新生代以来，鄂尔多斯块体整体发生抬升，在其周缘形成规模巨大的陆内裂谷系。山西断陷带位于块体东部，主要由5个断陷盆地呈右行斜列状构成，其中临汾盆地和忻定盆地因其构造活动强烈、强震频发，受到专家学者的广泛关注^[1-3]。忻定盆地是山西断陷带中北部的新生代断陷盆地，该盆地共有3次7级以上大震记录(图 1)。为研究区内大震发震构造及盆地新构造演化，前人对盆地的边界大断裂恒山南麓断裂、云中山断裂、五台山北麓断裂、五台山西麓断裂及系舟山断裂等进行了大量研究^[4-5]，并取得诸多有意义的成果，然而对盆地内部断层的研究相对较少。

相比于其他断陷盆地，忻定盆地有其专有特征。存在于盆地中部的NE向金山凸起将盆地分为原平凹陷和忻州凹陷2个次级凹陷，该凸起西侧和东侧分布有金山凸起西缘断裂和东缘断裂，这两条断裂的展布特征、活动性及在整个盆地构造演化过程中发挥的作用等科学问题至今鲜有人进行研究。

本文以忻州市城市活动断层探测为契机，以研究程度相对较为薄弱的金山凸起东缘断裂为研究对象，在高分辨率影像解译基础上，通过野外地质地貌调查，结合无人机航拍测量、地质雷达勘探、探槽及浅层地震勘探等技术，综合研究断裂展布及其晚第四纪以来的活动性。

1 构造背景

山西断陷带是位于鄂尔多斯块体东部的右旋走滑拉张带。忻定盆地位于山西断陷带中北部，总体呈“C”字形，全长约250 km。该盆地为NE向新生代拉张型断陷盆地，形成时代可追溯到渐新世^[1]。新生代以来盆地边缘断裂的持续活动使盆地大幅度下降，堆积巨厚的河湖相沉积物。忻定盆地内隐伏断层较发育，据遥感解译及物探成果可知，主要发育NNE向、NE向及NW向3组断层，这些断层将盆地基底切割成大小不等的菱形块体^[6-7]，其中金山凸起就是由金山凸起西缘断裂、金山凸起东缘断裂分隔的一个次级单元。

金山凸起将忻定盆地分为南北两个部分，凸起两侧断裂新生代以来持续活动，区内山体与盆地形成明显的地貌反差。凸起整体呈条带状向NE向延伸，岩性以太古界、元古界变质岩为主。金山最高峰位于前淤泥村西，海拔约1 280 m，此处与山前盆地地表高差最大，约500 m；前淤泥村以北山前为盆地内冲洪积平原分布区，基岩山地与山前冲洪积平原高差逐渐变为190~230 m；前淤泥村金山最高峰以南山体整体向西后撤，逐渐被第四系覆盖消失于地表之下，可见山地呈孤山状零星出露，山前覆盖厚层风积黄土层，形成山前黄土台地，基岩山地高于黄土台地130~260 m不等。

2 断裂展布特征

从高精度影像数据及野外调查结果可知，断裂北起忻口村一带，呈NE向沿山前展布，至前淤泥村以北一带。断裂构成盆山分界，基岩上发育上更新统洪积物，洪积扇后缘与元古界变质岩呈断层接触，盆山对比明显，地貌分异显著(图 2)。

经影像解译、野外调查、浅层物探、地质雷达勘探等手段综合分析，未发现断裂在前淤泥村以南区域展布的迹象。如前文所述，该地段山前堆积厚层黄土台地，台地南部古元古界出露，与黄土台地以西古元古界相连，呈NW-SE条状向盆地延伸，并逐渐下伏消失于盆地中，河拱村、北赵村一带依然可见古元古界孤山出现。台地面由上更新统黄土构成，台地面均匀平整，整体呈2°~3°坡度向盆地内倾斜，台地前缘整体呈凹弧形，前缘与盆地冲洪积平原呈凹弧形接触。由影像解译及野外调查可知，上更新统台地表面及前缘均未发现呈线性的断错地貌，黄土台地形成的冲沟中也未发现切实可靠的断层剖面。前秦村西冲沟中发育保存较好的一级阶地，该阶地形成于全新世，从阶地位相图上可以看出，阶地河拔均为2~3 m，并未发现断层从中穿过所导致的上下盘阶地河拔差异(图 3)。

图 2为浅层地震勘探测线位置和地质雷达测线位置，其中XZ2测线横跨忻州市区北部，测线西端靠近金山凸起东缘，已接近黄土台地后缘，即已跨越推测的金山凸起东缘断裂向南延伸所经过的区域。在该剖面上解释出1个断点，该断点为正断层，视倾向东，埋深约78 m，断点两侧可见反射波同相轴有规律错断。在XZ2测线北侧布设XZ2-2测线，该测线西端已位于金山凸起之上，地表明显抬升，可见基岩出露。结合测线附近钻孔和地质等资料，在该剖面上解释出1个视倾向东的正断点，从剖面反射特征来看，该断点与XZ2测线中断点特征相似，应为同一断层在不同剖面的反映。另外，地质雷达测线DZLD3和DZLD4并未发现断点。

综上可知，金山凸起东缘断裂在该段并未继续沿黄土台地前缘向SW展布，而可能沿XZ2及XZ2-2测线中断点向盆地内延伸(图 2)。闫小兵等^[8]在忻州市城区新发现一条近NS向跨忻州市城区的隐伏活动断层(定襄凹陷西缘断裂)，该断层致使两侧基岩落差最大约500 m。根据该断裂的展布特征可知，XZ2测线、XZ2-2测线中断点与金山凸起东缘断裂可能正是在金山凸起山前地带弧形交汇。

3 探槽揭示断裂最新活动

为获得该断裂最新活动特征及古地震资料，在该断裂上选择2个位置进行探槽开挖，分析地质剖面。

3.1 前淤泥村探槽

前淤泥村探槽位于前淤泥村西南部冲沟中，地貌上位于基岩山地和黄土台地前缘与盆地冲洪积平原接触处，地貌上形成明显的断层陡坎(图 4)。冲沟下伏地层多为上更新统冲洪积砂砾石层，北侧冲沟壁上可见被剥蚀的全新统砂砾石层、亚砂土层，地层分布水平连续，断层通过处未见断层错断迹象。

从地层测年结果来看，该探槽揭示地层普遍较老，为早更新世早期及之前的冲洪积物(图 5)，地层成分简述如下：

1) 黄褐色亚砂土、亚粘土，偶见小块砾石。

2) 砂砾石层堆积，砾石磨圆较差，呈菱状或次圆状，分选不好，砾径大者约为40 cm，小者为1~2 cm。

3) 断层前崩积楔混杂堆积，黄褐色亚粘土与小块砾石混杂堆积。

4) 崩积楔，下部为小块碎石、砾石等，上部粒度变细，亚砂土与砾石混杂堆积。

5) 黄褐色细砂层，层厚10~20 cm。

本探槽剖面发现2条断层(图 5)，最大特征为将剖面下部的砂砾石层2)错断，总断距约2.3 m。断层F1走向35°、倾向SE、倾角60°，断层坎前发育2个崩积楔3)和4)，崩积楔4)之上覆盖薄层细砂层。断层F1错断崩积楔3)和4)并形成平直的断层面，该断层至少反映出2次古地震事件。断层F2错断砾石层约0.4 m。为限定断层活动时代，在剖面上采集OSL样品进行年代学测试，结果表明，断层至少错断至今90 ka以来的地层。

3.2 后秦村探槽

后秦村探槽地貌上位于后秦村西北部黄土台地前缘，浅层地震测线北侧(图 6)。该处冲沟壁可见砂砾石层疑似错断，为探明金山凸起东缘断裂是否经过此处向SW延展，在该处进行剖面清理和探槽开挖，地层简要描述如下：

1) 亚砂土层，土质较疏松，可见植物根系，其间夹杂砂砾石层。

2) 砾石、碎石层，砾石磨圆不好，呈次圆状或次菱状，砾径最大约6~8 cm，分选不好，层厚50~60 cm，可见水平层理，底界较为水平。

3) 砾石、碎石层，砾石磨圆不好，呈次圆状或次菱状，砾径最大约7~9 cm，分选不好，层厚70~80 cm，可见水平层理。

4) 亚粘土层，该层较上部粘性成分大，含较多颗粒状钙质结核。

该探槽未揭示出断层(图 7)。2)和3)砾石层底界高差约1 m，但是经进一步清理发现，这是先后形成并相互叠置的两套地层，并非断层活动导致的同一标志层错断，剖面上也并未发现断层面。3)和4)层接触比较复杂，两套地层相互混杂，可在3)层底部见粘土团块混入其中，可能意味着一次古地震事件，地震事件导致当时塑性至流塑性状态的粘土-亚粘土层相互混杂。根据测年结果，此次事件发生在63 ka左右。结合闫小兵等^[8]的研究结果，忻州市主城区最新发现的近NS向隐伏断层的最新活动时间为61~74 ka，两次事件可能为同一事件。

4 结语

1) 金山凸起东缘断裂展布于忻定盆地中部金山凸起东南缘。通过野外地质地貌调查结合无人机航拍测量、地质雷达勘探及浅层地震勘探综合分析认为，该断层整体上呈NE向展布，走向40°，北起忻口村一带，向SW经金山铺村西、前淤泥村西延伸至部落村以北，进而向SWS弧形转折进入盆地区，断裂沿山前展布约7 km。部落村以南区域为黄土台地分布区，未发现断裂在该地带展布的迹象。金山凸起东缘断裂可能与盆地内新发现的近NS向的襄汾凸起西缘断裂为同一断裂。

2) 探槽开挖和样品测年结果表明，展布于山前的金山凸起东缘断裂段最新断错晚更新世早期地层。