魯南地區(qū)區(qū)域地質(zhì)環(huán)境概述

張敏

(山東省魯南地質(zhì)工程勘察院(山東省地勘局第二地質(zhì)大隊(duì))，山東濟(jì)寧 272100)

0 引言

魯南，即山東省南部地區(qū)，狹義上的魯南包括臨沂市、棗莊市，廣義上包括日照、臨沂、棗莊、濟(jì)寧、菏澤5個(gè)地級(jí)市，面積5.05萬平方公里，占山東近三分之一。

魯南由濟(jì)棗菏鎮(zhèn)密集區(qū)與臨日都市區(qū)構(gòu)成，屬于人口稠密區(qū)，人口占全省三分之一。經(jīng)濟(jì)上，魯南經(jīng)濟(jì)圈是山東省三大經(jīng)濟(jì)圈之一，魯南東半部屬于東隴海國(guó)家級(jí)重點(diǎn)開發(fā)區(qū)域，并與江蘇緊密連接，是區(qū)域重要的鋼鐵及配套產(chǎn)業(yè)、能源、化工和物流等臨港產(chǎn)業(yè)基地。西半部是山東省級(jí)重點(diǎn)開發(fā)區(qū)域，是魯蘇豫皖邊界區(qū)域經(jīng)濟(jì)隆起帶、山東經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要增長(zhǎng)極。

魯南是落實(shí)西部經(jīng)濟(jì)隆起帶戰(zhàn)略的重要空間載體、構(gòu)筑歐亞大陸橋東部新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)極和絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶重要出海通道，也是山東省城市化戰(zhàn)略格局的重要構(gòu)成部分。因此查明魯南區(qū)域地質(zhì)基本情況，可以為區(qū)域經(jīng)濟(jì)建設(shè)、規(guī)劃、生態(tài)及可持續(xù)發(fā)展空間布局提供必要的地學(xué)基礎(chǔ)。

1 地質(zhì)概況

1.1 太古宙—元古宙

泰山巖群。受沂沭斷裂帶控制，廣泛分布于魯西山區(qū)，構(gòu)成魯西最古老結(jié)晶基底，呈條帶狀分布于混合花崗巖和其他花崗質(zhì)巖石之間，主要巖性為斜長(zhǎng)角閃巖、黑云變粒巖、片麻巖、角閃巖、片巖和變粒巖等。

膠南巖群。廣泛分布于膠南隆起區(qū)，構(gòu)成最古老的結(jié)晶基底，巖性為黑云斜長(zhǎng)片麻巖、黑云變粒巖夾斜長(zhǎng)角閃巖、黑云片巖夾大理巖、變質(zhì)中酸性火山巖等。

土門群。分布于沂沭斷裂帶及其西側(cè)地區(qū)，巖性為石英砂巖、灰?guī)r、鈣質(zhì)頁巖、泥灰?guī)r等。

1.2 古生界—中生界

長(zhǎng)清群。廣泛分布于安丘—莒縣斷裂以西地區(qū)，厚度自東南至西北變薄，自下而上分為李官組、朱砂洞組和饅頭組，下部巖性為砂巖和泥巖，中部巖性為灰?guī)r和白云巖夾頁巖，頂部巖性為頁巖、粉砂巖和泥巖，與下部元古界不整合接觸。

九龍群。廣泛分布于魯西地層分區(qū)，自下而上分為張夏組、崮山組、炒米店組和三山子組，巖性下部以厚層灰?guī)r、鮞狀灰?guī)r夾黃綠色鈣質(zhì)頁巖為主，中部為條帶狀灰?guī)r夾頁巖和泥質(zhì)灰?guī)r、薄至厚層竹葉狀灰?guī)r，上部主要為白云巖，與下伏長(zhǎng)清群整合接觸。

馬家溝組。廣泛分布于安丘—莒縣斷裂以西地區(qū)，巖性以灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖和白云質(zhì)灰?guī)r為主，中部含燧石條帶或結(jié)核，自下而上劃分為東黃山段、北奄莊段、土峪段、五陽山段、閣莊段和八陡段，與下伏九龍群平行不整合接觸。

月門溝群—石盒子組—石千峰群。零星出露于魯中南山間盆地，主要巖性為砂巖、頁巖、泥巖夾灰?guī)r和煤層，與下伏馬家溝組不整合接觸。

1.3 新生界

古近系。分布于魯西平原及魯中南河谷盆地和魯東局部地區(qū)，魯西地區(qū)分布官莊群，魯東地區(qū)分布五圖群，巖性為泥巖、頁巖、砂巖、礫巖夾油頁巖、灰?guī)r、石膏層。

新近系。分布于魯西平原及沂沭斷裂帶北段地區(qū)，魯西平原廣泛發(fā)育黃驊群，巖性以砂巖、泥巖為主，上部分布雜色黏土夾粉細(xì)砂層，局部夾泥炭薄層；沂沭斷裂帶北段等地分布臨朐群，巖性為玄武巖、泥巖、頁巖、砂巖、礫巖。

第四系。廣泛分布于魯西平原及山間河谷地區(qū)，巖性為沖積、洪積、坡積、海積、湖積、殘積等各種成因類型所形成的砂礫、砂及黏性土。

2 礦產(chǎn)資源分布

本區(qū)礦產(chǎn)資源比較豐富，已發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)60多種，其中以煤、石灰?guī)r、鐵、石油、金、石膏、稀土、地?zé)岬葹橹鳌?/p>

濟(jì)寧、菏澤、棗莊3市煤炭產(chǎn)量目前占全省的70%以上。石灰?guī)r主要分布于濟(jì)寧市嘉祥縣南部、泗水縣東部、鄒城市東南部、微山縣兩城、棗莊市中區(qū)、滕州市、沂南、沂水、平邑、費(fèi)縣、蒼山及蒙陰等縣的部分地區(qū)。本區(qū)鐵礦型主要為貧鐵礦，主要分布在蒼嶧、汶上—東平一帶，礦床類型主要以變質(zhì)沉積型為主，埋藏較淺。石油、天然氣主要分布于聊考斷裂帶西側(cè)菏澤境內(nèi)。金礦大部分集中于臨沂市平邑縣銅石周圍地區(qū)。石膏區(qū)內(nèi)儲(chǔ)量豐富，主要分布于平邑盆地、泗水盆地及臺(tái)兒莊盆地，成因類型屬內(nèi)陸湖相沉積型，埋藏淺。地?zé)豳Y源主要分布于魯西平原區(qū)及沂沭斷裂帶內(nèi)。

3 土壤環(huán)境

土壤是多種因素影響下變化的客體，在特定的成土因素綜合作用下形成，是人類耕作活動(dòng)的產(chǎn)物。本區(qū)分布的土壤類型主要有潮土、棕壤、褐土、砂姜黑土和鹽土。

潮土主要分布于本區(qū)魯西黃河沖積平原區(qū)及魯中南中低山丘陵區(qū)的河間淺平洼地和封閉洼地中心。棕壤廣泛分布于本區(qū)中部和東部低山丘陵區(qū)的山前平原及河谷平原，棕壤常與褐土成復(fù)區(qū)。褐土主要分布于魯中南石灰?guī)r分布區(qū)的近山階地及山前平原。砂姜黑土分布于本區(qū)中部汶泗河沖積平原洼地、南四湖濱湖洼地及東部沂沐河谷平原洼地。鹽土在本區(qū)分布面積較少，僅在棗莊市臺(tái)兒莊區(qū)南部韓莊運(yùn)河一帶有小面積分布。

4 區(qū)域水文地質(zhì)條件

根據(jù)含水介質(zhì)巖性組合及地下水的賦存特征，將區(qū)內(nèi)含水巖組劃分為以下五種主要類型。

(1)松散巖類孔隙含水巖組。廣泛分布于魯西平原的黃河沖積平原、山前沖洪積平原和魯中南中低山丘陵區(qū)的山間盆地以及魯東低山丘陵區(qū)的濱海河谷地區(qū)。

(2)碳酸鹽巖類裂隙巖溶含水巖組。廣泛分布于魯中南中低山丘陵區(qū)及其外圍近山前地帶，組成巖性主要為灰?guī)r、白云巖及泥灰?guī)r等，地下水賦存于灰?guī)r、白云巖的溶蝕裂隙和溶洞中。

(3)碎屑巖類孔隙裂隙含水巖組。主要分布于魯西平原的構(gòu)造斷陷盆地、魯中南山區(qū)的斷陷盆地、單斜前緣和魯東丘陵等地區(qū)。

(4)巖漿巖類孔隙及裂隙含水巖組。主要分布于魯東低山丘陵區(qū)和沂沭斷裂帶，魯中南山區(qū)有部分分布，組成巖性為花崗巖、閃長(zhǎng)巖、玄武巖、安山巖等侵入巖或噴出巖，地下水賦存于巖石的風(fēng)化、構(gòu)造裂隙及風(fēng)化殼中，含水層發(fā)育厚度小、儲(chǔ)存空間差、富水性弱。

(5)變質(zhì)巖類裂隙及巖溶裂隙含水巖組。大面積出露于魯中南山區(qū)及魯東丘陵地區(qū)，組成巖性主要為片麻巖、片巖、板巖夾大理巖、灰?guī)r等。

5 區(qū)域工程地質(zhì)環(huán)境

5.1 巖體工程地質(zhì)類型

區(qū)內(nèi)巖體類型按成因分為巖漿巖、變質(zhì)巖、沉積巖三大建造類型。按巖性組合、巖石強(qiáng)度和巖體結(jié)構(gòu)類型又可劃分為10個(gè)工程地質(zhì)巖組。

(1)巖漿巖建造。各時(shí)期的侵入巖和噴出巖，主要分布于魯東丘陵區(qū)，在魯中南低山丘陵區(qū)多呈小面積出露，堅(jiān)硬的塊狀侵入巖巖組、堅(jiān)硬的塊狀—似層狀噴出巖組。

(2)變質(zhì)巖建造。堅(jiān)硬的塊狀變質(zhì)巖組、堅(jiān)硬的塊狀交代式花崗巖巖組、堅(jiān)硬的層狀混凝合巖化變質(zhì)巖組。

(3)沉積巖建造。較堅(jiān)硬的中厚—厚層狀碎屑巖組、較堅(jiān)硬的薄層狀頁巖(砂巖)巖組、堅(jiān)硬(較堅(jiān)硬)的薄層狀頁巖、砂巖夾灰?guī)r巖組。

(4)碳酸鹽建造(包括碳酸鹽巖和碳酸鹽巖夾碎屑巖)。堅(jiān)硬、較堅(jiān)硬的中厚—厚層狀灰?guī)r巖組、較堅(jiān)硬的薄層狀頁巖夾灰?guī)r巖組。

5.2 土體工程地質(zhì)類型

第四系松散巖類在魯西地區(qū)廣泛分布，魯中南和魯東地區(qū)分布于山間谷地、盆地、準(zhǔn)平原、山前平原和濱海平原一帶。根據(jù)土層的粒度成分和工程地質(zhì)性質(zhì)可劃分為砂性土、黏性土和特殊土，土體結(jié)構(gòu)類型按土體巖性組合狀態(tài)分為單層結(jié)構(gòu)、雙層結(jié)構(gòu)和多層結(jié)構(gòu)三種類型。

5.3 區(qū)域地殼穩(wěn)定性

5.3.1 新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)

新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)按區(qū)域可劃分為沉降的魯西平原、上升的魯中南山地、上升的魯東山地。

(1)沉降的魯西平原。魯西沉降區(qū)，晚第三紀(jì)以來塊體內(nèi)的差異活動(dòng)減弱，整體下沉加強(qiáng)；聊考斷裂帶在晚第三紀(jì)時(shí)期仍有較強(qiáng)活動(dòng)，西側(cè)繼續(xù)下沉，沉積物厚度達(dá)1300 m，晚期開始超覆沉積，覆蓋了聊考斷裂以東到巨野斷裂以西地區(qū)。

(2)魯中南山地上升區(qū)。晚第三紀(jì)以來，北西向斷裂活動(dòng)性質(zhì)由原來的正斷轉(zhuǎn)變?yōu)槟妫@組斷裂所控制的斷陷盆地，由斷陷轉(zhuǎn)為回升，遭受侵蝕；盆地內(nèi)的河流由北向南移動(dòng)，支流發(fā)育在北側(cè)，呈不對(duì)稱，顯示魯中南斷塊北部上升強(qiáng)烈。

(3)上升的魯東山地。魯東山地在新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)時(shí)期，膠南隆起表現(xiàn)為穩(wěn)定上升，差異活動(dòng)性不明顯。魯東區(qū)新生代以來繼承性穹形隆起，中心偏北，兩北兩側(cè)地形與水系均明顯不對(duì)稱，反映了兩側(cè)上升幅度的差異性；斷裂以東環(huán)半島為上升海岸，海岸與島嶼間常見有連島砂壩出現(xiàn)，有4～5級(jí)海蝕、海積平臺(tái)。

5.3.2 活動(dòng)斷裂

區(qū)內(nèi)晚近期活動(dòng)斷裂分布較廣，具有長(zhǎng)期多次活動(dòng)特點(diǎn)。有些斷裂在第四紀(jì)發(fā)生錯(cuò)斷活動(dòng)，地殼穩(wěn)定性和地震活動(dòng)均受一定的影響，主要斷裂構(gòu)造有4組。

(1)北東、北北東向斷裂組。北東向斷裂以沂沭深斷裂帶為代表，在新構(gòu)造部位上，處于魯東、魯中南上升山地與魯西平原或與蘇北平原過渡區(qū)。

(2)北西向斷裂組。主要集中在泰、沂、魯山隆起上，其活動(dòng)受沂沭深斷裂帶活動(dòng)的牽制。

(3)近東西向斷裂組。發(fā)育在魯西南、魯南和魯西凹陷帶，主要有汶泗斷裂、鄆城斷裂、菏澤斷裂、鳧山斷裂等，第四紀(jì)以來斷裂活動(dòng)不甚明顯。

(4)近南北向斷裂組。主要發(fā)育在被巨厚的第四系地層覆蓋的魯西南區(qū)，多為隱伏斷裂，如曹縣斷裂、巨野斷裂、嘉樣斷裂、嶧山斷裂、孫氏店斷裂等。

5.3.3 地震

山東省地震活動(dòng)較頻繁，強(qiáng)度較大。自公元前70年～公元1976年，共發(fā)生Ms≥6.0地震13次，其分布規(guī)律基本上都發(fā)生在郯城—渤海和聊城—蘭考強(qiáng)地震帶內(nèi)；公元前70年～公元1983年間，發(fā)生Ms≥5.0地震31次，Ms≥4.6地震42次。地震活動(dòng)與晚近期斷裂帶活動(dòng)性關(guān)系甚為密切。從地震深度而言，發(fā)生在深度數(shù)公里到35 km內(nèi)，均屬淺震,主要地震帶及震中分布見圖1。

圖1 地震帶及地震震中分布圖Fig.1 Distribution map of seismic zone and epicenter

(1)聊城—蘭考地震帶。該帶屬于邢臺(tái)—河間地震帶的一部分。在省境內(nèi)沿聊考深斷裂及其兩側(cè)地帶，歷史上地震的分布均受此深斷裂帶的控制。以1937年8月1日菏澤發(fā)生Ms7.0地震為最大。1983年11月7日發(fā)生了Ms5.9地震，近期小震較頻繁，屬較強(qiáng)地震帶。

(2)郯城—渤海地震帶。屬于郯城—營(yíng)口地震帶的南段，東側(cè)以蓬萊平度、堵城、五蓮、臨沭一線為界，西側(cè)以蒼山、臨朐一帶為界。該地震帶內(nèi)發(fā)育沂沭深大斷裂帶。有史記載以來以公元前70年6月1日安丘發(fā)生Ms7.0地震及1668年7月25日郯城—莒縣Ms8. 5地震為最強(qiáng)烈，屬強(qiáng)地震帶。

(3)臨沂—濟(jì)寧地震帶。該帶呈北西向展布于沂南、長(zhǎng)清、濟(jì)寧、棗莊一線，帶內(nèi)發(fā)育數(shù)條北西向大斷裂。據(jù)歷史記載曾發(fā)生過Ms=5.0～5.5地震有6次，自1970年8月10日曲阜發(fā)生4.6級(jí)地震以來，小震較多，屬中強(qiáng)地震帶。

據(jù)史載資料，強(qiáng)震基本上發(fā)生在深大斷裂帶所牽制的構(gòu)造交匯、疊加、復(fù)合部位，斷裂帶的兩側(cè)以及新構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈的地段。從歷史上地震活動(dòng)性規(guī)律分析，地震震中具有南、北對(duì)遷的特點(diǎn)。邢臺(tái)—河間地震帶活動(dòng)，預(yù)測(cè)今后可能向南遷移。郯城—營(yíng)口地震帶的地震活動(dòng)，推測(cè)以后將沿此帶南遷到山東或蘇北區(qū)發(fā)生大震。強(qiáng)震的填空性區(qū)劃是指大震發(fā)生之前，在周圍地區(qū)發(fā)生一系列較低的地震，形成一個(gè)包圍的空白區(qū)，未來大震就發(fā)生在其內(nèi)填補(bǔ)空區(qū)。運(yùn)用填空性預(yù)測(cè)地震活動(dòng)，需具有一定的空間、時(shí)間和發(fā)震構(gòu)造條件。從1830年至今，以魯南—蘇北為中心形成6～7級(jí)地震包圍空白區(qū)。

5.3.3 地殼穩(wěn)定性

(1)地殼不穩(wěn)定區(qū)。為地震烈度≥9度地區(qū)，主要在郯城一帶8級(jí)≥10度地震危險(xiǎn)區(qū)、10度影響區(qū)范圍內(nèi)及≥10度區(qū)外圍的9度影響地區(qū)，包括蒼山、臨沂、臨沭等地。

(2)地殼較不穩(wěn)定區(qū)。地震烈度為7～9度區(qū)，包括臺(tái)兒莊—費(fèi)縣—沂南—莒南、曲阜—鄒城、菏澤—東明、棗莊—平邑—沂水、曹縣西—定陶東—單縣一帶。

(3)地殼穩(wěn)定區(qū)。即地震烈度小于7度的地區(qū)，分布于菏澤、濟(jì)寧、棗莊等地區(qū)的大部分地方，以及臨沂、日照等地區(qū)的小部分地方。

6 結(jié)語

(1)區(qū)內(nèi)地層發(fā)育比較齊全，古有太古宙泰山巖群，近有新近系和第四系?；鶐r出露區(qū)面積較大，主要分布于南四湖以東地帶，其余地區(qū)則廣泛分布新生代松散巖層。

(2)區(qū)內(nèi)分布沂沭深斷裂帶，對(duì)區(qū)域地殼穩(wěn)定潛在影響，其他隱伏斷裂較多。

(3)孔隙水是魯西平原區(qū)內(nèi)地下水的主要類型，地下水以大氣降水入滲和河水滲漏為主要補(bǔ)給來源，季節(jié)影響較大；魯中南區(qū)地形以中低山丘陵、山間平原、山間谷地為主，且自南而北相間排列，斷裂構(gòu)造極為發(fā)育，分布有大面積的碳酸鹽巖地層，巖溶水資源較為豐富；總體來說，魯東區(qū)裂隙含水層發(fā)育差，儲(chǔ)存空間有限，富水性弱，單井出水量一般在100 m3/d左右，極少數(shù)大于1000 m3/d，難以形成大、中型集中供水水源地。

(4)本區(qū)礦產(chǎn)資源比較豐富，已發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)60多種，其中以煤、石灰?guī)r、鐵、石油、金、石膏、稀土、地?zé)岬葹橹?。煤炭產(chǎn)量目前占全省的70%以上，為山東經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供重要資源支撐。