郯廬斷裂帶蘇魯段新構(gòu)造區(qū)劃與鐵路選線研究

李國和

(1.中國鐵路設(shè)計集團有限公司,天津 300308； 2.城市軌道交通數(shù)字化建設(shè)與測評技術(shù)國家工程實驗室,天津 300308； 3.軌道交通勘察設(shè)計國家地方聯(lián)合工程實驗室,天津 300308)

郯廬斷裂帶是中國大陸東部巖石圈尺度的構(gòu)造邊界帶和巨型活動斷裂帶[1]，北起黑龍江邊的肇興縣，南達(dá)長江北岸的廣濟縣，總長度達(dá)3 500 km以上。其中，蘇魯段是郯廬斷裂帶主要活動段落，也是強震發(fā)生區(qū)段[2]，先后發(fā)生了公元前70年諸城、昌樂一帶7級地震、1668年郯城8.5級地震、1829年益都與臨朐間6.25級地震。因此，該段成為中國東部鐵路選線與重大工程選址所關(guān)注的焦點區(qū)域。

20世紀(jì)后期，在兗石鐵路、膠新鐵路勘察中對沂沭斷裂帶(即郯廬斷裂帶山東段)做了較為全面的調(diào)查和研究[3-4]，基本掌握了沂沭斷裂帶的構(gòu)造格架、斷裂分布及活動性，在構(gòu)造穩(wěn)定性分區(qū)基礎(chǔ)上成功開展了鐵路選線和重大工程選址工作。此后，在徐鹽客專[5]、魯南高鐵(日蘭高鐵)等鐵路勘察中，對郯廬斷裂帶江蘇境內(nèi)部分段落進(jìn)行了詳細(xì)勘察，查明了區(qū)段內(nèi)郯廬斷裂帶的性質(zhì)及展布特征，確定了活動斷裂的性質(zhì)及位置、產(chǎn)狀、規(guī)模、破碎帶寬度、活動速率等，使鐵路以簡單工程大角度安全跨越斷裂帶。上述鐵路的工程實踐不僅為活動構(gòu)造帶鐵路選線提供了成功經(jīng)驗，也進(jìn)一步加深了對郯廬斷裂帶蘇魯段區(qū)域地質(zhì)和地震地質(zhì)的掌握程度。

以往對于山東境內(nèi)的沂沭段研究較多，而江蘇段由于多被第四系覆蓋，則研究相對較少，對于各分支斷裂的活動性缺乏統(tǒng)一認(rèn)識。同時，北西向斷裂切割作用對于郯廬斷裂帶魯蘇段構(gòu)造穩(wěn)定性區(qū)段劃分的控制性影響也缺乏針對性的分析和論述。本文充分收集了近年來地震地質(zhì)、地球物理等最新研究成果[6-10]，結(jié)合鐵路勘察資料，對魯蘇段構(gòu)造格架、斷裂活動性、斷裂帶區(qū)段劃分及構(gòu)造活動性進(jìn)行了系統(tǒng)的分析和論述，以對區(qū)域內(nèi)鐵路勘察選線提供指導(dǎo)。

1 郯廬斷裂帶蘇魯段構(gòu)造格架與分區(qū)特征

郯廬斷裂帶蘇魯段是華東地區(qū)最重要的深斷裂帶，也是區(qū)域地質(zhì)的重要分界線。以郯廬斷裂帶為界，東為膠萊坳陷和膠南隆起，西為魯中南隆起。膠萊坳陷西邊界為昌邑—大店斷裂(F1)，南與膠南隆起相接，分界為山相家—郝戈莊斷裂。膠萊坳陷下部構(gòu)造層為元古界粉子山膠東群變質(zhì)巖組成結(jié)晶基底，上部為中生代地層組成的沉積蓋層；新生代以來坳陷區(qū)內(nèi)地殼穩(wěn)定，表現(xiàn)為緩慢抬升，屬穩(wěn)定地塊。膠南隆起由元古界膠南群與五蓮群的變質(zhì)巖組成結(jié)晶基底，長期處于隆起狀態(tài)，中生代燕山運動期以巖漿活動為主，僅在靠近沂沭斷裂帶與膠萊坳陷的邊緣部位有中生代地層；新生代以來，膠南隆起以整體上升為特點，區(qū)內(nèi)地殼相對穩(wěn)定，也屬穩(wěn)定地塊。大地構(gòu)造分區(qū)及斷裂分布如圖1所示。

F1昌邑—大店斷裂；F2白芬子—浮來山斷裂；F3沂水—湯頭斷裂；F4鄌郚—葛溝斷裂；F5安丘—莒縣斷裂；F6益都斷裂；F7雙山—李家莊斷裂；F8沂源—沂水?dāng)嗔?；F9銅冶店—孫祖斷裂；F10新泰—蒙陰斷裂；F11蒙山山前斷裂；F12板泉斷裂；F13方城—臨沂斷裂；F14臨沂—白旄斷裂；F15費縣—曹莊斷裂；F16蒼尼斷裂；F17嶧城斷裂；F18新沂斷裂；F19宿遷斷裂；F20景芝斷裂；F21山相家—郝戈莊斷裂；F22相邸—高閣莊斷裂；F23雙店—堰水房斷裂；F24邵店—桑墟斷裂；F25莒縣—中樓斷裂圖1 郯廬斷裂帶蘇魯段構(gòu)造格架及斷裂分布

魯中南隆起位于鄌郚—葛溝斷裂(F4)以西，基底由太古界沂水群的深度變質(zhì)巖組成，蓋層由古生界、中生界、新生界地層組成，且后兩個構(gòu)造層只有在盆地中存在。基底構(gòu)造以緊密線性褶皺和斷裂為特征，片麻理發(fā)育；蓋層褶皺微弱，NW及NE向斷裂較發(fā)育，控制了中、新生代盆地形成及地層沉積。新生代以來，魯中南隆起以整體上升運動為主，現(xiàn)代構(gòu)造運動強度趨于減弱。

沂沐斷裂帶是區(qū)內(nèi)活躍的構(gòu)造單元，以昌邑—大店斷裂(F1)、白芬子—浮來山斷裂(F2)、沂水—湯頭斷裂(F3)和鄌郚—葛溝斷裂(F4)等4條NNE向主干斷裂為邊界，形成“兩塹夾一壘”的構(gòu)造格局。又可分為昌濰坳陷、汞丹山—沂水隆起和郯城坳陷3個次級構(gòu)造單元。汞丹山—沂水隆起位于南北兩個坳陷之間，由兩塹夾一壘構(gòu)成。東部為安丘—莒縣地塹，邊界受昌邑—大店斷裂與白芬子—浮來山斷裂控制。汞丹山地壘位于兩地塹之間，主要由太古界變質(zhì)巖組成，大部處于剝蝕狀態(tài)，該區(qū)無強震發(fā)生記載。馬站—蘇村地塹位于汞丹山臺地的西側(cè)，地塹東西邊界分別受沂水—湯頭斷裂和鄌郚—葛溝斷裂控制。安丘—莒縣斷裂(F5)整體分布在東地塹之內(nèi)。

2 主要斷裂及活動性

郯廬斷裂帶山東境內(nèi)段即為沂沭斷裂帶，地表出露明顯，以往研究程度較高，而江蘇境內(nèi)大部被第四系覆蓋，研究程度相對較低。近年來，地震部門對江蘇境內(nèi)段做了詳細(xì)的地震地質(zhì)調(diào)查工作，取得了斷裂帶最新活動證據(jù)。

(1)NNE向主干斷裂

郯廬斷裂帶蘇魯段總體走向NNE5°～25°，北部寬展，寬約60 km，南部收斂，最窄處15 km。5條主干斷裂南北兩端被第四系覆蓋，中間出露較好，露頭斷續(xù)長達(dá)240 km。第四紀(jì)時期，這5條斷裂均有不同程度的活動。F1在晚更新世活動較強； F2活動性最弱，未發(fā)現(xiàn)該斷裂第四紀(jì)活動跡象；F3在中、晚更新世有明顯活動，全新世未見活動跡象；F4在第四紀(jì)早、中更新世活動過，全新世未見活動跡象，且在沂水縣北部多處出現(xiàn)第三紀(jì)晚期玄武巖覆蓋在F4斷裂上，因此判定部分段落第四紀(jì)不活動。以往資料及歷次鐵路勘測結(jié)果表明[1-5]，蘇魯段全新世以來的活動性主要體現(xiàn)在安丘-莒縣斷裂上，且最新活動時間在全新世。以往對郯廬斷裂帶新構(gòu)造調(diào)查大多集中在山東境內(nèi)的沂沭斷裂帶上，并總結(jié)出“東西分帶，南北分段”、“東強西弱，南強北弱”的活動特點。在江蘇境內(nèi)，野外地質(zhì)調(diào)查、淺層地震勘探、鉆孔聯(lián)合剖面以及古地震探槽等研究資料表明[11]，斷裂新活動也主要體現(xiàn)在安丘—莒縣斷裂上，且江蘇全段均為全新世活動斷裂。

安丘—莒縣斷裂(F5)位于東地塹內(nèi)，由許多陸續(xù)出露的小斷層斜列組成，在空間分布上不連續(xù)，活動時間上不同步，可劃分為3個獨立段落：①安丘—莒縣段，長約100 km，由4條右階斜列的次級斷裂組成，在石埠子形成斷陷盆地，為全新世活動斷裂；②莒縣—郯城段，長約130 km，由5條右階斜列的次級斷裂組成，沿斷裂生成莒縣和板泉兩個新斷陷盆地，為活動性最強的段落；③郯城—宿遷段，大部被第四系覆蓋，該段新活動性被近年來的地震地質(zhì)調(diào)查結(jié)果所證實。探槽揭示江蘇段全新世兩次古地震事件[11]，事件Ⅰ限定在(6.2±0.3)～(13.4±0.7)ka B.P.(注：B.P.—距今年代，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的B.C.(公元前)和A.D.(公元后))之間，而事件Ⅱ限定在(2.5±0.1)ka B.P.到現(xiàn)今，全新世兩次古地震間隔較長。張鵬等(2019年)在重崗山西側(cè)和宿遷合歡路北側(cè)開挖探槽[12]，發(fā)現(xiàn)了安丘—莒縣斷裂江蘇段全新世活動的新證據(jù)，推測最新一次古地震事件的發(fā)生時間為(4.853±0.012)～(2.92±0.3)ka B.P.。許漢剛等(2016年)通過淺層地震勘探對F5斷裂進(jìn)行了探測[13]，結(jié)果該斷裂并未終止于原來認(rèn)定的宿遷市，而是繼續(xù)向南延伸，結(jié)合鉆孔聯(lián)合剖面和槽探結(jié)果，判斷F5斷裂西支為全新世活動斷裂，東支為晚更新世活動斷裂。

(2)NW向斷裂

北西向斷裂主要發(fā)育于魯中南隆起區(qū)內(nèi)，以蒙山山前斷裂、蒼山—尼山斷裂、新沂斷裂為主要代表，直到第四紀(jì)晚期仍有不同程度的活動，是晚更新世及全新世以來的活動斷裂[14]。王志才等(2001年)在平邑縣楊莊水庫附近進(jìn)行了野外調(diào)查，確定蒙山山前斷裂最新活動時代為晚更新世晚期，距今22.7～10.1 ka[15]；而對蒼尼斷裂中段的野外考察結(jié)果表明，該斷裂最新活動時期為晚更新世至全新世早期。此外，沂沭斷裂帶東部還有莒縣—中樓斷裂，控制了莒縣新斷陷的發(fā)育。

上述斷裂與北北東向主干斷裂交匯或交切，使蘇魯段成比較明顯的分段現(xiàn)象，在地表與深部都具有很明顯的地質(zhì)地貌與地球物理場特征[16]。

(3)NE向斷裂

NE向斷裂主要分布在沂沭斷裂帶東側(cè)，主要為山相家—郝戈莊斷裂和景芝—賈悅斷裂。山相家—郝戈莊斷裂是五蓮—榮城斷裂帶中的一段，為膠萊坳陷與膠南隆起兩個構(gòu)造單元的分界。景芝—賈悅斷裂位于賈悅西，呈北東向展布，由2條斷裂組成，主斷裂為紅雀山—西樓子斷裂，在紅雀山處與昌邑—大店斷裂相交。

區(qū)內(nèi)主要斷裂及活動要素如表1所示。

3 新構(gòu)造區(qū)段劃分與活動性對比

3.1 斷裂帶分段

(1)分段界線及標(biāo)志

眾多資料及研究成果表明，郯廬斷裂帶蘇魯段具有明顯的分段特征[2，15，17]。本文充分利用地質(zhì)調(diào)查、遙感、地球物理、地震監(jiān)測等成果，從區(qū)域地殼穩(wěn)定性角度出發(fā)，以斷裂交切關(guān)系、地球物理異常帶、斷裂活動性、地震活動性等為標(biāo)志，將郯廬斷裂帶蘇魯段劃分為5段。

表1 區(qū)內(nèi)主要斷裂及活動要素

① 安丘—臨朐NW向條帶

在馬站—汪湖—辛集一線存在一條NW 向條帶，即為NW 向雙山—李家莊斷裂和益都—無棣斷裂展布區(qū)域。此帶與沂沭斷裂帶交切，在其經(jīng)過的管帥—茅埠一帶，F(xiàn)5 斷裂的次一級斷裂由右行右階排列轉(zhuǎn)變?yōu)橛倚凶箅A排列[18]。以此帶為界，沿沂沭斷裂帶的地震活動呈現(xiàn)南強北弱的特點，中強以上地震主要分布在此帶以南的東地塹內(nèi)[16]。

② 蒙山山前斷裂

蒙山山前斷裂向東切斷沂沭斷裂帶后，繼續(xù)向東延伸至莒南縣附近，為郯城坳陷與汞丹山—沂水隆起的分界線，該斷裂南北兩側(cè)地貌差異顯著，所經(jīng)河流均發(fā)生流向左旋同步轉(zhuǎn)彎，表明斷裂具正斷兼左旋走滑活動性質(zhì)。該斷裂衛(wèi)星影像特征如圖2所示。沿斷裂形成重力梯度帶，切割至下地殼深度，與沂沭斷裂帶交切處出現(xiàn)扭曲、斷折、串珠狀等重力異常現(xiàn)象，證實其在地殼深部切穿沂沭斷裂帶[19]。

圖2 蒙山山前斷裂衛(wèi)星影像

③方城—臨沭斷裂

該斷裂位于臨沭縣附近，走向NW至NWW。斷裂兩側(cè)地勢北高南低，沿斷裂串珠狀湖泊發(fā)育明顯，河流發(fā)生同步左旋轉(zhuǎn)彎現(xiàn)象。衛(wèi)星影像特征如圖3所示。在1～3階重力細(xì)節(jié)場中形成線性梯度條帶，推測該斷裂下切至中地殼[19]，在臨沭縣附近截切沂沐斷裂帶交切于東地塹，交切部位至郯城之間為1668年郯城大地震發(fā)生段落。未發(fā)現(xiàn)該斷裂延伸至西地塹的跡象，可作為次一級分段標(biāo)志。

圖3 方城—臨沭斷裂遙感影像

④蒼山—尼山斷裂

蒼尼斷裂東段主要發(fā)育于第四紀(jì)地層中。根據(jù)遙感和調(diào)查結(jié)果，斷裂錯斷了晚更新世地層，斷裂活動使沭河發(fā)生大角度轉(zhuǎn)彎，且將NNE走向的馬陵山山脈斷開，指示其正斷兼右旋走滑活動性質(zhì)，表明其與沂沭斷裂帶交切，向東經(jīng)過蒼山后到達(dá)郯城縣東。衛(wèi)星影像特征如圖4所示。斷裂南北兩側(cè)出現(xiàn)北高南低的重力異常圈閉區(qū)驟變，兩側(cè)密度差異明顯[19]。

圖4 蒼尼斷裂遙感影像

⑤宿遷NW向隱伏斷裂

沿微山湖、駱馬湖、洪澤湖延伸的隱伏著一條NW 向斷裂，控制了晚新生界地層的沉積，成為蘇北黃淮平原與蘇南低山丘陵的分界，同時也控制了古黃河的發(fā)育和一系列湖泊的串珠狀分布。這條NW向的大斷裂是冀魯斷塊與豫皖斷塊的分界。在航磁異常圖上顯示為正異常帶，且以此界線為界，航磁異常值具有北高南低的特征[2]。

⑥嘉山EW向隱伏斷裂

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)、地球物理資料推斷，在嘉山存在著一條EW走向的隱伏區(qū)域性基底斷裂，構(gòu)成了郯廬斷裂中段和南段的構(gòu)造分界。盆地資料顯示，該基底斷裂中新生代復(fù)活，控制了北部地區(qū)斷陷盆地的發(fā)育，南部地區(qū)隆升遭受剝蝕[2]。

(2)斷裂帶分段特征

根據(jù)上述分段界線，可將蘇魯段進(jìn)一步劃分為昌邑—五蓮段、汪湖—莒南段、莒南—郯城段、郯城—宿遷段、宿遷—嘉山段等5段。其中莒南—郯城段以方城—臨沭斷裂為界，又可劃分為2個次級分段。斷裂帶分段特征如表2所示。

表2 斷裂帶分段特征對比

在上述分段中，東地塹及F5斷裂的分段活動性差異對鐵路選線具有重要意義。

3.2 新構(gòu)造單元活動性對比

區(qū)域內(nèi)3個構(gòu)造單元分區(qū)十分明顯，具有典型的斷塊結(jié)構(gòu)特征。沂沭斷裂帶是區(qū)內(nèi)最為活動的構(gòu)造單元，以它為界，西側(cè)魯中南隆起活動性大大減弱，東側(cè)膠萊坳陷和膠南隆起活動性最低。

在新構(gòu)造運動中，沂沭斷裂帶各主干斷裂幾乎都是沿歷史深斷裂基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，斷裂活動具有東西分帶，南北分段的特點。自更新世晚期以來，地塹邊界深斷裂的活動明顯減弱，東地塹的構(gòu)造活動要強于西地塹，新生成的斷層F5在東地塹內(nèi)呈雁列狀展布，現(xiàn)代斷裂活動以東地塹五蓮至宿遷段最為強烈。

4 鐵路地質(zhì)選線與重大工程選址

4.1 鐵路地質(zhì)選線控制因素

(1)活動斷裂

F5是區(qū)內(nèi)最重要的全新世活動斷裂，根據(jù)斷裂結(jié)構(gòu)、活動程度及與其他方向斷裂的交切關(guān)系可分為5段。其中，莒南至郯城段活動性最強，需要在鐵路選線中重點考慮。

(2)地震危險區(qū)

郯廬斷裂帶中段的地震活動受新構(gòu)造單元分區(qū)控制，也具有明顯的“東西分帶，南北分段”的特征[13]?，F(xiàn)代地震活動主要分布于東地塹，尤其是莒縣—郯城段內(nèi)，強震主要沿安丘—莒縣斷裂分布。此外，新斷陷盆地對中強以上地震也具有明顯的控制作用。

(3)斷裂交匯區(qū)及新斷陷盆地

沂沭斷裂帶受北西向、近東西向及北東向斷裂交切，在晚更新世-全新世斷裂帶右旋走滑活動中，在斷裂帶交切部位發(fā)育多個拉分?jǐn)嘞菖璧豙20]，如石埠子盆地、蘇村盆地、莒縣盆地、臨沂盆地、板泉盆地、郯城盆地等。石埠子斷陷盆地位于安丘南、賈悅北，受2條平行的NNE向斷裂與近EW向賈悅斷裂控制，為地塹型新生斷陷盆地。莒縣新斷陷盆地位于莒縣東，東側(cè)為第四紀(jì)晚期活動的昌邑—大店斷裂控制，西側(cè)為安丘—莒縣斷裂，南界為莒縣—中樓斷裂，北界為店子集姚家村斷裂。第四紀(jì)初期盆地開始形成，晚更新世末，新斷陷區(qū)再次下沉，受東側(cè)邊界斷裂活動影響，東部下降嚴(yán)重。板泉新斷陷盆地位于臨沂縣與莒南縣交界地區(qū)，東西邊界受F1、F5及F2斷裂控制，南北邊界受蒙山斷裂、板泉斷裂及臨沂—白旄斷裂控制，為新生的地塹式斷陷盆地。盆地內(nèi)0.5 m以下多處埋藏著1668年郯城地震的地裂嘖砂遺跡[18]。據(jù)盆地剖面，自晚更新世以來至少有3次斷裂活動，每次活動可能代表一次大的地震事件。郯城斷陷盆地東西邊界主要受F1與F4斷裂控制，蒼尼斷裂東延控制盆地的北邊緣，南界受近EW向的韓莊斷裂控制。蘇魯段內(nèi)各新生代盆地特征如表3所示。

表3 郯廬斷裂帶蘇魯段內(nèi)新生代盆地特征[20]

斷陷盆地是活動斷裂帶中相對活躍的地塊，受斷裂活動及地震活動的雙重影響，斷陷區(qū)內(nèi)場地條件較差，為不穩(wěn)定地段和抗震不利地段。因此，新斷陷盆地是活動斷裂帶鐵路選線中需考慮的控制因素之一。

4.2 鐵路勘察選線原則與基本流程

充分掌握活動斷裂帶結(jié)構(gòu)特點及活動性，明確鐵路選線地質(zhì)控制因素，在構(gòu)造穩(wěn)定性分區(qū)的基礎(chǔ)上進(jìn)行鐵路地質(zhì)選線?；顒訑嗔褞Э辈臁⒃u價及鐵路選線設(shè)計流程如圖5所示。

圖5 活動斷裂帶勘察、評價及鐵路選線設(shè)計流程

鑒于沂沭斷裂帶的構(gòu)造規(guī)模及長期活動的性質(zhì)，為確保鐵路工程在預(yù)計百年內(nèi)的安全和穩(wěn)定，最大限度地減輕斷裂活動和地震震害影響，將線位選在構(gòu)造穩(wěn)定和對抗震有力的場地和地段，執(zhí)行以下地質(zhì)選線原則。

(1)線路優(yōu)先選擇在構(gòu)造穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)，膠萊坳陷、膠南隆起、魯中南隆起及汞丹山—沂水隆起均是線路方案可選區(qū)域，但要考慮到NW向、NE向及近EW向斷裂活動及切割影響。

(2)線路方案應(yīng)避開全新世活動斷裂及影響帶，尤其是F5斷裂莒南至郯城段。難以繞避時，應(yīng)在斷裂帶較窄處以簡易工程大角度通過；不宜在斷裂密集處、交匯處及活動斷裂的端點、拐角處設(shè)大中橋、高橋、隧道、高填深挖路基及路塹等難以修復(fù)的大型建筑物。

(3)重大工程應(yīng)避開活動斷裂交匯部位和新斷陷盆地。石埠、莒縣、板泉、郯城等新斷陷均是斷裂交匯區(qū)，也是中強地震易發(fā)場所，場地穩(wěn)定性差，對重大工程易形成威脅，應(yīng)盡量遠(yuǎn)離。

(4)線路不宜在東、西地塹內(nèi)迂回展線，確需長距離平行活動斷裂走行時，宜選擇在斷裂帶兩側(cè)或中地壘，但不應(yīng)近距離平行活動斷裂破碎帶行進(jìn)，必須跨越時應(yīng)以簡單工程大角度在活動斷裂結(jié)構(gòu)簡單、破碎帶較窄處通過。

(5)線路應(yīng)避開重大不良地質(zhì)地段，包括煤礦采空區(qū)、覆蓋型巖溶發(fā)育區(qū)等，是線路應(yīng)避開地段。

最終推薦方案要確保線路所經(jīng)地區(qū)地殼穩(wěn)定性程度高，工程地質(zhì)條件好，技術(shù)可行及經(jīng)濟合理。

5 工程實踐

5.1 以往工程實例

(1)兗石鐵路1978年至1980年勘測，線路臨沂至莒南橫穿沂沭斷裂帶，以梨杭方案在板泉新斷陷北側(cè)通過，使沭河特大橋橋址避開了深斷裂及新斷陷區(qū)。

(2)膠新鐵路1998年至2000年勘測，線路招賢至新沂段長約180 km處于沂沭斷裂帶中，共研究了9條方案，最終采用莒縣北方案，線路避開了東地塹南段的不穩(wěn)定區(qū)，以最短的距離穿過東地塹北段的欠穩(wěn)定區(qū)，大部分選擇在中部地壘的基本穩(wěn)定區(qū)。

(3)徐鹽客專2013年至2014年勘測，勘察選線中利用郯廬斷裂帶以宿遷為界活動性北強南弱的分段特點，線路選擇在宿遷市以南斷裂帶變窄且活動性較弱的段落以大角度通過，且以路基形式通過全新世活動斷裂(F5)。

此外，濟青高鐵、濰萊客專、濰煙客專在濰坊市北穿越沂沭斷裂帶，與安丘—莒縣斷裂在朱里鎮(zhèn)以北相交。濟青高鐵、濰萊客專在與活動斷裂相交處選擇以有砟軌道路基工程方式通過。

上述鐵路選線充分考慮了斷裂活動性、新斷陷區(qū)等控制因素，在活動斷裂帶分段和構(gòu)造穩(wěn)定性分區(qū)的基礎(chǔ)上進(jìn)行成功選線，為建立巨型活動斷裂帶鐵路選線原則和途徑提供了成功經(jīng)驗。

5.2 某新建高鐵工程跨沂沭斷裂帶選線

某新建高鐵為國家“八縱八橫”高鐵網(wǎng)京滬通道建設(shè)的重要組成部分，濰坊至新沂間線路不僅與郯廬斷裂帶長距離并行，而且要擇機穿越整個斷裂帶，活動斷裂帶區(qū)域鐵路選線成為工程建設(shè)十分關(guān)鍵的一環(huán)。

(1)區(qū)域工程地質(zhì)評價

充分利用前期在該地區(qū)的工作成果，選線中考慮了沂沭斷裂帶“兩塹夾一壘”的構(gòu)造格局，以及斷裂帶“東西分帶，南北分段”分區(qū)特點和“東強西弱，南強北弱”的活動特征”。采用高分遙感圖像對區(qū)域內(nèi)斷裂分布進(jìn)行重新判釋和核對，對鐵路穿越活動斷裂位置及江蘇境內(nèi)重點地段進(jìn)行了調(diào)查、物探及鉆探驗證工作，為南段的選線工作奠定了基礎(chǔ)。

(2)線路方案比選

結(jié)合項目功能定位、沿線經(jīng)濟據(jù)點以及活動斷裂帶影響，研究了三大線路走向方案，分別為西線(經(jīng)濰坊西、臨沂西)方案、中線(經(jīng)濰坊北、沂水取直)方案和東線(經(jīng)濰坊北、諸城、五蓮)方案。其中，中線方案結(jié)合線路走向、臨沂市站位選址分別研究了經(jīng)臨沂東方案、經(jīng)臨沂西方案和引入臨沂北站方案；東線方案結(jié)合與活動斷裂帶關(guān)系、臨沂市站位選址分別研究了經(jīng)臨沂東系列方案和引入臨沂北站系列方案。經(jīng)綜合比選，推薦中線方案為貫通方案。

(3)貫通方案推薦及措施

貫通方案線路走行于中地塹及構(gòu)造帶外側(cè)相對穩(wěn)定區(qū)域，繞避了安丘—莒縣斷裂莒縣至郯城間最為活動和危險的段落，繞避了北東向斷裂與北西向斷裂交匯部位，繞避了莒縣新構(gòu)造斷陷區(qū)及采空區(qū)、巖溶塌陷區(qū)等不良地質(zhì)區(qū)域。斷裂帶穩(wěn)定性分區(qū)及貫通方案走向如圖6所示。線路推薦方案在臨沂以北與鄌郚—葛溝斷裂、沂水—湯頭斷裂相交。選擇在新沂市南穿越安丘莒縣斷裂，避開河流與斷裂帶交匯位置，以路基形式大角度穿越活動斷裂，穿越段落鋪設(shè)有砟軌道并采取加寬路基、分層鋪設(shè)土工格柵、優(yōu)化道床斷面及聚氨酯固化道床等措施。

圖6 穩(wěn)定性分區(qū)及貫通方案

6 結(jié)論

在綜合以往鐵路勘察工作成果基礎(chǔ)上，收集了近年來郯廬斷裂帶遙感判釋、地球物理探測、活動斷裂調(diào)查、地震活動及地殼變形監(jiān)測等資料，重點補充了郯城至宿遷段活動斷裂調(diào)查資料，對郯廬斷裂帶蘇魯段構(gòu)造格架、活動斷裂特征及地震活動性進(jìn)行系統(tǒng)分析，進(jìn)行了新構(gòu)造區(qū)段劃分和構(gòu)造活動性對比，在此基礎(chǔ)上，提出了活動斷裂帶內(nèi)鐵路選線的控制因素、選線原則和工程對策。

(1)郯廬斷裂帶魯蘇段主干斷裂F1、F2、F3、F4形成兩塹夾一壘的構(gòu)造格局，第四紀(jì)晚期，邊界斷裂活動性減弱，活動性主要體現(xiàn)在東地塹中的F5斷裂，是鐵路選線關(guān)注的焦點。區(qū)內(nèi)NW向蒙山山前斷裂、蒼尼斷裂、莒縣—中樓斷裂等具有新活動性，尤其與NNE向主干斷裂交切部位，在鐵路選線中應(yīng)予以高度重視。

(2)NNE向主斷裂帶受其他方向斷裂切割，表現(xiàn)出活動性差異明顯的分段分塊特征，綜合斷裂交切關(guān)系、地球物理異常、斷裂活動性、地震活動性等標(biāo)志，將蘇魯段劃分為5段，莒南—郯城段現(xiàn)代活動性最強，為鐵路需繞避的不穩(wěn)定區(qū)；安丘以北及宿遷至嘉山段活動性較弱，是鐵路穿越斷裂帶可選段落；安丘—莒縣段及郯城—宿遷段東地塹具現(xiàn)代活動性，需重點考慮F5斷裂的影響。各段分界處的斷裂交匯部位及在東地塹內(nèi)發(fā)育的新斷陷區(qū)，是鐵路選線中應(yīng)繞避和重大工程盡量遠(yuǎn)離的區(qū)域。

(3)斷裂帶及兩側(cè)具有典型的斷塊結(jié)構(gòu)特征，膠萊坳陷和膠南隆起為穩(wěn)定的構(gòu)造單元，魯中南隆起次之，汞丹山—沂水隆起是斷裂帶中相對穩(wěn)定的次級單元，為線路方案優(yōu)先選擇的區(qū)域；郯廬斷裂帶為區(qū)內(nèi)活動構(gòu)造單元，以東地塹活動性為特征，且莒南至郯城段最為強烈，應(yīng)予以繞避。

(4)提出如下選線原則：線路優(yōu)先選擇在構(gòu)造穩(wěn)定區(qū)域；應(yīng)避開全新世活動斷裂及影響帶；重大工程盡可能遠(yuǎn)離活動斷裂交匯部位和新斷陷盆地；不應(yīng)在兩側(cè)地塹內(nèi)迂回展線；應(yīng)避開重大不良地質(zhì)地段。

上述成果可為今后活動斷裂帶鐵路選線設(shè)計及運營維護(hù)提供借鑒和指導(dǎo)。