多源遙感揭示的郯廬斷裂帶江蘇段及鄰區(qū)特征

余 騰 朱益民 張 鵬 王 鑫 史坤朋 徐朝霞

1 宿遷學(xué)院建筑工程學(xué)院，江蘇省宿遷市黃河南路399號(hào)，223800 2 中國地質(zhì)大學(xué)(北京)土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京市學(xué)院路29號(hào)，100083 3 南京工業(yè)大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院，南京市浦珠南路30號(hào)，211816 4 應(yīng)急管理部國家自然災(zāi)害防治研究院，北京市安寧莊路1號(hào)，100085 5 武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院，武漢市珞喻路129號(hào)，430079

郯廬斷裂帶是東北亞一條規(guī)模宏大的NNE走向活動(dòng)斷裂，它既是一條構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈的變形接合帶，也是中國東部平行于太平洋西岸的主要斷裂之一，對(duì)我國東部的地震起到控制作用[1]。郯廬斷裂帶一般按照構(gòu)造特點(diǎn)分為北、中、南3段，北、中段一般以渤海灣為分界，中、南段一般以蘇魯交接處宿遷為分界[2]。郯廬斷裂帶江蘇段主要經(jīng)過徐州、宿遷、淮安3市，區(qū)域人口稠密且經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平高，震災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)較大。

多年來，對(duì)郯廬斷裂帶江蘇段的研究較少且結(jié)論不一致，已有成果多是基于地質(zhì)勘察、地球物理等背景研究。曹筠等[3]采用地震勘探聯(lián)合鉆孔剖面方法，判斷白芬子-浮來山斷裂屬于早第四紀(jì)斷層；白嘉啟等[4]對(duì)郯廬斷裂帶地溫場(chǎng)進(jìn)行研究，得出斷裂帶中南段熱流值頻度最高，且明顯高于全球平均值的結(jié)論；梅衛(wèi)萍等[5]采用多震相地震走時(shí)成像法反演郯廬斷裂帶魯蘇皖段及鄰區(qū)三維地殼速度結(jié)構(gòu)，判斷未來可能發(fā)生大震的地區(qū)為33.4°～34.1°N、118.2°～118.8°E，重點(diǎn)是宿遷市城區(qū)和下轄的泗洪縣、沭陽縣；杜曉娟[6]等通過郯廬斷裂帶周邊重磁和斷面資料，分析郯廬斷裂帶南、北段深部構(gòu)造差異并推斷南延邊界。目前郯廬斷裂帶江蘇段及鄰區(qū)遙感研究還主要局限在斷裂地貌形態(tài)解譯和重力構(gòu)造研究上。王鑫等[7]使用美國鎖眼偵查衛(wèi)星影像對(duì)郯廬斷裂帶江蘇段的馬陵山-重崗山斷裂(F5，見圖1)和新沂-新店斷裂(F2)進(jìn)行解譯與定量分析，得出斷層逆沖活動(dòng)性質(zhì)；姜文亮等[8]運(yùn)用可見光、重力遙感資料對(duì)郯廬斷裂帶蘇魯段晚第四紀(jì)以來的地貌進(jìn)行分析，通過小波分解得到的細(xì)節(jié)圖分析蘇魯段地殼的非均勻性。

圖1 郯廬斷裂帶江蘇段地質(zhì)構(gòu)造概況Fig.1 Geological structure of Jiangsu section of Tan-Lu fault zone

近年來隨著遙感衛(wèi)星的廣泛應(yīng)用，大尺度、高分辨率、多源多系統(tǒng)對(duì)地觀測(cè)成為可能。目前綜合利用這些多源、分辨率較高和現(xiàn)勢(shì)性較好的遙感資料，尤其是微波遙感手段對(duì)郯廬斷裂帶江蘇段進(jìn)行的全面研究較為匱乏，因此本文基于可見光、微波、GPS和衛(wèi)星重力數(shù)據(jù)對(duì)郯廬斷裂帶江蘇段近年活動(dòng)進(jìn)行多維聯(lián)合研究。

1 郯廬斷裂帶江蘇段地質(zhì)構(gòu)造背景

郯廬斷裂帶江蘇段是山東段向南的延伸，可細(xì)分為5條不同階段近似平行的次級(jí)斷裂F1～F5，其受華北板塊和下?lián)P子板塊碰撞影響，被大別造山帶和蘇魯造山帶挾持，在郯廬斷裂帶主線周邊還發(fā)育若干次級(jí)斷裂，次級(jí)斷裂被郯廬斷裂帶主線控制。研究區(qū)還有造山帶、盆地和板塊交接的構(gòu)造背景，如圖1所示(地形數(shù)據(jù)為earth_relief_03s，墨卡托投影)。

本文研究的江蘇段主體位于郯廬斷裂帶的南段，與郯廬斷裂帶中段也有重合。江蘇段基底較為復(fù)雜，以北的山東、遼寧等地區(qū)歷史構(gòu)造活動(dòng)明顯，多有大震發(fā)生；以南的安徽段也有全新世以來的活動(dòng)證據(jù)，近年江蘇段周邊區(qū)域大震少、小震多，發(fā)震情況與斷層的閉鎖性緊密相關(guān)。

2 可見光遙感揭示的郯廬斷裂帶江蘇段特征及F5斷層南延位置確定

2.1 數(shù)據(jù)來源與依據(jù)

近年來研究區(qū)城鎮(zhèn)化建設(shè)導(dǎo)致地表改造較大，構(gòu)造地形地貌痕跡和遺跡破壞較多，因此近20 a左右的高分辨率可見光遙感數(shù)據(jù)對(duì)于斷裂解譯和形變研究并不適用。本文主要選取Landsat7 ETM+、KH-4B衛(wèi)星影像和SRTM(shuttle radar topography mission)的DEM數(shù)據(jù)。根據(jù)地表改造情況和冬季植被稀疏解譯誤差大小，選取1999-12的兩幅Landsat影像；同樣根據(jù)地表改造情況和分辨率大小，選擇地面分辨率為1.8 m的1970年代全色KH-4B衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)。SRTM由美國航空航天局和國防部國家測(cè)繪局聯(lián)合測(cè)量制作，雷達(dá)影像數(shù)據(jù)覆蓋中國全境，本文選用2000年高程精度為30 m、生產(chǎn)精度達(dá)1″的SRTM1數(shù)據(jù)進(jìn)行研究。在部分研究區(qū)的解譯中，使用空間分辨率為5 m的日本ALOS(advanced land observing satellite)衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)進(jìn)行輔助驗(yàn)證。

2.2 數(shù)據(jù)處理方法

本文的可見光遙感影像處理方法及總體流程如圖2所示。顧及到斷裂區(qū)域大氣環(huán)境，選擇Rural氣溶膠模型并采用Gram-Schmidt Pan Sharpening模塊將無地理坐標(biāo)的KH-4B影像與ETM+的8波段進(jìn)行配準(zhǔn)和圖像融合。在圖像信息增強(qiáng)中，采用易于解譯地質(zhì)構(gòu)造地貌邊界的最佳指數(shù)法(optimum index factors,OIF)。經(jīng)對(duì)比實(shí)驗(yàn)可知，對(duì)p121r36影像5、4、1波段進(jìn)行假彩色合成能更清晰地分辨裸露基巖與第四紀(jì)沉積之間的邊界以及串珠狀水系，對(duì)p121r37影像經(jīng)5、3、1波段組合后水系呈天藍(lán)色、基巖呈磚紅色，不同年代地層色調(diào)差異明顯，易于解譯斷裂形態(tài)。通過對(duì)Landsat7 ETM+影像進(jìn)行4、3、2分量組合的纓帽變換，可以反映基巖與周圍第四紀(jì)地貌之間水分含量的差異以及兩者之間的分界線。對(duì)研究區(qū)DEM進(jìn)行地貌渲染，通過設(shè)置太陽入射角和太陽高度角，可從特定角度辨析地形的起伏情況，以識(shí)別線性構(gòu)造體。

圖2 郯廬斷裂帶江蘇段可見光遙感數(shù)據(jù)解譯流程Fig.2 Interpretation process of visible light remote sensing data in Jiangsu section of Tan-Lu fault zone

2.3 主要結(jié)果與發(fā)現(xiàn)

活動(dòng)斷裂作為一種線性構(gòu)造，在遙感影像上的主要特征為兩側(cè)地層在色調(diào)上呈線性對(duì)比、活動(dòng)構(gòu)造會(huì)引起微地貌特征。在識(shí)別出線性體的同時(shí)，還要對(duì)其兩側(cè)是否發(fā)育異常水系格局和整體地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行綜合研判。綜合考慮后，建立郯廬斷裂帶江蘇段的解譯標(biāo)志(表1)。

表1 郯廬斷裂帶江蘇段遙感影像解譯標(biāo)志

郯廬斷裂帶江蘇段北部被大量植被覆蓋，經(jīng)圖像增強(qiáng)和濾波后線性特征增強(qiáng)，可識(shí)別出沖積扇和5～7條方向較為一致的少量右旋扭轉(zhuǎn)、位錯(cuò)沖溝。通過與ALOS影像對(duì)比分析(圖3)可知，右旋結(jié)論可得到有效驗(yàn)證，這也與普遍認(rèn)為的第四紀(jì)以來郯廬斷裂帶右旋運(yùn)動(dòng)性質(zhì)較為一致。

圖3 郯廬斷裂帶江蘇段北部南馬陵山西北角水系格局與右旋特征解譯Fig.3 Interpretation of water system pattern and dextral characteristics in the northwest corner of south Maling mountain in the north of Jiangsu section of Tan-Lu fault zone

對(duì)郯廬斷裂帶江蘇段北段黃巢關(guān)水庫等地區(qū)地貌進(jìn)行解譯發(fā)現(xiàn)，斷裂分隔了左側(cè)基巖山地與右側(cè)第四紀(jì)洪積。對(duì)山脊線進(jìn)行解譯后發(fā)現(xiàn)疑似錯(cuò)動(dòng)情況，對(duì)經(jīng)纓帽變換的4、3、2分量進(jìn)行組合后發(fā)現(xiàn)，由于巖石、植被的含水量差異在圖中表現(xiàn)出不同的色調(diào)，南馬陵山東側(cè)發(fā)育有串珠狀水系，水系發(fā)育伸展方向總體為NE方向，且色調(diào)異常與串珠狀水系的走向和斷裂總體走向具有較高一致性，如圖4所示。

圖4 郯廬斷裂帶江蘇段北部特征地區(qū)遙感影像處理與解譯Fig.4 Remote sensing image processing and interpretation of northern characteristic area of Jiangsu section of Tan-Lu fault zone

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在郯廬斷裂帶江蘇段南部重崗山地區(qū)，以145°作為太陽入射角度可以更好地追蹤斷裂走向。重崗山西側(cè)斷層陡坎特征顯著，這與地質(zhì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)的東側(cè)磚紅色砂巖(K2w)逆沖到西側(cè)土黃色粘土層(Q3)上的結(jié)果具有一致性[1-2]，與Landsat7 ETM+影像的色調(diào)差異也有很好的一致性(圖5)。根據(jù)山體陰影處理效果可知，斷裂重崗山段北部線性特征并不明顯，中南部的線性特征較為顯著，具有隱伏斷層特征，此處解譯為江蘇段馬陵山-重崗山斷裂(F5)的南延。

圖5 郯廬斷裂帶江蘇段南部特征地區(qū)遙感影像處理與解譯Fig.5 Remote sensing image processing and interpretation of southern characteristic area of Jiangsu section of Tan-Lu fault zone

對(duì)上述地區(qū)野外地質(zhì)調(diào)查驗(yàn)證后發(fā)現(xiàn)，郯廬斷裂帶江蘇段北部裸露的基巖以王氏組(K2w)紫紅砂巖為主，地表行跡方向以NE向?yàn)橹鳎@與郯廬斷裂帶帶整體走向一致。以東被黃色粘土所覆蓋，在Landsat7 ETM+影像上也可看出，土壤色調(diào)差異明顯，且發(fā)育有斷層陡坎。在垂直于斷裂方向上發(fā)育有寬度約為0.4～2.0 m的沖溝，實(shí)地調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，沖溝具有右旋性質(zhì)。

綜上可知，通過對(duì)郯廬斷裂帶江蘇段北部的南馬陵山、黃巢關(guān)水庫、嶂山和南部的重崗山等地進(jìn)行可見光遙感影像處理，加以實(shí)地勘察驗(yàn)證，可更好地辨識(shí)活動(dòng)斷裂的幾何特征和地表行跡。尤其是對(duì)郯廬斷裂帶江蘇段南部的一條活動(dòng)隱伏斷裂——馬陵山-重崗山斷裂(F5)的確切位置給予較為明確的厘定，并得到地質(zhì)探槽結(jié)果的驗(yàn)證。

3 微波遙感揭示的郯廬斷裂帶江蘇段活動(dòng)特征

3.1 SBAS-InSAR技術(shù)原理

為解決D-InSAR時(shí)空基線過長造成的兩景影像失相干問題，基于時(shí)間序列分析的SBAS-InSAR(small baseline subset InSAR)技術(shù)通過連接由長基線造成的相對(duì)獨(dú)立的SAR影像，形成短基線影像集合，以增加數(shù)據(jù)采樣率和提高形變監(jiān)測(cè)能力。導(dǎo)入外部DEM數(shù)據(jù)可去除因地形引起的相位誤差，從而得到差分相位，并選取穩(wěn)定的相干點(diǎn)進(jìn)行相位解纏與定標(biāo)處理。

3.2 SBAS-InSAR反演與分析

為研究郯廬斷裂帶江蘇段近年地表形變，選用2015～2020年28景升軌Sentinel-1A衛(wèi)星SLC(single look complex)級(jí)IW(interferometric wide swath)格式影像數(shù)據(jù)。由于可公開下載的Sentinel-1降軌數(shù)據(jù)較少，不適用于SBAS-InSAR方法處理，本文采用ALOS衛(wèi)星L波段SAR數(shù)據(jù)的處理結(jié)果作為升軌數(shù)據(jù)的驗(yàn)證。反演所得的LOS向形變速率結(jié)果如圖6所示(紅框?yàn)樘卣髌拭?，與ALOS衛(wèi)星的PALSAR數(shù)據(jù)處理結(jié)果比對(duì)后可知，LOS向形變具有較好的一致性。

圖6 郯廬斷裂帶江蘇段及鄰區(qū)LOS向形變速率Fig.6 LOS directional rate diagram of Jiangsu section and adjacent area of Tan-Lu fault zone

為了更加充分地研究區(qū)域LOS向形變關(guān)系，選取兩處剖面P1、P2作濾波處理(圖7)。

圖7 剖面LOS向形變趨勢(shì)Fig.7 Deformation trend of sections in LOS direction

由圖6可知，郯廬斷裂帶江蘇段東部區(qū)域自徐州新沂至宿遷市城區(qū)主要表現(xiàn)為沉降，量級(jí)為2～4 mm/a；西部區(qū)域自臨沂至泗縣以北主要表現(xiàn)為抬升，量級(jí)為3～4 mm/a。由圖7可知，斷裂東西兩側(cè)不同地區(qū)形變趨勢(shì)不同甚至相反，量級(jí)為3～5 mm/a，間接反映了塊體運(yùn)動(dòng)情況。

研究區(qū)固體潮、降雨、地下水等自然環(huán)境和城市規(guī)模、城市開發(fā)程度和集中建設(shè)時(shí)間相近，無明顯背景值差異。從板塊力學(xué)的角度來看，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能是近年斷裂兩側(cè)的水平應(yīng)力差異較大。根據(jù)研究結(jié)果可知，郯廬斷裂帶江蘇段的中北部(泗洪以北)東側(cè)城市沉降區(qū)數(shù)量和沉降范圍明顯大于西側(cè)，總體呈現(xiàn)出東降西升的特點(diǎn)，可判斷郯廬斷裂帶江蘇段中北段具有右旋走滑特征；郯廬斷裂帶江蘇段南部(泗洪及以南)在LOS形變上與郯廬斷裂帶中段表現(xiàn)出相反趨勢(shì)，但地表沖溝表現(xiàn)出右旋性質(zhì)，這種矛盾的現(xiàn)象與本文§5和相關(guān)學(xué)者揭示的此段近年深部閉鎖增強(qiáng)有一定關(guān)系，這也進(jìn)一步驗(yàn)證了郯廬斷裂帶總體呈現(xiàn)出明顯的分段性這一結(jié)論。因此，郯廬斷裂帶帶江蘇段總體表現(xiàn)為右旋走滑運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，與前人多數(shù)結(jié)論具有一致性[1,6,9]。

作為一條具有走滑性質(zhì)的斷裂，走滑方向與斷裂延伸方向近似平行，且走滑量更能體現(xiàn)斷裂活動(dòng)性。為將LOS向的形變速率分解至沿?cái)嗔哑叫泻痛怪眱蓚€(gè)主要方向，將對(duì)小范圍形變值分解影響較小的地球曲率視為一個(gè)平面，分解示意及分解后形變量如圖8所示。圖8(a)中OB為平行于斷裂的方向，AB為垂直于斷裂帶的方向，α為投影角，β為郯廬斷裂帶與正北方向的夾角，φ為SAR升軌影像相較于北方向的旋角。

圖8 LOS向分解示意和分解后的走滑速率Fig.8 Schematic diagram of LOS decomposition and strike slip rate after decomposition

存在以下關(guān)系：

Dstrike=DLOS·cosα

Dvertical=DLOS·sinα

式中，Dstrike為斷裂滑動(dòng)，Dvertical為垂直于斷裂的形變速率。研究區(qū)影像旋角φ約為8°，斷裂方位角β約為12°，LOS向形變分解后可得斷裂兩側(cè)相對(duì)走滑量約為4 mm/a。值得注意的是，近年來郯廬斷裂帶江蘇段除東、西兩側(cè)存在形變差異外，南、北兩側(cè)也存在一定差異：以宿遷市城區(qū)為界，郯廬斷裂帶江蘇段中、北部以沉降特征為主，南部以抬升特征為主，差異沉降速率約為3 mm/a。

4 GPS揭示的郯廬斷裂帶江蘇段活動(dòng)特征

以歐亞板塊為參考背景，通過GAMIT/GLOBK處理1998年以來的GPS數(shù)據(jù)，得到江蘇段周邊GPS站點(diǎn)在ITRF2008框架下的坐標(biāo)，GPS水平與垂直速度場(chǎng)(90%置信橢圓)如圖9所示。

圖9 郯廬斷裂帶江蘇段及鄰區(qū)水平與垂向GPS速度場(chǎng)Fig.9 Horizontal and vertical GPS velocity fields of Jiangsu segment of Tan-Lu fault zone and its adjacent areas

由圖可知，郯廬斷裂帶江蘇段所在的華北板塊總體向東偏移，量級(jí)約為6 mm/a，運(yùn)動(dòng)方向近乎垂直于斷裂走向，垂直位移反映出本區(qū)域相較于歐亞板塊總體表現(xiàn)為沉降特征。

為有效解決原始GPS數(shù)據(jù)空間分辨率低的問題，采用三次樣條函數(shù)插值法對(duì)南北向與東西向的速度矢量進(jìn)行插值，計(jì)算結(jié)果如圖10所示。

圖10 郯廬斷裂帶江蘇段及鄰區(qū)GPS速度場(chǎng)水平向插值Fig.10 Horizontal decomposition and interpolation of GPS velocity in Jiangsu segment of Tan-Lu fault zone and its adjacent areas

由圖10(a)可見，C、D區(qū)域呈現(xiàn)明顯的梯度性，南北向速度場(chǎng)與斷裂走向近似平行，D區(qū)域平行于斷裂方向的速率約為-1 mm/a，而斷裂所在區(qū)域速率約為-2.2 mm/a，C區(qū)域約為-0.7 mm/a，即斷裂相對(duì)于東西兩側(cè)出現(xiàn)向南滑動(dòng)現(xiàn)象，且這一現(xiàn)象向北遞減。到了A、B區(qū)域，再次出現(xiàn)斷裂帶兩側(cè)分異的情況，這一現(xiàn)象仍然保持著東側(cè)相對(duì)于西側(cè)向南滑動(dòng)，走滑的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)比南段稍弱。由圖10(b)可見，斷裂東西向速率的分異性與南北向速率的分異性類似，C、D兩處垂直于斷裂方向的速率分別約為7.4 mm/a和6.6 mm/a，表現(xiàn)為東側(cè)塊體的擠壓占主導(dǎo)。綜上可知，郯廬斷裂帶帶表現(xiàn)為右旋走滑的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，這與李臘月等[10]借助近年GPS數(shù)據(jù)通過塊體負(fù)位錯(cuò)模型對(duì)郯廬斷裂帶中南段滑動(dòng)速率的反演結(jié)果有較好的一致性。

5 重力遙感體現(xiàn)的郯廬斷裂帶江蘇段深部特征

重力異常反映了地球內(nèi)部不同深度到地表所有密度不均勻物質(zhì)的分布性質(zhì)，可以揭示地質(zhì)體邊緣分布、殼幔結(jié)構(gòu)以及斷裂的線性展布特征，并為地下、地殼至上地幔深度處的地質(zhì)構(gòu)造研究提供約束[11-12]。其導(dǎo)數(shù)可反映不同地質(zhì)體的交接關(guān)系，識(shí)別不同構(gòu)造的邊界，抑制深部構(gòu)造信息的影響，可劃分不同深度和大小異常場(chǎng)源產(chǎn)生的疊加異常，導(dǎo)數(shù)階次越高分辨率越強(qiáng)，其原理是基于諾依曼無限平面外部問題的解。本文根據(jù)EGM2008球面調(diào)和系數(shù)計(jì)算得到的布格重力異常網(wǎng)格數(shù)據(jù)，并使用FA2BOUG模型計(jì)算區(qū)域尺度上的布格修正。收集的重力異常數(shù)據(jù)分辨率為2′，采樣間隔約為2 km。采用位場(chǎng)數(shù)據(jù)處理方法對(duì)近似場(chǎng)源深度進(jìn)行反演，結(jié)果如圖11所示。

由圖11(a)可見，X方向的方向?qū)?shù)對(duì)NS走向斷裂形跡有較好的突顯作用，研究區(qū)近乎南北向的高正值異常線性特征明顯且方向與郯廬斷裂帶江蘇段走向吻合度較好，其東、西各區(qū)域大體上均為負(fù)異常區(qū)域，可見郯廬斷裂帶分隔了兩側(cè)的地質(zhì)體，與“兩塹一壘”的構(gòu)造格局一致性較好。在其東、西兩側(cè)分布有NS向斷續(xù)分布的線性體構(gòu)造，可能為郯廬斷裂帶系在我國東部延展與破碎的證據(jù)。東側(cè)斜列的NS向低異常區(qū)域與蘇膠塊體中的幾大凹陷對(duì)應(yīng)明顯。

由圖11(b)可見，Y方向的方向?qū)?shù)對(duì)EW走向斷裂形跡突顯效果較好，具有明顯異常特征的斷裂主要位于下?lián)P子板塊與郯廬斷裂帶交接處、斜切的淮陰-響水?dāng)嗔岩约疤K魯造山帶，沭陽凹陷被一圈高正值異常所圍繞，形成孤立的低異常區(qū)，據(jù)此可以推測(cè)凹陷的范圍。進(jìn)行更高階的求導(dǎo)也是推斷凹陷深度的一種途徑。

由圖11(c)可見，垂直于重力場(chǎng)方向的一階導(dǎo)數(shù)可以反映垂向梯度的變化，對(duì)于判斷重力局部異常、劃分構(gòu)造單元和分析斷裂構(gòu)造處地形等方面意義重大。從正、負(fù)異常區(qū)的分布來看，其規(guī)律性不強(qiáng)，地表表現(xiàn)較為破碎，反映出該區(qū)域地殼環(huán)境的復(fù)雜性。值得一提的是，對(duì)于泗洪地區(qū)，無論是在原始的布格重力異常圖上還是在垂向的導(dǎo)數(shù)圖上，均表現(xiàn)為高正值異常，根據(jù)前人的研究[10]，該地區(qū)局部隆升，可能是上地幔高密度物質(zhì)上涌所致。

重力數(shù)據(jù)隨場(chǎng)源深度的變化而變化，沉積層對(duì)觀測(cè)高度的變化相對(duì)于深部地質(zhì)體來說更為敏感。為根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算出場(chǎng)源之外的異常值信息，本文采用向上解析延拓減弱淺層地質(zhì)體的影響，進(jìn)而增強(qiáng)深部地質(zhì)構(gòu)造格局信息。如圖11(d)所示，向地表延拓20 km后，原始的高值異常區(qū)依然保留，增強(qiáng)了固鎮(zhèn)-靈璧-泗縣一帶以及研究區(qū)西北角的高值異常信息。橫向上的變化比縱向劇烈，而郯廬斷裂帶中南段本身的高值異常明顯大于周邊地區(qū)，可作為郯廬斷裂帶是一條NNE走向的莫霍面突變帶的依據(jù)[13]。

綜合各方向?qū)?shù)及向上延拓研究成果，并由圖11(e)可知，縱貫研究區(qū)中央的郯廬斷裂帶使東、西兩側(cè)重力異常出現(xiàn)明顯的西低東高特征分異，西側(cè)的華北板塊重力低值異常和東側(cè)的蘇魯造山帶重力高值異常都十分明顯，由F6(無錫-宿遷斷裂)、F9(海泗斷裂)、F10(邵店-桑墟斷裂)形成的三角形閉域，包含了沭陽凹陷的低值異常區(qū)，往南高值異常稍有緩解。F11(淮陰-響水?dāng)嗔?與F12(洪澤-溝墩斷裂)之間斜列的串珠狀NE向的低值異常區(qū)對(duì)應(yīng)于鹽阜坳陷，同時(shí)也分隔了下?lián)P子板塊。以F23(阜陽-固鎮(zhèn)坳陷南緣斷裂)為分界線，以南EW向的低異常閉圈對(duì)應(yīng)著固鎮(zhèn)坳陷，說明郯廬斷裂帶是該區(qū)域一條重要的地球物理分隔帶。究其原因，反映了地殼起伏較大，推覆構(gòu)造應(yīng)力作用使深部的均衡狀態(tài)被打破。

6 結(jié) 語

1)對(duì)郯廬斷裂帶江蘇段色差、水系分布、沖溝扭轉(zhuǎn)及斷層陡坎等地表行跡進(jìn)行解譯，直接解譯活動(dòng)斷裂總長度約為36 km，平均走向約為NNE10°。結(jié)果表明，南、北兩部的斷裂出露差異較大，與地震活動(dòng)分區(qū)差異有關(guān)。

2)利用SBAS-InSAR反演斷裂區(qū)LOS向和走滑方向形變速率，結(jié)果表明，郯廬斷裂帶江蘇段中、北段為右旋運(yùn)動(dòng)，東部區(qū)域主要表現(xiàn)為沉降且量級(jí)約為2～4 mm/a，西部主要表現(xiàn)為抬升且量級(jí)約為3～4 mm/a。斷裂兩側(cè)相對(duì)走滑量約為4 mm/a，江蘇段北部以沉降特征為主，南部以抬升特征為主，差異沉降速率約為3 mm/a，間接體現(xiàn)了近年來的塊體運(yùn)動(dòng)特征。

3)研究區(qū)近20 a的GPS速度場(chǎng)研究呈現(xiàn)出西高東低、北高南低的整體格局，三次樣條插值后高密度數(shù)據(jù)表明，南北兩側(cè)相對(duì)滑動(dòng)量約為2 mm/a，東西兩側(cè)相對(duì)滑動(dòng)量約為1.4 mm/a，這與斷裂帶兩側(cè)占主導(dǎo)的走滑特征具有一致性。長周期的GPS速度場(chǎng)與短周期的SBAS-InSAR數(shù)據(jù)結(jié)果的差異顯示，近年郯廬斷裂帶江蘇段有走滑加速的趨勢(shì)。

4)通過研究區(qū)布格重力異常、方向?qū)?shù)和向上延拓的研究，闡述研究區(qū)地質(zhì)體之間的交接關(guān)系，并探討該區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力的宏觀格局，體現(xiàn)出郯廬斷裂帶使東、西兩側(cè)重力異常出現(xiàn)明顯的西低東高特征分異。

需再次提出，本文作者及其他學(xué)者近年來對(duì)郯廬斷裂帶江蘇段G-R關(guān)系及b值指示意義的研究[14-15]均顯示，南部閉鎖特征較北部更強(qiáng)，尤其是泗洪至合肥段斷層閉鎖程度較高，易于產(chǎn)生地殼應(yīng)力累積，且近300 a歷史上未發(fā)生大震，再結(jié)合近年相關(guān)地球物理探測(cè)和地震研判成果，此區(qū)間發(fā)生中、強(qiáng)地震的概率和風(fēng)險(xiǎn)值得關(guān)注。

致謝：感謝應(yīng)急管理部國家自然災(zāi)害防治研究院、南京工業(yè)大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院、宿遷市地震服務(wù)中心和江蘇宿遷地震臺(tái)提供相關(guān)資料和幫助。