断裂带全新世是否活动和古地震序列是了解该断裂带断层活动习性及评价断裂带沿线地区地震危险性的重要参数.郯庐断裂带(以下简称郯庐带)是中国东部最重要的活动构造带，断裂带的鲁苏段是华北平原地块、胶辽地块和苏鲁造山带的边界构造带(Deng et al., 2002；Zhang et al., 2003)，也是中国东部最大的历史地震，即1668年郯城M8^1/2级地震的发震构造(高维明等，1988；李家灵等，1994b)(图 1).充分认识郯庐带鲁苏段各地质时期的构造演化过程有助于对中国东部大地构造、华北矿产资源的分布和保存条件、地震活动以及华北克拉通破坏等一系列地学焦点问题的理解(Yin and Nie, 1993；万天丰等，1996；Gilder et al., 1999；Deng et al., 2002；Yan et al., 2010；Zhu et al., 2012)，况且断裂带沿线地区经济发达、人口稠密，因此正确认识郯庐带鲁苏段全新世活动断层范围和古地震序列具有深远的科学和社会的双重意义.

历史地震记录了郯庐带山东段两次大的破坏性地震，即公元前70年安丘M7地震和1668年郯城M8^1/2特大地震，而江苏段是不同构造单位之间的构造转换部位，也是郯庐带内鲁苏沂沭段和嘉山—广济段的交界段落，但却无史料记载的破坏性地震，现今又是小震稀疏段(国家地震局震害防御司，1995；中国地震局震害防御司，1999；易桂喜和闻学泽，2007；黄耘等，2008)，因此该段构造特征和潜在地震危险性等科学问题亟待解决.前人研究认为，郯庐带江苏全段都存在全新世活动断层(李家灵等，1991；李起彤，1994)，但只在宿迁以南地区发现全新世地裂缝而缺乏说服力；也有学者认为江苏全段都不存在全新世活动断层，而是晚更新世活动断层(谢瑞征等，1991)；还有学者认为江苏段部分段落存在全新世活动断层，全新世活动断层终止于宿迁北(邓起东等，2007)或者终止于新沂(Liu et al., 2015).而全新世时期郯庐带江苏段是否有古地震记录的问题则更极少涉及(林伟凡和高维明，1987；国家地震局地质研究所，1987).因此有关郯庐带江苏段全新世活动断层的空间展布和古地震事件的问题，由于缺乏有力的证据而多年争议不断.

带着这些疑问，笔者近年在郯城以南地区开展了系统的野外地质地貌调查、浅层地震勘探、钻孔联合剖面和古地震探槽等多层次综合研究工作，获得了该段全新世活动断层范围和古地震证据.以这些新资料为基础，尝试探讨郯庐带江苏段全新世活动断层范围、可能的分段特征、全新世古地震及几条主干断层深浅构造关系，并初步分析该区域未来强震的潜在发震构造等问题.

依据郯庐带新生代以来的构造特点、演化历史和地震活动性等特点，断裂带分为东北鹤岗—铁岭段，下辽河—莱州湾段，鲁苏沂沭段和大别山—广济段(郑朗荪等，1988；李家灵等，1994a).在白垩纪早期受区域NW—SE向拉伸应力作用，鲁苏段形成由4条北北东向主干断层(F₁—F₄)组成的“两堑夹一垒”的构造样式(万天丰等，1996；张岳桥和董树文，2008；Zhu et al., 2010)(图 1).全新世时期，断裂带的主要活动断层是东地堑中新发育的北北东向的安丘—莒县断裂(F₅).安丘—莒县断裂由一系列次级断层组成，分为北段安丘地震破裂段，中段1668年郯城地震破裂段和南段(江苏段)新沂至泗洪淮河岸边的3个独立破裂段.北、中段地貌上断层对低山、丘陵的控制明显，平均水平位移速率约为2.3 mm·a^-1(国家地震局地质研究所，1987；李家灵等，1994a；晁洪太等，1994).

图 1

Fig. 1

图 1 郯庐断裂带江苏段构造略图 (a)中国活动构造图(邓起东等，2007)；(b)图a中黑框的放大图，表探槽1：新沂河探槽，探槽2：合欢路探槽，探槽3：重岗山探槽. F1：昌邑—大店断裂，F5：安丘—莒县断裂，F2：白芬子—浮来山断裂，F3：沂水—汤头断裂，F4：鄌郚—葛沟断裂，F6：宿迁闸—皂河镇断裂，F7：尼山—苍山断裂. Fig. 1 Tectonics map of Jiangsu segment of the Tan-Lu Fault Zone (a) Map of active tectonics in China(Deng et al., 2007), black frame shows the scope of Fig b; Trench 1: Xinyi river trench, Trench 2: Hehuan Road trench, Trench 3: Chonggang mountain trench; F1:Changyi-Dadian Fault, F5:Anqiu-Juxian Fault, F2:Baifenzi-Fulaishan Fault; F3:Yishui-Tangtou Fault; F4:Tangwu-Gegou Fault. F6:Suqianzha-Zaohezhen Fault. F7:Nishan-Cangshan Fault.

郯庐带江苏段位于苏鲁造山带与华北板块之间，五条断层(F₁—F₅)近平行展布，断裂带被两条主要的北西向断层(F₆、F₇)断错(图 1)，断层呈隐伏或半隐伏状态.东、西地堑中充填下白垩统青山组(K₁q)的火山岩和陆相碎屑岩以及上白垩统王氏组(K₂w)的紫红色、红色砂砾岩.白垩系在断裂带沿线的低山或丘陵处有所出露，区域大部分地区被新近系下草湾组(N₁x)、宿迁组(N₂s)以及第四系所覆盖(江苏省地质矿产局，1984).前人研究结果和浅部地震剖面(图 2)均显示郯庐带江苏段最新活动断层是安丘-莒县断裂，目前尚无其他断层全新世活动的明确证据(邓起东等，2007；郯庐活动断裂带地质填图课题组，2013；Liu et al., 2015；曹筠等，2017).

图 2

Fig. 2

图 2 郯庐断裂带江苏段浅层地震(AQ4)剖面(据许汉刚等(2016)修改) T1：中、上更新统间界面；T2:宿迁组顶面；T3:王氏组顶面；T4:青山组顶面；T5：基岩顶面.(a)沿宿迁东恒山路；(b)沿S250省道；(c)沿宿黄线；(d)沿宿蔡线. Fig. 2 Shallow seismic profile(AQ4) in the Jiangsu segment of the Tan-Lu Fault Zone (Modifier from Xu et al.(2016)) T1:Interface between upper and middle Pleistocene; T2:Superface of Suqian formation; T3:Superface of Wangsi formation; T4:Superface of Qingshan formation; T5:Superface of bed rock. (a) along Hengshan Road; (b) along provincial highway S250; (c) alongSuhuang route; (d) along Sucai route.

郯庐带江苏段安丘—莒县断裂经郯城麦坡(图 3a，b)，何庄(图 3c，e)，南马陵山(图 3d，h)，嶂山(图 3f)，向南至重岗山(图 3g，i，j)，终止于淮河南岸.这些次级断层呈左阶或右阶雁列式排列，郯庐带右旋走滑运动使右旋左阶区形成低丘或小山，如南、北马陵山，嶂山；而右旋右阶区形成盆地或平原，如新沂断陷盆地，宿迁至泗洪平原区(图 1).沿线大量冲沟，冲积扇，阶地被右旋位错，右旋位移为(5.5±0.5)m的倍数(曹筠，2015；张鹏等，2015；曹筠等，2018).

图 3

Fig. 3

图 3 郯庐断裂带江苏段安丘—莒县断裂典型露头和遥感影像 (a)郯城麦坡处断层；(b)麦坡遥感影像；(c)何庄处断层；(d)王庄集—桥北镇段地貌；(e)北马陵山、何庄等地遥感影像；(f)嶂山段剖面；(g)重岗山段遥感影像；(h)王庄集—桥北镇段遥感影像；(i)重岗山段剖面; (j)重岗山段地貌. (a、d)篮圈处为一人高，(j)中篮圈处为冰镐高度.影像均来源Google earth. Fig. 3 Typical outcrop and remote-sensing image along the Anqiu-Juxian fault in the Jiangsu segment of the Tan-Lu Fault Zone (a) Fault at Tancheng; (b) Image of Tancheng; (c) Fault near Hezhuang; (d) Fault in Wangzhuangji-Qiaobeizhen segment; (e) Image of Beimaling shan and Hezhuang; (f) Profile in Zhangshan segment; (g) Image of Chonggang mountain segment; (h) Mage of Wangzhuangji-Qiaobeizhen segment; (i) Profile in Chonggang mountain. Blue circle in Figs. (a) & (d) represent height of man; blue circle in Fig.(j) represent height of ice axe. Images in Fig. 3 come from Google earth.

宿迁闸—皂河镇断裂(F₆)以北安丘—莒县断裂的断层地貌特征明显.遥感影像断层线性特征清晰，断层崖发育，冲沟右旋位错(图 3b，e，h).断层明显断错上更新统戚咀组和全新统连云港组，向上断错至地表，局部田埂处都可见断层物质出露.断层两侧存在明显的地表坡度变化，断层附近地层构造变形强烈(图 3a、c、d、f).嶂山剖面戚咀组标志性姜结石层顶界面断距近1 m，断层在全新统灰黑色黏土中隐形(图 3f)(冉勇康等，2015).

宿迁闸—皂河镇断裂(F₆)以南断层(F₅)只在重岗山、峰山等处有所出露，其他位置均处于隐伏状态.重岗山段断层陡坎线性特征明显，陡坎高约1~2 m，冲沟右旋位错(图 3g，j).断层明显断错全新统灰黑色黏土，灰黑色黏土中沉积物的¹⁴C测年结果为(8878±75)a B.P.(图 3j).

郯庐带江苏段安丘—莒县断裂为高倾角断层，走向为N5°—15°E，整体以右旋走滑运动为主，走滑使局部地层受到挤压或拉张作用，因而露头显示可能有逆冲或正断性质.鲁苏北中段第四纪的主压应力为北东东—南西西方向(Yan et al., 2014)，江苏段的主压应力方向与北中段基本一致(Zhu and Shi, 2011；Liu et al., 2015)，在现今主压应力作用下断层具有一定的逆冲分量.野外剖面显示江苏全段安丘—莒县断裂全新世均存在活动.

郯庐带江苏段的几条主干断层呈地堑和地垒相间的浅部构造格局(图 2).剖面清晰显示郯庐带作为板块边界断层而表现两侧各异的地层特点，断裂带以西是新生代地层不整合在王氏组之上，而东侧则是新生代地层直接不整合在古生代基底之上.断裂带几条主干断层由于活动时代的不同，造成局部地层变形量的不等.安丘—莒县断裂断错剖面内全部同相轴，而其余断层都没有断错至全新统，但在原认为活动性较弱的沂水—汤头断裂(F_3-1)以西发现中晚更新世活动的分支(F₃).针对安丘—莒县断裂布设多条地震剖面均显示断层断错浅层勘探范围内的全部第四系，断面的绕射波发育明显，断层在地表或近地表倾角较大，局部近直立.断层发育在平原与丘陵交接地区，丘陵一侧王氏组抬升较高，顶部第四系很薄，平原一侧则沉积相对厚的第四系(AQ3、AQ8).宿迁闸—皂河镇断裂(F₆)以北王氏组之上第四系沉积较薄(AQ1、AQ2)，而宿迁至重岗山之间的平原区则断层两侧都沉积了很厚的第四系(AQ5-AQ7)(图 4).

图 4

Fig. 4

图 4 郯庐断裂带江苏段安丘-莒县断裂典型浅层地震勘探剖面(据许汉刚等(2016)修改) T1-2:中、上更新统间界面；T1-1:中、下更新统间界面；T2:宿迁组顶面；T3-2:王氏组顶面；T3-1:青山组顶面；T4：基岩顶面；AQ1沿县道X301; AQ2:新店北机耕道；AQ3沿S325省道；AQ5沿宿迁南开发区大道；AQ6沿埠洋线；AQ7沿S121省道；AQ8沿金沙江路. Fig. 4 Typical profile of shallow seismic along the Anqiu-Juxian fault in the Jiangsu segment of the Tan-Lu Fault Zone(Modifier from Xu et al.(2016)) T1-2:Interface between upper and middle Pleistocene; T1-1:Interface between middle and lower Pleistocene; T2:Superface of Suqian formation; T3-2:Superface of Wangsi formation; T3-1:Superface of Qingshan formation; T4: Superface of Ar-Pt bed rock.AQ1 along contry road X301; AQ2 along roads for transporting; AQ3 along provincial road S325; AQ5 along Kaifa Road; AQ6 along puyang route; AQ7 along provincial road S121; AQ8 along Jinshajiang road.

浅层地震剖面显示郯庐带江苏段安丘—莒县断裂为高倾角断层，不同分支段落随地形倾向而不同，断层总体以走滑运动为主兼有逆冲分量.浅层地震勘探范围内证明郯庐带江苏全段安丘—莒县断裂为全新世活动断层.

依据浅层地震剖面显示各条断层的活动性差异，针对几条活动性相对强的断层(F₁、F₂、F₃、F₅)分别布设钻孔联合剖面，钻孔剖面依然证明断裂带全新世活动集中体现在安丘—莒县断裂上(曹筠，2015).在宿迁闸—皂河镇断裂南北分别沿AQ3测线和平行AQ5测线共布设2排钻孔联合剖面(图 1).其中沿AQ3测线的钻孔揭示王庄组逆冲至第四系之上(图 5)，而平行AQ5测线的钻孔联合剖面既代表断层(F₅)的特点又证明宿迁以南断层的活动时代.

图 5

Fig. 5

图 5 沿AQ3测线的钻孔剖面揭露断层 Fig. 5 Fault revealed by drilling section along the AQ3 line

综合测线AQ5周围场地条件，沿物探推测的断层走向平移且在近平行于测线南约100多米处布设钻孔联合剖面.在对应于桩号5670 m和5760 m的位置布设孔Nj1#和Nj2#作为剖面西端和东端，参考对折定位方法(雷启云等，2011；曹筠等，2015)在两孔之间先后实施孔Nj3#、Nj4#、Nj5#、Nj6#.剖面长90 m，最小孔间距6 m，最大30 m，单孔孔深最大101 m，最小39 m(图 6).

图 6

Fig. 6

图 6 平行于AQ5测线的钻孔联合剖面位置图 T1-2:中、上更新统之间界面；T1-1:中、下更新统之间界面；T2:宿迁组顶面；T3-2:王氏组顶面.影像来源Google earth. Fig. 6 Location of composite drilling profile paralleled AQ5 line T1-1:Interface between upper and middle Pleistocene; T1-1:Interface between middle and lower Pleistocene; T2:Superface of Suqian formation; T3-2:Superface of Wangshi formation. Image come from Google earth.

利用剖面中2套黏土层和2套砂层作为标志层(B1-B4)并结合各层在钻孔间的延伸趋势和整体坡度变化，判断断层位于3#和6#之间.各层随深度增加而断距不断增大，标志层B3顶、底界断距分别为2.5 m和4 m，而层B4的断距则达到11 m.层B1的底界在3#和6#之间没有断距，可作为判断断层上断点的上限(图 7).

图 7

Fig. 7

图 7 平行于AQ5测线的钻孔联合剖面(断层左侧红字代表对应层位的断距) 层(1)：浅褐青色，棕黄色黏土；层(2)：褐青色，少许棕黄色黏土，含有小砾石和姜结石；层(3)：棕黄色，灰色，局部褐青色黏土，偶见姜结石和小砾石；层(4)：棕黄色，褐灰色黏土，局部为粉砂质；层(5)：灰黄色，局部棕色细砂；层(6)：深褐灰色，少许棕黄色黏土；层(7)：棕黄色，少许褐灰色黏土；层(8)：浅褐灰色，少许棕黄色黏土；层(9)：棕黄色，浅棕黄色，少许褐青色黏土；层(10)：棕红色细砂；层(11)：浅褐青色，少许棕黄色黏土，局部是砂质黏土；层(12)：棕黄色，极少浅褐灰色黏土；层(13)：灰黑色，黑色，深灰色粉砂质黏土，局部为黏土；层(14)：棕红色，棕黄色，少许褐灰色黏土，含有大量铁质结核；层(15)：黑色，灰黑色黏土；层(16)：棕色，浅灰色粉砂质黏土；层(17)：棕色，棕红色粉砂质黏土；层(18)：地表耕作土. Fig. 7 Composite drilling section paralleled AQ5 line(The scarlet letter on the left side of fault shows fault displacement corresponding horizon)

参考区域最新第四系¹⁾和地层研究成果(江苏省地质矿产局，1984)，上更新统较全新统的含粉砂量少，质硬，可朔性差且含典型的钙质结核等特点.因此判断层(13)是全新统底界，层B2进行序列的¹⁴C测年，测试结果(表 1)较好符合地层序列，层B1的底界与最年轻样品之间存在4m多距离，因此场地断层最新活动发生在距今4800a以后.受区域挤压应力作用，剖面局部显示挤压隆升构造样式，剖面断层为高倾角逆断层.钻孔剖面显示宿迁闸—皂河镇断裂以南的安丘—莒县断裂是全新世活动断层且最新活动时间发生在晚全新世.

1) 中国地质大学(北京)、江苏省地震工程研究院，2013.《宿迁市活动断层探测与地震危险性评价》子专题3标准钻孔探测与第四纪地层剖面建立成果报告.

表 1 Table 1

表 1 南京路钻孔联合剖面和重岗山14C样品测年结果 Table 1 Radiocarbon samples from composite drilling section near Nanjing road and profile of Chonggang mountain 野外编号 实验室编号 取样深度/m 地层位置 距今年代/(a BP) 树轮校正 区间 μ±σ Nj1#-17.7 CG-2013-185 17.7 B2层 4295±20 cal BP 4860(68.2%)cal BP 4844 4853±12 Nj6#-19.7 CG-2013-186 19.7 B2层 5225±20 cal BP 5990(68.2%)cal BP 5940 5966±30 Nj2#-21 CG-2012-119 21 B2层 5725±25 cal BP 6555(68.2%)cal BP 6470 6519±45 Nj3#-21.3 CG-2012-120 21.3 B2层 5615±40 cal BP 6439(32.8%)cal BP 6391 cal BP 6373(35.4%)cal BP 6320 6387±47 TN-CGS CG-2015-523 8000±30 cal BP 8995(18.5%)cal BP 8952 cal BP 8920(25.6%)cal BP 8862 cal BP 8832(24.1%)cal BP 8780 8878±75 注：样品由中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室测定.

表 1 南京路钻孔联合剖面和重岗山14C样品测年结果 Table 1 Radiocarbon samples from composite drilling section near Nanjing road and profile of Chonggang mountain

综合野外、浅层地震和钻孔结果，郯庐带江苏全段安丘—莒县断裂是全新世活动断层.

郯庐带江苏段沿线植被覆盖程度高，断层呈现隐伏或半隐伏状态：地势起伏不大，第四纪沉积速率较慢；原始地貌又人为改造强烈，最新地层和古地震遗迹难以保留；以致该段多年未有古地震研究工作.在大量野外实地踏勘基础之上，选定嶂山段新沂河岸边Ⅰ级阶地，宿迁市合欢路旁以及重岗山冲沟阶地的三点开展古地震探槽研究.

在新沂河Ⅰ级阶地处断层断错第四系，新沂河河床中亦保留断层活动过的印记，在新沂河南岸Ⅰ级阶地上开挖探槽(图 3f、图 8).新沂河的常年流水使Ⅰ阶地和河漫滩沉积了含大颗粒姜结石，钙质结核的上更新统，顶部保留全新统的灰黑色、黑色黏土层(图 3f).探槽揭露的断层呈正花状构造样式，断层东北盘上升，西南盘下降.新沂河探槽识别了两次全新世古地震事件(图 9).

图 8

Fig. 8

图 8 新沂河探槽地理位置图(影像来源于Google earth) Fig. 8 Geographical location map of Xinyi trench(Image come from Google earth)

图 9

Fig. 9

图 9 新沂河探槽(34°6′55.50″N，118°19′31.32″E)南壁剖面和解释图 U1-1:灰绿色黏土，局部掺杂锈红色黏土，含有约10~20 cm姜结石层；U1-2:岩性与U1-1相近，锈红色黏土多，而灰绿成份减少；U2:灰绿，灰黄色粗砂质黏土层，黏土中充填5~10 cm姜结石；U3:锈红色，锈黄色黏土质粗砂层，北壁U3-2颜色略偏黄；U4层总体为大量姜结石充填黏土层，U4-1:充填物为灰绿色黏土，U4-2:充填物为黄色黏土；U4-3：姜结石层较其他两小层偏小的多；U5-1:灰黑色黏土，发育竖状节理层；U5-2:灰黑色砂土层；U6:地表耕作土. Fig. 9 Map of southern wall of trench near Xinyi river and its interpretation

两次事件X1和X2使得U_5-1和U_5-2发生不等量的变形，U_5-1底界即标志性含小姜结石层顶的断距约为70 cm，而U_5-2底界的断距约为30 cm，层U_5-2顶界受人工耕作土影响而无法确定形变量(图 9).断层是否断错至层U_5-1、U_5-2是关系该探槽如何定义最新一次事件这个至关重要的问题，地表地貌(图 3f)与探槽(图 9)相结合发现断层明显断错至U_5-1和U_5-2，只是断层在这两层中隐形(冉勇康等，2015)，变形量大的层U_5-1在堆积后经历了两次全新世古地震事件.

考虑层U_5-2和层U_5-1整体变形趋势及野外观察，层间并没有沉积间断、剥蚀或不整合等迹象，岩性是相互渗透，逐渐过渡的沉积过程.因此事件X1限定在(13.4±0.7)ka B.P.以后，而事件X2限定在层U_5-2底部年龄(3.8±0.3)ka B.P.以后.

嶂山段安丘—莒县断裂在省道S325形成一段600 m长，十多米高的斜坡带.依据测线AQ3和钻孔联合剖面确定该点断层，在沿断层走向平移的路边麦田并跨田间疑似断层陡坎开挖探槽(图 10).据当地老乡介绍，探槽北侧附近原有河道、小冲沟经过，形成低能沉积环境，带来全新世沉积物质.

图 10

Fig. 10

图 10 合欢路探槽环境位置图(根据曹筠等(2015)修改) Fig. 10 Geographical location map of trench at Hehuan road (Modifier from Cao et al. (2015))

探槽揭示上盘主要是宿迁组，下盘沉积第四系.探槽识别两次全新世古地震事件H1和H2(图 11).事件H1在两壁都有体现，断层断错事件发生之前堆积层U₇和U₈，形成楔形A的空间，震时地表和震后的沉积物一起填充楔体A的底部，后被震后的层U₉覆盖.利用楔体底部年龄和U₈年龄，限定事件H1在(15.8±0.6)-(6.2±0.3)ka B.P..事件H2只在北壁有所显示，断层断错层U₉，被层U₁₀所覆盖，层U10形成超覆的坎前堆积.全新世时期河道、小冲沟带来大量磨圆度较好的小砾石和少许砂的混合堆积的层U₁₀，层厚约20cm.利用被断错层U₉年龄限定事件H2在(5.9±0.3)ka B.P.以后.

图 11

Fig. 11

图 11 合欢路探槽(34°0′51.32″N，118°18′23.08″E)剖面和解释图 (A)为北壁；(B)为南壁. U1:灰白色宿迁组地层；U2:灰白色中砂、发育竖条状、蠕虫状黏土层；U3:黄棕色充填小姜结砾石黏土层；U4:灰白色砂质黏土，发育棕色黏土条带层；U5:黄棕色、青灰色含有石英砾石黏土层；U6:黄色加青灰色条带状黏土，充填大量磨圆度姜结石层；U7：棕红色黏土层；U8：灰黑色黏土，发育竖状节理层；U9:红棕色砂，含少量黏土层；U10:充填砂的砾石层；U11:人工耕作土；A黄绿色中、细砂质黏土，含有小砾石楔体. Fig. 11 Map of trench at Hehuan road and its interpretation ((A) is northern wall; (B) is southern wall)

在断层陡坎(图 3j)延长线所经过的冲沟阶地处开挖探槽，探槽识别一次全新世古地震事件C1.冲沟上游王氏组出露并被侵蚀，在沟床和沟壁沉积了大量红色砂，区域泛黄土与红色砂掺杂沉积.冲沟附近王氏组逆冲至第四系之上，探槽揭示断层带因多期活动使砂岩破碎，全新世时期断层断错层U₃，经后期侵蚀，层U₃顶部依然保留约36 cm变形量.依据现有测年结果，事件C1限定在(2.5±0.1)ka B.P.以后(图 12).

图 12

Fig. 12

图 12 重岗山探槽(33°32′31.43″N，118°9′17.86″E)南壁剖面和解释图 U1：王氏组红色砂岩，断层带附近破碎，顶部风化严重；U2：灰黄色含大量姜结石层黏土，姜结石磨圆度好；U3：灰黄色砂质黏土；U4：红棕色中、粗砂，含有一定量黏土，偶见小砾石层，水平层理发育；Ⅰ：红棕色砂岩破碎块体. Fig. 12 Map of southern wall of trench near Chonggang mountain and its interpretation

地表地貌、浅层地震、钻孔联合剖面和古地震探槽研究均显示郯庐带江苏全段安丘—莒县断裂在全新世时期有过明显的活动迹象，是全新世活动断层.

综合新沂河、合欢路和重岗山探槽中识别的全新世古地震事件，采取逐次限定法(毛风英和张培震，1995)对该段全新世古地震事件的时间范围进行更科学估计(图 13).

图 13

Fig. 13

图 13 综合限定郯庐断裂带江苏段古地震事件 Fig. 13 Progessive constraining paleoearthquake events in the Jiangsu segment of the Tan-Lu Fault Zone

区域第四纪时期沉积环境改变并不大，同时代相近区域地层可对比(江苏省地质矿产局，1984).野外观察和测年结果均显示合欢路探槽层U₈与新沂河探槽层U_5-1属于同一时期的堆积层.因此事件Ⅰ限定为断错这一层，在(6.2±0.3)-(13.4±0.7)ka B.P.之间.有关该段全新世最新一次古地震事件Ⅱ的时间是确定该段未来地震危险性的重要参数.合欢路探槽显示事件发生在(5.9±0.3)ka B.P.之后，新沂河探槽为(3.8±0.3)ka B.P.以后，钻孔剖面为距今4800a以后，重岗山探槽为(2.5±0.1)ka B.P.以后.钻孔联合剖面限定的断层上断点比测年样品埋深浅4 m以上，断层最新活动应远晚于距今4800a.江苏段安丘—莒县断裂整体未见明显起阻碍破裂发展的阶区等障碍体，各分支断层整体相对平滑(Wesnousky, 1988, 2006；Stirling et al., 1996).综合现有被断错地层测年结果，事件Ⅱ限定在距今(2.5±0.1)ka以后可能更为科学合理.

新沂河和合欢路探槽揭示全新世两次古地震事件之后的沉积层间是逐渐过渡沉积，没有沉积间断和不整合等剥蚀现象，因而事件Ⅰ以来漏记古地震事件的可能性较少.江苏段全新世时期的两次古地震事件之间时间间隔较长，全新世两次古地震事件间隔较长.

发生在鲁苏沂沭带中南段的1668年郯城特大地震的破裂范围一直存在争议，是否破裂至南段是争议的焦点问题(国家地震局地质研究所，1987；高维明等，1988；李家灵等，1994b).新沂河探槽识别最新一次事件的测年样品处于层底部，距层顶人工扰动界面约20 cm.利用全新世层U_5-1和U_5-2现有年龄样品及其间的距离，估算该点全新世以来的沉积速率约为0.045~0.047 mm·a^-1，以此推算堆积层U_5-2至少需要4300a，而层底部现有年龄为距今(3.8±0.3)ka，因此新沂河探槽限定的事件Ⅱ应距今很近.宿迁以南限定最新活动在(2.5±0.1)ka B.P.至现今，该区域距今2500年以来未有大的破坏性地震记录.目前鲁苏沂沭带中段小震频繁，而南段小震稀少，因此极有可能是郯城地震并未完成释放南段的地震应力.

宿迁闸—皂河镇断裂长久以来一直作为鲁苏沂沭段全新世活动断层向南终止，阻碍地震破裂的断层(邓起东等，2007).本次工作发现宿迁闸—皂河镇断裂南北的地貌和遥感影像特征同样清晰，均明显断错全新统，且浅层地震显示无论断层南北的安丘—莒县断裂均断错全部地层反射界面，特征统一.探槽限定宿迁闸—皂河镇断裂以北安丘—莒县断裂的最新活动时间发生在距今(3.8±0.3)ka以来；宿迁闸—皂河镇断裂以南，钻孔限定安丘—莒县断裂的最新活动时间远早于距今4800a，探槽限定为距今(2.5±0.1)ka以来有过活动.宿迁闸—皂河镇断裂南北两侧均有清晰的全新世活动证据，最新活动事件的时间限定在一个相对非常接近的范围内，且最新物探资料同样显示该条断层在第四纪没有活动²⁾，因而该条断层在第四纪尤其是全新世时期可能并未起到阻碍破裂作用，不是鲁苏沂沭段全新世活动断层向南终止的边界断层.

表 2 Table 2

表 2 新沂河、合欢路、重岗山探槽光释光(OSL)测年结果 Table 2 OSL samples from trenching site in the Jiangsu segment of the Tan-Lu Fault Zone 野外编号 实验室编号 测量方法 α计数率/cpks K2O/% 等效剂量/Gy 环境剂量率/(Gy·ka-1) 年龄/ka XY-OSL-01 LEDL12-3341) SMAR细颗粒石英OSL 10.9±0.4 1.6 13.0±0.2 3.5±0.3 3.8±0.3 XY-OSL-02 LEDL12-3351) SMAR细颗粒石英OSL 11.1±0.4 1.8 49.2±0.8 3.7±0.3 13.4±0.7 XY-OSL-03 LEDL12-3361) SMAR细颗粒石英OSL 10.9±0.4 1.7 87.0±2.6 3.5±0.3 24.7±1.0 OSL-HH-01 LEDL13-1761) SMAR细颗粒石英OSL 9.5±0.3 2.0 52.9±1.6 3.4±0.2 15.8±0.6 OSL-HH-04 LEDL13-1771) SMAR细颗粒石英OSL 9.2±0.3 2.2 71.8±1.7 3.5±0.2 20.7±0.7 OSL-HH-26 LEDL13-1861) SMAR细颗粒石英OSL 7.2±0.2 2.1 17.2±0.7 2.9±0.2 5.9±0.3 OSL-HH-103 LEDL13-1901) SMAR细颗粒石英OSL 7.6±0.2 2.0 17.5±0.4 2.8±0.2 6.2±0.3 CG-OSL-10 15-1462) SAR粗颗粒石英OSL 2.2 10.7±0.5 4.2±0.4 2.5±0.1 CG-OSL-13 15-1482) SAR粗颗粒石英OSL 2.4 11.6±2.5 4.0±0.4 2.9±0.6 CG-OSL-19 15-1512) SAR粗颗粒石英OSL 2.3 121.9±11.3 4.5±0.4 26.8±2.4 注：1)样品由地震动力学国家重点实验室测定，2)样品由山东省地震局测定.

表 2 新沂河、合欢路、重岗山探槽光释光(OSL)测年结果 Table 2 OSL samples from trenching site in the Jiangsu segment of the Tan-Lu Fault Zone

2) 江苏省地震工程研究院、上海申丰地质新技术应用研究所有限公司，2013.《宿迁市活动断层探测与地震危险性评价》子专题4隐伏断层的控制性人工地震探测成果报告.

前人在该区域利用不同手段开展过大量深部探测工作(Chen et al., 2006；黄耘等, 2008, 2011；郭震等，2012；刘保金等，2015).综合从地表至浅部，即从地貌、探槽、钻孔和浅层地震结果均显示断裂带各支断层在浅部为高倾角断层.深部资料显示江苏段岩石圈和地壳厚度均是从南向北，从西向东逐渐减薄，岩石圈厚约75~90 km，地壳厚约36~40 km.断裂带在地壳和岩石圈地幔中也表现为近直立倾角，上宽下窄的形态.浅部几条主干断层在莫霍面之上归于一条深断裂并断错整个岩石圈，并在地壳中形成大型“花状”构造.断裂带在Moho和岩石圈地幔中有两条主要断层组成，断裂带内的Moho表现为背斜式隆起，断裂带是该区域地壳隆起带和突变带，是岩石圈地幔物质向上运输的通道(Chen et al., 2006；黄耘等，2011；Zhu et al., 2012；刘保金等，2015).断裂带深浅构造在空间位置、几何结构和活动性质方面都存在密切关系，呈现成因关联和深浅协调的变形图像.该区域小震重新精定位研究表明发震深度集中在10~27 km，与地壳中存在的低速层有较好的对应关系，1668年郯城地震的震源深度恰位于该深度范围(黄耘等，2008).区域深部构造运动使软流圈及地幔物质沿断裂带上涌形成断裂带重要的垂向应力来源，地壳中低速层的存在，给应力的调整和释放提供了有力条件，也为区域地震孕育和发生提供条件.受区域水平主压应力作用，地震发生过程中断层兼有水平运动方式，因此全新世时期郯庐带鲁苏段诱发地震多表现为高角度逆冲右旋走滑断层.

郯庐带是区域最大的全新世活动构造带且兼有深部孕震的构造条件，尤其是2011年日本M_W9.0地震对东北和华北郯庐带应力状态调节作用非常明显，是近期郯庐带需要加强地震危险性监控段落(Wang et al., 2011；邓起东等，2014).郯庐带江苏段是现今小震频度明显偏低段，且长期处于相对平静期，是郯庐带地震活动明显偏弱段，因此江苏段未来潜在地震的危险性不容忽视.

中国大陆的一些低滑动速率的活动断裂孕育和发生过强震(Zhang，2013).近年在郯庐带东北段依兰—伊通断裂上发现全新世活动证据，具有发生7.5级地震的潜在发震能力(Min et al., 2013).1920年海原8.5级地震北侧的香山—天景山断裂，现今滑动速率仅为1~2 mm·a^-1(李新男，2014)，发生过1709年7^1/2级地震.依据构造类比法，在现有应力环境和深部构造孕震条件下，郯庐带江苏段未来潜在地震更有可能触发安丘—莒县断裂形成地表破裂的强震，但也不应该排除地震触发其他断层形成地表破裂的可能性.

(1) 郯庐带江苏段安丘—莒县断裂是一条以右旋走滑兼有逆冲分量的断层，江苏全段是全新世活动断层.第四纪尤其是全新世时期，宿迁闸—皂河镇断裂可能并未起到阻碍破裂的作用.

(2) 郯庐带江苏段安丘—莒县断裂全新世时期记录了两次古地震事件，事件Ⅰ限定在(6.2±0.3)-(13.4±0.7)ka B.P.之间，事件Ⅱ限定在(2.5±0.1)ka B.P.至现今，两次全新世古地震间隔较长.安丘—莒县断裂在现今构造应力环境下具有深部孕震的构造条件，依据构造类比法，安丘—莒县断裂是该区域未来强震的潜在发震构造.

野外钻孔和探槽工作期间得到邓起东院士，徐锡伟研究员等多位专家现场指导，野外工作期间有赖于宿迁市地震局朱红处长多方协调帮助，探槽和钻探实验样品由中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室和山东省地震局测定，审稿专家提出了宝贵意见，在此一并表示感谢.