第４４卷 第６期
２０２２年１２月地 震 地 质ＳＥＩＳＭＯＬＯＧＹＡＮＤＧＥＯＬＯＧＹＶｏｌ．４４，Ｎｏ．６Ｄｅｃ．，２０２２
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－４９６７．２０２２．０６．００２
杨源源，飞，路硕，等．２０２２．郯庐断裂带中段Ｆ５断裂淮河—女山湖段的古地震与垂直滑动速率［ Ｊ］．地震地质，４４（６）：１３６５—１３８３．
乙烯利ＹＡＮＧＹｕａｎ ｙｕａｎ，ＬＩＰｅｎｇ ｆｅｉ，ＬＵＳｈｕｏ，ｅｔａｌ．２０２２．ＰａｌｅｏｅａｒｔｈｑｕａｋｅｓａｎｄｖｅｒｔｉｃａｌｓｌｉｐｒａｔｅｓｏｎｔｈｅＨｕａｉＲｉｖｅｒ—ＮüｓｈａｎＬａｋｅｓｅｇ
ｍｅｎｔｏｆｆａｕｌｔＦ５ｉ
ｎｔｈｅｍｉｄｄｌｅｓｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅＴａｎｌｕｆａｕｌｔｚｏｎｅ［Ｊ］．ＳｅｉｓｍｏｌｏｇｙａｎｄＧｅｏｌｏｇｙ，４４（６）：１３６５—１３８３．郯庐断裂带中段Ｆ５断裂淮河—女山湖段的
古地震与垂直滑动速率
杨源源１，２） 飞１） 路 硕１） 疏 鹏１） 潘浩波１
）方良好１） 郑海刚１，２） 赵 朋１） 郑颖平１，２） 姚大全１
）１）安徽省地震局，合肥 ２３００３１
２
）安徽蒙城地球物理国家野外科学观测研究站，亳州 ２３３５２７摘 要 郯庐断裂带中段安丘－莒县断裂（Ｆ５
）为中国东部重要的地震活动断裂，其最南段展布于淮河—女山湖之间，长约２０ｋｍ，最新活动时代为全新世早期。针对Ｆ５断裂淮河—女山湖段的前期 工作侧重于在不同地段开挖探槽以揭示断裂的最新活动时代、结构特征及运动性质，并报道了零星的古地震事件。本次在该段选取关键地段开挖探槽并结合前期探槽资料，开展了古地震事件的综合对比研究；通过测量探槽附近断层陡坎的高度，并结合相关地层测年数据，计算了断裂的垂直滑动速率；基于该段古地震研究成果，结合其他学科资料，分析了苏皖交界地区的地震危险性。研究表明：１）Ｆ５断裂淮河—女山湖段中更新世晚期以来至少发生过５ 博士论文
次古地震事件，厘定的最近２次事件的年代为２０ ３６～（１８ ７±０ ３）ｋａＢＰ和１０ ９２～７ ８３ｋａＢＰ；２）Ｆ５断裂淮河—女山湖段紫阳山一带的
垂直滑动速率约为０ ０５ｍｍ／ａ，陡山一带的垂直滑动速率约为０ ０７ｍｍ／ａ，该段整体属于弱活动断层；３）Ｆ５断裂泗洪—明光段为历史地震地表破裂空段，最近１
次古地震的离逝时间较长，现今小地震不活跃，闭锁程度较高，易于应力积累，存在发生７级及以上强震的危险性。
关键词 郯庐断裂带 Ｆ５断裂 垂直滑动速率 全新世 古地震
中图分类号：Ｐ３１５ ２文献标识码：Ａ文章编号：０２５３－４９６７（２０２２）０６－１３６５－１９〔收稿日期〕 ２０２２－０１－０４收稿，２０２２－０３－１５改回。
〔基金项目〕 国家自然科学基金（４１８０２２２４）和安徽省公益性地质项目（２０１５－ｇ－２５）共同资助。
０ 引言
郯庐断裂带是中国东部ＮＮＥ走向的一条巨型断裂带，起源于中三叠世华北克拉通与华南陆块陆－陆
碰撞的造山过程中，自形成以来经历了复杂的演化过程（Ｌｉ，１９９４；Ｃｈｕｎｇ，１９９９；Ｇｉｌｄｅｒｅｔａｌ．，１９９９；Ｚｈｕｅｔａｌ．，２００９）。郯庐断裂带中段主体展布于潍坊—嘉山（明光）一带，由多条主干断裂形成“两堑夹一垒”的构造格局（高维明等，１９８０；朱光等，２００１），第四纪期间受到近ＥＷ向的挤压，具有右旋逆冲性质，并表现为一条强震活动带（国家地震局地质研究所，１９８７；郯庐活动断裂带地质填图课题组，２０１３；刘备等，２０１５；张鹏等，２０１５；朱光等，２０１８）。
地 震 地 质４４卷安丘－莒县断裂（Ｆ５
）为郯庐断裂带中段东地堑内的最新活动断层，分为安丘—莒县段、莒县—郯城段及新沂—泗洪段，各为独立的破裂单元（晁洪太等，１９９４，１９９５；李家灵等，１９９４）。其中，Ｆ５断裂新沂—泗洪段（
图１）历史上无５级以上地震记载，但被揭示存在全新世古地震事件（曹筠等，２０１５，２０１８；杨源源等，２０１６；张鹏等，２０１９），为重要的历史地震地表破裂空段（徐锡伟等，２０１７）。
图１ 郯庐断裂带新沂—泗洪段的构造略图
Ｆｉｇ．１ ＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓｋｅｔｃｈｏｆｔｈｅＸｉｎｙｉ ＳｉｈｏｎｇｓｅｇｍｅｎｔｏｆｔｈｅＴａｎｌｕｆａｕｌｔｚｏｎｅ．
Ｆ１昌邑－大店断裂；Ｆ２白芬子－浮来山断裂；Ｆ３沂水－汤头断裂；Ｆ４ ?－葛沟断裂；Ｆ５安丘－莒县断裂时尚七太
近年来，针对Ｆ５断裂新沂—泗洪段新活动性研究的一个重要进展是发现其向Ｓ
延伸进入安徽境内的淮河—女山湖之间，长约２
０ｋｍ，断裂展布于浮山—紫阳山一线的白垩纪红砂岩隆起（岗地）边缘缓坡，最新活动时代达全新世早期（杨源源等，２０１７；赵朋等，２０１７ａ，２０１８）。取得的主要认识包括：１）Ｆ５断裂淮河—女山湖段的线性影像特征清晰，断裂迹线单一、连续，
主要沿浮山—紫阳山—独龙山—陡山一线的山体边缘展布，断续发育断层陡坎；２
大象的耳朵教案）断裂地表结构复杂，或表现为单一断面，或表现为宽十余米的断层破碎带并具花状构造特征，断面多倾向Ｅ；３）断裂性质多变，露头剖面可见低角度逆冲断层，也有高角度正断层；４）存在与Ｆ５断裂
江苏段嶂山闸、重岗山及孙牌坊等地类似的全新世黑土充填楔遗迹，其代表的古地震事件年代约为全新世早期。
总体而言，目前对于Ｆ５断裂淮河—女山湖段的几何展布、结构特征及活动性质已有比较
清楚的认识，但古地震研究方面仍较为薄弱，已揭示的古地震事件较为零星，且均为单探槽研
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６期杨源源等：郯庐断裂带中段Ｆ５断裂淮河—女山湖段的古地震与垂直滑动速率究结果，缺乏多探槽的综合对比分析。另外，尚未针对该段开展滑动速率研究，影响了对断裂整体活动水平的认识。因此，本次在前期工作的基础上，选取关键地段开挖探槽进行古地震研究，并通过多探槽综合对比分析给出了较为可靠的古地震事件；通过测量探槽附近断层陡坎的高度，结合相关地层测年数据，计算了断裂垂直滑动速率；同时，进一步结合其他学科资料，基于Ｆ５断裂淮河—女山湖段的古地震研究成果，对该段的地震危险性进行分析。本研究成果
丰富了对于郯庐断裂带安丘－莒县断裂（Ｆ５
）晚第四纪整体活动特征的认识，为苏皖交界地区的地震中长期预测提供了新的资料。
图２ Ｆ５断裂淮河—女山湖段的几何展布图
Ｆｉｇ．２ ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｍａｐｏｆＨｕａｉＲｉｖｅｒ—ＮüｓｈａｎＬａｋｅｓｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅＦａｕｌｔＦ５
．底图为高分１号影像；黑小方框代表前期探槽，红小方框代表本次探槽；红线条表示全新世活动断裂，
紫线条表示早—中更新世活动断裂，虚线表示断裂隐伏。Ｆ１昌邑－大店断裂；Ｆ５安丘－莒县断裂
１ 古地震事件
Ｆ５断裂淮河—女山湖段地处淮河南岸的丘陵隆起剥蚀区，断裂沿线第四系发育差，厚度薄，
多为冲积、坡积成因，上更新统成层性差，普遍缺失全新统，致使古地震研究的开展存在一定困
难。目前在该段的浮山东麓、紫阳山西侧及陡山西麓一带均有探槽控制（图２
），普遍揭示断层断错晚更新世黏土或亚黏土层，最新活动时代可达全新世早期。本次通过在该段开挖的古地震专题探槽———三塘南探槽和前期已发表探槽资料，综合分析该段晚第四纪的古地震活动特征。
７
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地 震 地 质４４卷
１ １ 三塘南探槽现象三塘南探槽位于淮河南岸三塘村东侧的浮山东麓。浮山为近ＳＮ向岗地，顶部出露白垩纪红砂岩，坡麓地段为第四系松散层覆盖，往东与淮河冲积平原逐渐过渡。坡麓地段断续发育走向ＮＮＥ的断层陡坎，指示Ｆ５断裂的位置，三塘南探槽即跨断层陡坎开挖（
图３）。该探槽长３０ｍ、宽３ｍ、深３ｍ，走向近ＥＷ。主要现象集中于探槽西端５ｍ范围内，即断层陡坎下红砂
岩与第四纪松散地层接触处，再向东２
０余米的探槽剖面上第四系平整、连续，未见发育次级断裂。开挖时探槽南壁西端遭受破坏，故仅展示探槽北壁西端的构造现象（图４）。
魏雨琦
图３ 三塘南探槽附近的地貌特征
Ｆｉｇ．３ ＧｅｏｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌｆｅａｔｕｒｅｓｎｅａｒＳａｎｔａｎｇｎａｎｔｒｅｎｃｈ．
探槽北壁揭露地层包括：①黄砂土，顶部为灰黑薄层耕植土，底部含少量白砾石，粒径为０ ５～１ｃｍ；②人工填土，砾石层夹粗砂、亚黏土，砾石为砂岩碎屑，棱角状，粒径为１～５ｃｍ；③棕黄黏土，土质潮湿，含竖向断续灰绿泥质条带，具蠕虫状构造特征；④黄亚黏土，底部局部夹粗砂及细小砾石；⑤黄黏土，稍硬，偶夹细小碎石；⑥灰黄黏土，坚硬，土质较纯；⑦暗红砂岩，强风化，为断层挤压作用形成的强破碎带；⑧紫红砂砾岩，中等风化，较为破碎。
根据岩性特征、光释光（ＯＳＬ）测年结果和区域地层对比判断，层③—层⑤应为晚更新世地层，层⑥为中更新世地层，层⑦、层⑧为白垩纪地层。
探槽顶部遭受破坏，即层①、层②为现代人工堆积物，中下部揭示第四系黏土与白垩系砂砾岩呈断层接触，构造现象较为复杂。该处断层带宽１～２ｍ，由４条次级断层组成，多数断面近直立。断层带中发育紫红断层泥及挤压破碎带。根据各次级断层与相关地层的切盖关系可以判定Ｆ５断裂上发生了４次古地震活动。断裂的第１次活动表现为ｆ１的逆冲运动，断错层
⑥，ｆ１旁侧发育构造破碎带，层⑥顶部发育古地震崩积楔Ⅰ，岩性为砾石层夹黏土，时代推测为中更新世晚期，之后崩积楔Ⅰ上发育层⑤。断裂的第２次活动表现为ｆ２逆冲断错古地震崩
积楔Ⅰ及层⑤，断层顶部发育古地震崩积楔Ⅱ，岩性为混杂堆积的砾石层，层⑤的测年结果显
中国政局示该次事件的时代为（
１１２ ５±４ ５）ｋａＢＰ以来，推测为晚更新世早期，之后崩积楔Ⅱ上发育层④。断裂的第３次活动表现为ｆ３逆冲断错古地震崩积楔Ⅱ及上覆黏土层④，发育古地震崩积楔Ⅲ，时代推测为晚更新世中期，之后崩积楔Ⅲ上发育层③。断裂的第４次活动表现为ｆ１、ｆ４断错层③，断层表现为张裂特征，并伴随走滑楔入作用形成张裂楔，顶部被层②覆盖，张裂楔
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６期杨源源等：郯庐断裂带中段Ｆ５断裂淮河—女山湖段的古地震与垂直滑动速率图４ 三塘南探槽北壁照片（ａ）及剖面图（ｂ）
Ｆｉｇ．４ Ｔｈｅｐｈｏｔｏ（ａ）ａｎｄｌｏｇ（ｂ）ｏｆｔｈｅｎｏｒｔｈｗａｌｌｏｆＳａｎｔａｎｇｎａｎｔｒｅｎｃｈ．
的测年结果显示，该次事件发生在（１５ ７±２ ０）ｋａＢＰ以来，即晚更新世晚期以来。
综上，该探槽揭示Ｆ５断裂淮河—女山湖段自中更新世晚期以来发生过４
次古地震事件，前３次表现为逆冲性质，最后１次为拉张性质。断层早期的逆冲挤压运动在探槽剖面中形成３套古地震崩积楔及ｆ１断层旁侧的紫红断层泥，晚期张裂活动在探槽剖面中形成１
套古地震张裂楔堆积。遗憾的是，在该探槽中采集了４个ＯＳＬ样品，仅获得２个样品的测年结果。该探槽揭示断层自中更新世晚期以来具有先压后张的构造运动特征，最新１次古地震事件发生于走滑拉张背景之下，时代为（１５ ７±２ ０）ｋａＢＰ以来，即晚更新世晚期以来。
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