我國研究新構造運動、地文期、地貌發育歷史的搖籃，成果豐富[1-9]。太行山位于這個第二大地貌臺階的東緣，是在地殼伸展環境下成長起來的，內部斷裂較少，結構簡單完整，其上發育的地貌面有條件得以較好地保存，是研究地貌面形成、演化機理的理想所在，還可以促進新生代華北地塊地史學研究。

1 太行山南段夷平面的分布和形態特征

夷平面是地殼經歷一段較長期的穩定狀態，通過各種外力作用對地表面進行剝蝕、侵蝕和堆積的統一過程中形成的一個大致平坦的面。以1∶20萬地質圖為依據，用CorelDRAW X6(64-bit)軟件可繪制太行山南段區域地質圖（如圖1），在此基礎上，結合1∶5萬地形圖，同樣繪制5條平行且近等距離的太行山南段橫向剖面圖（如圖2～圖6）和2 條縱向剖面圖（如圖7～圖8）。通過室內在1∶5 萬地形圖上對太行山南段山地地貌特征詳細分析基礎上，然后對夷平面間過渡地帶、斷層經過地帶、火山巖形態及與圍巖接觸面形態特征等典型區域的重要地帶進行了詳細野外調查研究，結合前人研究，認為太行山南段存在北臺期夷平面、太行期夷平面和唐縣期寬谷面三級夷平面，且各有其自身特點。

太行山南段北側橫剖面1-1′（圖2），起于邯鄲市南16 km 的林峰鄉，向西北經武安縣莊晏鄉、左權縣南4 km 的五里壩，直到左權縣西北約20 km 的界峪村，全長130 km。

橫剖面2-2′（圖3），起于安陽市西20 km 的水冶鎮，經林州著名的紅旗渠、黎城縣北5 km 的停河鎮、武鄉縣平頭鄉，后進入長治盆地北側的襄垣縣，全長128 km。

圖3 太行山南段橫剖面2-2′

橫剖面3-3′（圖4），北起河南淇縣，西經過一段低山和丘陵地帶進入林州盆地南部，再經過林州盆地西緣多條斷裂進入太行山南段中山地區，在壺關縣玉峽觀一帶時達到海拔1.7 km 以上，向西地勢漸降，由中山向長治盆地過渡，降低到1 k m 之下，全長達130 km以上。

圖4 太行山南段橫剖面3-3′

橫剖面4-4′（圖5），東南起于輝縣趙固鄉沖積平原，向西北之上八里鎮后地勢由海拔200 m 左右直線跨上500～650 m 左右臺階后又過一寬約在1 km 內的北東東向陡峭山梁，又過一北東向的兩壁陡直的深溝，進入中山區，又經過峪河和陵川縣一段中山區后一直向西北地勢漸漸降低，經過幾個寬谷后到長子縣南海拔900 m的慈林鎮附近，全長102 km。

圖5 太行山南段橫剖面4-4′

橫剖面5-5′（圖6），從焦作市西南的朱村鎮，過丹河和白水河，經晉城漸降，向西北地勢走低一段后出太行，又呈上升，逐漸進入沁河流域，最后達山西省陽城縣，全長85 km。

縱剖面6-6′地形線（圖7），起于河南沁陽，向北東經山西陵川、平順，過北耽車（濁漳河），后進入河北，過涉縣索堡鎮（清漳河），達涉縣偏城鎮，總長190 km。

圖7 太行山南段縱剖面6-6′

縱剖面7-7′地形線（圖8），起于焦作，向北東經云臺山景區進入陵川縣境，過平順縣杏城鎮，直穿濁漳河，又過清漳河直達武安縣陽邑鎮，總長170 km。

圖8 太行山南段縱剖面7-7′

通過以上剖面分析可以看出：

（1）北臺面：在太行山南段殘留很少，分布于太行面范圍內以孤峰峰頂的形式保留下來。由東向西看，太行山南段以及太行山中段基本處于相同高度，峰頂基本相平，說明太行山南段和中段主脊線上大部分區域在北臺面形成以后縱向相對變形微弱且同步；由南西向北東順山脊線方向看，東緣陡直，向西則緩傾，說明在垂直山脊方向上東側變形強、西側變形弱。北臺面分布在平順縣、壺關縣、陵川縣及陽城縣。北臺面在平順縣地勢最高，向北、向西、向南北臺面高度呈下降趨勢，構成一個穹形形態。其中面積最大、典型的北臺面分布在平順縣東南10 km，共計12 個1.8 km 以上的海拔高度相近的孤峰或山峁，以鳳子嶺1 887 m 為最高，較平的峰頂面聯合構成了北臺面，這些孤峰以北東向展布為主，與太行山總體走向一致。陽城縣析城山北臺面與此處相近，同樣是以10 多個高度基本相近的孤峰峰頂面構成。

（2）太行面：太行面在太行山南段大面積分布，占據了中部山頂，由山頂面構成，主要在平順縣、壺關和陵川縣，高度1 400～1 650 m，主要形態為由山頂的面狀巖溶洼地向各個方向延伸的梁狀或山塬面，平面上看呈海星狀，中心地帶為面狀，地勢最高，也呈穹形形態。向南太行面高度逐漸降低，在云臺山一帶降到大約1 100 m 左右，構成主要山峰峰頂以及分水嶺，分水嶺一帶則常常構成面積在數平方千米或數十平方千米的山塬面，向東在靠近山麓地區，隨著水系網密度的增加以及相應河流侵蝕活動的加劇，太行面被侵蝕切割成山梁面或山峁面甚至被破壞殆盡。太行面典型地區在平順縣南邊玉峽關附近，為一完全封閉的洼地。由此區域向北到林州境內，降低到650～750 m；向南到輝縣和陵川縣之間，降到1 350～1 450 m；再到云臺山及其以南區域，大約降到700～1 000 m 之間。陽城縣析城山太行期巖溶面與此處相近，高度基本一致。而太行面在太行山南段東側為低山山頂面，如在河南鶴壁市一帶高度在700 m 左右；漳河以北，鼓山之頂為500 m 左右。

（3）唐縣面：主要分布在北臺面和太行面外圍的山麓地區或太行面退出的區域，海拔多在300～800 m。在山前地帶，唐縣面也多被切割為低山梁面或山峁面或殘丘；山中部分則以盤狀寬谷的溝谷形態向里伸入。太行山南段幾乎所有溝谷之中，常常較大的溝谷以盤狀寬谷面形態出現，“U”形谷常常發育其上形影相隨，而且由山里向外寬度逐漸稍微加大，海拔漸降，盤狀寬谷向山外延伸常與山麓地帶的山麓面相連。

一般來說，太行面被強烈切割的谷地中，太行面與北臺面高差在200～300 m，太行面與唐縣面高差在250～350 m，而由山區往外，在山麓地帶太行面與唐縣面高度差明顯增大，有時達到700 m 左右，如輝縣西（如圖5）。在太行山東側，唐縣面海拔降到350～500 m，出山后到平原地區唐縣面多由山麓面逐漸被埋藏；在太行山西側則以山麓面形態與盆地過度或轉為埋藏面，山體兩側均以斷裂為界。在太行山南段東側主脊附近，林州-輝縣以西，唐縣面海拔在由400 m 左右向山中逐漸升高到600 m左右，與太行面高差達700 m；太行山東南緣焦作附近，唐縣面與太行面高差則不超過500 m；在太行山南段北端，唐縣面與太行面高差也不超過300 m。說明在唐縣面形成之前至太行面形成之后這段時期，太行山南段中部較太行山南段南北兩端差異升降幅度大得多。

總體上，太行山南段北臺期夷平面、太行期夷平面及唐縣面均呈穹形，之間為坡度較大的斜坡相連；北臺面以孤峰狀點綴在太行面上，太行面在山頂以面狀分布，向低處呈梁狀和峁狀延伸開來，狀似海星；在侵蝕太行面的溝谷中，溝谷橫剖面往往顯示出淺盤狀形態，該淺盤狀面與唐縣期夷平面的盤狀寬谷上下疊覆分布，呈盤中盤狀；太行面與北臺面高度差比較穩定。

2 太行山南段夷平面的變形

通過夷平面研究，新生代太行山南段是以斷塊形式成山的，通過穿越太行山南段4 條橫剖面可以看出太行山南段發生的夷平面變形。橫向上太行面和唐縣期寬谷面由山體主脊向兩側降低，東側由主脊到山體邊界二三十千米的距離內，高度下降了近千米，說明夷平面經過強烈變形；太行山南段西側長治盆地和沁水盆地也相對太行山下降，太行面在此被剝蝕，唐縣面由盆地東側1 km 降到盆地之下變成埋葬面，長治斷裂錯斷唐縣面達500 m；東西兩側相對太行山下降，同時山體兩側以斷裂為界，就是說，夷平面橫向變形有穹形彎曲，有斷裂變形，從而導致太行山地形成真正的山體出現。太行山南段夷平面變形各部分并不是同步的，變形幅度也是各有差別的?？傮w上說，中部林州盆地和輝縣盆地變形幅度較兩端大；太行面形成之后，林州盆地太行面累計錯斷達600 m 左右，唐縣寬谷面形成之后太行面、唐縣面被錯斷500 m；輝縣盆地太行面被累計錯斷大于1 400 m；唐縣寬谷面形成之后太行面、唐縣面被錯斷約600 m。南部焦作一帶唐縣面形成前夷平面變形弱，唐縣面形成之后太行面和唐縣面被錯斷500 m，為同步變形；北部林州盆地北端，唐縣面錯斷前太行面變形微弱，唐縣寬谷面被錯斷時二者共同被錯斷達500 m。而太行山南段縱向上，南部由于三門峽、濟源、焦作一帶近東西向盆地及盆地北側階梯狀斷裂下降而降低；北端由于武安凹陷盆地成盆而降低，中部的東半部因林州盆地、輝縣盆地斷陷成盆而降低，但中部西半部的山地主體沒受影響，縱向上也呈穹形彎曲。

由上分析可以得出結論，太行山南段太行面與北臺面上高差較為穩定，說明太行面形成之前北臺面變形微弱。太行山南段主要變形時間在太行面形成之后和唐縣期寬谷面形成之前、以及唐縣寬谷面形成之后均有較大幅度變形，而且前者變形在中部，南部和北部變形微弱；與前者變形相比，后者變形范圍廣，變形較強烈。太行山中段變形強烈，主要變形則是發生在形成“U”形谷之后，說明太行山中段與太行山南段主要變形時間、變形強烈程度有差別。但太行山中段和南段山頂夷平面高度保持相對穩定，充分說明太行山隆升機理是在一個拉張環境下形成，個別次級斷塊相對山體主體下降，主體凸現成山。

3 太行山南段夷平面的形成時代

（1）北臺期夷平面形成時代：太行山南部三級夷平面中，由于最老的北臺期夷平面剝蝕的較徹底，僅留下極少的山峁，同時太行山南部侵入巖和火山巖較太行山中部、北部要少得多，所以尋找太行山南部地區現有的可以用于確定北臺面形成時代的具體材料難度較大，可行的辦法就是借鑒前人研究和太行山及附近區域地貌面對比來確定，再就是由山體外邊相鄰的盆地或平原沉積地層來佐證。

華北山地北臺面形成時代眾說紛紜[10-15]。據已有資料，太行山南段平順縣境內，海拔在1 500～1 700 m的夷平面中，有巖脈侵入巖體，最新的同位素測年年齡為126.45～74.4 MaBP[16]，而其上覆有同位素年齡為42～69 MaBP 花崗巖、安山巖，該處北臺面的形成時代應該認為屬早白堊世至古始新世。另外，太行山南段東邊、南邊盆地形成在古近紀，盆地底界開始都是侵蝕面，東邊盆地基底為太古界地層；南邊盆地基底是三疊系地層，完全都是一個大的間斷面。依照吳忱先生的說法，整個華北山地，自晚白堊世末期山地已被剝蝕夷平，即在早、晚白堊世地面均形成準平原。古新世時期在準平原地面上又發育了風化殼。中始新世時期發生喜馬拉雅運動第一幕，將準平原抬升從而構成了山地的頂部，即是北臺期夷平面，也稱山頂面。由此，太行山南段北臺期夷平面應該產生在晚白堊世與始新世之間。

（2）太行期夷平面形成時代：據錢學溥對省平順縣以及陽城縣析城山的巖溶剝蝕盆地研究，盆地上發育的堆積物與鄰區中新統能夠很好的對比。太行山南段河南林州一帶發育有侵入巖脈，侵入巖脈及其所在的古生界地層被侵蝕夷平為夷平面。最新侵入巖為正長巖，K-Ar 年齡45.5 MaBP[17]。上覆有由雜色粘土巖、砂巖、含礫砂巖構成的中中新世彰武組和九龍組，由此判斷此期夷平面形成于中中新世之前，約中新世前半期。

（3）唐縣期寬谷面形成時代：唐縣寬谷面形成時代眾說紛紜，究其根源在于唐縣寬谷面侵蝕的地層時代跨度大，分布廣泛，高度也是跨度大，根據面上最新侵蝕地層和最老上覆地層判定唐縣面形成時代，結果造成寬泛的形成時代。云臺山景區內的唐縣期寬谷面上的堆積物最老的年齡是2.58 Ma。

在太行山中段南部，距離太行山南段較近的左權縣羊角鎮有玄武巖分布，野外考察發現玄武巖體充填在一北西-南東向的“U”形谷內，“U”形谷發育在唐縣期寬谷面上。取兩個玄武巖樣進行同位素年齡測試[18]，年齡分別是(3.45 ± 0.34) Ma和(2.3 ± 1.3) Ma（如圖9）。因此，這里“U”形谷形成于(3.45 ± 0.34) Ma 之前，進而說明唐縣寬谷面形成時間更老。

圖9 羊角玄武巖40Ar/39Ar的年齡譜圖

在太行山南段林州、鶴壁一帶，唐縣期夷平面蝕平的最新地層是中中新世的彰武組以及九龍口組；唐縣面上的雜色粘土巖，其孢粉組合可與山東山旺、陜西藍田、北京周口店新第三紀孢粉組合對比，屬于上新世[19]。

上述綜合對比可以看出，太行山南段唐縣期盤狀寬谷面應該是形成在中新世，而且在中新世末期至上新世初期經歷了快速切割從而上面形成“U”形谷，上新世中期羊角玄武巖噴發期間太行山中段發生劇烈上升，由此成為了太行山中段主要上升時期。

4 結論

（1）太行山南段發育北臺期、太行期及唐縣期三級夷平面，均呈穹形，之間均為坡度較大的斜坡相連；北臺面以孤峰狀點綴在太行面上，太行面在山頂以面狀分布，向低處呈梁狀和峁狀延伸開來，狀似海星；太行面與北臺面高度差較穩定。唐縣面主要分布在北臺面和太行面外圍的山麓地區或太行面退出的區域，在山前地帶，唐縣面也多被切割分解為低山梁面或山峁面或殘丘，位于山中部分則以盤狀寬谷的溝谷形態向里伸入，向山外延伸常與山麓地帶的山麓面相連?！癠”形谷非常發育，而且常常發育在盤狀寬谷上，形影相隨。

（2）通過地貌面分析，將太行山南段新生代升降過程劃分為6 個主要階段，其時代和幅度為：①古近紀太行山南段相對上升，周邊盆地斷陷沉降，太行山南段上升幅度約250 m 左右；②古近紀末到中中新世構造活動減弱，經過較長時間的侵蝕夷平，在太行山地區形成太行期夷平面；③中中新世之后一段短暫時期，太行山南段發生激烈差異活動，太行期夷平面解體，相對上升幅度以中部輝縣、林州之西為核心，最大達到大約800 m 左右，南北兩端活動微弱；④中新世晚期又進入新的平穩期，形成最后一期壯年期夷平面，由于發育時間較短，夷平過程不徹底，僅形成寬谷面即唐縣期寬谷面；⑤上新世初，太行山南段又一次快速隆升，上升幅度以中部輝縣、林州之西為核心，最大達到大約600 m左右，南北兩端大約上升500 m 左右。同時，河流下切，切割深度大約100～150 m 左右，在太行山中、南段普遍形成“U”形谷；⑥上新世晚期之后，太行山南段發生間歇性活動，期間總體上升幅度約100 m 左右。