安丘-莒县断裂北段构造特征研究

侯建华，任天龙，朱学强，黄永波，杨仕鹏，秦杰

(山东省地质调查院，山东 济南　250013)



安丘-莒县断裂北段构造特征研究

侯建华，任天龙，朱学强，黄永波，杨仕鹏，秦杰

(山东省地质调查院，山东 济南250013)

摘要：郯庐断裂带是中国东部乃至亚洲大地构造演化中最重要的构造带，其山东段沂沭断裂带也一直是地学研究的热点，而安丘-莒县断裂更是新构造活动频发的活断层。该文在野外实际调查的基础上，从安丘-莒县断裂的控盆以及与地质体的切割关系入手，参考区域地质资料，结合物探、钻探研究成果，对安丘-莒县断裂北段的几何学、运动学特征进行了综合研究，对其新构造活动进行了初步探讨，认为早白垩世以后的“主活动”具有多阶段性、多期次性，是对早期先存断裂的继承与发展，晚更新世晚期右行走滑兼具小角度逆冲阶段。

关键词：安丘-莒县断裂；几何学；运动学；新活动性

引文格式：侯建华，任天龙，朱学强，等.莒县断裂北段构造特征研究[J].山东国土资源，2016,32(6)：1-8.HOU Jianhua, REN Tianlong, ZHU Xueqiang, etc. Study on Tectonic Characterisitcs of Northern Anqiu-Juxian Fault[J].Shandong Land and Resources, 2016,32(6)：1-8.

0引言

郯庐断裂带是中国东部一条十分重要的深大断裂，对中国东部乃至亚洲大地构造演化有着重要影响[1]，而且其与现代地震活动关系密切[2-8]，并具有明显的分段性特征[9-12]。自1957年由地矿部航空物探大队发现，1958年底由北京地质学院正式命名近60年来，许多学者从不同的角度对其进行了详细的研究：李四光认为它是一条强烈的破碎带，是新华夏及中华夏系褶皱及冲断构造线[13]；张文佑认为它是大陆板块内部的先成边界，形成于太古代末，在元古代、古生代为一条主要的平移断层，在中生代与古近纪以拉开为主，新近纪又转为以挤压兼右旋剪切为主；黄汲清等人认为它属于超壳断裂中的岩石圈断裂，与安德列斯断层相似，同属剪切深断裂；李春昱认为它是我国东部的一个大型平移断裂，从板块构造观点看，可能是转换断层[14]；徐嘉炜认为它是世界大陆规模最大的平移断层之一，发生过强烈的左行平移[2]；许志琴等人认为它在印支期可能是陆内俯冲型左行韧性剪切带[15]。

沂沭断裂带是郯庐断裂带山东段，其自东向西依次为F1昌邑-大店断裂、F2安丘-莒县断裂、F3沂水-汤头断裂、F4鄌郚-葛沟断裂4条主干断裂形成“二堑夹一垒”的构造格局。其构造变形强烈而复杂，对两侧的沉积作用、岩浆作用有明显的控制作用。断裂带演化历史复杂，各阶段力学性质不同，不同区段构造反映也不同，总体上由这些不同性质、不同级别的断裂构造、牵引构造及断块构造共同构成了复杂的构造带。该文仅对安丘-莒县断裂北段的断裂几何学及活动特征进行分析研究，并对其新构造活动进行初步探讨，以期为受该断裂影响地区的防震减灾、地壳稳定性评价及相关建设规划提供参考。

1断裂概况

安丘-莒县断裂山东境内南起红花埠经曹庄、洪瑞、夏庄、招贤、孟疃、安丘石埠子、庵上、田家官庄、青云山至昌邑辛安庄、下营向北延伸入渤海湾，总体走向10°～20°，长约330km，断裂南北两端为第四系所覆盖，中南部露头较连续，由一组平行断面组成，各断面产状变化较大，倾向不定(NWW或SEE)，倾角一般70°～80°，不同区段断裂特征具有明显差异性。

遥感影像上其表现出明显的线性特征，区域重、磁图上则表现为走向NNE的线性梯度带或线性、串珠异常带，其明显控制了第四系的沉积及水系的展布，也间接反映了其强烈的新构造活动。较多研究也表明，晚更新世晚期以来，沂沭断裂带的新构造

根据安丘-莒县北段断裂发育及第四系覆盖情况可分为3段(图1)。

1—太古界；2—元古界；3—古生界；4—中生界；5—断裂构造；6—地质剖面位置；7—浅层地震剖面图1　沂沭断裂带构造简图(示研究区主要断裂及剖面位置)

(1)安丘段：南起官庄经田家官庄、安丘青云山，北至穆村，该段南流南为河流相沉积物浅覆盖，露头较好，多处可见主断面及次级断面，出露地层为大盛群、莱阳群，并以断面清楚，构造带宽，发育大量牵引褶皱及构造透镜体带、构造劈理带、劈理化断层泥为特征。

(2)朱里段：南起穆村，北至昌邑文山，断裂为第四系所覆盖，但南部覆盖较浅，断裂南东盘主要为王氏群、五图群地层；断裂北西盘为青山群火山岩，局部为临朐群玄武岩、砂砾岩；区内该段南部多处可见主断面及次级断面，并发育规模较大的劈理化带及断层泥。

(3)夏店西-下营段：断裂控制了潍河展布，自下营北延入渤海湾，该段第四系覆盖很厚，据物探及钻探资料显示厚度可达200m左右，并有错切第四系的迹象。

2几何学运动学特征

安丘-莒县断裂北段走向NNE，南起安丘市官庄经昌邑至下营延伸入渤海湾。遥感影像表现为明显的线性构造，代表断层两盘不同的岩性或不同的地形、地貌特征。调查发现断裂主断裂破碎带多呈现由内向外的断层泥、断层角砾岩、碎裂岩的明显分带现象，而且各带常具有面理化特征。结合最近的区调成果以及物探、钻探资料(地质剖面资料均来源于山东省地质调查院的区域地质调查成果)，将各段几何学、运动学、典型剖面结构特征以及物探剖面构造解译分述如下。

2.1安丘段典型剖面结构

(1)田家官庄-川里安丘-莒县构造剖面(图2)。该段在田家官庄一带可见8～9条断面，露头较好，以店东营-曹家五里河断裂和赵家官庄-青云山断裂规模最大，其中后者为主断裂，以断面清楚，构造带宽，发育大量牵引褶皱及构造透镜体带、构造劈理带为主要特征。

1—砂砾岩；2—粉砂岩；3—砂岩；4—泥质粉砂岩；5—岩屑杂砂岩；6—粉砂质泥岩；7—长石砂岩；8—玄武玢岩；9—劈理化带；10—构造透镜体；11—断层；12—构造强迫平行化带图2　山东省安丘市白芬子镇田家官庄-川里安丘-莒县断裂构造剖面(据1∶25万潍坊幅)

店东营-曹家五里河断裂发育牵引褶皱，安山质、灰岩质构造透镜体、构造角砾岩，构造透镜体成分来自下部层位的青山群及古生界，断裂两盘均为王氏群，构造带宽大于50m，主断面产状105°∠71°。运动学特征复杂，显示多期活动，综合分析剖面上具指向性的构造形迹其最后一期应为右行压扭的运动学特征。

赵家官庄-青云山断裂规模更大，主构造产状291°∠65°，宽大于200m，发育较宽的挤压劈理带、构造透镜体带、强迫平行带以及挤压褶皱带。带内发育各种规模的透镜体，褶皱带与劈理化带相间，形成大量的紧闭、同斜、“V”型、“M”型褶皱，具指向性的构造形迹显示其强烈挤压和右行平移的运动学特征。大盛群中侵入的史家屯潜玄武岩也同时发生褶皱，表明最晚一期构造活动时间应为早古近纪。

(2)李家埠-为善安丘-莒县断裂构造剖面(图3)该段在安丘市区东青云山一带可见露头，5条断面发育在2km宽的范围内，各条断裂倾向稳定，倾角较陡。各断裂破碎带宽10～100m不等，主要发育构造透镜体、劈理化断层泥，断裂之间的地层多发生褶皱。断裂发育于王氏群红土崖组与大盛群田家楼组之间，发育砖红色挤压劈理化带、砖红色构造角砾岩带、构造透镜体带、强迫平行带及节理密集带，在挤压劈理化带中，充填大量的方解石脉，主带宽100m左右，主断面产状253°∠60°。在青云山形成一紧闭的向斜构造，反映了断裂在古近纪以后，以挤压或右行压扭为主的运动学特征。

1—细砂岩；2—杂砂岩；3—砾岩；4—泥质粉砂岩；5—粉砂质泥岩；6—泥岩；7—玄武质沉集块岩；8—玄武质砾岩；9—潜玄武岩体；10—杏仁状玄武岩；11—劈理化断层泥；12—构造角砾岩带图3　山东省安丘市贾戈镇李家埠-为善安丘-莒县断裂构造剖面(据1∶25万潍坊幅)

次级断裂以f1常家庄和f2田家官庄-大沙埠规模较大，常家庄断裂位于青云山东的为善一带，断面产状80°∠87°，宽25m，发育构造劈理化带，构造透镜体带，构造透镜体大小一般10～100cm，均呈不对称的“σ”型，显示强烈的压性兼有右行扭动的运动学特征。田家官庄-大沙埠断裂位于青云山以西一带，产状110°∠80°，宽20m，发育构造劈理带。

在李家埠南一带，断裂带也至少由5条断面组成，断裂切割青云山西的向斜核部(王氏群)，红土崖组史家屯玄武岩段被切割，并且发生重复和产状混乱，带内小规模牵引褶皱发育，其轴向为NE向。

2.2朱里段典型剖面结构

该段第四系覆盖浅，露头零星，可见3～4条断裂，其中院上断裂和后巡栈断裂规模较大，综合各研究结果认为后者为主断裂。以断面清楚，构造带宽，发育规模较大的构造透镜体带、劈理化带及断层泥，局部可见错切第四系为特征。因所断地层岩石物性(粘土、砂砾岩、粉砂岩)偏软且易风化剥蚀，均不发育擦痕、阶步等构造标志。

(1)309国道安丘-莒县断裂构造剖面(图4)。该段在朱里镇南309国道边可见安丘-莒县断裂主断面，走向约20°，近直立西倾，与东盘玄武岩接触界面平直，产状295°∠78°。断层带内变形极为强烈，表现出强烈劈理化、片理化及内部构造角砾(红土崖组组分)的强烈透镜化，这些角砾多高岭土化，具体表现为暗紫色劈理化基质的两组面理绕灰白色、灰绿色透镜化岩块边缘呈弧状弯曲并相互切割，形成“网结状”构造，据面理切割关系指示其在垂向上具有压性特征，这与透镜体的叠瓦式排列显示的运动学特征是一致；而角砾岩带内构造角砾透镜体的展布形态及其多米诺式排列特点显示其具有右行剪切的运动学特征，综上所述该断裂在新近纪后具右行压扭的运动学特征。

(2)后巡栈安丘-莒县断裂构造剖面(图5)。该段在昌邑市朱里镇后巡栈村西北角东西向陡壁可见露头，断裂构造现象清晰。断层f1为次级断裂，北西盘为新近纪牛山组灰黑色气孔状玄武岩，发育球状风化，球面状弧形面理被断层所切割，指示压性特征(图5-a)；南东盘为白垩纪红土崖组强烈劈理化、透镜化的砖红色泥质粉砂岩。断层破碎带见于下盘宽约7m，发育强劈理化灰紫色、灰绿色断层泥、构造透镜体及劈理化面理，劈理产状325°∠56°，断面平直，产状316°∠46°与区域上总体产状不协调，应为局部产状。

1—细砂岩；2—玄武岩；3—杏仁状玄武岩；4—碎裂岩化玄武岩；5—断层；6—劈理图4　山东省昌邑市朱里镇309国道安丘-莒县断裂构造剖面(据1∶5万辛安庄等5幅)

1—砾石；2—砂；3—含砾粘土质粉砂；4—粉砂质粘土；5—砾岩；6—含砾砂岩；7—粉砂岩；8—玄武岩；9—断层及活动期次；10—劈理图5　山东省昌邑市朱里镇后巡栈安丘-莒县断裂构造剖面(据1∶5万辛安庄等5幅)

断层f2为安丘-莒县主干断裂，错断第四系，据地貌及标志层判断断距6m左右。断裂北西盘为晚更新世大站组棕黄色含细砾粉砂质粘土，内部发育劈理化带宽约40cm，未切穿地表，沿f2走向南西20m小陡壁处仍可见，但宽度达1.2m，并且多见膨润土化的构造透镜体(图5-b)；南东盘为新近纪牛山组灰白—灰黄色砂砾岩，靠近破碎带的砾岩透镜体垂向上呈多米诺式左旋排列，指示张性特征(图5-c)；断层破碎带宽1.7m，发育劈理化带、角砾岩带，断面平直，断层总体产状280°∠74°。另外在牛山组砂砾岩中发育派生的次级小型断裂f3，f4，f5，性质基本一致，均为张性。

2.3夏店西-下营段

该段第四系覆盖很厚，据物探及钻探资料显示厚度可达200m左右，并有错切第四系的迹象，断裂控制了潍河展布，自下营北延入渤海湾。其与昌邑-大店断裂的北延在渤海海域构成“营潍断裂带”的东支，对新近纪地层展布及构造活动具有明显的控制意义，并在全新世早期仍然活动[24-27]。

胜利油田完成的横跨沂沭断裂带的大地电磁测深剖面t101线反演结果表明东界断裂(昌邑-大店断裂、安丘-莒县断裂)为位于胶北隆起的高阻体与断裂带内的高导体之间的陡立边界，断面东倾，在地壳浅部断裂被晚期的逆冲断层切割。该断裂电性差异明显，应为主边界断裂*严乐佳，合肥工业大学硕士学位论文，郯庐断裂带山东段新构造活动特征与动力学机制，2013年。，但这与现有的地震反射剖面构造解译略有差异。

b-b＇(91.4)，d-d＇剖面位置见图1，F1，F2，F3，F4同图1。地震反射研究结果显示(图6)：平面上的沂沭断裂带在渤海海域内的延伸方向基本与根据重力和航磁资料推断的延伸情况一致，也发育东、西两支，共4条断裂，分别对应陆上的F1～F4(同图1)；垂向上沂沭断裂带深部的延伸在剖面上虽然没有清楚的反射层显示，但从反射地震剖面可清晰识别两侧地质体之间的界线，断裂构造面近直立，自下而上分叉散开，呈花状构造，构造样式与拉伸环境下形成的犁状正断层构造截然不同，显示其走滑运动的特点[28]。沂沭断裂带东西两支显示断层陡倾和典型的花状构造，其在深达20km乃至50km仍然陡立平直，两侧的高阻体与低阻体界线分明呈现出典型的走滑样式[29]。

根据地震反射界面(T7，T8和Tr)的特点，可以确定断裂带西盘断陷盆地沉积的是孔店-沙河街组四段的地层。这种东断西超的地层发育反映了孔店-沙河街组四段同构造沉积的特点，即沉积凹陷的形成与断裂带活动过程中的垂向运动分量有关系。潍北凹陷东西向剖面上(图7)也可以识别出同一现象，从剖面上看，潍北凹陷是一个东断西超孔店-沙河街组四段沉积时期的凹陷，这样的形态特征是由沂沭断裂带在古新世-早始新世的活动造成的。

3结论

安丘-莒县断裂规模巨大、切割深度巨大，派生、伴生的构造非常发育，且规模较大，其活动具有分段性、多期性及复杂性的特点。在不同的区段几何学、运动学具有一定的差异，表现出不同特征的构造样式[30-31]；其形成演化历史复杂，发育多期次张、压、扭、滑各类构造形迹的叠加，明显不能局限于用一次断裂活动来解释如此复杂的构造现象[3]；除主干断裂外还发育大量次级断裂，而且晚期构造形迹叠加于早期之上甚至局部早期构造形迹已被完全改造或破坏，同时受断裂活动强度以及风化剥蚀的影响，这难免在断裂活动期次、力学性质等的判断上造成一定影响。

该次野外工作尽可能选择了露头较好的地段并且综合应用多种构造解析方法进行综合分析，认为早白垩世以来安丘-莒县断裂的“主活动”具有多阶段性、多期次性。

(1)早白垩世张性阶段，主要表现为断裂带中的张性构造角砾岩及其控制中生代沉积盆地的边界。同时显示一定的压扭性特征，莱阳期，活动微弱；青山期，左行平移与火山喷发同时(伴随张性活动形成青山群火山岩)，应为主要平移期；主要由大店断裂活动形成进一步的拉分及平移深陷盆地(断裂带内沉积大盛群)。

图6　济阳坳陷东西向地震反射剖面构造解译图(据徐芹芹等，2008)

图7　潍北凹陷东西向地震反射剖面构造解译图(据徐芹芹等略改，2008)

(2)晚白垩世左行压扭性阶段，主要表现为断裂带中普遍发育的压扭性的构造透镜体，片理化带以及断裂西侧广泛发育的平移牵引构造，如层间拆离构造、牵引帚状构造等，扭动方向均为左行。

(3)古新世以后右行压扭性阶段，发育在较晚时期，与齐广断裂一起控制了济阳群的沉积，以该断裂带的新断层泥、王氏群强烈的右行挤压劈理带及牵引褶皱为特征。

(4)新构造活动阶段，安丘-莒县断裂展布于第四系厚度强烈变化的梯度带上，构造活动对第四系的沉积控制作用明显，也对水系展布具有明显的控制作用，间接反映了其第四纪以来强烈的新活动性。其发生新构造活动区段的空间展布位置与先存断裂位置基本吻合，应是主干断裂或次级断裂复活而向上扩展，同时侧向上构造变形范围逐渐加大，伴生的次级断裂密度不断增大，又由于受累加构造强度的制约，局部切错第四系并可能造成地表破裂，这是对早期先存断裂的继承与发展。晚更新世晚期右行走滑兼具小角度逆冲阶段，以断层泥、构造透镜体带、劈理化带及牵引褶皱为特征；由于第四系对应力的吸收及隐藏作用，断裂活动基本未影响全新世地层，但也不排除局部发生构造变形的可能。

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Study on Tectonic Characterisitcs of Northern Anqiu-Juxian Fault

HOU Jianhua, REN Tianlong, ZHU Xueqiang, HUANG Yongbo, YANG Shipeng, QIN Jie

(Shandong Geological Surveying Institute, Shandong Jinan 250013, China)

Abstract:Tancheng-Lujiang fault zone is an important tectonic zone in geotectonic evolution in eastern China and even in Asia. Yishu fault zone in Shandong secton is a hotspot, and Anqiu-Juxian fault belongs to one of active faults of new tectonic movements. On the basis of field survey, through comprehensive study on the relation between control-basin and kinematics of north Anqiu-Juxian fault, referring geological information, combining with geophysical and geochemical studying achievements, geometry and kinematics characteristics along the northern section of Anqiu-Juxian fault have been comprehensively studied, and the new tectonic activity has been preliminarily discussed. It is regarded that after the early Cretaceous, the main activity has the characteristics of multi-stage and multi period. It is the inheritance and development of the former fractures, and late Pleistocene is right walking slide and small angle thrust stage.

Key words:Anqiu-Juxian fault; geometry; kinematics; new activity

收稿日期：2015-12-17；

修订日期：2016-03-29；编辑：曹丽丽

基金项目：中国地质调查局项目(编号1212011220485、编号1212010811029)

作者简介：侯建华(1978—)，男，山东临朐人，高级工程师，主要从事区域地质调查与研究工作；E-mail：jscarj@163.com

中图分类号：P315.2

文献标识码：A