張 浩 王金艷 許漢剛 李麗梅 蔣 新 趙啟光 顧勤平

(江蘇省地震局，南京 210014)

0 引言

郯廬斷裂帶是中國(guó)東部一條規(guī)模巨大、 結(jié)構(gòu)復(fù)雜的活動(dòng)斷裂，其活動(dòng)方式具有明顯的分段性、 多期性及復(fù)雜性，在不同區(qū)段表現(xiàn)為不同的構(gòu)造特征(方仲景等，1986； 萬(wàn)天豐等，1996； 王小鳳等，2000)，全新世以來(lái)其最新活動(dòng)均發(fā)生在安丘-莒縣斷裂上。有歷史記錄以來(lái)，郯廬斷裂帶上曾發(fā)生過(guò)多次7級(jí)以上大地震，如1668年7月25日山東郯城8.5級(jí)大地震、 1888年6月13日渤海7.5級(jí)地震、 1969年7月14日渤海中部7.4級(jí)地震和1975年2月24日遼寧海城7.3級(jí)地震(顧功敘，1993)等。其中，安丘-莒縣斷裂(F5)是1668年郯城8.5級(jí)大地震的發(fā)震斷裂(高維明等，1988； 李家靈等，1994a； 晁洪太等，1997)，該斷裂的幾何結(jié)構(gòu)及活動(dòng)性一直是地學(xué)研究者關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題。

郯廬斷裂帶是一個(gè)斷層傾角近直立、 構(gòu)造面形態(tài)隨深度變化、 由多條斷裂組成的大型花狀構(gòu)造，各條主干斷裂表現(xiàn)出張、 壓、 扭結(jié)構(gòu)面共存的復(fù)雜結(jié)構(gòu)(劉保金等，2015)。安丘-莒縣斷裂在宿遷市淺層主要由2條分支斷裂組成，這2條分支斷裂大多相向而傾，傾角通常>70°(許漢剛等，2016)。安丘-莒縣斷裂在山東省境內(nèi)出露較多，可分為安丘段和莒縣—郯城段。安丘段由2條平行的次級(jí)斷層組成，中部以拉張正斷活動(dòng)為主，控制石埠子斷陷盆地，向南、 北兩側(cè)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閿D壓逆沖活動(dòng)； 莒縣—郯城段由5條次級(jí)斷裂組成，中部以拉張正斷活動(dòng)為主，控制板泉盆地，向兩側(cè)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槟鏇_擠壓活動(dòng)(晁洪太等，1994)。

前人針對(duì)郯廬斷裂帶及安丘-莒縣斷裂做了大量的研究工作(方仲景等，1976； 謝瑞征等，1991； 許漢剛等，2016，Jiangetal.，2017)，對(duì)安丘-莒縣斷裂的幾何分布、 最新活動(dòng)時(shí)代和活動(dòng)特征進(jìn)行了相關(guān)研究。但受經(jīng)費(fèi)等條件的限制，主要工作集中在基巖出露區(qū)及宿遷市的隱伏區(qū)，并未清楚地揭露安丘-莒縣斷裂在新沂市覆蓋區(qū)的幾何分布及活動(dòng)特征。準(zhǔn)確厘定安丘-莒縣斷裂在新沂市的幾何分布、 活動(dòng)時(shí)代及深淺表幾何結(jié)構(gòu)特征可為新沂市的防震減災(zāi)工作提供科學(xué)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

郯廬斷裂帶是中國(guó)東部一條規(guī)模巨大的NNE走向的活動(dòng)斷裂帶，北起黑龍江，南至長(zhǎng)江邊，縱貫中國(guó)大陸東部，長(zhǎng)度可達(dá)2400km(國(guó)家地震局地質(zhì)研究所，1987； 朱光等，2001)，是中國(guó)東部重要的強(qiáng)震活動(dòng)帶。依據(jù)其活動(dòng)特征自北向南可分為4段(圖1a)，分別為鶴崗—鐵嶺段(Ⅰ)、 下遼河—萊州灣段(Ⅱ)、 濰坊—嘉山段(Ⅲ)和嘉山—廣濟(jì)段(Ⅳ)。其中，濰坊—嘉山段是郯廬斷裂帶活動(dòng)最強(qiáng)的段落(李家靈等，1994b； 晁洪太等，1997； 施煒等，2003)。濰坊—嘉山段主要由5條主干斷裂組成(吳少武等，1988； 姚大全等，2003)，自東向西分別為昌邑-大店斷裂(F1)、 安丘-莒縣斷裂(F5)、 白粉子-浮來(lái)山斷裂(F2)、 沂水-湯頭斷裂(F3)和鄌郚-葛溝斷裂(F4)，其中F1、 F2、 F3和F4斷裂構(gòu)成“兩塹夾一壘”的構(gòu)造格局(劉備等，2015)。安丘-莒縣斷裂(下文稱為F5斷裂)為全新世活動(dòng)斷裂，發(fā)育于昌邑-大店斷裂和白芬子-浮來(lái)山斷裂之間，是地震危險(xiǎn)性最大的斷裂(李家靈等，1994a； 郯廬斷裂帶活動(dòng)斷裂帶地質(zhì)填圖課題組，2013； 張鵬等，2015，曹筠等，2018)。

F5斷裂自北向南可分為3段，分別為安丘段、 莒縣—郯城段和新沂—泗洪段(晁洪太等，1994，1997； 李家靈等，1994b)。其中新沂—泗洪段全長(zhǎng)約170km，總體走向?yàn)?°～15°。研究區(qū)位于新沂—泗洪段的北部，自北馬陵山向S延伸經(jīng)嶂倉(cāng)村、 官莊、 唐店鎮(zhèn)、 南馬陵山東至新沂河。地貌上從北至南分為北馬陵山基巖山地、 新沂市沉積盆地和南馬陵山基巖山地特征，地勢(shì)呈高—低—高—低的趨勢(shì)。新沂市沉積盆地內(nèi)F5斷裂處于隱伏狀態(tài)，在南馬陵山和北馬陵山處出露地表。

圖 1 安丘-莒縣斷裂新沂段的構(gòu)造分布圖Fig. 1 Tectonic distribution of the Xinyi segment of Fault F5.a 郯廬斷裂帶構(gòu)造簡(jiǎn)圖； b 郯廬斷裂帶濰坊—嘉山段的斷裂分布圖； c 安丘-莒縣斷裂新沂段的構(gòu)造圖。Ⅰ 鶴崗—鐵嶺段； Ⅱ 下遼河—萊州灣段； Ⅲ 濰坊—嘉山段； Ⅳ 嘉山—廣濟(jì)段。① 蒙古-大興安嶺造山帶； ② 華北地塊； ③ 大別造山帶； ④ 華南地塊； ⑤ 渤海灣。F1昌邑-大店斷裂； F2白粉子-浮來(lái)山斷裂； F3沂水-湯頭斷裂； F4鄌郚-葛溝斷裂； F5安丘-莒縣斷裂； F6蒙山-山前斷裂； F7蒼山-尼山斷裂

2 斷裂的幾何結(jié)構(gòu)特征

根據(jù)F5斷裂新沂段的地形、 地貌及第四系厚度等地質(zhì)條件，在斷層出露區(qū)和隱伏區(qū)分別采用野外地質(zhì)調(diào)查、 開(kāi)挖探槽和淺層地震勘探揭露斷裂的幾何結(jié)構(gòu)特征。沿F5斷裂在隱伏區(qū)共布設(shè)了14條淺層地震測(cè)線，能夠準(zhǔn)確識(shí)別F5斷裂的幾何結(jié)構(gòu)變化特征。選擇嶂倉(cāng)村探測(cè)點(diǎn)X5-1淺層地震測(cè)線和黃沭路探測(cè)點(diǎn)X5-4淺層地震剖面的上斷點(diǎn)兩側(cè)開(kāi)展鉆孔聯(lián)合地質(zhì)剖面探測(cè)，確定斷裂的上斷點(diǎn)深度和最新活動(dòng)時(shí)代。鉆孔布設(shè)采用對(duì)折定位方法(雷啟云等，2011； 曹筠等，2015)，在斷層的上、 下盤至少各設(shè)置3個(gè)鉆孔，最小孔間距<10m。結(jié)果表明，X5-1和X5-4淺層地震測(cè)線各波組的深度及斷裂位置均比較準(zhǔn)確。

2.1 北馬陵山天然露頭

圖 2 北馬陵山F5斷裂的露頭Fig. 2 North Maling Mountain outcrops of Fault F5.

2.2 嶂倉(cāng)村探測(cè)點(diǎn)

2.2.1 淺層地震勘探

嶂倉(cāng)村探測(cè)點(diǎn)距北馬陵山約2.5km，F(xiàn)5斷裂在該處呈隱伏狀。根據(jù)淺層地震勘探結(jié)果可知(圖 3)，X5-1淺層地震測(cè)線揭露了一條斷層，上斷點(diǎn)位于804樁號(hào)處，斷層西側(cè)發(fā)育P1、 P22套穩(wěn)定的反射波波組，同相軸呈水平狀； 在斷點(diǎn)處，基巖頂面P2波組迅速抬升，斷點(diǎn)兩側(cè)落差明顯，存在約300ms的時(shí)差，同相軸出現(xiàn)明顯錯(cuò)斷。F5-1斷點(diǎn)西側(cè)的基巖埋深淺，覆蓋層很薄，而斷點(diǎn)東側(cè)的基巖面則陡然加深至約90m，斷點(diǎn)處表現(xiàn)為王氏組砂巖與東側(cè)第四系的斷裂接觸，斷裂自下而上錯(cuò)斷了P1、 P22套波組。在有效勘探范圍內(nèi)，斷裂自下而上錯(cuò)斷了所有地層，基巖面的視斷距約為65m，斷點(diǎn)傾向E，視傾角約為80°，表現(xiàn)為上盤上升、 下盤下降的逆斷層特征。

圖 3 X5-1淺層地震測(cè)線的疊加時(shí)間剖面圖Fig. 3 Seismic profiles of the reflection line X5-1.

圖 4 嶂倉(cāng)村鉆孔聯(lián)合地質(zhì)剖面及鉆孔位置的分布圖Fig. 4 Combined borehole section location and borehole distribution map.

2.2.2 嶂倉(cāng)村鉆孔聯(lián)合地質(zhì)剖面

根據(jù)淺層地震勘探結(jié)果，在X5-1淺層地震測(cè)線斷點(diǎn)(樁號(hào)804)兩側(cè)布孔(圖 4)。根據(jù)區(qū)域地層對(duì)比及樣品測(cè)年結(jié)果，本場(chǎng)地鉆孔聯(lián)合地質(zhì)剖面揭露的地層主要為第四系(Q)、 新近系宿遷組(N2s)及晚白堊系王氏組(K2w)。全新統(tǒng)底界的深度范圍為2.1～3.2m，主要巖性為灰黑色、 灰褐色黏土和粉砂質(zhì)黏土。上更新統(tǒng)底界的深度范圍為7.6～8.9m，主要巖性為灰黃色、 青灰色、 棕灰色黏土。中更新統(tǒng)底界的深度范圍為17.8～19.9m，主要巖性為灰黃色、 黃灰色黏土。下更新統(tǒng)底界的深度范圍為24.2～69.6m，主要巖性為灰白色、 灰黑色、 黃色中粗砂，夾礫石。新近系宿遷組底界的深度范圍為91.5～92.8m，主要為灰白、 灰綠色中粗砂。東側(cè)4個(gè)鉆孔中缺失宿遷組。

通過(guò)地層對(duì)比(圖 5)發(fā)現(xiàn)基巖錯(cuò)距明顯，為69.3m，其中ZC-5鉆孔穿過(guò)斷層，可見(jiàn)2個(gè)明顯斷面，其傾角分別為80°和71°，斷面兩側(cè)分別為紫紅色含礫黏土與灰黃色含礫砂質(zhì)黏土，角礫多為紫紅色，表現(xiàn)為逆沖斷層，傾向E。該排孔共揭露了2條斷層，分別對(duì)應(yīng)鉆孔揭露的2個(gè)斷面，2條斷層組成一個(gè)斷層帶，該斷裂在ZC5與ZC6鉆孔之間向上延伸，在ZC5與ZC6鉆孔中更新統(tǒng)底界和上更新統(tǒng)底界的深度幾乎無(wú)變化。但根據(jù)張鵬等(2015)在北馬陵山何莊的探槽及黃沭路鉆孔聯(lián)合地質(zhì)剖面結(jié)果(圖 8)可知，F(xiàn)5斷裂在該探測(cè)點(diǎn)以走滑為主，上斷點(diǎn)位于3～4m深處，為全新世活動(dòng)斷層。

圖 5 嶂倉(cāng)村鉆孔聯(lián)合地質(zhì)剖面Fig. 5 Combined borehole section at Zhangcangcun.①棕黃色、 棕色黏質(zhì)粉砂，呈水平層理，黏土含量約為30%，頂部含植物根莖； ②灰黑色黏土，切面光滑，顏色呈漸變特征，軟塑，底部含黑色鐵錳結(jié)核，呈零星分布； ③黃灰色、 黃棕色、 黃綠色黏土，切面粗糙，黃白色鈣質(zhì)結(jié)核呈塊狀密集分布，原生堆積，黑色鐵錳結(jié)核呈斑狀零星分布，斑徑約為5mm； ④棕黃色、 黃棕色、 黃綠色黏土，頂部夾棕紅色粉砂質(zhì)黏土，綠色高嶺土呈斑狀和紋層狀均勻分布； ⑤棕黃色、 灰白色中細(xì)砂，頂部夾黏質(zhì)粉砂，正粒序分布，銹黃色鐵質(zhì)結(jié)核零星分布； ⑥深灰色含礫中粗砂，礫石含量約為5%，礫石最大約3cm×1cm，分選差，以長(zhǎng)石、 石英為主； ⑦灰黃色、 黃色粗砂、 粗砂礫石，頂?shù)撞恳源稚盀橹?，中部礫石含量較高，礫石最大約6cm×5cm，分選差，棱角狀； ⑧灰色、 棕灰色、 黃灰色黏土，切面粗糙，夾灰黃色粗砂薄層，黃白色鈣質(zhì)結(jié)核均勻分布，次生淋濾沉積，黑色鐵錳結(jié)核呈斑狀零星分布，斑徑約1cm； ⑨灰黃色、 灰色粗砂礫石，頂部礫石含量較低，底部礫石含量較高，正粒序分布，礫石最大約5cm×4cm，分選一般，呈棱角狀； ⑩灰白色、 灰色中粗砂，發(fā)育水平層理，夾砂質(zhì)黏土薄層，偶含礫石，銹黃色鐵結(jié)核呈斑狀與紋層狀分布； 灰黃色、 灰白色黏土、 砂質(zhì)黏土，發(fā)育交錯(cuò)層理； 紫紅色砂巖，頂部受風(fēng)化作用呈塊狀，下部呈完整柱狀

2.3 黃沭路探測(cè)點(diǎn)

2.3.1 淺層地震勘探

黃沭路探測(cè)點(diǎn)位于新沂市沉降中心，沭河與黃墩河之間，第四系沉積層較厚。X5-4淺層地震測(cè)線揭露了2條斷層，分別為F5-4和F5-5，上斷點(diǎn)分別位于X5-4測(cè)線樁號(hào)912m與1612m處。2條斷層相向而傾，呈斷陷狀，斷裂帶寬約700m。

F5-4斷層的上斷點(diǎn)位于X5-4淺層地震測(cè)線樁號(hào)912m處。由圖 6 可見(jiàn)，P1、 P2、 P33套波組在斷點(diǎn)處的同相軸有明顯的錯(cuò)斷與彎曲變形現(xiàn)象，隨著深度的增加，變形愈顯強(qiáng)烈； 在有效勘探范圍內(nèi)，斷裂自下而上錯(cuò)斷了所有地層，覆蓋層與基巖面的視斷距為13～20m，斷點(diǎn)傾向E，視傾角約為75°，表現(xiàn)為上盤下降、 下盤上升的正斷層特征。

F5-5斷層的上斷點(diǎn)位于X5-4淺層地震測(cè)線樁號(hào)1612m處。由圖 6 可見(jiàn)，基巖面反射P3波組在樁號(hào)1612m處的同相軸有明顯的錯(cuò)斷、 彎曲； 斷點(diǎn)兩側(cè)存在約205ms的時(shí)差，落差較大，東側(cè)較淺、 西側(cè)較深，斷點(diǎn)處表現(xiàn)為王氏組砂巖與東側(cè)第四系的斷裂接觸； 基于P3波組計(jì)算得到基巖面的視斷距約為170m，斷點(diǎn)傾向W，視傾角約為75°，表現(xiàn)為上盤下降、 下盤上升的正斷層特征。

圖 6 X5-4淺層地震測(cè)線的疊加時(shí)間剖面Fig. 6 Seismic profiles of the reflection line X5-4..

圖 7 黃沭路鉆孔聯(lián)合地質(zhì)剖面的鉆孔分布圖Fig. 7 Borehole distribution along Huangshu Road.

2.3.2 鉆孔聯(lián)合地質(zhì)剖面

黃沭路鉆孔聯(lián)合地質(zhì)剖面跨F5斷裂，共包括7個(gè)鉆孔，在X5-2淺層地震測(cè)線西斷點(diǎn)(樁號(hào)1612m)兩側(cè)布孔(圖 7)，孔間距最小為8m。

通過(guò)區(qū)域地層對(duì)比可知，該地質(zhì)剖面揭露的地層為第四系，全新統(tǒng)底界的深度范圍為2.3～5.9m，主要巖性為灰黑色、 灰褐色黏土和粉砂質(zhì)黏土。上更新統(tǒng)底界的深度范圍為23.5～40.4m，主要巖性為灰黃色、 青灰色、 棕灰色黏土，鈣質(zhì)結(jié)核呈塊狀均勻分布，黑色鐵錳結(jié)核斑點(diǎn)密集分布。中更新統(tǒng)底界的深度范圍為28.2～54.7m，主要巖性為灰黃色、 黃灰色黏土，灰綠色高嶺土呈斑狀、 紋層狀分布。未揭穿的下更新統(tǒng)底界主要巖性為灰白色、 黃色中粗砂，夾礫石，含鈣質(zhì)結(jié)核。

根據(jù)鉆孔聯(lián)合地質(zhì)剖面分析(圖 8)，選擇棕紅色黏土層作為標(biāo)志地層Ⅰ，中更新統(tǒng)黏土層作為標(biāo)志地層Ⅱ，下更新統(tǒng)棕色黏土層作為標(biāo)志地層Ⅲ。通過(guò)標(biāo)志地層對(duì)比可知，該排鉆孔揭露了一條正斷層，傾向E，該斷裂在鉆孔HS6—HS7之間向下延伸，上斷點(diǎn)深約4m，兩側(cè)全新世沉積物灰黑色黏土層的厚度差距明顯，向下標(biāo)志層錯(cuò)距較大，各標(biāo)志地層的錯(cuò)距見(jiàn)表1。根據(jù)斷層上斷點(diǎn)的位置及地層年代可知，F(xiàn)5斷裂西支為全新世活動(dòng)斷裂。

表 1 標(biāo)志地層的斷錯(cuò)位移Table1 Displacement of the marker bed

2.4 南馬陵山探槽(MLTC)

南馬陵山探槽沿基巖陡坎開(kāi)挖，走向近EW，揭露F5斷裂由2條分支斷層組成，分別為f1和f2(圖 9)。F5斷裂西側(cè)為王氏組紫紅色砂巖，斷裂附近巖石較破碎，夾斷層泥，可見(jiàn)明顯擦痕，斷裂東側(cè)受山體洪水剝蝕作用，底部U1層黏土為硬塑，年代較老，頂部沉積地層侵蝕嚴(yán)重，U6層頂凹凸不平，上部沉積沖洪積砂礫石層U7。f1斷層傾向E，傾角為82°，f2斷層傾向W，傾角較陡，向地表逐漸變緩，2條斷層呈“Y”字形，與X5-4淺層地震測(cè)線揭露的F5斷裂的幾何結(jié)構(gòu)相似。

圖 9 MLTC北壁拼圖及解釋圖Fig. 9 Map of northern wall of trench MLTC and its interpretation.U1 紅棕色含礫黏土，破碎帶，夾斷層泥； U2 棕紅色黏土，硬塑，張裂隙充填層，含礫； U3 棕黃色黏土，填充楔，偶含礫石； U4 灰黃色黏土，硬塑，灰白色鈣質(zhì)結(jié)核淋濾條帶均勻分布，夾礫石薄層； U5 灰黃色砂質(zhì)黏土，底部粉細(xì)砂含量較高，坡積層； U6 黃色黏土，頂部受洪水侵蝕，灰白色鈣質(zhì)結(jié)核淋濾條帶均勻分布，含礫； U7 黃灰色粗砂礫石層，發(fā)育底部為粗砂礫石、 上部為中細(xì)砂的洪積二元結(jié)構(gòu)，含植物根莖； U8 耕植層，黑灰色，植物根莖發(fā)育

2.5 新沂河南岸天然露頭

在新沂河南岸可見(jiàn)F5斷裂的天然露頭(圖 10)，斷裂東側(cè)青灰色富集大塊鈣質(zhì)結(jié)核黏土層逆沖于西側(cè)黑褐色黏土之上，東側(cè)鈣質(zhì)結(jié)核層頂部凹凸不平，西側(cè)鈣質(zhì)結(jié)核層頂部較平整，鈣質(zhì)結(jié)核黏土層的逆沖量近1m，棕灰色黏土層的逆沖量約為30cm。張鵬等(2015)采用光釋光測(cè)年方法確定了棕灰色黏土層頂部的年齡為(3.8±0.3)ka，可知F5斷裂為全新世活動(dòng)斷層。

圖 10 新沂河南岸露頭Fig. 10 Outcrop on the south bank of the Xinyi River.

3 沿F5斷裂的淺層地震測(cè)線剖面特征

沿F5斷裂在隱伏區(qū)共布設(shè)了14條淺層地震測(cè)線，測(cè)線間距<2km，最小約700m，能夠準(zhǔn)確識(shí)別F5斷裂的幾何結(jié)構(gòu)變化特征。通過(guò)數(shù)據(jù)處理和單炮記錄對(duì)比發(fā)現(xiàn)，14條淺層地震測(cè)線共揭露了20個(gè)斷點(diǎn)，F(xiàn)5斷裂在淺層地震勘探剖面上主要體現(xiàn)為單支逆沖和雙支斷陷2種活動(dòng)方式，代表測(cè)線為X5-1淺層地震測(cè)線和X5-4淺層地震測(cè)線，并根據(jù)斷點(diǎn)附近的鉆孔聯(lián)合地質(zhì)剖面對(duì)淺層地震剖面進(jìn)行了驗(yàn)證，各波組深度及斷裂位置均比較準(zhǔn)確。其他淺層地震測(cè)線與X5-1和X5-4保持一致的識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)。

X5-1—X5-3淺層地震測(cè)線揭露了1條斷層，均表現(xiàn)為逆沖活動(dòng)，基巖位錯(cuò)量為60～65m。X5-4—X5-8淺層地震測(cè)線主要揭露了2條斷層，均表現(xiàn)為正斷層，根據(jù)2支的相對(duì)位置將其分為東、 西支，根據(jù)鉆孔聯(lián)合地質(zhì)剖面可知F5斷裂西支為全新世活動(dòng)斷層，東支為晚更新世活動(dòng)斷層。其中，西支基巖位錯(cuò)為15～25m，東支基巖位錯(cuò)為95～230m。X5-9—X5-14淺層地震測(cè)線分布于南馬陵山兩側(cè)，揭露了1條斷層，表現(xiàn)為逆沖斷層，基巖位錯(cuò)為10～70m。各斷層性質(zhì)見(jiàn)表2。根據(jù)淺層地震測(cè)線剖面可知(圖 11)，F(xiàn)5斷裂新沂段的幾何結(jié)構(gòu)自北向南發(fā)生了單支—雙支—單支的變化，在北馬陵山南側(cè)表現(xiàn)為單支擠壓逆沖活動(dòng)，向S延伸至沉積盆地中發(fā)生了雙支正斷拉張活動(dòng)的轉(zhuǎn)變，在南馬陵山區(qū)域重新轉(zhuǎn)變?yōu)閱沃D壓逆沖活動(dòng)。

表 2 F5斷裂新沂段各斷點(diǎn)的活動(dòng)性質(zhì)Table2 Characteristics of activity of each breakpoint in the Jiangsu segment of Fault F5

圖 11 沿F5斷裂的淺層地震測(cè)線剖面Fig. 11 Seismic profiles along the fault.

圖 12 F5斷裂新沂段的幾何分段Fig. 12 Geometric segmentation of the Xinyi segment of Fault F5.

圖 13 F5斷裂的典型幾何結(jié)構(gòu)特征Fig. 13 Typical geometric structure of the Fault F5.

4 討論

4.1 F5斷裂新沂段的幾何分段

活動(dòng)斷層分段性研究是活斷層研究的重點(diǎn)問(wèn)題，對(duì)斷裂的危險(xiǎn)性分析具有重要的指導(dǎo)意義(丁國(guó)瑜，1992； 張培震等，1998)。郯廬斷裂帶是一條切穿巖石圈的區(qū)域性斷裂，最新活動(dòng)主要沿F5斷裂發(fā)生。李家靈等(1994b)將F5斷裂劃分為3段，分別為安丘段、 莒縣—郯城段和新沂—泗洪段，每段為1個(gè)破裂單元，而1個(gè)破裂單元又可劃分不同的破裂小段。綜合分析研究區(qū)內(nèi)的天然露頭、 探槽、 淺層地震剖面及鉆孔聯(lián)合地質(zhì)剖面探測(cè)結(jié)果，根據(jù)幾何結(jié)構(gòu)及活動(dòng)性質(zhì)可將F5斷裂的新沂段分為3段，自北向南分別為北馬陵山—官莊段、 官莊—唐店段和唐店—新店段(圖 12)。

北馬陵山—官莊段： 沿北馬陵山西側(cè)向S延伸至官莊，長(zhǎng)約7km，走向約為10°，F(xiàn)5斷裂表現(xiàn)為傾向E的單支逆沖活動(dòng)，斷層帶寬約30cm，充填彩色斷層泥，傾角從北向南逐漸增大，為45°～80°，基巖頂向S逐漸變深，最深約30m，基巖位錯(cuò)量為60～65m。F5斷裂為全新世活動(dòng)斷層。典型剖面特征見(jiàn)圖13a。

官莊—唐店段： 該段F5斷裂呈隱伏狀，長(zhǎng)約16km，總體走向?yàn)?5°～20°，F(xiàn)5斷裂由東、 西2條正斷層組成，呈“Y”字形相對(duì)而立，構(gòu)成了F5斷裂的東、 西邊界，為典型的斷陷狀斷層表現(xiàn)，斷裂帶寬約900m。東支基巖斷距大，為95～230m，屬晚更新世活動(dòng)斷層，西支錯(cuò)距較小，為6～25m，屬全新世活動(dòng)斷層。典型剖面特征見(jiàn)圖13b。

唐店—新店段： F5斷裂在南馬陵山出露，山體兩側(cè)呈隱伏狀，長(zhǎng)約16km，總體走向?yàn)?°～10°，表現(xiàn)為單支，探槽揭露的F5斷裂為傾向E的正斷層，傾角近80°。淺層地震勘探結(jié)果表明其為傾向E的逆斷層，斷層活動(dòng)性質(zhì)與探槽表現(xiàn)出不同的活動(dòng)性質(zhì)，原因可能是部分淺層地震剖面中可識(shí)別的波組較少(X5-9和X5-14淺層地震測(cè)線中各2套波組，X5-10—X5-13淺層地震測(cè)線中各1套波組)，因此斷層的傾向和性質(zhì)存在多解性； 基巖頂面的古地形變化及斷裂走滑運(yùn)動(dòng)的斷層效應(yīng)對(duì)斷裂的垂直活動(dòng)性質(zhì)均有一定影響。結(jié)合新沂河剖面斷裂的逆沖活動(dòng)認(rèn)為該段F5斷裂表現(xiàn)為走滑兼逆沖活動(dòng)。典型剖面特征見(jiàn)圖13c、 d。

4.2 深、 淺表構(gòu)造關(guān)系

郯廬斷裂帶起源于華北與華南板塊的碰撞造山運(yùn)動(dòng)，隨后在早白堊世濱太平洋構(gòu)造活動(dòng)中又再次發(fā)生平移運(yùn)動(dòng)(萬(wàn)天豐等，1996； 王小鳳等，2000； 朱光等，2003)。張?jiān)罉虻?2008)將郯廬斷裂帶中生代運(yùn)動(dòng)學(xué)的演化過(guò)程概括為“兩大運(yùn)動(dòng)時(shí)期、 五個(gè)發(fā)展階段”，晚白堊世由左旋走滑轉(zhuǎn)化為右旋走滑； 也有不同的研究者認(rèn)為郯廬斷裂帶在早白堊世即轉(zhuǎn)化為右行(Renetal.，2002)。新近紀(jì)以來(lái)，太平洋板塊聚斂速度加快，太平洋板塊和菲律賓板塊向W俯沖弧后擴(kuò)張，印度板塊與歐亞板塊的碰撞又向E推擠中國(guó)東部大陸。在此區(qū)域動(dòng)力學(xué)條件下，NNE走向的郯廬斷裂帶總體表現(xiàn)為右旋走滑兼具逆沖分量的活動(dòng)特征(張鵬等，2007)。

劉保金等(2015)認(rèn)為郯廬斷裂帶江蘇段的巖石圈厚75～90km，地殼厚36～40km，巖石圈和地殼厚度均是從南向北、 從西向東逐漸減薄。郯廬斷裂帶表現(xiàn)為上寬下窄的形態(tài)，幾條主干斷層在地殼中形成大型花狀構(gòu)造，在莫霍面之上歸為一條并斷錯(cuò)整個(gè)巖石圈。斷裂帶內(nèi)的莫霍面表現(xiàn)為背斜式隆起，斷裂帶是該區(qū)域地殼的隆起帶和突變帶，是巖石圈地幔物質(zhì)向上運(yùn)輸?shù)耐ǖ?黃耘等，2011； 劉保金等，2015)。

顧勤平等(2020)在新沂市的一條中深層地震測(cè)線上解釋了6條斷層(圖 14)，包括5條主干斷裂(F1—F5)，其中F1—F4控制郯廬斷裂帶的整體構(gòu)造格架，顯示為“兩塹夾一壘”，西地塹寬緩而東地塹窄陡。其中F5斷裂位于東地塹內(nèi)部，近直立，向深部依次切穿新生界(TQ)、 中生界以及元古界(TG2)，直至上地殼中。

斷裂帶的深、 淺表構(gòu)造在空間位置、 幾何結(jié)構(gòu)和活動(dòng)性質(zhì)方面都存在密切關(guān)系，表現(xiàn)為成因相同和幾何結(jié)構(gòu)變化協(xié)調(diào)的構(gòu)造特征。F5斷裂在深部表現(xiàn)為單支，視傾角為86°，切穿白堊紀(jì)地層向上延伸，根據(jù)F5斷裂與F1和F2斷裂的相對(duì)位置及斷裂傾角大小，F(xiàn)5斷裂在深部可能并于F1斷裂。在淺表層F5斷裂沿基巖山與第四系軟土層接觸面向上破裂，在南馬陵山、 北馬陵山處表現(xiàn)為單支，多處破裂至地表。在斷裂中部的斷陷盆地內(nèi)，第四系厚度>300m，F(xiàn)5斷裂向上部破裂時(shí)分為東、 西2支，呈“Y”字形相對(duì)而立，構(gòu)成了F5斷裂的東、 西邊界，最新活動(dòng)沿?cái)嗔盐髦Щ顒?dòng)，F(xiàn)5斷裂的西支為全新世活動(dòng)斷層。向南、 北基巖山體延伸時(shí)上斷點(diǎn)逐漸變淺，直至出露地表。

圖 15 階區(qū)盆地特征Fig. 15 Characteristics of releasing bends.

4.3 F5斷裂的走滑構(gòu)造特征

在眾多針對(duì)走滑斷裂的研究中發(fā)現(xiàn)，一條大型的走滑斷裂一般具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，常由多條不連續(xù)的次級(jí)斷裂呈羽列或雁列排列，它們之間構(gòu)成不連續(xù)階區(qū)，或?yàn)樯煺估謪^(qū)，或?yàn)閿D壓隆起區(qū)(Segalletal.，1980； Aydinetal.，1982； Mannetal.，1984)。F5斷裂新沂段呈右行右階分布，階區(qū)內(nèi)為拉伸區(qū)，斷裂以走滑兼正斷活動(dòng)為主，階區(qū)寬約900m，階區(qū)長(zhǎng)約16km，長(zhǎng)寬比近18︰1，遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)拉分盆地的長(zhǎng)寬比3︰1。根據(jù)淺層地震測(cè)線剖面(圖 11)，X5-4—X5-8淺層地震測(cè)線揭露了階區(qū)北側(cè)的拉張斷陷盆地，盆地的基巖頂向N逐漸變淺。南馬陵山北側(cè)X5-9—X5-11淺層地震測(cè)線基巖頂面突然變深，發(fā)育南馬陵山與塔山NNE向擠壓性的近EW向盆地，南、 北2個(gè)盆地的形成原因不同。受F5斷裂活動(dòng)與沭河侵蝕與沉積作用影響，2個(gè)盆地逐漸發(fā)育合并為一個(gè)復(fù)合盆地(圖 15)。

新疆維吾爾自治區(qū)地震局(1985)通過(guò)對(duì)富蘊(yùn)斷裂地震地表破裂帶的野外觀測(cè)，提出了走滑斷裂的樞紐運(yùn)動(dòng)模型。王華林等(1990)對(duì)樞紐運(yùn)動(dòng)與特征地震開(kāi)展了進(jìn)一步研究，提出走滑斷裂的樞紐運(yùn)動(dòng)是導(dǎo)致特征地震發(fā)生的原因，樞紐軸是特征地震發(fā)生位置的結(jié)論。高翔等(2015)對(duì)富蘊(yùn)斷裂帶的樞紐運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了有限元數(shù)字模擬，認(rèn)為走滑斷裂的樞紐運(yùn)動(dòng)使斷裂兩側(cè)的垂直運(yùn)動(dòng)具有抬升、 沉降四象限分布的特點(diǎn)，張應(yīng)力區(qū)形成拉分盆地，壓應(yīng)力區(qū)形成擠壓隆起。根據(jù)F5斷裂基巖頂垂直位錯(cuò)量(表2)可知，在X5-7淺層地震測(cè)線附近斷裂的垂直位移最大，約為230m，向兩側(cè)逐漸變??； 在X5-3和X5-10淺層地震測(cè)線處轉(zhuǎn)為逆沖活動(dòng)。由此可知，F(xiàn)5斷裂新沂段表現(xiàn)為螺旋狀的樞紐運(yùn)動(dòng)。

5 結(jié)論

(1)F5斷裂新沂段可分為3段，自北向南分別為北馬陵山—官莊段、 官莊—唐店段和唐店—新店段。中部以走滑兼具正斷活動(dòng)為主，向兩側(cè)轉(zhuǎn)變?yōu)樽呋婺鏇_性質(zhì)?；鶐r頂垂直位移在中部最大，約為230m，向兩側(cè)逐漸變小，表現(xiàn)為螺旋狀的樞紐運(yùn)動(dòng)。

(2)斷裂帶的深、 淺、 表構(gòu)造在空間位置、 幾何結(jié)構(gòu)和活動(dòng)性質(zhì)方面都存在密切關(guān)系，呈現(xiàn)成因相同和幾何結(jié)構(gòu)變化協(xié)調(diào)的構(gòu)造特征，F(xiàn)5斷裂在深部表現(xiàn)為單支，切穿白堊紀(jì)地層向上延伸，在淺表層沿基巖山與第四系軟土層接觸面向上破裂，在南馬陵山和北馬陵山處表現(xiàn)為單支，多處破裂至地表。在斷裂中部的拉分盆地內(nèi)，第四系厚度>300m，安丘-莒縣斷裂向上部破裂時(shí)分為東、 西2支，呈“Y”字形相對(duì)而立，構(gòu)成了安丘-莒縣斷裂的東、 西邊界，最新活動(dòng)沿?cái)嗔盐髦Щ顒?dòng)，為全新世活動(dòng)斷層，向基巖山體延伸時(shí)上斷點(diǎn)埋深逐漸變淺。

(3)F5斷裂新沂段呈右行右階分布，階區(qū)內(nèi)為伸展拉分區(qū)，斷裂以走滑兼正斷活動(dòng)為主，階區(qū)內(nèi)發(fā)育南、 北2個(gè)盆地，階區(qū)北部為拉張性SN向斷陷盆地，階區(qū)南部為擠壓性的近EW向盆地，受F5斷裂活動(dòng)與沭河剝蝕與沉積作用影響逐漸合并為一個(gè)復(fù)合盆地。