安丘－莒縣斷裂與昌邑－大店斷裂朱里以北段空間位置及活動性研究

范 軍，翟正宏，管延新，劉世友，李棟梁，熊 瑋

（1.濰坊市地震局，山東 濰坊 261061；2.安丘地震臺，山東 濰坊 262100）

0 引言

目前，沂沭斷裂帶在濰坊朱里以北，針對安丘－莒縣斷裂和昌邑－大店斷裂開展的勘察工作，控制程度相對較低，且對兩斷裂展布狀況的認識尚不統(tǒng)一。前人研究主要有以下3種觀點：①安丘－莒縣斷裂和昌邑－大店斷裂大致平行展布，一直延伸到渤海灣［1］；②安丘－莒縣斷裂在朱里以北與昌邑－大店斷裂相交后繼續(xù)延伸到渤海灣［2］；③安丘－莒縣斷裂在朱里以北，與昌邑－大店斷裂相交后結(jié)束，僅昌邑－大店斷裂向北延伸到渤海灣［3］。

本項研究的目的在于，為沂沭斷裂帶安丘－莒縣斷裂和昌邑－大店斷裂朱里以北段的活動性鑒定提供良好的地質(zhì)構(gòu)造背景資料和基礎(chǔ)圖件，為確定沂沭斷裂帶北段安丘－莒縣斷裂和昌邑－大店斷裂的空間位置，評價沂沭斷裂帶北段的斷裂活動性提供依據(jù)，同時能夠有力地促進該地區(qū)今后地震安全性評價工作的開展。

在城市隱伏活斷層探測中，主要采用淺層地震等地球物理方法和鉆探剖面相結(jié)合的探測方法［4］。本研究通過對目標斷裂的地球物理探測、野外地質(zhì)考察和鉆探驗證，并結(jié)合地層樣品年齡測定等斷層活動資料的分析對比，從而得出斷裂構(gòu)造特征和空間展布規(guī)律，并對斷裂活動性做出定性評價。

1 斷裂概況

郯廬斷裂帶在山東及蘇北的段落通常稱為沂沭斷裂帶，由昌邑－大店斷裂、白芬子—浮來山斷裂、沂水—湯頭斷裂、鄌郚—葛溝斷裂、安丘－莒縣斷裂5條近于平行的斷裂組成。晚更新世晚期以來的新活動主要表現(xiàn)在安丘－莒縣斷裂上，它由多個獨立的破裂段組成。1668年郯城級地震就發(fā)生在該斷裂的中段［5－7］，它幾乎全部發(fā)育在白堊系地層中。安丘－莒縣斷裂朱里以北段僅在方家屯村東、昌邑城區(qū)文山東側(cè)有出露點，其余則主要隱伏于第四系之下。斷裂在地貌上具有一定的表現(xiàn)，一般而言，西高東低。斷裂西側(cè)是最低一級基巖夷平面，出露白堊紀火山碎屑巖、粉砂巖等；斷裂東側(cè)為第四紀平原，堆積有黃色細粉砂或粉砂質(zhì)粘土。昌邑－大店斷裂是郯廬斷裂帶東地塹的東側(cè)邊界斷裂，斷裂規(guī)模大，是劃分魯東隆起和沂沭斷裂帶邊界的大斷層，也是濰北凹陷的東界斷裂［8］（圖1）。

圖1 安丘－莒縣斷裂和昌邑－大店斷裂朱里以北段空間位置簡圖

2 安丘莒縣斷裂空間位置與活動性

安丘－莒縣斷裂朱里以北段大多隱伏于地下，下面從南向北對該段的空間位置和活動性進行論述：

在朱里鎮(zhèn)方家屯村北發(fā)育一個以黃色粉砂、粉土為主的小土丘，與東側(cè)的平原在地形上形成明顯的反差，黃色粉砂、粉土夾數(shù)層淺灰色含少量有機質(zhì)的粉細砂，山丘東側(cè)地貌上有陡坎。在人工開挖的剖面上，發(fā)現(xiàn)2層淺灰色含少量有機質(zhì)的粉細砂在靠近陡坎處發(fā)生褶曲變形，其傾角由近水平變?yōu)?0°～15°（圖2）。從剖面上的褶曲形態(tài)分析，斷裂性質(zhì)為逆斷層。斷層最新活動時代根據(jù)樣品T－TL－1測試結(jié)果：（14.23±1.21）×103a，應(yīng)為晚更新世晚期（圖1，考察點【1】）。

圖2 朱里鎮(zhèn)方家屯小山丘東側(cè)褶曲及推測斷層剖面

安丘－莒縣斷裂在昌邑文山東側(cè)見有出露（圖3），沿斷裂不但錯斷了第四紀地層，而且發(fā)育第四紀早期的地震崩積楔，錯斷了晚更新世地層，地層斷距大于3m，取了3個TL（熱釋光測年）樣品，斷裂帶之上最新一層第四紀堆積為灰黑色粉砂土，含礫，其底部TL（熱釋光測年）年齡為距今（5.58±0.28）×104a，斷裂最新滑動面未錯斷該層。根據(jù)測年結(jié)果分析，剖面中該斷裂為晚更新世活動斷裂（圖1，考察點【2】）。

為進一步弄清該斷裂的位置與走向，根據(jù)斷裂在文山東側(cè)出露狀況，在石灣店南村西南跨安丘－莒縣斷裂由東向西布設(shè)了淺層地震勘探剖面GP1（勘探工作由山東省地震工程研究院完成），總長1 702m，起點地理坐標（36°52′46.9″N；119°26′3.1″E），終點地理坐標（36°52′53.1″N；119°24′54.9″E）。剖面上顯示，斷裂上斷點在地面的投影位置在1 000 m 處，上斷點埋深為96.3m，斷裂的視傾角較陡，斷裂傾向西，為正斷層（圖4、圖5）。

圖3 昌邑文山東坡安丘－莒縣斷裂剖面

圖4 GP1測線地震反射時間剖面及地質(zhì)解釋剖面

圖5 GP2測線地震反射波時間剖面及地質(zhì)解釋剖面

圖5所示，GP2測線位于昌邑市東冢鎮(zhèn)后柳村東的東西灌溉渠北側(cè)，由西向東布設(shè)，測線長1 295 m。在629m（36°58′38″N；119°29′20″E）處有一斷裂顯示，斷裂埋深為75m，產(chǎn)狀東傾，為正斷層。

安丘－莒縣斷裂在下營地區(qū)走向約NE20°，傾向SE，傾角50°～90°，為正斷層。斷裂東側(cè)為古近系，西側(cè)為新近系地層［13］。在下營跨安丘－莒縣斷裂由西向東布設(shè)了DF1 高密度電法測線（二極裝置），起點坐標為（37°02′05″N；119°29′12″E），終點坐標為（37°02′05″N；119°29′38″E），測線長600 m。DF1測線反演剖面上，在300～310m 段深部，顯示低阻帶狀異常，并將兩翼高阻層錯位，具有明顯的斷層特征（圖6）。

在北部萊州灣地區(qū)與安丘－莒縣斷裂相對應(yīng)的龍口斷裂具有與其類似的第四紀晚期活動特征［11］，顯示在較大區(qū)域范圍內(nèi)郯廬斷裂帶構(gòu)造活動的統(tǒng)一性。

圖6 DF1測線（二極裝置）電阻率反演剖面圖

綜合地球物理探測成果和斷裂出露點等資料分析，安丘－莒縣斷裂從南向北依次經(jīng)方家屯村東、文山東坡、石灣店南村西、東冢鎮(zhèn)后柳村東、下營等地，向北與海域的龍口斷裂對應(yīng)。該斷裂由一系列右階斜列的次級斷裂組成（圖1），整體走向NE15°～25°，傾向主要為東傾。沿活斷層發(fā)現(xiàn)有地貌上的右旋錯動現(xiàn)象，證明了該斷裂的右旋走滑性質(zhì)。在露頭剖面和淺地層剖面上活斷層產(chǎn)狀、運動性質(zhì)和變形特點的差異正是該活斷層右旋走滑運動的表象。

根據(jù)有關(guān)的文獻資料，在晚更新世末期的末次冰盛期，濰坊及北側(cè)的渤海區(qū)域曾廣泛發(fā)育風成堆積［10］；這一地區(qū)常見的黃色細砂、粉砂和粉土可能是晚更新世末至全新世初期形成的風成物；通過野外觀察，在朱里以北方家屯等，斷裂已將這一套風成砂質(zhì)黃土錯斷［12］。根據(jù)斷裂錯斷地層特征及相關(guān)測年數(shù)據(jù)分析，認為安丘－莒縣斷裂朱里以北段為晚更新世活動。

3 昌邑－大店斷裂空間位置與活動性

昌邑－大店斷裂朱里以北段隱伏于地下，本項研究主要通過地球物理探測和鉆探驗證相結(jié)合的方式確定該斷裂的空間展布位置和錯動第四紀地層情況。根據(jù)地質(zhì)地貌條件，在昌邑市董家隅村東布設(shè)了瞬變電磁測線DC1，測線由西向東布設(shè)，全長710 m，起點地理坐標（36°51′43.8″N；119°26′58.7″E），終點地理坐標（36°51′44.0″N；119°27′27.5″E）。剖面上顯示，斷裂上端點在地面的投影位置在490 m處，斷裂的視傾角較陡，斷裂視傾向西（圖7）。

圖7 董家隅東DC1測線斷面圖

為了進一步獲得該斷裂的具體位置和活動情況的可靠證據(jù)，根據(jù)物探成果，在測線顯示的構(gòu)造異常位置，由西向東布設(shè)了6個鉆孔進行鉆探驗證，鉆孔坐標及揭露基巖情況見表1。

表1 跨斷裂主要鉆孔的相關(guān)參數(shù)

圖8為得到的跨斷裂綜合鉆探剖面。從剖面圖來看，測線位置的第四紀地層沉積物以洪積相和沖積相沉積類型為主，沉積厚度大致為70～85 m，從上到下主要為雜填土、褐－褐黃色粘性土（Q4ml）；褐黃色－黃色粘性土，厚層中粗（礫）砂夾薄層粘性土及細砂層或透鏡體（Q3al＋pl）；厚層褐黃色、灰白色礫砂（或中粗砂），黃色或黃間灰白色粘性土（Q1－2al＋pl）。1號、3號、7號、16號孔下伏暗紫紅色泥巖，5號、6號孔下伏灰黑色斜長角閃巖。剖面各孔50m 深度以上，除局部地層呈透鏡體或夾層分布、不連續(xù)外；基本地層粉質(zhì)粘土、中粗砂、礫砂等在場地分布連續(xù)，厚度和層位變化不大，地層層序清晰，新老次序較好。而50 m 深度以下地層總體表現(xiàn)為西高東低，特別在6號、16號孔，地層界面垂直距離可達10 m 以上。綜合分析，認為昌邑－大店斷裂即由測線DC1的490m 處通過，斷裂表現(xiàn)為白堊系王氏群泥巖與古元古界變質(zhì)巖體接觸分界?？傮w看，鉆孔揭露的上部地層較簡單、分布相對穩(wěn)定，斷裂僅錯動了第四紀早期地層，為早中更新世斷裂。

鉆探剖面的16號孔柱狀圖（圖9）顯示，下伏的泥巖（K）至埋深84.30m 處被穿透；其下部巖芯色調(diào)由紅色變淺紅色，再至褐色，具有粉白色細條紋，可見灰白－灰褐色斷層泥條帶，經(jīng)多次測量得到的傾角范圍為44°～60°，巖芯下部漸變?yōu)楹稚?、黑褐色，揉皺作用明顯；埋深92.4 m 以下，巖芯由破碎巖逐漸過渡到灰黑色、淺灰色塊狀斜長角閃巖。沂沭斷裂帶許多段落均表現(xiàn)為逆沖形式，尤其昌邑－大店斷裂北段，經(jīng)歷了一個由粘滑向蠕滑轉(zhuǎn)變的過程［9］，該鉆孔揭露的斷層特征與之吻合。結(jié)合斷裂出露區(qū)的表現(xiàn)特征分析，斷裂性質(zhì)主要為走滑兼傾滑活動。

圖8 跨昌邑－大店斷裂鉆探剖面

圖9 跨昌邑－大店斷裂鉆探剖面16號孔柱狀圖（局部）

在下營地區(qū)昌邑－大店斷裂東側(cè)為膠東群、粉子山群變質(zhì)巖、大理巖；西側(cè)為古近系地層。在下營東跨昌邑－大店斷裂由西向東（85°）布設(shè)了DF2高密度電法測線（二極裝置），起點坐標為（37°01′33″N；119°30′28″E），終點坐標為（37°01′32″N；119°30′46″E），測線長600m。測線反演剖面圖在290～330m 段深部，顯示低阻帶狀異常，并將兩翼高阻層錯位，異常部位與昌邑－大店斷裂構(gòu)造特征吻合（圖10）。

圖10 DF2測線（二極裝置）電阻率反演剖面圖

綜上，昌邑－大店斷裂在朱里以北段落，主要隱伏于第四系之下。它控制濰河?xùn)|側(cè)的青山、青龍山花崗巖體的西邊界。斷裂走向NE20°左右，從南向北，經(jīng)董家隅村東、下營東，向北大致與安丘莒縣斷裂平行延伸至萊州灣。斷裂性質(zhì)主要為走滑兼傾滑活動。根據(jù)鉆孔揭露的斷裂錯斷第四紀地層的情況，昌邑－大店斷裂朱里以北段為早中更新世活動。

4 結(jié)語

本研究成果表明，安丘－莒縣斷裂和昌邑－大店斷裂朱里以北段大致平行分布，安丘－莒縣斷裂以右旋走滑運動為主，為晚更新世活動斷裂；昌邑－大店斷裂主要為走滑兼傾滑運動，為早中更新世活動斷裂。

本項研究為確定沂沭斷裂帶北段斷裂的空間分布，評價沂沭斷裂帶北段的斷裂活動性和地震危險性提供了良好的基礎(chǔ)資料和依據(jù)。安丘－莒縣斷裂與昌邑－大店斷裂朱里以北段空間位置及活動性研究的實踐證明，采用地球物理方法和野外地質(zhì)考察、鉆探剖面相結(jié)合，綜合運用第四紀地質(zhì)和斷裂活動的絕對年齡資料對斷裂現(xiàn)代活動性進行判定的工作方法，在隱伏活斷層探查和活動性鑒定中是行之有效的。

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