郯庐断裂带是中国东部大陆一条深大活动断裂带，断裂带南起长江北岸的广济地区，向北经安徽、江苏、山东，跨渤海，经辽宁、吉林、黑龙江三省，进入俄罗斯境内，线性构造显著，总体走向为NNE，倾角陡立，在中国境内延伸长约2400 km(徐嘉炜和马国锋，1992；汤加富等，1995；朱光等，2004).断裂带早期起源于印支期华北与华南板块的碰撞造山构造中，随后在早白垩世的滨太平洋构造活动中再次发生左行平移运动，并逐渐向北延伸(朱光等，2001；吴根耀等，2007).郯庐断裂带构造性质复杂，自形成以来经历了多期地质演化，大约晚侏罗-早白垩世发生了大规模的左行平移、晚白垩世-早第三纪转变成巨型伸展构造、晚第三纪初期开始为右行平移兼挤压活动(徐嘉炜等，1984；徐嘉炜和朱光, 1995；朱光等, 2001, 2002, 2004)，针对郯庐断裂带的地质演化过程仍存诸多争论和其他认识(万天丰等，1996；陈宣华等，2000；王小风等，2001；张岳桥等, 2003, 2008).

郯庐断裂中生代以来经历了复杂、多变的构造演化无疑与区域内华北、华南地块及西太平洋板块等构造单元的运动及相互作用密切相关.研究表明，郯庐断裂带中生代早期的左行平移主要是西太平洋伊泽纳崎板块突然高速、低角度斜向俯冲的结果，而随后的伸展活动是由于太平洋板块转变为高角度正向俯冲而使中国东部大陆出现软流圈上涌、岩石圈拆沉的响应，晚第三纪以来西太平洋弧后扩张进而向西推挤中国大陆东部，而印度板块向北陆内俯冲造成向东挤出，使得中国大陆东部长期处于板块和地块相向挤压的构造应力环境，现代构造应力场主要特征表现为NEE-SWW向的挤压，以致郯庐断裂带发生了广泛的逆冲兼具右旋走滑的运动性质(万天丰，1995；Zhou and Li, 2000；朱光等，2004；刘顺等，2006；王勇生等，2009).各板块之间相互作用及其形成的构造应力场明显控制了中国大陆东部主要活动断裂的现今运动方式和活动强度，深入研究郯庐断裂带及邻区现今构造应力环境对于分析郯庐断裂带现今运动学特征及动力学机制等具有重要的科学意义.

此外，郯庐断裂带作为中国东部规模最大的第四纪活动构造带和地震活动带(张立敏等，1985)，历史上也曾发生多次中强地震，如：1668年郯城8.5级地震、1548年和1597年渤海两次7级地震、1974年渤海M_S 7.4级地震、1975年海城M_S 7.3级地震及1995年山东省苍山M_S 5.3级地震等(李家灵等，1994；林怀存等，1994；卢良玉等，1997；王志才和晁洪太，1999；王华林等，2000；陈国光等，2004).研究表明，地应力是导致地震发生的重要影响因素之一，地震等内动力地质灾害的发生是在关键构造部位地壳应力长期积累、集中、加强并最终导致应变能突然释放的过程，与此同时，地震震源受力作用可能会在地壳很大范围内形成应力集中区，即使难以直接找到应力集中点，但在大范围内寻找并确定应力增高区对于探讨断裂活动危险性及潜在地震活动的震中区仍具有重要的地震地质意义(赵文津，2009；石耀霖等，2013).

通过地应力测量可有效地获取地壳浅层主应力大小、类型及方位.基于地应力实测资料，许多学者研究了典型活动断裂带附近构造应力环境以及在现今构造应力作用下断裂的运动学特征、动力学机制及活动危险性等(郭啟良等，2009；陈群策等，2012；李宏等，2012；丰成君等，2013；秦向辉等，2014；王成虎等，2014).结合其他应力资料(如：震源机制解、钻孔崩落、应力解除及断层滑动矢量反演资料等)，众多科学家还清晰地勾绘出不同区域乃至全球地壳岩石圈构造应力场，为深入研究区域构造活动、板块运动方式及驱动机制等科学问题供了宝贵的应力数据(李钦祖，1980；Zoback and Zoback, 1980, 1992；汪素云和许忠淮，1985；高建理等，1992；许忠淮等，1999；谢富仁等，2004；徐杰等，2012；杨树新等，2012；Feng et al., 2015).

2008年5月12日四川汶川M_S 8.0级地震和2011年3月11日日本本州岛东部海域M_W 9.0级地震后，为揭示郯庐断裂带及邻区现今构造应力环境、分析断裂带在现今构造应力作用下的运动学特征、从力学角度探讨郯庐断裂带当前活动危险性，于2009年至2015年间，笔者及所在团队在国土资源部和中国地质调查局等项目的资助下先后在郯庐断裂带山东段(临沂、平度地区)、渤海段(环渤海之河北昌黎、辽宁兴城、营口等地)及辽宁段(本溪地区)开展了6个600~1000 m深孔地应力测量工作，获得了丰富的地应力实测数据.

本文在参考和总结前人研究成果的基础上，首先依据郯庐断裂带及邻区(山东-环渤海-辽宁)6个深孔地应力实测数据，初步揭示断裂带附近地壳浅层应力分布规律，并分析其在不同构造部位之间的差异；其次，结合已有其他基础应力数据(如：震源机制解、钻孔崩落、应力解除及断层滑动反演数据等)，详细分析断裂带及邻区现今构造应力场及其对断裂活动方式的影响；最后，依据库仑破裂摩擦准则，从力学角度分别探讨不同的应力状态和摩擦强度对郯庐断裂带山东、渤海及辽宁段活动性的影响，同时参考断裂带及邻区近代地震活动分布特征，积极探索活动断裂带附近深孔地应力测量在地震地质研究领域中的应用思路.

郯庐断裂带山东段亦称沂沭断裂带，位于鲁西、胶东地块和苏鲁造山带之间，断裂带南起山东郯城，北至渤海莱州湾，总体延伸约360 km，走向为N10°~25°E，自西向东分别由昌邑-大店断裂(F_1-1)、安丘-莒县断裂(F_1-2)、沂水-汤头断裂(F_1-3)和鄌郚-葛沟断裂(F_1-4)四条近平行的主干断裂组成(图 1)，断裂空间展布特征及现今活动性质概述如下(晁洪太等, 1994, 1997, 1998；施炜等，2003；王志才等, 2005, 2015；张鹏等，2010；严乐佳等，2014)：

图 1

Figure 1

图 1 郯庐断裂带“山东-渤海-辽宁”段及邻区主要活动断裂(带)分布 F1-1昌邑-大店断裂；F1-2安丘-莒县断裂；F1-3沂水-汤头断裂；F1-4鄌郚-葛沟断裂；F1-5郯庐断裂带渤海段东支断裂；F1-6郯庐断裂带渤海段西支断裂；F1-7台安-大洼断裂；F1-8二界沟断裂；F1-9营口-佟二堡断裂；F1-10密山-敦化断裂带；F1-11依兰-伊通断裂带；F2苍尼断裂；F3蒙山山前断裂；F4新泰-蒙阴断裂；F5铜冶店-孙祖断裂；F6上五井断裂；F7聊城-兰考断裂；F8阳信断裂；F9沧东断裂；F10宝坻断裂；F11黄庄-高丽营断裂；F12孙河-南口断裂；F13顺义-良乡断裂；F14夏垫断裂；F15唐山断裂；F16宁河-昌黎断裂；F17朱碌科-刀尔登断裂；F18朝阳-北票断裂；F19锦州-阜新断裂；F20赤峰-开源断裂；F21八里罕断裂；F22庄河断裂；F23海城-营口断裂；F24金州断裂；F25大洋河断裂；F26太子河断裂. Figure 1 Distribution characteristic of the "Shandong-Bohai-Liaoning" segments of the Tanlu fault zone and other main active fractures in the vicinities

(1) 昌邑-大店断裂(F_1-1)为沂沭断裂带的东界断裂，整体走向NNE向，倾角较陡，第四纪以来以右旋走滑为主兼局部逆冲活动，其活动性由北向南逐渐增强.

(2) 安丘-莒县断裂(F_1-2)整体走向N20°E，倾向SEE向，倾角多在75°以上，晚更新世以来，断裂北段以右旋走滑为主、中段表现表为逆冲兼右旋走滑、而南段则为右旋走滑兼局部逆冲，活动性由北向南也表现出逐渐增强的趋势.

(3) 沂水-汤头断裂(F_1-3)走向约N18°E，断层倾向NWW向，倾角较大，局部近直立，大致以沂水县圈里为界，南段断层破碎带发育，活动性强，而北段活动性相对弱些，第四纪以来表现为逆右旋走滑活动.

(4) 鄌郚-葛沟断裂(F_1-4)为沂沭断裂带西界断层，走向NNE向，断层向东陡倾，断裂南北两端多被第四系覆盖，中段破碎带及断层角砾发育，其活动强度表现为中段强、南北两段次之，第四纪以来主要表现为逆右旋走滑活动.

郯庐断裂带渤海段也称营口-潍坊断裂带，由东、西两支主干断裂构成(F_1-5和F_1-6)，总体走向为NNE向，多向NW陡倾，局部向SE倾，沿主干断裂发育多条次级小断层，且被NWW向张家口-蓬莱断裂带左行错开，断裂带南宽北窄，在渤海海域域内自南向北先后穿过潍北、莱州湾、渤南低凸起、渤中和辽东湾等地区，全长约500 km(图 1)，第四系内断层面多陡立至直立(刘星利和王仲明，1981；胡政和丁东，1993；王志才等，2006；吴时国等，2006).断裂带沿其走向大致可以分为辽东湾段(北段)、渤中段和莱州湾段(南段)，各段展布特征及现今活动性概述如下(徐杰等，1999；李西双等，2010；汤良杰等，2011；胡惟等，2013；詹润等，2013)：

(1) 辽东湾段，东支断裂新近纪以来基本不活动，而西支断裂主要分布在辽西凹陷中，凹陷内叠加了渤海地区伸展构造作用，断裂活动表现为正断层，可能还伴有右旋走滑的运动性质.

(2) 渤中段，东支断裂主要分布在渤中凹陷，新近纪以来右旋走滑活动特征明显，且活动强度高，而西支断裂活动强度较弱.

(3) 莱州湾段，走向约N20°~30°E，宽约50 km，东支在渤南凸起东南部表现为构造破碎带，断裂带内挤压、扭动现象共生，第四纪以来表现出明显的右旋走滑活动，同时也具有弱逆冲特征，而西支断裂内无明显的破碎带，表现出明显的正断层性质.总体上，渤海段全新世以来中段活动性最强，南、北两段活动性较弱.

郯庐断裂带辽宁段具有明显的分支特征，断裂带在辽河坳陷中分成东、西两支，西支断裂主要包括台安-大洼断裂及大民屯断裂(F_1-7)等，经辽河西部凹陷、大民屯凹陷穿过，向北与依兰伊通断裂带(F_1-11)相连，总体走向NNE向，倾角较陡；东支断裂主要包括二界沟断裂(F_1-8)、坨东断裂及营口-佟二堡断裂(F_1-9)等，走向NNE~NE向，沿辽河东部凹陷向北延伸在沈阳附近与敦化-密山断裂带(F_1-10)相接(图 1)(Wang and Dou, 1997；葛荣峰等，2009；王书琴等，2012).研究表明，发育在辽河凹陷内的NNE~NE向断裂带始新世表现为正断层活动，渐新世部分正断层继承性活动外，还发育高角度的NNE向右旋走滑断层，新近纪至第四纪以来，辽河凹陷中北部NNE~NE向基底断裂又表现出较强烈的右旋走滑活动特征(漆家福等，2013).

水压致裂地应力测量方法是国际岩石力学学会之试验方法委员会建议的确定岩体应力方法之一，该方法以弹性力学为基本原理，并假设：(1) 岩石为弹性、完整和各向同性介质；(2) 对岩体而言压裂液体为非渗透(或低渗透)；(3) 有一个主应力方向和钻孔轴向平行(Haimson and Cornet, 2003).该方法具体测量步骤可概括为：利用一对可膨胀的封隔器在选定的测量深度封隔一段钻孔即测试段(图 2a)；通过高压泵压入流体对封隔段增压以致在孔壁周围产生诱发裂缝，同时利用计算机数据采集系统记录测试段内流体“压力-时间”变化曲线(图 2a)；基于“压力-时间”曲线获得各压裂特征参数(破裂压力P_b、重张压力P_r和瞬时关闭压力P_s) (图 2b)；最后由公式(1)、(2)、(3) 可计算得到最大(S_H)、最小(S_h)水平主应力值和垂向应力S_v(Haimson, 1980; Lee and Haimson, 1989; Hayashi and Haimson, 1991; Ljunggren et al., 2003)：

(1)

(2)

(3)

图 2

Figure 2

图 2 水压致裂地应力测量系统(a)与“压力-时间”曲线(b)示意图 Figure 2 Sketch map of Hydraulic fracturing measurements system (a) and the curves of "Pressure-Time" (b)

式中：P_b为水压裂缝的破裂压力；P_r为重张压力；P_s为瞬时关闭压力；P₀为孔隙水压力；r为岩石容重，一般取2600~2700 kN/m³；H为测量深度；S_H为最大水平主应力；S_h为最小水平主应力；S_v为垂向应力.

为确定最大水平主压应力方位，在压裂试验结束后还需开展定向印模试验(图 2a).参考各测试深度段的压裂曲线，选取压裂特征参数拐点明显、曲线较标准段，通过印模器和井下电磁罗盘可以确定水力压裂诱发裂缝的方位，即最大水平主应力方位.

于2009年至2015年间，笔者及团队先后在郯庐断裂带山东段(临沂、平度地区)、渤海段(环渤海之河北昌黎、辽宁兴城、营口地区)及辽宁段(本溪地区)开展了6个600~1000 m深孔地应力测量工作，各地应力测量钻孔地理位置、孔深及地层岩性特征见表 1，水压致裂地应力测量结果见表 2.

表 1 (Table 1)

表 1 郯庐断裂带“山东-渤海-辽宁”段及邻区深孔地应力测量钻孔特征 Table 1 Characteristic of the hydraulic fracturing measured boreholes located at the vicinity of "Shandong-Bohai-Liaoning" segments of the Tanlu fault zone

表 1 郯庐断裂带“山东-渤海-辽宁”段及邻区深孔地应力测量钻孔特征 Table 1 Characteristic of the hydraulic fracturing measured boreholes located at the vicinity of "Shandong-Bohai-Liaoning" segments of the Tanlu fault zone

表 2(a) (Table 2(a))

表 2(a) 郯庐断裂带山东段及邻区深孔水压致裂地应力测量结果 Table 2(a) Results of the in situ stress measurements by hydraulic fractures near the Shandong segment of the Tanlu fault zone and the vicinities

表 2(a) 郯庐断裂带山东段及邻区深孔水压致裂地应力测量结果 Table 2(a) Results of the in situ stress measurements by hydraulic fractures near the Shandong segment of the Tanlu fault zone and the vicinities

表 2(b) (Table 2(b))

表 2(b) 郯庐断裂带渤海段及邻区深孔水压致裂地应力测量结果 Table 2(b) Results of the in situ stress measurements by hydraulic fractures near the Bohai Sea segment of the Tanlu fault zone and the vicinities

表 2(b) 郯庐断裂带渤海段及邻区深孔水压致裂地应力测量结果 Table 2(b) Results of the in situ stress measurements by hydraulic fractures near the Bohai Sea segment of the Tanlu fault zone and the vicinities

表 2(c) (Table 2(c))

表 2(c) 郯庐断裂带辽宁段及邻区深孔水压致裂地应力测量结果 Table 2(c) Results of the in situ stress measurements by hydraulic fractures near the Liaoning segment of the Tanlu fault zone and the vicinities

表 2(c) 郯庐断裂带辽宁段及邻区深孔水压致裂地应力测量结果 Table 2(c) Results of the in situ stress measurements by hydraulic fractures near the Liaoning segment of the Tanlu fault zone and the vicinities

(1) 水平主应力大小分布特征

郯庐断裂带山东段及邻区：(a)断裂带南端苍山钻孔在300 m深度范围内，最大水平主应力S_H值为5.95~18.46 MPa，最小水平主应力S_h值为3.84~12.12 MPa；水平主应力随深度增加基本呈线性增大的趋势，线性增加梯度分别为0.0490 MPa/m、0.0315 MPa/m，均大于垂向应力S_v的线性增加梯度(0.0265 MPa/m)；主应力关系表现为S_H > S_h > S_v，为“逆冲型”应力状态(图 3a)；(b)断裂带北端平度钻孔在550 m深度范围内，最大水平主应力S_H值为5.81~11.49 MPa，最小水平主应力S_h值为4.11~8.59 MPa；S_H和S_h随深度线性增加梯度分别为0.0090 MPa/m、0.0086 MPa/m，两者均小于垂向应力S_v的线性增加梯度(0.0265 MPa/m)；在约0~220 m深度范围内，主应力关系表现为S_H > S_h > S_v，为“逆冲型”应力状态，近250~390 m范围内表现为S_H > S_v > S_h，为“走滑型”应力状态，约410 m以下深度，主应力关系转变为S_v > S_H > S_h，为“正断型”应力状态(图 3b).

图 3

Figure 3

图 3 郯庐断裂带“山东-渤海-辽宁”段及邻区地应力测量钻孔中主应力随深度变化关系 Figure 3 Relationships between the magnitude of the principal stresses and the depth at the in situ stress measured boreholes located at the vicinity of the "Shandong-Bohai-Liaoning" segments of the Tanlu fault zone

郯庐断裂带渤海段及邻区：(a)昌黎钻孔在500 m深度范围内，S_H值为4.04~13.49 MPa，S_h值为3.75~10.62 MPa；S_H和S_h线性增加梯度分别为0.0164 MPa/m、0.0135 MPa/m，均小于垂向应力S_v的线性增加梯度(0.0265 MPa/m)；在约0~210 m深度内，主应力关系表现为S_H > S_h > S_v，为“逆冲型”应力状态，在近250~335 m深度范围内，主应力关系表现为S_H > S_v > S_h，为“走滑型”应力状态，约390 m以下深度主应力关系表现为S_v > S_H > S_h，为“正断型”应力状态(图 3c)；(b)兴城钻孔在600 m深度范围内，S_H值为4.67~30.38 MPa，S_h值为3.93~18.08 MPa；S_H和S_h线性增加梯度分别为0.0332 MPa/m、0.0189 MPa/m，其中，S_H线性增加梯度大于S_v的线性增加梯度(0.0265 MPa/m)，而S_h线性增加梯度则小于S_v；在600 m测量深度内，主应力关系表现为S_H > S_h > S_v，为“逆冲型”应力状态(图 3d).(c)盖州钻孔在600 m深度范围内，S_H值为4.38~14.44 MPa，S_h值为3.10~9.78 MPa；S_H和S_h线性增加梯度分别为0.0115 MPa/m、0.0101 MPa/m，两者均小于垂向应力随深度线性增加的梯度(0.0265 MPa/m)，其中S_H随深度现象增加的趋势不显著；在约0~235 m深度范围内，主应力关系表现为S_H > S_h > S_v，为“逆冲型”应力状态，在近280 m以下深度主应力关系主要表现为S_v > S_H > S_h，为“正断型”应力状态(图 3e).

郯庐断裂带辽宁段及邻区：断裂带辽宁段东北部本溪钻孔在1000 m深度范围内，S_H值为8.33~26.19 MPa，S_h值为4.47~15.87 MPa；S_H和S_h线性增加梯度分别为0.0124 MPa/m、0.0110 MPa/m，均小于垂向应力S_v的线性增加梯度(0.0265 MPa/m)；在约0~360 m深度内，主应力关系表现为S_H > S_h > S_v，为“逆冲型”应力状态，在约480 m以下深度主应力关系表现为S_H > S_v > S_h，为“走滑型”应力状态(图 3f).

(2) 水平侧压系数分布规律

郯庐断裂带山东段及邻区：(a)苍山钻孔在300 m深度范围内，最大水平侧压系数K_H值为1.97~5.55，平均为2.84，最小水平侧压系数K_h为1.22~3.34，平均为1.84，随深度增加两者均有降低的趋势，水平侧压系数与深度变化的拟合关系式表明(图 4a)，在深部地壳，K_H和K_h分别趋于1.57和1.11，表明钻孔及邻区地壳浅部水平应力占主导地位，也反映当前“逆冲型”应力环境；(b)平度钻孔在550 m深度范围内，K_H值为0.68~2.26，平均为1.16，K_h为0.53~1.57，平均为0.84，K_H和K_h随深度增加逐渐趋于0.46和0.38(图 4b)；此外，由图 4b还可清晰地看出，在0~195.76 m深度内，K_H和K_h均大于1，即两个水平主应力均大于垂向应力，反映“逆冲型”应力环境；在195.76~340.74 m深度内，K_H大于1，而K_h小于1，则反映出“走滑型”应力环境；在340.74 m以下深度，K_H和K_h均小于1，垂向应力占主导作用，为“正断型”应力环境.

图 4

Figure 4

图 4 郯庐断裂带“山东-渤海-辽宁”段及邻区地应力测量钻孔中水平侧压系数随深度变化关系 Figure 4 Relationships between the horizontal lateral pressure coefficient and the depth at in situ stress measured boreholes located at the vicinity of the "Shandong-Bohai-Liaoning" segments of the Tanlu fault zone

郯庐断裂带渤海段及邻区：(a)昌黎钻孔在500m深度范围内，K_H值为0.75~2.73，平均为1.18，K_h为0.60~2.19，平均为0.93，两者均随深度的增加而降低，K_H和K_h逐渐趋于0.56和0.39(图 4c)；在0~203.33 m深度内，K_H和K_h均大于1，水平主应力均大于垂向应力，为“逆冲型”应力环境；在203.33~321.86 m深度范围内，K_H大于1，而K_h小于1，又表现出“走滑型”应力环境；在321.86 m以下深度，K_H和K_h均小于1，垂向应力大于水平主应力，为“正断型”应力环境；(b)兴城钻孔在600 m深度范围内，K_H主要为1.39~4.65，平均为2.34，K_h主要为0.87~3.06，平均为1.55，水平侧压系数分布比较均匀，K_H和K_h逐渐趋于1.59和0.93(图 4d)，在600 m深度内，K_H和K_h均大于1，水平主应力均大于垂向应力，反映逆冲应力环境.(c)盖州钻孔在600 m深度范围内，K_H值为0.62~3.46，平均为1.23，K_h为0.53~2.37，平均为0.90，随深度的增加两者均逐渐降低，K_H和K_h逐渐趋于0.49和0.41(图 4e)；在0~180.02 m深度内，K_H和K_h均大于1，两个水平主应力均大于垂向应力，反映“逆冲型”应力环境；在180.02~314.75 m深度范围内，K_H大于1，而K_h小于1，为“走滑型”应力环境；在314.75 m以下深度，K_H和K_h均小于1，垂向应力大于水平主应力，表现为“正断型”应力环境(图 4e).

郯庐断裂带辽宁段及邻区：本溪钻孔在1000m深度范围内，K_H主要为0.86~2.67，平均为1.49，K_h为0.61~1.43，平均为0.92，两者随深度增加逐渐降低，K_H和K_h逐渐趋于0.38(图 4f)；在0~371.66 m深度内，K_H和K_h均大于1，水平主应力均大于垂向应力，反映逆冲应力环境；在371.66~757.42 m深度范围内，K_H大于1，而K_h小于1，表现为“走滑型”应力环境；在757.42 m以下深度，K_H和K_h均小于1，垂向应力大于水平主应力，为“正断型”应力环境(图 4f).

(3) 断裂带及邻区最大水平主应力方位

郯庐断裂带山东段及邻区：苍山钻孔最大水平主应力方位在0~120 m深度范围内为N71°~84°W，平均为N78°W，随深度增加最大主应力方位有所偏转，在185.54 m深度位置转为N82°E；平度钻孔在约0~167 m深度内最大水平主应力方位为N80°~87°W，平均为N84°W，在268 m深度以下最大水平主应力为N70°~81°E，平均约为N76°E.郯庐断裂带山东段两个地应力测量钻孔在浅部(约170 m以上深度)最大主应力方位表现为NWW向，随着深度的增加逐渐转为NEE向(表 2a).

郯庐断裂带渤海段及邻区：昌黎钻孔在500 m深度内最大水平主应力方位为N55°~84°E，平均为N70°E；兴城钻孔在近600 m深度内为N43°~63°E，平均约为N54°E；盖州钻孔在约600 m深度内为N54°~81°E，平均为N63°E.郯庐断裂带渤海段东北部地区最大主应力优势方位为NEE向(表 2b).

郯庐断裂带辽宁段及邻区：本溪钻孔在360 m深度范围内最大水平主应力方位为N65°~85°E，平均为N74°E.断裂带辽宁段东北部最大主应力方位为NEE向(表 2c).

(1) 水平应力强度分段性研究

郯庐断裂带山东段及邻区，断裂带南端以水平应力占主导作用，而北端在浅部水平应力作用略大于垂向应力，随着深度的增加垂向应力要远大于水平应力，且断裂带南部水平应力强度要明显高于北部地区.主要表现以下3个方面(表 3)：(a)在地壳浅部，山东段南端S_H、S_h随线性增加梯度分别为北端的5.4倍和3.7倍；(b)在测量深度内，断裂带南端水平侧压系数也明显高于北端，苍山地区平均K_H、K_h分别为平度地区的2.45倍和2.19倍；(c)在数公里深部地壳，苍山地区K_H和K_h分别趋向1.57和1.11，而平度地区则趋于0.46和0.38，苍山地区地壳深部K_H和K_h的稳定值约为平度地区的3.41倍和2.92倍.

表 3 (Table 3)

表 3 郯庐断裂带及邻区各钻孔水平主应力随深度线性增加梯度与水平侧压系数 Table 3 Linear gradient of the horizontal principal stresses vs depth and the coefficient of lateral pressure at the in situ stress measured boreholes near the Tanlu fault zone and the vicinities

表 3 郯庐断裂带及邻区各钻孔水平主应力随深度线性增加梯度与水平侧压系数 Table 3 Linear gradient of the horizontal principal stresses vs depth and the coefficient of lateral pressure at the in situ stress measured boreholes near the Tanlu fault zone and the vicinities

渤海段东、西两侧之辽东半岛盖州和河北昌黎两地现今水平构造应力强度大致相同，两地区S_H、S_h线性增加梯度平均为0.0140 MPa/m和0.0118 MPa/m，且在约320 m深度以下，垂向应力作用逐渐占主导地位.具体表现为(表 3)：(a)在测量深度内，垂向应力随深度线性增加梯度(0.0265 MP/m)分别为S_H、S_h平均线性增加梯度的1.89倍和2.25倍；(b)在深部地壳，两地区平均K_H、K_h仅为0.53和0.40.

渤海段西侧之辽西兴城及邻区水平构造应力要高于辽东半岛和河北昌黎等地，且水平构造应力起主导作用.主要表现在以下2个方面(表 3)：(a)兴城地区测量深度内S_H、S_h线性增加梯度(0.0332 MP/m、0.0189 MP/m)分别为辽东半岛和河北昌黎及邻区平均值的2.37倍和1.60倍；(b)在深部地壳，K_H趋于1.59，K_h为0.93，接近1.0.

郯庐断裂带辽宁段及邻区，辽宁段东北端本溪及邻区在约750 m以上深度水平构造应力占主导作用，在该深度以下垂向应力逐渐大于水平构造应力.主要体现在(表 3)：(a)在测量深度内，垂向应力随深度线性增加梯度(约0.0265 MPa/m)要远大于最大、最小水主应力随深度变化的线性增加梯度(0.0124 MP/m，0.0110 MP/m)，且分别为S_H、S_h线性增加梯度的2.14倍和2.41倍；(b)在地壳深部，K_H、K_h均为0.38，表明水平主应力大小仅近似为垂向应力的1/3.

为便于比较郯庐断裂带“山东-渤海-辽宁”段及邻区地壳浅部水平应力强度之间的差异，不妨以基于地应力实测数据统计得到的华北地区地壳浅层当前应力水平作为比较对象，其中，S_H线性增加梯度为0.0229 MPa/m，S_h线性增加梯度为0.0170 MPa/m (杨树新等，2012).通过比较可直观看出，郯庐断裂带山东段南端苍山及邻区S_H和S_h线性增加梯度约为华北地区的2.14倍和1.85倍，北端平度及邻区为华北地区的39.3%和50.6%；断裂带渤海段东、西两侧之辽东半岛盖州和河北昌黎等地平均S_H和S_h线性增加梯度为华北地区的61.1%和69.4%，而断裂带西侧的辽西兴城及邻区分别为华北地区的1.45倍和1.11倍，大致和华北地区应力水平相当；断裂带辽宁段东北端本溪及邻区则为华北地区的54.1%和64.7%.

综述之，郯庐断裂带及邻区在现今构造应力背景下，山东段南端水平构造应力作用最强，渤海段东、西两侧之辽东半岛和河北昌黎及邻区次之，辽宁段东北端本溪及邻区水平构造应力作用略低于渤海段，而山东段北端水平构造应力强度最弱.

(2) 地应力状态差异性探讨

活动断裂附近地应力状态往往与断裂活动方式具有一致性.郯庐断裂带山东段南端苍山及邻区为“逆冲型”应力状态，与钻孔附近鄌郚-葛沟断裂(南段)第四纪以来逆冲活动性较吻合(表 4)，而断裂带北端平度及邻区在约340 m以下为“正断型”应力状态，该区附近安丘-莒县断裂(北段)在第四纪以来表现为弱右旋走滑活动(表 4)，但在晚白垩世至早第三纪为伸展活动(朱光等，2002；施炜等，2003；严乐佳等，2014)，由此推断，安丘-莒县断裂(北段)仍可能部分继承了其早第三纪的伸展活动方式.

表 4 (Table 4)

表 4 郯庐断裂带及邻区地应力状态与断层活动方式 Table 4 In situ stress state in the vicinity of the Tanlu fault zone and the fault active mode

表 4 郯庐断裂带及邻区地应力状态与断层活动方式 Table 4 In situ stress state in the vicinity of the Tanlu fault zone and the fault active mode

郯庐断裂带渤海段东、西两侧之辽东半岛盖州和河北昌黎及邻区，约在320 m以下表现为“正断型”应力状态(表 4)，其中：昌黎及邻区应力状态与宁河-昌黎断裂、唐山断裂及滦县-乐亭断裂等第四纪以来正断的运动性质较符合(江娃利，2006；张宏志等，2008；牛琳琳等，2015)；盖州及邻区应力状态则与区域内NNE向金州断裂和海城-营口断裂现今活动性质较一致(王挺梅等，1976；李建华和杨喆，1987；夏怀宽，1991；卢良玉等，1997；万波等，2013；张鹏等，2014).此外，郯庐断裂带渤海段之辽东湾段新生代以来受渤海地区强烈的拉张裂隙作用，发育多组凸起和凹陷构造，断裂活动多为张性正断层，晚更新世以主要对早第三纪至中更新世断裂的继承和发展，主体仍表现为正断活动性(徐杰等，2009；李西双等，2010；胡惟等，2013)，因此，盖州和昌黎两地表现出的“正断型”应力状态可能反映了辽东湾伸展构造环境.

辽西兴城及邻区地壳浅层为“逆冲型”应力状态(表 4)，在该地区东北方向发育NNE向朝阳-北票断裂，该断裂在白垩世为逆冲断裂，野外出露显示：断裂北段中元古界地层逆冲到中侏罗统和白垩系地层之上，断裂破碎带内可见糜棱岩、挤压扁豆体等，而南段挤压破碎带明显，第四纪以来仍具有逆冲活动性(夏怀宽和张先泽，1986；马寅生等，1998)，兴城地区“逆冲型”应力状态可能与该断裂现今活动有关.

郯庐断裂带辽宁段东北端本溪地区在约370~760 m深度范围为“走滑型”应力状态，在760 m以下深度则转为“正断型”(表 4)，营口-佟二堡断裂、太子河断裂及海城-营口断裂第四纪活动均表现出正断兼右旋走滑的运动性质(王挺梅等，1976；赵文峰，1981；马宗顺和张正曙，1994；葛荣峰等，2009；王书琴等，2012)，郯庐断裂带辽宁段东北端本溪及邻区“正断型”和“走滑型”的应力状态也充分表明该区在多条活动断裂影响下地壳应力环境的一致性.

然而，在6个地应力测量钻孔中，有4个钻孔地应力状态在测量深度内发生转变，分别为平度、昌黎、盖州和本溪钻孔，且应力状态转变方式具有统一的模式，即从浅表层的“逆冲型”到中等深度的“走滑型”，再到一定深度以下的“正断型”(表 4).在同一钻孔中，这种地应力状态的不一致或者与区域应力场不同的现象也称之为“地应力解耦”，导致地应力解耦的因素可能包括地形(含古地形)、地层岩性差异、岩石各向异性、岩体结构尺寸效应(宏观或微观)及活动断裂(如：构造裂隙、节理或小断层)等(Martin, 1990; Shamir and Zoback, 1992; Barton and Zoback, 1994; 苏生瑞等，2003；陈群策等，2005；谭成轩等，2006；Haimson, 2010; 杨树新等，2012；Chang and Jo, 2015)，基于地应力解耦数据分析活动断裂附近构造应力环境时，仍需结合断裂的活动性质对应力数据作出合理的判断和解释.

总体而言，郯庐断裂带山东段南端地应力环境为“逆冲型”，而北端以“正断型”为主；渤海段之辽东半岛和河北昌黎及邻区主要为“正断型”；辽宁段东北端以“正断型”为主，兼具“走滑型”应力状态；断裂带附近地应力状态与断裂各段第四纪以来的运动学特征具有较好的一致性.

中国大陆及其周围岩石圈地壳应力场和构造运动可以归结为印度洋板块、太平洋板块、菲律宾海板块与欧亚板块之间相对运动，以及大陆板内区域块体之间的相互作用的结果，而中国东部华北、东北地区地壳应力场主要受太平洋板块向欧亚大陆俯冲挤压作用的控制，同时，菲律宾板块NW向俯冲欧亚大陆产生侧向挤压作用对中国东部沿海地区应力场也产生一定的影响，以致中国东部大陆现代构造应力场的主体特征表现为NEE向的挤压，与相邻板块俯冲的方向大体一致，其中，华北-东北地区的最大主应力方向以NEE方向为主导，而华南地区以NW~NWW向占优势(汪素云和许忠淮，1985；许忠淮等，1999；谢富仁等，2004；徐纪人等，2008；徐杰等，2012).

为详细了解郯庐断裂带山东、渤海、辽宁段及邻区现今构造应力特征，笔者基于《中国大陆地壳应力环境数据库》研究成果，并参考已有发表相关资料，适当补充了山东、环渤海及辽宁等地区中、小地震震源机制解、水压致裂地应力测量及断层滑动矢量反演资料等应力数据(周翠英等, 1990, 2003；董旭光等，1999；张萍和蒋秀琴, 2000, 2001；张萍等, 2001, 2003, 2004；张玲等，2004；山长仑等，2007；葛荣峰等，2009；张鹏等, 2013, 2014；郑建常等，2013；李彤霞等，2014；李开洋等，2014；谭成轩等，2014；严乐佳等，2014)，通过统计分析深入揭示了郯庐断裂带山东、渤海、辽宁段及邻区现今构造应力场分布规律，概括如下：

(1) 郯庐断裂带山东段及邻区，主要覆盖山东省大部分地区、黄海海域及河南省东部与山东交界局部地区，基础地应力数据包括水压致裂应力测量数据12个、应力解除数据4个、钻孔崩落数据31个、震源机制解98个及断层擦痕反演数据66个，共计211条，大多数据都分布在断裂带及附近区域(图 5a).统计结果表明，郯庐断裂带山东段及邻区现今构造应力主压应力优势方位为NEE~近EW向，平均方位约为N70°E(图 5d)，与华北地区构造应力场基本一致(魏光兴等，1982；崔效锋等，2010；武敏捷等，2011)，同时与山东省中小地震震源机制解反映出的最大主应力方位(NEE向)及前人对郯庐断裂带山东段主压应力方位的研究结果(N60°~80°E)大体相符(周翠英等，2003；张玲等，2004；山长仑等，2007；张鹏等，2013；郑建常等，2013).最大主应力平均方位(N70°E)与沂沭断裂带整体走向(N10°~25°E)之间的夹角约为45°~60°，该挤压应力作用有利于断裂带发生右旋走滑活动.

图 5

Figure 5

图 5 郯庐断裂带“山东-渤海-辽宁”段及邻区现今构造应力场 Figure 5 Recent tectonic stress field of "Shandong-Bohai-Liaoning" segments of Tanlu fault belt and adjacent region

(2) 郯庐断裂带渤海段及邻区，主要覆盖渤海湾、环渤海河北省大部、北京、天津及辽东半岛等地，基础地应力数据包括水压致裂应力测量数据36个、应力解除数据37个、钻孔崩落数据90个、震源机制解76个及断层擦痕反演数据9个，共计248条，渤海湾内主要以震源机制解数据为主，华北平原北部及辽河盆地内钻孔崩落数据居多(图 5a).统计结果表明，郯庐断裂带渤海段及邻区现今构造应力主压应力优势方位为NE~NEE~近EW向，平均方位约为N68°E(图 5c)，与华北地区构造应力场基本一致，该最大主应力平均方位与断裂带整体走向(N15°~20°E)的夹角为48°~53°，该应力作用方式利于NNE向断裂产生右旋走滑活动.

(3) 郯庐断裂带辽宁段及邻区，主要覆盖辽宁省中北部地区，基础地应力数据包括水压致裂应力测量数据4个、应力解除数据2个、钻孔崩落数据50个、震源机制解83个及断层擦痕反演数据3个，共计142条，辽河盆地内以钻孔崩落数据为主，海城-营口断裂带附近以及辽西等地则主要震源机制解数据(图 5a).统计结果表，郯庐断裂带辽宁段及邻区现今构造应力主压应力优势方位NEE~近EW向，平均方位约为N72°E(图 5b)，同样与华北地区现今构造应力场基本一致，而与东北应力区(NE~NEE向)略有差异，一定程度上表明辽宁省大部地区可能仍受华北构造应力场的控制和影响.此外，已有中小地震震源机制解显示辽宁东部及海城等地最大主应力方位约为N77°E，这些震源机制解多来自1975年海城M_S 7.3级地震、1999年岫岩M_S 5.4级地震及其余震等(张萍和蒋秀琴, 2000, 2001)，而岫岩、海城等地系列中强地震的发生除受控于NNE向海城-营口断裂及NW向大洋河断裂外，郯庐断裂带辽宁段对其也有一定的控制作用，故图 5b中最大主应力统计结果反映郯庐断裂带辽宁段及邻区构造应力场是可行的.最大主应力平均方位与断裂带整体走向(约N20°E)的夹角为52°，该应力作用有利于NNE~NE向断裂发生右旋走滑活动、NW向断裂产生左旋走滑运动.

综述之，郯庐断裂带山东段及邻区现今构造应力场主压应力优势方位为N70°E、渤海段及邻区为N68°E、辽宁段及邻区为N72°E，各段之间差异不明显，总体反映出郯庐断裂带“山东-渤海-辽宁”段及邻区当前所承受的NEE向主压应力作用，该应力作用方式有利于断裂带产生右旋走滑活动，同时也表明郯庐断裂带所处的华北及辽宁大部地区具有较统一构造应力场.

库仑摩擦破裂准则指出，在不考虑断层内聚力的情况下，当断层面上的剪应力τ大于或等于滑动摩擦阻力μσ_n时，断层出现摩擦滑动失稳，其临界条件可用公式(4) 表述，其中：τ为剪切强度，σ_n为断层面上的临界正应力，μ为断层面的摩擦系数(即tanφ，φ为内摩擦角)(Zoback and Healy, 1984, 1992；Jaeger et al., 2007；Zoback, 2007).研究表明，大多数岩石的摩擦系数位于0.6~1.0之间(Byerlee, 1978；Townend and Zoback, 2000; Zoback et al., 2003)，且在分析地壳浅部断层活动时，可近似代表断层面的静摩擦系数，通常将0.6作为判别断层滑动失稳的临界下限值.公式(4) 为

(4)

该摩擦破裂准则还可直观地用有效主应力莫尔圆表示(图 6)，断层临界滑动失稳时的有效主应力莫尔圆半径R和圆心坐标a分别为

(5)

(6)

图 6

Figure 6

图 6 库仑破裂准则之有效主应力莫尔圆示意图 Figure 6 Mohr circle of effective principal stress expressing Coulomb's failure criterion

公式中：σ₁和σ₃分别为最大、最小主应力，p₀为孔隙水压力.

由公式(5)、(6) 和图 6中的几何关系可以得到断层在临界摩擦滑动失稳状态下断裂两侧围岩内主应力与断层摩擦系数之间的关系(公式(7)) (Townend and Zoback, 2000；王成虎等，2014).公式(7) 表明，当R/a小于K时，断裂在现今应力环境下处于较稳定的状态，反之，则可能会出现滑动失稳.假设断层具有固定的摩擦系数μ，依据公式(7) 可以初步探讨地壳不同状态地应力作用对断裂活动稳定性的影响.公式(7) 为

(7)

基于郯庐断裂带“山东-渤海-辽宁”段及邻区6个钻孔地应力测量数据，根据不同应力状态的主应力值，分别计算各钻孔在测量深度内最大剪应力值(Δσ/2) 和有效平均主应力值(σ_avg-p₀).在不确定郯庐断裂带各段摩擦系数情况下，不妨将μ=0.6和1.0分别作为判别断裂滑动失稳的临界下限和上限值，同时将μ=0.2和0.3表示弱断层的摩擦系数，进而可勾绘出最大剪应力值(Δσ/2) 和平均有效主应力值(σ_avg-p₀)之间的线性关系(图 7).

图 7

Figure 7

图 7 郯庐断裂带及邻区地应力测量钻孔中最大剪应力与平均有效主应力线性关系 Figure 7 Dependence of differential stress (Δσ/2), on effective mean stress (σavg-p0), and the linear relationship between two variables

由图 7可看出，在当前应力水平作用下，郯庐断裂带“山东-渤海-辽宁”段及邻区不同状态地应力对断裂带活动稳定性影响程度有所差异，简要分析如下：

(1) 山东段南端苍山及邻区逆冲断层易产生滑动失稳，表现为(Δσ/2) 和(σ_avg-p₀)之间的线性关系拟合值K=0.545，超过断层产生滑动失稳的临界下限值0.515，且全部为“逆冲型”应力状态(图 7a)；北端平度及邻区则相对稳定，K拟合值为0.375，低于临界下限值，其中：“正断型”应力效应主要分布在0.375~0.515之间，“逆冲型”和“走滑型”应力效应多位于0.196~0.375之间(图 7b)，比较而言，山东段北端应力作用更有利于正断层活动.

(2) 郯庐断裂带渤海段西侧河北昌黎及邻区K拟合值为0.284，远低于临界下限值0.515，附近断层处于较稳定状态，其中：“正断型”应力效应主要分布在0.284~0.515之间，“逆冲型”和“走滑型”应力效应分别集中在0.196和0.284附近，相比之下，现今应力作用较有利于正断层活动(图 7c)；兴城及邻区K拟合值为0.484，该值接近于临界下限0.515，“逆冲型”应力效应多位于0.484~0.707之间，较易于逆冲断层产生滑动失稳，而“走滑型”应力效应为0.196~0.287，远低于临界下限值(图 7d)；断裂带东侧辽东半岛之盖州及邻区K拟合值为0.411，比较接近临界下限值0.515，其中：“正断型”应力效应在0.411附近分布，部分超过了0.515的临界下限值，“逆冲型”应力效应分布较离散，多小于0.515，而“走滑型”应力效应主要集中在0.287附近，相比而言，辽东半岛盖州及邻区应力水平也有利于正断层活动(图 7e).

(3) 郯庐断裂带辽宁段本溪及邻区K拟合值为0.378，该值低于断层产生滑动失稳的临界下限0.515，区域内断层整体处于较稳定的状态，其中：“正断型”和“走滑型”应力效应主要分布在0.378附近，而“逆冲型”应力效应较高，多大于0.515，故本溪及邻区应力作用可能有利于逆冲断层发生摩擦滑动失稳(图 7f).

通过地应力测量可揭示郯庐断裂带“山东-渤海-辽宁”及段邻区地壳浅部地应力特征，然而由于缺少关于郯庐断裂带各段摩擦强度的研究成果，直接采用库仑摩擦破裂准则判别断裂现今活动危险性时比较困难.对此，不妨依据断裂带及邻区地应力测量结果，画出各个深度段上有效主应力莫尔圆，基于此，可探讨在现今构造应力作用下不同摩擦强度对断裂活动稳定性的影响.

郯庐断裂带“山东-渤海-辽宁”段及邻区6个地应力测量钻孔有效主应力莫尔圆见图 8，具体分析如下：

图 8

Figure 8

图 8 郯庐断裂带及邻区地应力测量钻孔中有效主应力莫尔圆与摩擦强度相互关系 Figure 8 Relationship between the Moire circle of effective principal stresses and frictional strength at the in situ stress measured boreholes near the Tanlu fault zoen and adjacent region

(1) 郯庐断裂带山东段：南端苍山及邻区，摩擦系数低于0.466的活动断层在当前应力作用下易发生滑动失稳、位于0.466~0.85之间的活动断层存在发生潜在失稳的危险、而分布在0.85~1.0之间的活动断层则相对处于较稳定的状态(图 8a)；北端平度及邻区，摩擦系数低于0.176的活动断层易发生滑动失稳、位于0.176~0.6之间的活动断层存在发生潜在失稳的危险、分布在0.6~1.0之间的活动断层则相对处于较稳定的状态(图 8b).

(2) 郯庐断裂带渤海段：断裂带西侧河北昌黎及邻区，摩擦系数低于0.213的活动断层易发生滑动失稳、位于0.213~0.6之间的活动断层存在发生潜在失稳的危险、分布在0.6~1.0之间的活动断层则相对稳定(图 8c)；辽西兴城及邻区摩擦系数低于0.249的活动断层易发生滑动失稳、位于0.249~0.85之间的活动断层存在发生潜在失稳的危险、分布在0.85~1.0之间的活动断层则相对稳定(图 8d)；断裂带东侧辽东半岛之盖州及邻区，摩擦系数低于0.268的活动断层易发生滑动失稳、位于0.268~0.85之间的活动断层存在发生潜在失稳的危险，而分布在0.85~1.0之间的活动断层则相对稳定(图 8e).

(3) 郯庐断裂带辽宁段：东北端本溪及邻区，摩擦系数低于0.384的活动断层易发生滑动失稳、位于0.384~0.6之间的活动断层存在发生潜在失稳的危险、而分布在0.6~1.0之间的活动断层整体较稳定(图 8f).

郯庐断裂带“山东-渤海-辽宁”段及邻区近代地震活动(1969-2015年)分布规律表明(中国地震台网中心：http://www.csndmc.ac.cn/newweb/data.htm#)：

(1) 断裂带山东段及邻区(约北纬34.50°~37.20°，东经117.00°~121.50°)发生M_S 3.0级以上地震近70个，主要分布在断裂带东侧安丘-莒县-莒南-临沭一带，且大致以安丘-临朐-青岛沿线为界，中小地震活动多分布在该界限以南，以北的平度、昌邑等地震活动很少，偶有M_S 3.0~4.0级地震发生(图 9a)，近代地震活动记录中，已发生的最大地震为1995年9月20日苍山M_S 5.2级地震，地震发生在沂沭断裂带西南端与NW向苍尼断裂交汇部位，为走滑型地震(王志才等，1999).此外，沿沂沭断裂带历史上最大地震为1668年7月25日郯城8.5级地震，地震发生在沂沭断裂带莒县至郯城之间，地表破裂带北起莒县土岭、南至郯城窑上，长约130 km，为右旋兼逆冲型地震(李家灵等，1994).总体上，郯庐断裂带山东段地震活动强度呈现“南强北弱”的特点.

图 9

Figure 9

图 9 郯庐断裂带“山东-渤海-辽宁”段及及邻区近代地震活动分布(MS≥3.0)(1969-2015) Figure 9 Distribution of earthquake with MS≥3.0 during 1969-2015 along the "Shandong-Bohai-Liaoning" segment of Tanlu fault zone and adjacent redion

(2) 断裂带渤海段及邻区(约北纬37.20°~41.00°，东经118.60°~123.00°)发生M_S 3.0级以上地震700多个，地震活动主要集中在3个区域，分别为：① 莱州湾北部及渤海南部，处于郯庐断裂带渤海段与NWW向张家口-蓬莱活动断裂带(东南段)交汇部位；② 渤中带，位于断裂带与NW向秦皇岛-旅顺断裂带交汇部位；③ 辽东湾东北部地区，同样处于NNE向断裂带(如：郯庐断裂带、海城-营口断裂带及金州断裂等)于NW向断裂(如：大洋河断裂等)的复合部位(图 9b)；在近代地震活动，渤海中南部及莱州湾北部地区最大地震为1969年7月18日M_S 7.4级地震，在该地区历史上也曾发生多次强震活动，如：1548年9月12日和1597年10月6日两次渤海7级地震、1888年6月13日渤海M_S 7.5级地震(王华林等，2000；陈国光等，2004)；辽东湾东北部地区地震活动基本位于郯庐断裂带渤海段东支断裂以东，东支断裂以西的辽西等地中小地震活动很少，近代地震活动中最大地震为1975年2月4日海城7.3级地震，地震发生在NW向大洋河断裂西北端与NNE向海城-营口断裂交汇部位，为走滑兼正断型地震(卢良玉等，1997；李平等，2001；葛荣峰等，2009；胡惟等，2013).总体上，郯庐断裂带渤海段从潍坊至营口沿线，地震活动性呈现出“弱(潍坊至莱州湾南部)-强(莱州湾北部至渤中地区)-弱(渤中至辽东湾西部)-强(辽东湾东北部)”的分布特征，且地震活动多发生在NNE向和NW向断裂交汇部位.

(3) 断裂带辽宁段及邻区(约北纬41.00°~42.00°，东经121.00°~124.00°)发生M_S 3.0级以上地震近59个，地震震级大多小于M_S 4.0级，小部分地震活动集中在依兰-伊通断裂带和密山-敦化断裂带交汇处的沈阳、辽阳及灯塔等地，在灯塔市于2013年1月23日还发生了该区最大的M_S 5.1级地震，地震发生在营口-佟二堡断裂东北端附近，震源深度7 km，为走滑型地震(李彤霞等，2014)；大多数地震活动则分布于NEE向太子河断裂及NE向海城-营口断裂东北端，如：本溪、鞍山等地(夏怀宽，1991；马宗顺和张正曙，1994；高常波和钟以章，2000；张萍等，2001)；在下辽河盆地内，仅有很少数量的M_S 3.0级左右地震发生，且大致沿台安-大洼断裂以西地区展布(图 9c).整体而言，郯庐断裂带辽宁段(主要展布在下辽河盆地内)近代地震活动数量较少、地震震级多为小地震、地震活动强度较弱.

如前所述，断裂摩擦强度对断裂活动稳定性有重要的影响，就郯庐断裂带“山东-渤海-辽宁”段及邻区而言，在当前应力水平作用下，断裂带山东段南端、北端、渤海段东北部及辽宁段东北端及邻区易产生断层滑动失稳的断层摩擦系数分别低于0.466、0.176、0.213~0.268和0.384，而存在潜在滑动失稳危险的断层摩擦系数分别为0.466~0.85、0.176~0.6、0.268~0.85和0.384~0.6.若只考虑断裂静摩擦，对于弱断层(μ大多小于0.3) 或较弱-中等强度(约0.3~0.6) 活动断裂而言，一定程度的应力积累便可达到使其产生滑动失稳的临界条件，因此，弱断层滑动失稳时可能会产生能量不大的小震活动(一般为M_S 4.5级以下地震)，而较弱-中等强度断层失稳时很大程度上会发生中等强度地震(M_S 4.5~6.0)；对于较高或高强度活动断裂(一般为0.6~0.85)，使其产生滑动失稳的应力值要高，应力积累时间也相对较长，一旦断层失稳，其产生强震活动(M_S 6.0及以上)的可能性很大(何昌荣等，2011).

基于以上讨论，同时参考郯庐断裂带“山东-渤海-辽宁”段及邻区近代地震活动分布特征(图 9)，推断认为：郯庐断裂带山东段南段(大致苍山以南)可能为中等强度断层(μ约为0.46~0.6)、北段(安丘-昌邑段)为较高强度断层(μ略大于0.6)、中段(苍山-安丘段)为较弱断层(μ小于0.45)；断裂带渤海段东、西两侧之河北昌黎和辽东半岛盖州及邻区活动断裂可能为弱-较弱强度断层(μ约为0.21~0.45)；辽宁段东北端为较弱-中等强度断层(μ约为0.38~0.6).

此外，强震活动可能会导致断层弱化，即摩擦强度降低，如：郯庐断裂带山东段南端郯城于1668年发生了8.5级特大地震，而在此次地震之前约2000年间，该区未有破坏性地震记录(高维明等，1988；李家灵等，1994)，断层高摩擦强度以及长时间应力积累才可能发生如此大的地震，而在地震后至今约330年，鲜有破坏性地震发生，最大一次地震为1995年苍山M_S 5.2级地震，其余多为小于4.0级小地震，因此，1665年郯城特大地震可能直接导致了郯庐断裂带山东段中南段的弱化.与此类似的还有1976年唐山M_S 7.6级地震和1975年海城M_S 7.3级地震，两次强震活动一定程度上弱化了震中及邻区活动断裂的摩擦强度(如：唐山断裂、宁河-昌黎断、滦县-乐亭断裂、营口-海城断裂及大洋河断裂等)，低强度活动断层在相对短时间的应力积累便可再次达到使其发生滑动失稳临界应力条件，故地震后自今约40年间，唐山震区、海城震区及邻区4.5级左右地震依然活跃.当然，强震活动导致断层摩擦强度弱化的程度可能受地震能量、震源深度、发震断裂深部地壳结构、应力环境、温度及活动断裂内物质组分等因素的影响(王泽利等，2004；李碧雄和邓建辉，2011；何昌荣等，2011).

郯庐断裂带及邻区在现今构造应力背景下，山东段南端水平构造应力作用最强，渤海段东、西两侧之辽东半岛和河北昌黎次之，辽宁段东北端水平构造应力作用略低于渤海段，而山东段北端水平构造应力强度最弱.

郯庐断裂带山东段南端地壳浅部地应力环境表现为“逆冲型”，北端以“正断型”为主；渤海段东北部之辽东半岛和河北昌黎及邻区主要为“正断型”；辽宁段东北端以“正断型”为主兼有“走滑型”应力状态；断裂带附近地应力状态与断裂各段第四纪以来的运动学特征具有较好的一致性.

郯庐断裂带山东段、渤海段、辽宁段及邻区现今构造应力场主压应力优势方位分别为N70°E、N68°E和N72°E，各段之间差异不明显，总体反映出郯庐断裂带“山东-渤海-辽宁”段及邻区当前统一的构造应力场，主压应力方位为NEE向，该应力方式有利于断裂带产生右旋走滑活动.

在特定的摩擦强度(0.6) 下，郯庐断裂带山东段南端地应力有利于逆冲断裂滑动失稳，而北端则相对稳定；渤海段东、西两侧河北昌黎和辽东半岛盖州及邻区有利于正断层活动，而辽西兴城及邻区逆断层存在失稳的危险；辽宁段东北段正断和走滑性质的活动断裂相对稳定.

在当前应力作用下，断裂带山东段南端和北端、渤海段东北部、辽宁段东北端及邻区断层摩擦系数分别低于0.466、0.176、0.213~0.268和0.384的活动断层易产生滑动失稳.

郯庐断裂带山东段近代地震活动强度呈现“南强北弱”的特点；渤海段呈现出“弱(潍坊至莱州湾南部)-强(莱州湾北部至渤中地区)-弱(渤中至辽东湾西部)-强(辽东湾东北部)”的分布特征，且地震活动多发生在NNE向和NW向断裂交汇部位；辽宁段近代地震活动数量较少，地震活动强度较弱.

活动断裂带附近深孔地应力测量对于揭示断裂带及邻区地壳浅层应力环境、分析活动断裂的运动学与动力特征、从应力角度论述断裂活动危险性并判别其摩擦强度及探讨活动断裂附近现今地震活动等领域的研究具有重要的地震地质意义.