汤西断裂位于太行山东麓，是汤阴地堑的西边界断裂，也是太行山区与南华北平原的主要分界线。断裂南起新乡，经太公泉、青羊口、庙口，过宜沟后在潞王坟以南隐伏于南华北平原之下，走向NE30°，倾向120°，倾角75°，全长约为70 km^[1-5]。杨承先等^[2]根据汤西断裂活动的差异将其以淇县为界分为南、北两段，本文研究对象为汤西断裂南段(图 1)。

近年来，许多研究机构^[6-8]对汤西断裂进行了地质调查，不同研究人员对汤西断裂最新活动年代有不同的看法，中国地震局分析预报中心^[6]认为汤西断裂的最新活动年代为中更新世早期，刘尧兴等^[7]则认为是晚更新世。本文根据《新乡市活断层探测与地震危险性评价项目》新获得的槽探、年代样品测试、阶地调查和形变测量监测等结果，对汤西断裂南段的活动特征进行分析。

1 槽探

为研究汤西断裂南段的活动特征，在卫辉市太公泉镇西代村附近的十里河北岸挖了2个探槽TC-01和TC-02，具体位置见图 1。

1.1 探槽TC-01

探槽TC-01(35°28′50.72″N，113°59′01.80″E)位于卫辉市太公泉镇西代村附近的十里河北岸，属新乡市卫辉市唐庄镇四和社区(由虎掌沟、靳湾、张庄、谷驼等4个村集中重建)辖区。探槽长约26 m，深3~4.5 m，展布方向为110°，与走向25°的汤西断裂近于垂直(图 1和2)，发育鹤壁组砾岩(①~⑤)、中更新统地层(⑥~ B12)、上更新统地层(B13 ~ B14)、全新统地层(B15 ~ B16)及断层构造岩带(B17 ~ B22)。

1) 鹤壁组N₂h³(①~⑤)。①砾岩层：鹤壁组砾岩，灰黄色，夹灰岩角砾、卵石，角砾磨圆度较差，卵石磨圆度较好，直径以10 cm为主，厚2 m左右；②粘土夹砾石层：棕黄色，砾石胶结，砾石含量在40%~50%，磨圆度一般，以灰岩为主，直径约1~5 cm，少有10 cm左右直径砾石；③粘土夹砂层：黄色，砂质胶结，以细砂为主，见少量砾石，直径以1~5 cm为主，有10 cm左右砾石；④粘土夹砾石层：灰黄色，砾石胶结，磨圆度一般，砾石含量在40%~50%，以灰岩为主，直径2~10 cm为主，见有少量20 cm直径砾石；⑤细砂层：棕黄色，砂质胶结，见极少量砾石，直径1~2 cm为主。

2) 中更新统Q_p²地层(⑥~ B12)。⑥黄土层：浅红色，夹2层钙质结核及3层砾石层，钙质结核直径以1~5 cm为主，砾石直径以1~5 cm为主，少量5~10 cm砾石，年代样品编号OSL-01；⑦粘土含砂层：棕黄色，以细砂为主，见少量砾石，直径约2 cm；⑧砾岩崩块：灰黄色，以灰岩角砾为主，磨圆度好，直径以10 cm为主，少量有20 cm，由鹤壁组砾岩崩塌形成；⑨黄土层：浅黄色，厚层状，含少量砾石，直径以1~2 cm为主，少量有5 cm左右，与上覆浅红色黄土层以一层砾石层为界；⑩砾石夹层：浅黄色，含大量砾石及钙质结核，直径以1~5 cm为主，另有10~30 cm直径砾石；B11黄土夹层：浅黄色，见少量砾石，直径以5~10 cm为主；B12黄土层：浅紫红色，见大量钙质结核及砾石，出露有一条砾石层，砾石直径以1~5 cm为主，钙质结核直径以1~3 cm为主。

3) 上更新统Q_p³地层(B13 ~ B14)。B13黄土夹砾石：灰褐色，见大量砾石，直径以5~20 cm为主；B14黄土层：浅黄色，厚层状，夹有少量砾石，有2层砾石层出露，砾石直径以2~10 cm为主，见少量直径约10~30 cm的大块砾石。

4) 全新统Q_h地层(B15 ~ B16)。B15坡积层：浅红色粘土层，含大量钙质及砾石，砾石含量约30%，直径以2~5 cm为主，见少量10 cm砾石，年代样品编号OSL-05；B16耕植层：灰褐色粉土层，见大量植物根系，少量砾石夹层，直径以5~10 cm为主。

5) 断层构造岩带(B17 ~ B22)。断层带下盘为鹤壁组砾岩，上盘为中更新黄土状砂土、粉质砂土及砾石层，上覆地层为全新世坡积物，断层带宽约3 m。B17黄土崩塌层：浅紫红色黄土层，见有砾石，直径约2~5 cm；B18砾石崩塌层：浅黄色，砾石胶结，主要物质来源为鹤壁组砾岩，砾石含量40%~50%，磨圆度好，直径2~5 cm为主，见有10 cm直径砾石；B19黄土夹层：浅紫红色，为上覆砾石层与下伏断层角砾岩带夹层黄土，主要物质来源为红色粘土砾石层，夹有少量砾石，直径约5~10 cm，年代样品编号OSL-04；B20黄色断层角砾岩带：黄色，存在大量断层角砾岩，断层角砾岩物质来源主要为鹤壁组地层中的砾石、黄泥及中更新统黄土状砂土、粉质砂土，断层角砾破碎明显，断层角砾以1~5 cm为主，见有直径20~30 cm角砾，断层面走向15°，倾向NE，倾角70°，年代样品编号OSL-03；B21红色断层泥带：红色，挤压劈理非常发育，劈理面倾向同断面倾向一致，含少量断层角砾，断层泥夹有少量砾石、钙质结核，砾石层直径以2~5 cm为主，见有直径10 cm角砾，主要物质来源为B20层黄色断层角砾岩带及黄土状砂土、粉质砂土及砾石层，年代样品编号OSL-02；B22劈理发育的红色断层泥带：红色，为上宽下窄的楔形体，挤压劈理非常发育，断层泥来源于B21层红色断层泥带及黄土状砂土、粉质砂土及砾石层，断层泥夹有砾石、钙质结核，砾石层直径以2~5 cm为主。

探槽TC-01揭露的地层及断层构造带显示，汤西断裂至少经历了4期活动，形成了B17 ~ B20层不同的断层构造岩带，并在NEE-SWW向水平压应力的现代构造应力场作用下^{[1, 9-10]}形成B21层和B22层挤压劈理十分发育的断层泥带。中更新统地层与汤西断裂呈断层接触，全新统地层覆盖在断裂带之上，可以认为汤西断裂南段在中更新世有过活动，全新世没有活动迹象，尚不能确定晚更新世断裂是否活动。

1.2 探槽TC-02

为进一步探讨汤西断裂南段在晚更新世的活动状态，在探槽TC-01北东约30 m处的黄土陡崖下挖掘探槽TC-02(35°28′51.53″N，113°59′01.11″E)，探槽长约7 m，深2 m，局部深3 m，探槽展布方向为125°(图 3)。

该探槽揭露地层为第四系中更新统粘性土层Q_p²、上更新统粘性土层Q_p³和全新统粘性土层Q_h，其中第四系中更新统粘土Q_p²可分为①~⑤层，为褐黄色粉质粘土与棕红色粉质粘土互层，夹灰岩卵石，见钙质条纹、小姜石及白色蜗牛壳碎片；上更新统粘土Q_p³可分为⑥~⑨层，为褐黄色粉质粘土与棕红色粉质粘土互层，见钙质条纹、小姜石、白色蜗牛壳碎片，上部多虫孔和树根；全新统粘性土Q_h为⑩~ B11层，褐黄色，多虫孔，为坡积物。探槽揭露2条地裂缝L1和L2，地裂缝L1上宽下窄，走向15°，呈锯齿状竖直展布，上部宽约10 cm, 单缝宽2~3 cm，主要为白色钙质充填，下部宽约5 cm, 单缝宽0.2~0.3 cm，主要为棕褐色粘性土充填，年代样品编号OSL-08；裂缝L2也呈锯齿状竖直展布，局部弯曲度比L1稍大，上部单缝宽约2 cm，主要为白色钙质充填并有树根插入，下部单缝宽0.2 cm，主要为棕褐色粘性土充填。

探槽TC-02揭露，自晚更新世以来地层未见明显错动，地表也未见断层陡坎，说明汤西断裂南段并未上延到上更新统地层中，探槽中出现的2条地裂隙并不是构造成因，而是重力作用形成，断裂在晚更新世并不活动。

2 河流阶地

汤西断裂为汤阴地堑的西边界，汤东断裂为汤阴地堑的东边界，汤西断裂与多条河流相交，通过对河流阶地的考察，可对汤西断裂南段的活动特征进行研究。

陈波^[11]标示出自北向南跨越汤西断裂的河流阶地出露高度和断距，并根据汤东断裂钻孔资料揭示断层错断情况，绘制河流阶地与钻孔的地质地貌剖面(图 1和图 4)。塔岗-原板桥(A-A′)地质地貌剖面显示，王二庄为汤西断裂的下降盘，第四系地层厚约25 m，可与西部沧河河流阶地下更新统地层(15 m)和中更新统地层(14 m)的抬升高度对比，汤东断裂及中部解释断层均倾向W，呈类似“叠瓦状”。耒湾-东风林场(B-B′)地质地貌剖面显示，断层下降盘的第四系地层厚约27 m，汤西断裂错动下更新统底界，上覆地层风成黄土并未受到扰动，说明汤西断裂晚更新世以来无错动。代村-吴庄(C-C′)地质地貌剖面显示，第四系地层厚度超过35 m，汤西断裂错断下更新统(17 m)及中更新统(13 m)地层，上更新统地层未被错动，说明早-中更新世断裂持续活动，晚更新世以来断裂未活动。璐王坟(D-D′)剖面显示，汤西断裂的上新统地层落差为160 m。整体看来，剖面自北向南断距逐渐增大，揭示汤西断裂南段差异活动幅度大，且向北逐渐减弱。

3 跨汤西断裂垂直形变测量数据分析

河南省地震局在新乡市卫辉市太公泉镇西代村布设跨汤西断裂的垂直形变测量监测场地(图 1)，本文收集了1999~2014年的测量资料，并对其进行分析，探讨汤西断裂南段的活动情况。

3.1 场地测量基本资料

跨汤西断裂的形变测量监测场地位置信息见表 1，现场布设有O基、A基、B基、C基、D基共5个基本水准标石，在资料处理时分别用0、1、2、3、4代替，其中0号点为基岩水准标石，为1999年布设，其他点为土层水准标石，1997年布设。野外测量由浚县地震台实施，使用电子水准仪进行野外测量工作。

资料精度用每公里高差中数偶然中误差M_Δ来衡量，观测值变化超过中数偶然中误差的2~3倍时判定为异常。观测周期均为2个月，即每年定期复测6次，但2013年以来西代村场地的高差曲线均出现异常(表 2, 图 5)，因此2014-01开始进行加密观测，观测周期改为1个月。

3.2 形变分析

15 a来，0-3和2-3这2个测段均跨越汤西断裂，且曲线变化形态基本一致，整体表现为下降趋势，在2014年多期高差曲线超出了警戒线，伴有加速下降的发展趋势。汤西断裂是正断层，走向NNE，上盘位于地堑之中，下盘位于太行山东南麓，自上新世以来一直存在活动迹象。0号点和2号点都埋设于下盘，而3号点位于上盘，由分析可知，目前3号点相对于0号点和2号点都存在下降趋势，说明汤西断裂的上盘相对于下盘仍存在下降活动，反映该断裂仍处于缓慢的活动之中，属于汤西断裂的继承性运动。

3.3 讨论

位于汤西断裂上盘的3号点相对于下盘的0号点和2号点存在下降趋势，能否表明形变异常是由汤西断裂活动引起，值得进一步思考和研究。

首先，从水平距离方面考虑。3号点相对于2号点的水平距离为290 m，15 a下降了7.74 mm；相对0号点的水平距离为480 m，13 a下降了10.8 mm，表明水平距离的长短影响了形变的幅度。另外，断层同侧的监测点同样有形变异常。3号点和4号点均在汤西断裂的上盘，4号点在3号点的东侧，两者相距40 m，4号点相对于3号点在11 a下降了3.4 mm，多期测量值超出了警戒线；而1号点和2号点均位于汤西断裂的上盘，2号点在1号点的北侧，两者相距50 m，2号点相对于1号点在7 a内上升了2.5 mm。

分析表明，汤西断裂同侧测量点同样有异常变化。西代村场地垂直形变监测异常可能是研究区形变场的反映，而非由汤西断裂活动引起。研究区新构造运动特征为区域性的地壳西升东降、北升南降，表现为区内构造地貌的发育，西部及北部太行山为长期隆起的山地，而东部及南部则是广阔的沉降平原和盆地。夷平面资料表明，太行山隆起区古近纪以来最大抬升幅度达1 500~2 000 m，相应的平原沉降量也达数千米^[2]，同时由探槽TC-02可知，晚更新世以来未见地层的明显错动。由此认为，西代村垂直形变异常可能仅为区域性西升东降、北升南降的一部分。

4 结语

本文采用槽探、年代样品测试、阶地调查和形变测量监测等方法，获得较好的探槽剖面数据和年代样品数据，结合阶地调查和形变测量结果，得到汤西断裂南段的活动特征：

1) 汤西断裂早-中更新世持续活动，晚更新世以来断裂未活动，汤西断裂南段的最新活动年代为中更新世；

2) 河流阶地剖面结果表明，汤西断裂断距自北向南逐渐加大，南段的活动强度较高；

3) 汤西断裂南段位于西代村的形变监测场地近年出现垂直形变异常，综合分析认为，该异常是区域性西升东降、北升南降的一部分，并不能归因于汤西断裂的活动。

本文研究结果加深了对汤西断裂南段活动特征的认识，为进一步分析研究断裂的发震能力提供了证据。

谨以此文献给中国地震局地球物理勘探中心成立65周年。