沂沭断裂带北段全新世活动断层的发现及其意义

王玉叶，朱学强，任天龙，陶有兵，张志刚，郭晶

(1.山东省地质调查院，山东 济南 250000；2.山东建大景园科技有限公司，山东 济南 250000)



沂沭断裂带北段全新世活动断层的发现及其意义

王玉叶1，2，朱学强1，任天龙1，陶有兵1，张志刚1，郭晶1

(1.山东省地质调查院，山东 济南 250000；2.山东建大景园科技有限公司，山东 济南 250000)

沂沭断裂带是一条至今仍在活动的大型活动断层，也是中国东部最大的地震活动带。潍坊北部开展了1∶5万区域地质调查，在于家山下及田庄一带新发现了2条全新世断层，对其分布、产状、运动性质、活动时间及其与浅层地震的关系进行了研究。结果表明，全新世断层多为拉张作用下形成的正断层，具有与基岩区断裂相一致的特征，认为其与沂沭断裂带主干断裂安丘-莒县断裂和鄌郚-葛沟断裂有明显的继承性或派生性关系。同时，依据断层切割了晚更新世大站组、全新世黑土湖组及白云湖组，又被人工堆积物所覆盖，判断断层形成时间距今2.1Ka，并且与地震活动有很好的相关性。沂沭断裂带北段全新世断层的发现，对莱州湾南岸的新构造运动研究和地震危险性评价有重要意义。

沂沭断裂带；全新世断层；活动断层；地震活动

0 引言

活动断层是指晚更新世以来,有证据显示活动过,而未来有可能再度活动的断层。沂沭断裂带是指郯庐断裂带在山东境内的出露部分，是一条NNE向的岩石圈尺度的巨型断裂带，也是一条至今仍在活动的大型活动断层，同时也是中国东部最大的地震活动带[1-3]，对现今的地震活动有很强的控制作用。在经历了晩白垩世-古近纪的伸展活动后[4-5]，自新生代以来，由于深部地质作用减弱，裂谷作用消亡[6]，在NEE向主压应力作用下，沂沭断裂带转化为一条右行走滑性质的断裂带[7-8]，同时叠加了强烈的拉张裂陷作用。晚更新世以来，沂沭断裂带各级断裂主要是对晚古近纪-中更新世的继承和发展，断裂向上延伸的同时，造成侧向上构造形变范围的扩大。横切沂沭断裂带的浅层地震剖面显示：各级断裂向上延伸均切穿上更新统底界，断层性质为张性正断层，在垂直方向上有较大的位移量，晚更新世沉积底界垂向位错量为6～11m，部分断层错动全新世沉积底界0.4～0.9m[9]。

沂沭断裂带北段基本隐伏于第四系之下，其活动性认识多来自地震勘探资料[10]，缺少野外全新世活动的报道。因此，在野外调查的过程中，特别关注了活动断裂，特别是全新世断裂。

1 地质概况

沂沭断裂带北段是指位于潍坊市北部至莱州湾一带的隐伏断裂分布区(图1)，除昌邑市以南朱里一带有出露外，基本为第四系覆盖，属于第四纪冲积平原区。构造单元上隶属于济阳坳陷分区及沂沭断裂带分区。地层以新生代陆源碎屑沉积为主夹火山岩、火山碎屑岩系。其中古近系和新近系基本被覆于第四系之下，少见出露。

沂沭断裂带北段隐伏区的构造格局与南部基岩区的格局是一致的，分为东西两支，由西而东依次为鄌郚-葛沟断裂、沂水-汤头断裂、安丘-莒县断裂和昌邑-大店断裂。主断裂面平直而且陡立，发育典型的花状构造(图2)[11]。其中东西两支主干断裂之间发育的新生代凸起与凹陷明显受断裂带控制。其中沂沭断裂带主干断裂的新构造特征表现为：

1—太古界；2—元古界；3—古生界；4—中生界；5—新生界；6—断裂；7—推测断裂；8—地震剖面位置；9—全新世断裂发现地点(D01为田庄；D02为于家山下)图1 研究区地质简图

(1)鄌郚-葛沟断裂：是沂沭断裂带的西边界断裂，在马站-高桥一带切割晚更新世地层，断层产状70°∠60°，为正断层。该断裂在潍坊市有错动全新世地层的现象。

(2)沂水-汤头断裂在沂水段断层带较宽，发育有新的断层泥，错断了中更新世羊栏河组含砂砾亚粘土及晚更新世大站组亚粘土。但是，该断裂北延构造行迹减弱，潍坊市沂水-汤头断裂隐伏区经浅层人工地震及钻探验证发现，该断裂错断了中更新世以下的所有地层，但对于晚更新世以来的沉积地层无影响，不属于晚更新世活动断层[12]。

(3)安丘-莒县断裂与昌邑-大店断裂在沂沭断裂带北部合为一条断裂，是第四纪晚期以来的主要断裂，由一系列的右行斜列的次级断裂组成，具有右行走滑运动性质[13]。该断裂带整体走向为NE 20°，但其中次级断裂的走向为10°～15°，明显错断了全新世早期地层，是潍北地区的主要活动断层。

PreE—前古近纪；E1k—孔店组；E2s4—沙河街组四段；E2s3—沙河街组三段；E2-3s1+2—沙河街组一、二段；E3d—东营组；N1g—馆陶组；N2m—明化镇组；Q—第四系图2 沂沭断裂带北段典型地震剖面

2 地震勘探资料显示的沂沭断裂带北段全新世断裂特征

跨沂沭断裂带的反射地震剖面可以显示其延伸、运动学和活动时限[14]。沂沭断裂带北段的地震剖面显示沂沭断裂带由鄌郚-葛沟和昌邑-大店两支主干断裂构成(图3)[15]，鄌郚-葛沟断裂东倾，昌邑-大店断裂西倾，第四系内断裂面近直立，向下断层面由陡变缓。东西两支主断裂皆沿基底断裂向上扩展而切入第四系。断裂两侧第四系底面显示既有正断层，也有逆断层。其次级断裂同样显示利用新近纪断层复活而向上切入第四系。主干断裂与次级断裂剖面上组合成负花型或“Y”型构造。远离主干断裂，第四纪断层明显减少或缺失。

在莱州湾，油田部门跨鄌郚-葛沟断裂进行了浅震勘探，测线上发现了错断晚更新世地层的证据：剖面上出现了3条高角度正断层(图4)[16]，错断了全新世早期地层，垂向断距约1.5m，但全新世中晚期地层无明显错断现象。

安丘-莒县断裂在浅层地震剖面上所反映的断裂点，在平面上大致沿深部的老断裂带分布，但是并不在一条直线上，而是组成了两段右行斜列的次级断层，说明活动断层在继承早期构造特征的基础上还有一定的新生性。根据浅层地震剖面图像(图5)[16]，断裂具有明显的正断层活动特征，西盘下降并形成牵引褶皱，断距约2m，断裂点错断的最新地层为晚更新世晚期至全新世早期的风成黄土(相当于大站组层位)。另外，断裂西盘发育的背斜构造两翼地层为晚更新世晚期至全新世早期的风成黄土，地层产状向上明显变缓，构造变形自下而上逐渐变弱，至全新世中晚期海相地层未发现明显的变形，该变形具生长褶皱的特点，背斜变形时间应为全新世早期(距今10Ka左右)。

E—古近纪；Ng—馆陶组；Nm—明化镇组；Q—第四系图3 潍北地区沂沭断裂带地震解释剖面

图4 多条切割晚更新世-全新世早期地层的高角度断层

图5 切割全新统底部断层，断裂西盘有明显的牵引褶皱

3 沂沭断裂带北段全新世断层特征

沂沭断裂带北段基本隐伏于第四系下，只有安丘-莒县断裂在朱里以南断裂形迹较清晰。

在朱里一带基岩出露区，安丘-莒县断裂平面上呈直线状，走向NNE 14°，断面既有东倾也有西倾，倾角在60°～80°之间，剖面上表现出西升东降的活动性质。在朱里村西的地形转折部位，断裂明显错断了第四系下部的红色砂砾石层以及晚更新世大站组浅黄色粉砂质粘土及粘土质粉砂(图6)，断层面西倾，产状为288°∠63°，剖面上表现出右行逆冲的活动性质。断裂带内发育宽13m的断层泥和劈理岩化带，断层泥为灰黑色，含角砾。在上游村南采石场中可见宽约百余米的碎裂岩化带，最新活动面的产状为110°∠83°，断层破碎带发育红色断层泥、碎裂岩和构造角砾岩，同时断裂切割了中更新世于泉组砾石层，砾石层可见强烈的高岭土化现象。整个剖面被一层薄的全新世黑土湖组灰黑色粉砂质粘土所覆盖。说明断裂在晚更新世至全新世早期发生过活动。第四系覆盖区分别在于家山下村和田庄发现全新世断层。

—山前组褐灰色粉砂质粘土；Qpdb—大埠组紫红色砂质粘土；Qpyq—于泉组灰白色白皮砾石层；N1n—牛山组玄武岩；K2h—红土崖组a—劈理化紫红-灰白色泥质粉砂岩；b—片理化紫红断层泥；c—片理化紫红-灰绿色泥质粉砂岩；d—碎裂岩化玄武岩图6 朱里镇公路北采土坑壁安丘-莒县断裂剖面

3.1 于家山下断层

该全新世断层出露于昌邑市于家山下村内路边陡壁(图7)。主断层产状为18°∠71°，切割晚更新世大站组的次级断层产状为41°∠82°。主断层下盘底部为中生代王氏群红土崖组灰紫色粉砂质泥岩、泥质粉砂岩，片理化非常强烈(图7中①)，其上为五图群朱璧店组卵砾岩角砾(图7中②)，透镜状砂、粘土混合体(图7中③)，顶部为人工堆积物(图7中④)，含有人工陶片。上盘为⑤晚更新世大站组粘土质粉砂，弱固结，垂向劈理较发育。

①片理化紫色粉砂质泥岩；②砾岩；③透镜状砂、粘土混合体；④人工堆积物；⑤粘土质粉砂图7 于家山下断裂特征

可以清晰的看出，晚更新世大站组逆冲于晩白垩世红土崖组之上，由此断定主断面断层性质为高角度逆冲断层，擦痕及构造透镜体等特征又显示明显的右旋特征；次级断裂为正断层，形成时代明显晚于更新世大站组(14C同位素年龄为10.02Ka)，活动时代应为全新世。按照安丘-莒县断裂的产状及地震剖面所反映的位置来看，于家山下全新世断层属于安丘-莒县断裂的继承性活动断裂，其断层特征、构造岩、活动性质均与安丘-莒县断裂朱里段断裂特征一致。

在朱里镇以北的方家屯和赵家庄等地也发现了安丘-莒县断裂全新世活动。表现为断裂切割全新世寒亭组风成黄土埠的现象，黄土埠顶界14C同位素年龄为(5.75±0.1)Ka[17]。耕植土之下，地裂缝中见有砂质脉，显然是地震引起的沙土液化，沿地裂缝涌出地表所为，进一步确定了断裂的形成时代为全新世晚期。

3.2 田庄断层

在田马村西侧古河道中的一个沙土坑内见断层出露点(图8)，断层产状为24°∠71°，为一正断层，断层破碎带宽2～5cm，破碎带岩性为片理化粘土质粉沙、粉砂质粘土。断层上盘岩性自下而上依次为晚更新世大站组灰褐色含姜结核粉砂质粘土(图8中①)；全新世黑土湖组灰黑色含碳质粘土(图8中②)，14C同位素年龄为5.25Ka；全新世临沂组土黄色粘土质粉砂(图8中③)；断层下盘岩性自下而上依次为晚更新世大站组灰褐色含姜结核粉砂质粘土(图8中④)；全新世白云湖组灰黑色含碳质粘土(图8中⑤)，14C同位素年龄为2.1Ka。由此可见该断层的形成时间为距今5.25～2.1Ka，甚至更晚。田庄断层反映了鄌郚-葛沟断裂全新世活动所造成的侧向上构造形变范围的扩大。全新世断层具有与基岩区断裂相一致的特征，与地震勘探剖面均反映具有全新世活动性，表明与沂沭断裂具有明显的继承性或派生性关系。

①—灰褐色含姜结核粉砂质粘土；②—灰黑色含炭质粘土；③—土黄色粘土质粉砂；④—灰黑色含姜结核粉砂质粘土；⑤—灰黑色含炭质粘土图8 田庄断裂特征

4 结论

(1)沂沭断裂带及其附近在历史上地震活动从未间断过，它们的震中位置均位于沂沭断裂带上，而小地震更是时有发生，这些大大小小的地震，揭示了沂沭断裂带是一条至今仍在活动的长寿断裂，是发震构造[18-20]，而其中的全新世断层只是地震活动的表现形式之一。由此可见，沂沭断裂带北段全新世断层很可能是沂沭断裂带引发地震的地表破裂带。断层切割的最新地层为距今2.1Ka，推测其为公元70年安丘7.3级地震的地表破裂。

(2)沂沭断裂带北段的野外特征与地震勘探剖面反映的断裂特征相一致，均说明其在全新世构造活动仍然强烈，主要表现为伸展期的断陷活动。

(3)全新世断裂与沂沭断裂带引发的地震关系密切[21-22]，活动断层的重复破裂不仅导致地震发生，而且直接影响到活动断层周围居民的生命和财产安全以及生产和生活环境。因此，沂沭断裂带北段全新世活动的发现，对于莱州湾南岸的新构造运动研究和地震危险性评价及区域地壳稳定性评价有重要的现实意义。

[1] 朱光，刘国生，牛漫兰，等.郯庐断裂带晚第三纪以来的浅部挤压活动与深部过程[J].地震地质，2002，24(2)：265-277.

[2] 徐嘉炜，马国锋.郯庐断裂带研究的十年回顾[J].地质论评，1992，38(4)：316-324.

[3] 张培震，邓起东.中国大陆的强震活动与活动地块[J].中国科学D辑：地球科学，2003，33(增刊)：12-20.

[4] 高祥林.渤海中部郯庐断裂带的近期活动与渤海新近纪新生断裂[J].地质科学，2006，41(2)：355-364.

[5] 朱光，张力，谢成龙，等.郯庐断裂带构造演化的同位素年代学制约[J].地质科学，2009，44(4)：1327-1342.

[6] 刘宏滨.郯庐断裂中段沂沭裂谷系的构造作用和岩浆活动[J].山东地质，1986，2(1)：40-53.

[7] 詹润，朱光.渤海海域郯庐断裂带新生代活动方式与演化规律[J].地震科学，2012，47(4)：1130-1150.

[8] 姜建平.营口—潍坊断裂新生代运动学特征[J].海洋地质与第四纪地质，2008，28(4)：57-64.

[9] 李西双，赵月霞，刘保华，等.郯庐断裂带渤海段晚更新世以来的浅层构造变形和活动性[J].科学通报，2010，55(8)：684-692.

[10] 徐芹芹，季建清.郯庐断裂带早新生代的活动研究[J].地质科学，2008，44(3)：855-864.

[11] 王应斌，黄雷.渤海海域营潍断裂带展布特征及新生代控盆模式[J].地质学报，2013，87(12)：1811-1818.

[12] 贾荣光，王志才，王健，等.潍坊市主要隐伏断层活动特征研究[J].震灾防御技术，2007，2(3)：249-263.

[13] 侯建华，任天龙，朱学强，等.安丘—莒县断裂北段构造特征研究[J].山东国土资源，2016，32(6)：1-8.

[14] 韩文功，季建清，王金铎，等.郯庐断裂带古新世—早始新世左旋走滑活动的反射地震证据[J].自然科学进展，2005，15(11)：1383-1388.

[15] 胡惟，朱光，宋利宏，等.郯庐断裂带渤海段第四纪活动规律探讨[J].地学前缘，2013，20(4)：137-150.

[16] 王志才，邓起东，杜宪宋，等.莱州湾海域郯庐断裂带活断层探测[J].地震学报，2006，28(5)：493-503.

[17] 张祖陆.渤海莱州湾南岸平原黄土阜地貌及其古地理意义[J].地理学报，1995，9(50)：465-470.

[18] 王华林.公元70年诸城—昌乐地震发震构造的初步研究[J].地震学刊，1990，(3)：100-130.

[21] 张培震，闵伟，邓启东，等.海原活动断裂带的古地震与强震复发规律[J].中国科学D辑，2003，33(8)：705-713.

[22] 李兴唐.活动断裂研究与工程评价[M].北京：地质出版社，1991：155-160.

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；编辑：曹丽丽 基金项目：山东1∶5万寿光等四幅区调项目[鲁勘字(2013)43号]研究成果 作者简介：王玉叶(1990—)，女，山东济南人，助理工程师，主要从事景观建筑设计；E-mail：1034673678@qq.com

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王玉叶，朱学强，任天龙，等.沂沭断裂带北段全新世活动断层的发现及其意义[J].山东国土资源，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.