沂沭斷裂帶北段全新世活動(dòng)斷層的發(fā)現(xiàn)及其意義

王玉葉，朱學(xué)強(qiáng)，任天龍，陶有兵，張志剛，郭晶

(1.山東省地質(zhì)調(diào)查院，山東 濟(jì)南 250000；2.山東建大景園科技有限公司，山東 濟(jì)南 250000)

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沂沭斷裂帶北段全新世活動(dòng)斷層的發(fā)現(xiàn)及其意義

王玉葉1，2，朱學(xué)強(qiáng)1，任天龍1，陶有兵1，張志剛1，郭晶1

(1.山東省地質(zhì)調(diào)查院，山東 濟(jì)南 250000；2.山東建大景園科技有限公司，山東 濟(jì)南 250000)

沂沭斷裂帶是一條至今仍在活動(dòng)的大型活動(dòng)斷層，也是中國東部最大的地震活動(dòng)帶。濰坊北部開展了1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查，在于家山下及田莊一帶新發(fā)現(xiàn)了2條全新世斷層，對(duì)其分布、產(chǎn)狀、運(yùn)動(dòng)性質(zhì)、活動(dòng)時(shí)間及其與淺層地震的關(guān)系進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，全新世斷層多為拉張作用下形成的正斷層，具有與基巖區(qū)斷裂相一致的特征，認(rèn)為其與沂沭斷裂帶主干斷裂安丘-莒縣斷裂和鄌郚-葛溝斷裂有明顯的繼承性或派生性關(guān)系。同時(shí)，依據(jù)斷層切割了晚更新世大站組、全新世黑土湖組及白云湖組，又被人工堆積物所覆蓋，判斷斷層形成時(shí)間距今2.1Ka，并且與地震活動(dòng)有很好的相關(guān)性。沂沭斷裂帶北段全新世斷層的發(fā)現(xiàn)，對(duì)萊州灣南岸的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)研究和地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)有重要意義。

沂沭斷裂帶；全新世斷層；活動(dòng)斷層；地震活動(dòng)

0 引言

活動(dòng)斷層是指晚更新世以來,有證據(jù)顯示活動(dòng)過,而未來有可能再度活動(dòng)的斷層。沂沭斷裂帶是指郯廬斷裂帶在山東境內(nèi)的出露部分，是一條NNE向的巖石圈尺度的巨型斷裂帶，也是一條至今仍在活動(dòng)的大型活動(dòng)斷層，同時(shí)也是中國東部最大的地震活動(dòng)帶[1-3]，對(duì)現(xiàn)今的地震活動(dòng)有很強(qiáng)的控制作用。在經(jīng)歷了晩白堊世-古近紀(jì)的伸展活動(dòng)后[4-5]，自新生代以來，由于深部地質(zhì)作用減弱，裂谷作用消亡[6]，在NEE向主壓應(yīng)力作用下，沂沭斷裂帶轉(zhuǎn)化為一條右行走滑性質(zhì)的斷裂帶[7-8]，同時(shí)疊加了強(qiáng)烈的拉張裂陷作用。晚更新世以來，沂沭斷裂帶各級(jí)斷裂主要是對(duì)晚古近紀(jì)-中更新世的繼承和發(fā)展，斷裂向上延伸的同時(shí)，造成側(cè)向上構(gòu)造形變范圍的擴(kuò)大。橫切沂沭斷裂帶的淺層地震剖面顯示：各級(jí)斷裂向上延伸均切穿上更新統(tǒng)底界，斷層性質(zhì)為張性正斷層，在垂直方向上有較大的位移量，晚更新世沉積底界垂向位錯(cuò)量為6～11m，部分?jǐn)鄬渝e(cuò)動(dòng)全新世沉積底界0.4～0.9m[9]。

沂沭斷裂帶北段基本隱伏于第四系之下，其活動(dòng)性認(rèn)識(shí)多來自地震勘探資料[10]，缺少野外全新世活動(dòng)的報(bào)道。因此，在野外調(diào)查的過程中，特別關(guān)注了活動(dòng)斷裂，特別是全新世斷裂。

1 地質(zhì)概況

沂沭斷裂帶北段是指位于濰坊市北部至萊州灣一帶的隱伏斷裂分布區(qū)(圖1)，除昌邑市以南朱里一帶有出露外，基本為第四系覆蓋，屬于第四紀(jì)沖積平原區(qū)。構(gòu)造單元上隸屬于濟(jì)陽坳陷分區(qū)及沂沭斷裂帶分區(qū)。地層以新生代陸源碎屑沉積為主夾火山巖、火山碎屑巖系。其中古近系和新近系基本被覆于第四系之下，少見出露。

沂沭斷裂帶北段隱伏區(qū)的構(gòu)造格局與南部基巖區(qū)的格局是一致的，分為東西兩支，由西而東依次為鄌郚-葛溝斷裂、沂水-湯頭斷裂、安丘-莒縣斷裂和昌邑-大店斷裂。主斷裂面平直而且陡立，發(fā)育典型的花狀構(gòu)造(圖2)[11]。其中東西兩支主干斷裂之間發(fā)育的新生代凸起與凹陷明顯受斷裂帶控制。其中沂沭斷裂帶主干斷裂的新構(gòu)造特征表現(xiàn)為：

1—太古界；2—元古界；3—古生界；4—中生界；5—新生界；6—斷裂；7—推測斷裂；8—地震剖面位置；9—全新世斷裂發(fā)現(xiàn)地點(diǎn)(D01為田莊；D02為于家山下)圖1 研究區(qū)地質(zhì)簡圖

(1)鄌郚-葛溝斷裂：是沂沭斷裂帶的西邊界斷裂，在馬站-高橋一帶切割晚更新世地層，斷層產(chǎn)狀70°∠60°，為正斷層。該斷裂在濰坊市有錯(cuò)動(dòng)全新世地層的現(xiàn)象。

(2)沂水-湯頭斷裂在沂水段斷層帶較寬，發(fā)育有新的斷層泥，錯(cuò)斷了中更新世羊欄河組含砂礫亞粘土及晚更新世大站組亞粘土。但是，該斷裂北延構(gòu)造行跡減弱，濰坊市沂水-湯頭斷裂隱伏區(qū)經(jīng)淺層人工地震及鉆探驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，該斷裂錯(cuò)斷了中更新世以下的所有地層，但對(duì)于晚更新世以來的沉積地層無影響，不屬于晚更新世活動(dòng)斷層[12]。

(3)安丘-莒縣斷裂與昌邑-大店斷裂在沂沭斷裂帶北部合為一條斷裂，是第四紀(jì)晚期以來的主要斷裂，由一系列的右行斜列的次級(jí)斷裂組成，具有右行走滑運(yùn)動(dòng)性質(zhì)[13]。該斷裂帶整體走向?yàn)镹E 20°，但其中次級(jí)斷裂的走向?yàn)?0°～15°，明顯錯(cuò)斷了全新世早期地層，是濰北地區(qū)的主要活動(dòng)斷層。

PreE—前古近紀(jì)；E1k—孔店組；E2s4—沙河街組四段；E2s3—沙河街組三段；E2-3s1+2—沙河街組一、二段；E3d—東營組；N1g—館陶組；N2m—明化鎮(zhèn)組；Q—第四系圖2 沂沭斷裂帶北段典型地震剖面

2 地震勘探資料顯示的沂沭斷裂帶北段全新世斷裂特征

跨沂沭斷裂帶的反射地震剖面可以顯示其延伸、運(yùn)動(dòng)學(xué)和活動(dòng)時(shí)限[14]。沂沭斷裂帶北段的地震剖面顯示沂沭斷裂帶由鄌郚-葛溝和昌邑-大店兩支主干斷裂構(gòu)成(圖3)[15]，鄌郚-葛溝斷裂東傾，昌邑-大店斷裂西傾，第四系內(nèi)斷裂面近直立，向下斷層面由陡變緩。東西兩支主斷裂皆沿基底斷裂向上擴(kuò)展而切入第四系。斷裂兩側(cè)第四系底面顯示既有正斷層，也有逆斷層。其次級(jí)斷裂同樣顯示利用新近紀(jì)斷層復(fù)活而向上切入第四系。主干斷裂與次級(jí)斷裂剖面上組合成負(fù)花型或“Y”型構(gòu)造。遠(yuǎn)離主干斷裂，第四紀(jì)斷層明顯減少或缺失。

在萊州灣，油田部門跨鄌郚-葛溝斷裂進(jìn)行了淺震勘探，測線上發(fā)現(xiàn)了錯(cuò)斷晚更新世地層的證據(jù)：剖面上出現(xiàn)了3條高角度正斷層(圖4)[16]，錯(cuò)斷了全新世早期地層，垂向斷距約1.5m，但全新世中晚期地層無明顯錯(cuò)斷現(xiàn)象。

安丘-莒縣斷裂在淺層地震剖面上所反映的斷裂點(diǎn)，在平面上大致沿深部的老斷裂帶分布，但是并不在一條直線上，而是組成了兩段右行斜列的次級(jí)斷層，說明活動(dòng)斷層在繼承早期構(gòu)造特征的基礎(chǔ)上還有一定的新生性。根據(jù)淺層地震剖面圖像(圖5)[16]，斷裂具有明顯的正斷層活動(dòng)特征，西盤下降并形成牽引褶皺，斷距約2m，斷裂點(diǎn)錯(cuò)斷的最新地層為晚更新世晚期至全新世早期的風(fēng)成黃土(相當(dāng)于大站組層位)。另外，斷裂西盤發(fā)育的背斜構(gòu)造兩翼地層為晚更新世晚期至全新世早期的風(fēng)成黃土，地層產(chǎn)狀向上明顯變緩，構(gòu)造變形自下而上逐漸變?nèi)?，至全新世中晚期海相地層未發(fā)現(xiàn)明顯的變形，該變形具生長褶皺的特點(diǎn)，背斜變形時(shí)間應(yīng)為全新世早期(距今10Ka左右)。

E—古近紀(jì)；Ng—館陶組；Nm—明化鎮(zhèn)組；Q—第四系圖3 濰北地區(qū)沂沭斷裂帶地震解釋剖面

圖4 多條切割晚更新世-全新世早期地層的高角度斷層

圖5 切割全新統(tǒng)底部斷層，斷裂西盤有明顯的牽引褶皺

3 沂沭斷裂帶北段全新世斷層特征

沂沭斷裂帶北段基本隱伏于第四系下，只有安丘-莒縣斷裂在朱里以南斷裂形跡較清晰。

在朱里一帶基巖出露區(qū)，安丘-莒縣斷裂平面上呈直線狀，走向NNE 14°，斷面既有東傾也有西傾，傾角在60°～80°之間，剖面上表現(xiàn)出西升東降的活動(dòng)性質(zhì)。在朱里村西的地形轉(zhuǎn)折部位，斷裂明顯錯(cuò)斷了第四系下部的紅色砂礫石層以及晚更新世大站組淺黃色粉砂質(zhì)粘土及粘土質(zhì)粉砂(圖6)，斷層面西傾，產(chǎn)狀為288°∠63°，剖面上表現(xiàn)出右行逆沖的活動(dòng)性質(zhì)。斷裂帶內(nèi)發(fā)育寬13m的斷層泥和劈理巖化帶，斷層泥為灰黑色，含角礫。在上游村南采石場中可見寬約百余米的碎裂巖化帶，最新活動(dòng)面的產(chǎn)狀為110°∠83°，斷層破碎帶發(fā)育紅色斷層泥、碎裂巖和構(gòu)造角礫巖，同時(shí)斷裂切割了中更新世于泉組礫石層，礫石層可見強(qiáng)烈的高嶺土化現(xiàn)象。整個(gè)剖面被一層薄的全新世黑土湖組灰黑色粉砂質(zhì)粘土所覆蓋。說明斷裂在晚更新世至全新世早期發(fā)生過活動(dòng)。第四系覆蓋區(qū)分別在于家山下村和田莊發(fā)現(xiàn)全新世斷層。

—山前組褐灰色粉砂質(zhì)粘土；Qpdb—大埠組紫紅色砂質(zhì)粘土；Qpyq—于泉組灰白色白皮礫石層；N1n—牛山組玄武巖；K2h—紅土崖組a—劈理化紫紅-灰白色泥質(zhì)粉砂巖；b—片理化紫紅斷層泥；c—片理化紫紅-灰綠色泥質(zhì)粉砂巖；d—碎裂巖化玄武巖圖6 朱里鎮(zhèn)公路北采土坑壁安丘-莒縣斷裂剖面

3.1 于家山下斷層

該全新世斷層出露于昌邑市于家山下村內(nèi)路邊陡壁(圖7)。主斷層產(chǎn)狀為18°∠71°，切割晚更新世大站組的次級(jí)斷層產(chǎn)狀為41°∠82°。主斷層下盤底部為中生代王氏群紅土崖組灰紫色粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，片理化非常強(qiáng)烈(圖7中①)，其上為五圖群朱璧店組卵礫巖角礫(圖7中②)，透鏡狀砂、粘土混合體(圖7中③)，頂部為人工堆積物(圖7中④)，含有人工陶片。上盤為⑤晚更新世大站組粘土質(zhì)粉砂，弱固結(jié)，垂向劈理較發(fā)育。

①片理化紫色粉砂質(zhì)泥巖；②礫巖；③透鏡狀砂、粘土混合體；④人工堆積物；⑤粘土質(zhì)粉砂圖7 于家山下斷裂特征

可以清晰的看出，晚更新世大站組逆沖于晩白堊世紅土崖組之上，由此斷定主斷面斷層性質(zhì)為高角度逆沖斷層，擦痕及構(gòu)造透鏡體等特征又顯示明顯的右旋特征；次級(jí)斷裂為正斷層，形成時(shí)代明顯晚于更新世大站組(14C同位素年齡為10.02Ka)，活動(dòng)時(shí)代應(yīng)為全新世。按照安丘-莒縣斷裂的產(chǎn)狀及地震剖面所反映的位置來看，于家山下全新世斷層屬于安丘-莒縣斷裂的繼承性活動(dòng)斷裂，其斷層特征、構(gòu)造巖、活動(dòng)性質(zhì)均與安丘-莒縣斷裂朱里段斷裂特征一致。

在朱里鎮(zhèn)以北的方家屯和趙家莊等地也發(fā)現(xiàn)了安丘-莒縣斷裂全新世活動(dòng)。表現(xiàn)為斷裂切割全新世寒亭組風(fēng)成黃土埠的現(xiàn)象，黃土埠頂界14C同位素年齡為(5.75±0.1)Ka[17]。耕植土之下，地裂縫中見有砂質(zhì)脈，顯然是地震引起的沙土液化，沿地裂縫涌出地表所為，進(jìn)一步確定了斷裂的形成時(shí)代為全新世晚期。

3.2 田莊斷層

在田馬村西側(cè)古河道中的一個(gè)沙土坑內(nèi)見斷層出露點(diǎn)(圖8)，斷層產(chǎn)狀為24°∠71°，為一正斷層，斷層破碎帶寬2～5cm，破碎帶巖性為片理化粘土質(zhì)粉沙、粉砂質(zhì)粘土。斷層上盤巖性自下而上依次為晚更新世大站組灰褐色含姜結(jié)核粉砂質(zhì)粘土(圖8中①)；全新世黑土湖組灰黑色含碳質(zhì)粘土(圖8中②)，14C同位素年齡為5.25Ka；全新世臨沂組土黃色粘土質(zhì)粉砂(圖8中③)；斷層下盤巖性自下而上依次為晚更新世大站組灰褐色含姜結(jié)核粉砂質(zhì)粘土(圖8中④)；全新世白云湖組灰黑色含碳質(zhì)粘土(圖8中⑤)，14C同位素年齡為2.1Ka。由此可見該斷層的形成時(shí)間為距今5.25～2.1Ka，甚至更晚。田莊斷層反映了鄌郚-葛溝斷裂全新世活動(dòng)所造成的側(cè)向上構(gòu)造形變范圍的擴(kuò)大。全新世斷層具有與基巖區(qū)斷裂相一致的特征，與地震勘探剖面均反映具有全新世活動(dòng)性，表明與沂沭斷裂具有明顯的繼承性或派生性關(guān)系。

①—灰褐色含姜結(jié)核粉砂質(zhì)粘土；②—灰黑色含炭質(zhì)粘土；③—土黃色粘土質(zhì)粉砂；④—灰黑色含姜結(jié)核粉砂質(zhì)粘土；⑤—灰黑色含炭質(zhì)粘土圖8 田莊斷裂特征

4 結(jié)論

(1)沂沭斷裂帶及其附近在歷史上地震活動(dòng)從未間斷過，它們的震中位置均位于沂沭斷裂帶上，而小地震更是時(shí)有發(fā)生，這些大大小小的地震，揭示了沂沭斷裂帶是一條至今仍在活動(dòng)的長壽斷裂，是發(fā)震構(gòu)造[18-20]，而其中的全新世斷層只是地震活動(dòng)的表現(xiàn)形式之一。由此可見，沂沭斷裂帶北段全新世斷層很可能是沂沭斷裂帶引發(fā)地震的地表破裂帶。斷層切割的最新地層為距今2.1Ka，推測其為公元70年安丘7.3級(jí)地震的地表破裂。

(2)沂沭斷裂帶北段的野外特征與地震勘探剖面反映的斷裂特征相一致，均說明其在全新世構(gòu)造活動(dòng)仍然強(qiáng)烈，主要表現(xiàn)為伸展期的斷陷活動(dòng)。

(3)全新世斷裂與沂沭斷裂帶引發(fā)的地震關(guān)系密切[21-22]，活動(dòng)斷層的重復(fù)破裂不僅導(dǎo)致地震發(fā)生，而且直接影響到活動(dòng)斷層周圍居民的生命和財(cái)產(chǎn)安全以及生產(chǎn)和生活環(huán)境。因此，沂沭斷裂帶北段全新世活動(dòng)的發(fā)現(xiàn)，對(duì)于萊州灣南岸的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)研究和地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)及區(qū)域地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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Significance of Holocene Activity on the North Part of Yishu Fault

WANG Yuye1,2, ZHU Xueqiang1, REN Tianlong1, TAO Youbing1, ZHANG Zhigang1, GUO Jing1

(1. Shandong Geological Surveying Institute, Shandong Jinan 250013, China；2.Jianzhu University Jingyuan Technology Company, Shandong Jinan 250013, China)

Yishu fault is a large scale active fault. It is the largest earth quake activity belt in eastern China. Regional geological survey with the scale of 1∶ 50000 has been carried out in northern Weifang. 2 Holocene faults have been found in Yujiashanxia and Tianzhuang. Its distribution, occurrence, characteristics, activity time and its relationship with shallow earthquake have been studied. It is showed that the Holocene faults are normal faults formed under the action of tension. It has the same characteristics with the faults in bedrock areas. It is regarded that Anqiu-Juxian fault and Tangwu- Gegou fault have obvious inheritance or derivative relations. At the same time, based on the fact that faults cut through late Pleistocene Dazhan group, Holocene Heituhu group and Baiyunhu group, and covered with artificial deposits, it is determined that fault formation time is in about 2.1Ka, and has good correlation with seismic activity. The discovery of Holocene faults in northern section of Yishu fault zone has important significance to study the Neotectonic movement and seismic hazard assessment in southern Laizhou Bay.

Yishu fault; Holocene fault; active fault; seismic activity

2016-07-25；

2017-01-06；編輯：曹麗麗 基金項(xiàng)目：山東1∶5萬壽光等四幅區(qū)調(diào)項(xiàng)目[魯勘字(2013)43號(hào)]研究成果 作者簡介：王玉葉(1990—)，女，山東濟(jì)南人，助理工程師，主要從事景觀建筑設(shè)計(jì)；E-mail：1034673678@qq.com

P546

A

王玉葉，朱學(xué)強(qiáng)，任天龍，等.沂沭斷裂帶北段全新世活動(dòng)斷層的發(fā)現(xiàn)及其意義[J].山東國土資源，2017,33(4)：1-5. WANG Yuye, ZHU Xueqiang, REN Tianlong, etc. Significance of Holocene Activity on the North Part of Yishu Fault[J].Shandong Land and Resources, 2017,33(4)：1-5.