断层研究论文

断层研究论文

李华

(中国地质调查局发展研究中心)

一、引言

馆藏地震资料无论是数量还是质量都无法与地震系统所收藏的地震资料所类比，但它是我国地震资料的一部分。馆藏地震资料的技术参考价值，受当时调查的手段、方法，专业等方面的限制，其参考价值越来越低，但它史料价值不会因时间的久远而降低。笔者从史料角度出发，对我国著名地质、地震专家编著的地震资料进行介绍，目的是为今后编史修志，提供佐证。

二、我国著名地质专家、学者编著的地震资料

馆藏有新中国成立前我国地质工作创始人翁文灏等老一辈地质专家编著的地震资料，新中国成立后被评为院士/学部位员，共8名院士编著的地震资料(表1)。

表1 我国著名地质专家、学者编著的地震资料

续表

三、资料介绍

1.翁文灏

馆藏翁文灏先生编著的地震资料共4档。

《调查民国六.一月至三月地震说明》该资料记载：民国六年一月至三月地震，综合各省依时刻、烈度和方向三项内容资料可知，除霍山等处地震时间超过1个月外，一般可分三次：一月二十四日上午为第一次；二月二十二日为第二次；三月一日为第三次。第一次和第二次地震震源大致相同，皆在皖鄂豫三省之交境处，同震线形状相近；第三次报告资料不多，从无制图。三次地震以第一次地震最烈，影响最广。前两次地震震源所在地大抵在霍山、商城、麻城和罗田之间。此区由太古宇片麻岩和结晶片岩构成。正是其间的断裂活动造成了这样的地震。从地震史料上看，霍山一带千余年来一直有地震，而且每次历时很久。

《调查甘肃地震大略报告》对1920年12月甘肃大地震造成的损失，地震成因进行了探讨。甘肃大地震震灾范围在兰山、泾原、渭川和宁夏四道，尤以泾原道之海原固原隆德静宁诸县灾情最严重；震中由海原东南、固原西北、复向南经静宁之西达道渭之西部成一带状；震中地恰好处在东侧中生界与西侧太古宇、元古宇接触薄弱地带，当属构造地震。此次大地震发生于12月16日晚八时左右，随后小震不断，至25日又有大震发生。甘肃全省地震死亡人数达24万人，牲畜损失无数。同时造成道路和河流堵塞。世界地震死亡人数少有超过10万人。甘肃此次惨重地震灾害盖因于建在黄土中和黄土上的土窑土屋，发育垂直节理的黄土。它们一旦受断裂错动，极易坍塌。

《甘肃地震考节要》1920年12月甘肃大地震死亡人数超过20万人、山崩川塞，尤为世界罕见，遂引起学者研究之热心。然于甘肃地震遗漏颇多，其结论颇嫌渺茫。兹以宣统年修之甘肃新通志为本，参考研究可知：13世纪前记载，每十年必有一次地震，14世纪以来记载较详，至少每四年必有一次地震；若把倒房毁城伤人称为破坏性地震，那么从公元前8世纪至今，计有68次。平均每100年3次；若从14世纪以来起算，则每100年有7次。明清两朝，甘肃省破坏性地震共有20次。地震迁移往复周年为30年。大震后余震烈度较弱，其间有烈度突高者，但其震中已经迁移，不在原处。甘肃省大地震的原因并非火山，而与地质构造有关。

《调查甘肃地震意见》提出了防治计划：甘肃地震比他省多，平均每4年有地震一次，每15年有伤人毁屋的大震一次。鉴于甘肃灾情之重，预防地震要改变人民居住方式、避免地震火灾，减少损失，还要造林固土，防止山崩；山崩堵塞的河流须急开通，以免上游涨溢为患。据地震史料，中国各省平均每年有地震一次。地震灾害常见。故政府应拨款派员调查研究。首先设置地震计、次设地震机构和培养专门人材。日本有关地震研究诸多方面可以参考。

2.邓起东(地质学家，2003年当选为中国科学院院士)

馆藏邓起东独著或合著的地质资料共2种。

1)《安阳、邯郸、沙河地区地震地质条件及地震活动趋势的初步分析》：①华北平原地震活动与相对隆起背景上最新活动的断陷构造有直接关系；②华北平原地震发育区为北东向隆起与东西向坳陷、北东向坳陷与东西向隆起复合区。因此，安阳、邯郸、沙河渡口地区地震活动趋势：安阳地区位于汤阴地堑之上，为一隆起背景上断陷，近期活动明显，为地震活动危险区；邯郸地区位于太行山与临清坳陷交界处，有近代活动性地带，但为北东向坳陷与东西向坳陷复合区，危险程度次于安阳；沙河渡口地区位于普遍上升的太行山基岩出露区，无大规模深大断裂活动，地震活动性较小。

2)《中国地震构造的主要特征》：中国不仅是一个多地震的国家，而且地震广泛分布于全国大多数省区，除浙江、贵州两省外，均有6级以上地震记载。它们与我国现代地震构造及其活动性有密切联系。本文介绍了中国地震活动分区和板内断块构造以及活动断裂、断陷盆地与地震的关系。研究表明，6级以上强震活动与各断块区及次断块间的活动深大断裂和新断陷盆地带有密切的关系，而6级以下地震则比较分散，震区无明显的构造标志。我国板内应力场，一方面来源于印度板块和太平洋板块的联合作用，另一方面是由各地区地质构造发展特征及地壳厚度变化、深部物质的重力均衡作用产生地区性的垂直附加作用力，这种作用力在华北断块区表现较突出，新疆断块区也有所表现，华南则相对较弱。由于水平和垂直作用力的叠加和联合作用正是我国构造活动复杂化的根本原因。

3.丁国瑜[1980年当选为中国科学院学部委员(院士)，1983年当选为第三世界科学院院士，地质学家]

馆藏丁国瑜独著或合著的地质资料共2种，以地震地质研究资料为主。

《富蕴地震断裂带》本资料以丰富的实际资料和图片对富蕴地震断裂带的几何学、运动学、动力学等方面的特征作了全面的分析和研究，对发震的二台断裂的新活动以及阿尔泰地区的区域构造环境、区域构造应力场、现代地壳运动和动力来源等问题进行了探讨，并结合富蕴地震断裂带的研究阐述了研究地震断层的方法和途径。

《中国地震断层研究》论文集选编的论文，是我国科技工作者多年来进行地震断层考察、实验及理论研究所取得的成果。论文涉及的内容，包括地震断层的几何形态、运动状况、动力学过程等方面，资料比较丰富，并附有大量插图和照片。对从事地质学、地球物理学、地震工程等领域研究的科技人员，以及有关院校师生有一定参考价值。

4.马瑾(1997年当选为中国科学院院士，构造物理与构造地质学家)

馆藏马瑾编著的地震资料1档

《唐山地震与地震危险区》唐山地震区行政区划属唐山市管辖。经过地质调查，了解到唐山地区有多组断层，构造复杂，存在多个应力集中点。其中以唐山、滦县(卢龙)、宁河(黄庄洼)应力集中程较高。它们之间密切关联，所以地震展布面大。唐山本身的发震模式主要是由于北东向断层与东西向断层交而不会。唐山附近高应力区域大，最大剪应力值高，而且平均应力也很高，造成了酝酿高能量地震的条件，也不易产生前震。唐山地震发生本身是由于北东向沧东断裂与东西向怀来、兴隆断裂活动的结果。而宁河、滦县地震则是由于唐山地震发生，促使其应力进一步提高而发展。在特定的区域应力条件下有些点虽具备了发震的构造条件，但不具备发震的应力条件(应力不高)，这就可以从“危险区”中把它们排除。

5.陈庆宣[1991年当选为中国科学院院士(学部委员)，地质力学家]

馆藏陈庆宣先生编著的地震资料1档

《甘肃山丹地震调查报告》1954年2月11日山丹地震，发生在山丹城北龙首山之破拉马顶一带。龙首山绵亘于山丹县城以北，西起弱水，东止永昌以上，长约170km。龙首山主要由南山系石英岩，石英岩质砂岩，千枚岩，结晶石灰岩所组成，不整合于上石炭纪太原系之下。祁连山龙首山当祁吕系山字型构造之西翼。龙首山及祁连山南山系岩层和片理走向大约在北60°西左右，红色花岗岩也大体沿着这个方向侵入。民乐南祁连山玉带沟中南山系灰色薄层细砂岩中有北50°西冲断层，断层面倾向南西，倾角40°，同时发生许多彼此平行的北55°西的小正断层，断面向北东倾斜25°，自下而上依次向北东错动，断距自10cm至20余cm。

6.王竹泉[1957年当选为中国科学院地学部学部委员(院士)，区域地质学家、煤田地质学家]

馆藏王竹泉先生编著的地震资料2档

《京东地震》京东地震自1934年9月23日大震之后，仍不时发生小震，偶亦有较巨之震。发生地震的原因为：渤海地带原为地壳下沉之区域，愈向渤海中心下沉之速度愈大，反之愈近山地其下沉速度愈小，至进入山地则变为上升。在渤海与山地之衔接处，地下易发生不平衡之潜势。当此种潜势逾过一定限度则爆发为断层，而巨震起矣。滦县附近为渤海与山地之衔接地带，故为震中所在地，而生剧震。

《平东地震调查报告》资料以1945年9月23日滦县地震为引言，记述了北京东部滦县唐山等地历史地震频率、震级、地震灾害程度等。并对不同震级造成不同灾害进行了描述。此资料对今后地震预报、防灾减灾等有一定参考价值。

7.谢家荣[1955年被选聘为中国科学院学部委员(院士)，地质学家、矿床学家、地质教育家]

谢家荣院士编著的地震资料1档

《1920年12月甘肃地震报告》1920年12月16日甘肃特大地震发生时刻最早为晚6时35分至47分，大多在7～8时。17日刮大风，黄沙飞天。大震呜声最高，余震呜声较低。大震前没有小震，大震后小震多至几十、几百次。此次甘肃大地震共死亡234177人，这是世界上也未曾有过的重大损失。究其原因与黄土高原土质疏松、穴居黄土、以黄土做围墙以及震发季节和时刻都有关系。此次大地震发生山崩、河道堵塞的地面裂缝甚多。而建筑物倒塌主要与东北西南的地震动力方向有密切关系。甘肃海原、固原、静宁、通渭、隆德、会宁和靖远七县地震烈度达到十级。重灾面积达2万多km2。从上述NE—SW向带状震中分布来看，此次大地震为断裂活动所致。

四、结语

馆藏地震资料，仅是全国地质资料馆珍藏地质资料的“一小部分”。它记载了新中国成立前后我国地质学家，在条件极其困难的情况下，依靠自己的力量，调查了甘肃等大地震的起因、造成的损失，提出了防治规划。这些资料虽然在现今地震地质调查，制定防灾、减灾规划中技术参考价值越来越小，但今后的编史修志中的史料价值将会得到体现。

工程地质论文

工程地质是一门认知工程-地质相互作用规律和过程的科学,它的使命是保障人类工程活动的安全。下面是我为大家整理的工程地质论文，供大家参考。

工程地质论文 范文 一：隧道工程地质雷达检测分析

【摘要】通过实际工程应用，介绍地质雷达的特点、原理和探测解析 方法 ;在隧道工程的超前地质探测预报以及隧道结构检测的应用中，证明了地质雷达的实用性、先进性及其实际应用中的重要作用。

【关键词】公路隧道;地质雷达;检测;超前预报;应用

1、工程概况

小北山二号隧道为长隧道，按左、右线分离布设。左线隧道起讫里程ZK19+571～ZK21+091，长1520m，揭阳端洞口采用削竹式，洞口设计标高30.353m，惠来端洞门采用削竹式，洞口设计标高17.398m，坡高0.5%～-1.317%，隧道最大埋深约209m。右线隧道起讫里程ZK19+599～ZK21+081，长1482m，揭阳端洞口采用削竹式，洞口设计标高30.493m，惠来端洞门采用削竹式，洞口设计标高17.490m，坡度0.5%～-1.321%，隧道最大埋深约212m。隧道位于丘陵地区，山体地形陡峭，山体植被较发育，山体发育花岗岩孤石，大小不一。隧址区基底主要为燕山期花岗岩，局部见辉绿岩岩脉，覆盖层由粘土、全～强风岩组成，基岩由中~微风化岩组成。隧址区地下水类型主要为 潜水 ，含水层主要为第四系松散层的孔隙及中～微风化岩的风化裂隙。

2、地质雷达的发展及其应用

随着社会的高速发展，有很多的方便加上很多的仪器可以在岩土勘察中使用，重要的方法有弹性波法及其电磁波法。在实际工程当中经常使用的电磁波法就是地质雷达，隧道地震探测仪比较适合远距离宏观的地质问题探测;并且地质雷达方法可以结合高频电磁波而进行非常快的无损伤探测，因此频段非常高的话可以在隧道结构当中进行检测。公路的隧道工程埋深、规模以及数量随着时间的增加而不断地变多，而在施工的过程当中也遇到了很多复杂的工程地质条件。虽然说在设计以前都作了非常详细地质勘察，但是在隧道实际的开挖施工当中，还会有非常多的问题发生的。从这些方面就可以很好地说明，在隧道施工过程当中的围岩稳定性状况以及一些掌子面前方的实际情况，并且做出及时地超前预报。当隧道发生一些事故或者竣工以后，应该结合现行的规范上面要求以及隧道本身的结构特性，不但应该在隧道的表面进行观测以及净空断面进行测量，需要的时候还应该采用地质雷达进行一些更深入的检测，例如围岩的密实完整稳定的情况、钢拱架的分布情况、有无离析以及蜂窝麻面、衬砌混凝土的均匀一致性以及相对应的完整性以及衬砌有效厚度等等。经过实际的情况可以证明，地质雷达技术可以在隧道的施工当中作出非常详细的超前地质预报。现在，地质雷达检测技术已经发展到了单点探测以及连续探测的实时自动成图。而国外的国家探地雷达基本上是单脉冲雷达，其工作的频率在50到2G赫兹，最为代表性的国家是美国和加拿大。我们国家所生产的一系列地质雷达，结合地下工程的超前预报的特点，采用的是脉冲调制式，这个的探测距离非常大，而且分辨率也非常高，其工作的频率大约在160到220兆赫兹，其探测的距离可以达到40到60米，可以很好地适应超前地质预报以及部分的工程检测。

3、探测的原理以及方法

结合设计的图纸以及设计的任务书按照规定进行开展地质超前预报的工作，其预测应该是沿着隧道纵向三十米的范围以内对一些不安全的地质问题进行检查，对前面的地层岩性变化以及水文地质特征(软弱岩层的分布、断层发育及其影响带、水的赋存情况等)进行探测，对隧道围岩的级别进行分析，并列出一些施工的建议，确保隧道施工的安全，减少一些不必要的损失，为动态的设计提供所需要的地质参数，从而可以更好地为隧道施工进行服务。本次的地质预报使用的是地质雷达系统，运用了空气耦合型100兆赫兹的天线，结合探测的前方岩石的特点以及现场施工的条件，对距离30米左右进行详细地探测。而这次预报的工作面位于ZK19+735里处的地方，使用一些点测的方式，使用一系列的方法对工作面的正前方进行详细地预测。

4、数据的处理以及得出来的结果

对实际测量出来的资料用一系列的软件进行处理分析，再结合现场的岩性所具体的实际情况，选择一个比较适合的相对介电常数，进而得出来一些成果，在成果的解释当中，开始的时候，假如发现了有非常明显的反相位反射波组出现的话，就应该岩性变坏的一个表现;假如发现了有非常明显的正相位强波反射波组出现的话，就应该是岩层岩性变好的一个表现，结合反射波反射强度的实际大小就可以区分反射界面前方介质的一系列的特征。依据雷达数据处理结果并结合地质资料分析得出以下预报结果：(1)掌子面为强风化花岗岩，上方自稳能力差，中部伴随严重掉块，局部潮湿明显，推断围岩级别为Ⅴ级。(2)掌子面右侧前方4~10m(ZK19+739~ZK19+745)区域反射信号强烈，同相轴紊乱，推测此区域与掌子面情况类似，有明显破碎带，围岩完整性差，推断围岩级别为Ⅴ级。(3)掌子面前方10~15m(ZK19+745~ZK19+750)区域反射信号衰退稳定，同相轴平稳但仍存在断开处，推测此区域岩性略微好转，但依旧破碎且含水，推断围岩级别为IV级。(4)掌子面前方15~30m(ZK19+750~ZK19+765)区域信号较弱，加大增益后发现同相轴较为连续，推测此区域岩性好转，级别应为IV级。依据结果给出的建议：(1)ZK19+735掌子面围岩为强风化花岗岩，自稳能力差，局部潮湿明显，中部掉块严重，应严格控制进尺，加强支护，预防坍塌。(2)掌子面前方10m区域围岩与掌子面情况相似，稳定性差，破碎带明显，容易坍塌。严格控制进尺，及时做好初期支护工作并保证强度，防止掉块与坍塌，同时做好排水工作。(3)掌子面前方20m区域后，岩性有所好转。建议采用上下台阶方法，并严格控制进尺，及时做好初期支护工作并保证强度，防止掉块与坍塌，同时做好排水工作。

5、结束语

地质雷达在隧道工程施工或者是后期的运营过程当中，可以很好地对工程的质量进行详细地检测，可以更严格地控制工程的质量，更好地检查工程的缺陷。假如说天线的频率特性以及工作的方法有一定的影响，而地质雷达在对介质参数的探测当中，还存在很多的争议，那么经过不断地完善以及发展，地质雷达在隧道工程检测当中一定有一个非常重要的角色。综上所述，应用地质雷达在地质超前预报当中可以精准地探测预报隧道施工当中危害的工程施工安全的相关地质灾害。而地质雷达可以探测出来隧道的结构中重要的施工缺陷，可以为有问题的隧道提供一些非常可靠的依据，这样就可以提高工作的效率，并且节省一些资金。

工程地质论文范文二：福仁山隧道工程地质研究

【摘要】福仁山隧道是中国水电十四局承建的西成铁路西安至江油段(陕西境内)站前工程XCZQ-5标段的一座典型隧道工程。该隧道地处秦岭南麓低中山区，位于商丹断裂带和勉略-巴山弧形断裂构造带夹持的南秦岭构造带，内部组成与构造变形十分复杂，工程地质现象较为特殊，具有一定的研究意义。

【关键词】福仁山隧道;工程地质特征;地质构造

1福仁山隧道工程概述

目前在建的西成客运专线按国铁Ⅰ级、双线建设，设计时速250公里每小时，功能以客运为主，从西安出发，穿越秦岭经陕西汉中、翻越米仓山进入四川境内，经四川广元至江油与绵成乐客运专线相接直抵成都，预计线路通车后，将大大缩短西安到成都的直线距离。从西安到汉中仅需1小时、到成都需3小时。该项目由西安至四川江油段和成绵乐城际铁路两段组成，全长660公里，项目投资估算总额约为688亿元。西成客专陕西段全长342.9公里，建设工期5年。中国水电十四局负责西成铁路西安至江油段(陕西境内)站前工程XCZQ-5标段，正线全长31.81Km。该标段主要包括：罗曲隧道进出口路基工程94.7m，隧道工程4座(包括部分得利隧道6330m、福仁山隧道、罗曲隧道、范家咀隧道)总长度30.47Km，桥梁3座(金水河特大桥、酉水河大桥、金龙河大桥)总长度1.2457Km。福仁山隧道地处秦岭南麓低中山区，隧道范围平均海拔1200m，最高海拔为1634.1m，洞身地表起伏较大，地表自然坡度为30°~40°，分布有众多基岩“V”形侵蚀谷，多为南北展布，隧道区域山高坡陡，基岩裸露，沟壑纵横，地形复杂，植被茂密。隧道起讫里程为DK159+625.95~DK172+725.5。进口位于金水河牛角坝，出口位于酉水河宋家堰，最大埋深929m，最小埋深46m，洞身均位于直线以上，隧道以3‰上坡进洞至DK162+900后以8‰下坡出洞。进口位于金水河右岸坡地上，隧道中含有一座斜井，为本标段重点控制隧道。本隧道建筑限界采用《高速铁路设计规范》(TB10621—2009)中规定的限界尺寸，隧道内采用“通隧(2008)0201”中的衬砌内轮廓，轨面有效面积为92m2，隧道内线间距为4.6m.曲线上隧道衬砌内轮廓不加宽，施工针对围岩情况采取短进尺、分部开挖和初期支护，二次衬砌及时跟进，以确保施工安全。

2沿线气候条件

本区域为亚热带湿润季风气候，特点是温暖湿润，四季分明，降水量多集中在夏秋季节，常有暴雨灾害，年平均气温15.2℃，极端最高气温38.4℃，极端最低气温-5.9℃，年平均降水量785.5mm，年平均蒸发量1160.5mm，最大积雪厚度4cm。

3工程地质特征

3.1地层岩性

隧道通过的地层主要有第四系全新统(Q4)，志留系下统(S1)，元古界中上统(Pt2-3)及太古界(Ar)的构造岩类。(1)第四系全新统(Q4)主要包括：膨胀土(Q4d19)、卵石土(Q4d17)、碎石土(Q4d17、p17)、块石土(Q4d18)，多为灰黄色，粒径小于或等于2-60mm的约占10%，大于60-100mm的约占25%，大于200mm的约占55%。(2)志留系下统(S1)：片岩夹大理岩(S1Sc+Mb)，大理岩(S1Mb)、片岩(S1Sc)、主要为灰黄青灰色变晶结构，片状块状构造。(3)元古界中上统(Pt2-3)：变粒岩夹大理岩(Pt2-3Gr+Mb)，大理岩夹片麻岩(Pt2-3Mb+Mb)。多为灰褐色，浅灰色，风化厚度约为1-10mm。(4)太古界(Ar)：片麻岩夹大理岩(Pt2-3Gr+Mb)，灰褐色，浅灰色粒状变晶结构，块状结构，风化厚度2-8mm。(5)构造岩类主要包括：碎裂岩，多为青灰色、灰褐色，宽度约20-65m，工程地质较差。

3.2地质构造

福仁山隧道位于商丹断裂带和勉略-巴山弧形断裂构造带夹持的南秦岭构造带，相当于秦岭造山带的蜂腰部位，隧道主体位于佛坪窟窿的南半部，历经多次地质构造活动的影响，其内部组成与构造变形十分复杂。目前已经发现的主要断层包括：f66、f67、f68、f69、f70、f70-1、f71、f71-1、f71-2，其中f66为逆断层，产状N65°-N80°W(65°-N75°)，破碎带宽约为10-30m，断层带物质成分为碎裂岩，局部夹断层角砾岩，断裂带内部岩体较为破碎，隧道洞身通过地段为DK159+856~DK159+878.4。f67为逆断层，产状N60°-N80°W(50°-N65°)，断裂带宽30~40m，内部成分为断层角砾，洞身通过地段为DK160+281~DK160+318。另外，隧道段还发育两处背斜及一处向斜，背斜核部洞身中心里程为DK165+543~DK169+062，岩体破碎，节理发育，向斜核部未穿过洞身，富水，岩体破碎，节理发育，由于隧道区各地质体的发育时代，构造运动强烈，区域性大断裂贯穿东西，发育数条低序次断裂，岩石节理裂隙较发育，分布较多节理密节带，岩体较破碎-较完整。

3.3不良地质及特殊岩土

(1)隧道范围内不良地质为隧道进口处左侧分布的大理岩岩溶，岩溶现象主要发育在隧道进口左侧金水河右岸的大理岩中，以溶洞形式发育，溶洞直径约1-3m，可见延伸深度大于10m，不完全填充，充填物为角砾及杂砂土。(2)隧道范围内的特殊岩土为膨胀土，具弱-中等膨胀性。

4工程设计情况

针对福仁山隧道地层岩性多样、地质构造复杂、不良地质现象多发的工程地质特点，施工单位在详细的实地勘察和室内研究的基础上，制定了较为科学合理的设计方案：(1)洞口工程采用斜切式洞门，并设置明洞段，出口采用倒斜切式洞口边仰坡设置截水天沟，边坡采用锚网喷支护。(2)洞身工程隧道内部采用“通隧(2008)0201”中的衬砌内轮廓，轨面有效面积为92m2，隧道采用复合式衬砌，初期支护采用喷锚支护设置喷混凝土，锚杆，钢筋网，钢架，二次衬砌等，各衬砌类型预留变形量，特殊地形地质地段对支护 措施 采用管棚，小导管等措施进行了加强。

参考文献：

[1]王毅才.隧道工程[M].北京：人民交通出版社,2013.

[2]兰州铁道学院.隧道工程[M].北京：人民铁道出版社,1977.

[3]张咸恭.工程地质学[M].北京.地质出版社,1983.

[4]高速铁路设计规范(TB10621—2009)[S].2009.

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缓倾角张性正断层成因机理的探索

在水电建设中，对岸坡岩体的倾倒性弯折与松弛断裂现象，往往产生构造说与重力说不同形成机理的认识，黄腊石滑坡体下伏基岩中，存有顺坡向、盲性、缓倾角张性正断层，对其形成机理，亦产生不同说法，黄腊石滑坡的勘测与科研，深入仔细而全面，为问题作出正确的科学判断，夯实了完美的基础。兹介绍如下。

4.4.2.1 重力形成说的不足

重力说认为，黄腊石区为逆向坡，又为软硬相间岩层，其中挠曲与层间错动发育，边坡具易变形的物质基础;区内除小的EW向断层外，SN向断层，使其又具易变形的边界条件;长江下切形成侧向卸荷高坡，在侧向回弹松弛与重力的长期作用，产生岩体拉张与倾倒弯曲，原有断裂与层间错动，进一步扩展与拉张。在1号平洞中，岩体松弛变形的水平深达215m，垂直深达100m。经铁道部第二设计院、长江水利委员会设计院的数值分析，得在边坡垂直深100m范围，最大主压应力方向与边坡倾向斜面近于平行，坡脚处的压应力为1MPa，缓倾角断层岩桥处，应力增高为2.5MPa。此应力值不会破坏岩体，也不能使缓倾断层上盘岩体抬升扩张。应有叠加力量使产生后期改造。

4.4.2.2 后期构造作用改造的探索未获有力论证

对盲性的缓倾角张性正断层的形成机理，必然考虑后期构造作用的改造影响，为此长江水利委员会三峡勘察总队委托中国地质大学，进行本区缓倾角断裂的显微构造研究，以求证实。

(1)缓倾角断裂的显微构造研究:吴树仁、晏同珍、吴光等采用宏微结合方法，在宏观变形研究基础上，对缓倾角断层作系统取样，采用多种手段研究其微观构造特性，其成果刊于湖北省暨武汉岩石力学与工程学会1992年5月第四次学术会议论文集。摘编如下:

断层角砾岩。角砾主要是原岩和方解石碎块，棱角分明，大小不均。仅角砾之间略具胶结，呈半成岩状态，胶结疏松，胶结物为钙质和粘土质，角砾和胶结物均为断裂改造时原岩被就地碾碎的物质，反映断层位移量小，活动时代较新。

断层泥。断层在运动中搓碾摩擦，产生断层泥。新活动的断层易形成和保留断层泥，老断层常脱水转化为碎粉岩。微观分析，碎粒含量20%左右为含碎粒的碎粉岩，碎粒与碎粉成分为母岩与方解石微晶体。断层泥经差热分析，其粘土矿物没有明显的矿物变异和元素迁移。说明断层改造发生在温压低的地壳表层环境。

微裂缝。缓倾断裂带中微裂隙极其发育，计EW向、SN向、NE50°三组，以EW向最为发育，镜下其最大密度1mm有5条，显张性，充填方解石。构造张性脉中方解石纤维生长方向为EW，定其最大主应力方向为EW。EW向裂隙中早期方解石脉破裂发育e双晶，晚期方解石脉基本未变形，显多次活动特性。EW向微裂隙，明显切割了SN向微裂隙，其水平错距为1mm。说明EW向微裂隙活动形成期最晚。

变形矿物的显微构造。微裂隙中脉方解石，在变形过程发生破裂和晶内滑移，形成方解石e双晶，众多岩石样品光性薄片镜下的方解石e双晶统计，一组的发生率小于30%，二组的发生率小于20%，根据Jamison等(1976)建立的经验公式，用不同组的e双晶进行差异应力估算，得本滑坡正断裂活动的差异应力为30～50MPa。

变形矿物的位错构造。用透射电镜进行微裂隙方解石脉的超微观位错分析，并与北侧宝塔河煤矿区，EW向区域断裂F6断层中石英超微观位错分析对比，以助判别形成机理。

变形矿物晶体内的游离位错分布不均。无稳态蠕变特征。其密度方解石脉为106～108条/cm2。变形石英为107～109条/cm2。用以计算断层活动最强一次的差异应力，得缓倾断层为50MPa，与用e双晶估算基本一致。区域陡倾断层F6为133.7MPa。在变形中，位错滑移到相同移滑面，形成高密度排列的位错壁。由不同方向位错壁围成的域叫亚颗粒。位错壁与亚颗粒，是中高温型塑变的位错构造类型。本研究中只有F6断层中变形的变形石英内，具有少量位错壁。表明F6与滑坡区缓倾角断层的变形机理不同。

在低温变形环境中，常见不同方向的位移线，相互交叉成位错网。随变形增强，不同方向的位错线缠绕在一起，成为位错缠结，形成局部很高的位错密度。易发生脆性破裂而释放作用能。

初步认识、滑坡区的缓倾角张性正断层是近代在地表浅层低温低压环境下，产生脆性破裂的再造变形，其活动的最强差异应力为50MPa，与区域性构造断裂的形成机理有明显差异。但以镜下构造张性脉中的方解石纤维生长方向为EW，判定主应力场为EW，与近代新构造应力场方向一致，似为新构造作用的派生断裂。

(2)构造再造的时空分析:滑坡区原低序次压剪性小断层。经后期近地表低温低压脆断破坏，改造为张性正断层，其变化应遵循基本原理与规律，先从时空研究进行判断。

区内构造运动情况及其特性。经国家地震局审查1990年6月湖北省地震局提出本工程区域的专项地震研究报告，其中构造部分指出，燕山运动是本区地史上极为重要的构造运动，在SN向水平挤压力场的强烈作用下，使盖层与古老地块产生强烈的褶皱与断裂。自晚白垩世，区内主应力场发生改变，运动由挤压转为拉伸，产生大面积的抬升与沉降的断块运动。形成一些长条状的地堑洼地。新构造运动基本继承前期运动的特点，在升降同时伴有老断裂继承性活动，以SN向的活动较明显，NE、NW向次之，近EW向则相对逊色，新生的断裂活动极其微弱。三峡地区的新构造运动是大面积上升，发育三期五级夷平面，多层喀斯特地貌与多级河流阶地。

峡区阶地与地形相关变化。三峡地区、自重庆至宜昌，沿江有发育情况不等的6级阶地。宜昌发育较全，其Ⅰ—Ⅵ级阶地，经14C测定，其年龄为1、2.5、9、42、73、110万年，重庆有5级阶地，其Ⅰ级阶地年龄与宜昌Ⅱ级阶地相当，应为Ⅱ—Ⅵ级阶地，黄腊石滑坡区附近，仅巴东西渡口有Ⅰ级阶地外，无其他阶地，但本区距下游42km的新滩处，有Ⅰ—Ⅳ级阶地，距上游56km的巫山有Ⅱ—Ⅳ级阶地，按自然坡降进行上下游相应各级阶地的连线，求出滑坡区与各级阶地相应的地面高程为95、114、147、187、207、238m，其对应年龄为1、2.5、9、42、73、110万年。据许学汉先生著的《新构造研究与应用》，李兴唐等先生所著《区域地壳稳定研究理论与方法》二书中，有如下的论述，110万年的元谋运动，滇中抬升，攀西裂谷下陷，使金-雅水系南流受阻，形成攀西河湖环境，沉积了下昔格达层沉积。50～70.3万年与20～50万年，再次产生升降，沉积了上昔格达层和类昔格达层。据韩文峰等(1993)论述，14×104a前的构造抬升，使青藏高原隆升达千米。(3～5)×104a的活动，使柴达木盆地发生了巨大的构造改变。1×104a前的运动，黄河袭夺了若尔盖盆地。西部上述间歇抬升地质事件，在本区反映为对应的6级阶地。

缓倾断层的再造演绎。2号洞内缓倾角的F48断层，初次再造发生于(64.5～71.1)×104a，再后为15×104a，4.65×104a，拉张缝中的破碎方解石年龄为1.2×104a，洞口地形，形成于110×104a以前，表明在边坡形成后，断层不断产生再造演变。

(3)问题:压剪性缓倾断层再造为张性正断层，是浅表层低温低压环境下产生。河溪蚀切后的突出部分，是EW向平板面上不连续的载体，不具有EW向传力特性。构造作用所产生的形变，以深部为显，低序次形变应与深部有关联。仅在表层载体性部位形成增强反映，与自然规律欠相应的协调论据。用地震说亦不能解释其态势特征与发展。详细勘探与科研成果，不能获构造作用所产生的证实效果。

4.4.2.3 匿能---温差应力现成为探索缓倾角断层再造的又一思路

由于过去未注意其影响，所以勘探与科研监测中，未注意搜集其有关信息与参数。现只能运用书本上的经验数据进行探索。

(1)计算公式与参数:本书所述温差应力是指温度下降，岩体不同深度间温差形成的差应力。因冷锋自表向内传播，冷缩所形成的拉应力是向表层向上部，这是反应力应变问题。应变中岩体力学参数不断劣化，须依据实际情况确定，并应掌握其特异的各向异性特点。据此采用1.17式进行求解。其式为:

反应力应变岩石力学在工程中应用

式中:σ'x、σ'y、σ'z为物理方程的应变方程，以与热应力方程σx、σy、σz区别。бtr代表仅有z向时间维影响的拉应力。ν为泊松系数，本滑坍堆体积的ν=0.38～0.5，松弛变形岩体ν=0.3～0.47。бtrl代表z向有时间维与垂直边坡面的尺度维影响的拉应力。本处无应力方程所需参数，故采用1.12式，即σtTl=βEΔT求其拉应力。

表4.2 本区岩体变形参数及热应力系数

因无相关热力学参数的试验研究成果，只有采用表1.3的经验值，依据表1.3、结合本区情况建立表4.2。依据表4.2，估算出本区计算时等效的岩体变形参数与热力学应力系数值。如表4.3。

表4.3 等效岩体变形参数与热应力系数

(2)重力与可能最大的温差应力:计算背景:在缓倾角张性正断层上盘，为坍滑堆积体和松弛变形扰动岩体，其容重为2.0t/m3与2.5t/m3。本区年度平均温度为18℃，其埋深应在松弛扰动岩体之下。故研究区域全在变温带中，岩体中每变化1℃的深度差，坍滑堆积体约为3.0～3.1m，松弛扰动岩体约为5.5～6.5m。各类岩体厚度，依据1、2、3号洞查明，堆积体水平长为49～50m，边坡坡度按平均30°，则垂直边坡厚度为24.5～25m，其最大温差为8℃。松弛岩体水平长50～52m，垂直边坡厚为25～26m，其最大温差为4℃。但1号洞中水平长97m，垂直边坡厚41m，其温度差为6.3℃。本区边坡坡度为25°～37°，对各处岩体垂直厚度影响较大，须依据实际确定变化范围。断层上盘岩体自重按H1γ1+H2γ2式求算，温差应力按β1E1ΔT1+β2E2ΔT2求算，其成果如下表4.4。

表4.4 重力与可能最大的温差应力

(3)断层面上辏力演绎与其端部集中应力:因地形坡度变化，断层面上由冷缩拉张力与重力形成指向差异的向外拉伸合力，而不同指向的拉伸合力又形成统一合力，成为拉剪性拉平势场力。因断层面不具抗拉特性，故拉张力向断层端部集中，此集中应力值，按:

反应力应变岩石力学在工程中应用

式中σLtw为深度尺度维值与w重力合力所形成张性拉剪力。L为断层长度，经洞孔勘测控制其长约100m左右。其式求解成果如表4.5。

表4.5 缓倾角断层应变研究成果

所得断层端部集中应力与自重力值，所形成的差异应力与微构造研究的30～50MPa差异应力值一致，获证实结果，由表向内随季节变化产生的温变，深部明显滞后，故一般达最大可能的温差应力，历时短而少，只有特殊气候条件如冰期，才会有明显影响，亦阐明其活动具有间歇活跃特性。SN向拉剪力，产生EW向张缝，其中充填方解石纤维亦EW增长，可解释为EW向主应力作用的误解。

堆积体中当温变很快，上下间温差达20℃时，其冷缩拉张力为0.54MPa，仰角65°，其重力为0.48MPa，则合力为0.23MPa，仰角0.5°，是较标准的拉平势场力。此力大于松散岩体抗拉强度，会产生平行边坡走向的张缝，雨水下渗、形成叠加的动、静水压力与加大的温差应力，增长对稳定不利影响，边坡稳定分析中应注意这一重要因子。

(4)匿动力分析小结:温差应力这一为人所忽视的匿动力，是形成缓倾张性正断层的主导作用，依据书本资料，参照工程实际，定出计算参数，结合断层背景条件，逐条断层核算，获与隐微构造分析一致的成果，得理想的证实效果。

沂沭断裂带的研究历史及主要观点

国内对沂沭断裂构造带的研究者甚多,研究程度较高,但尚存在长期争论的问题。

(一)早前期对沂沭断裂带的认识

有资料记录最早对沂沭断裂带进行调查的是德国人李希霍芬(1898),当时他对山东进行地质调查,第一个描述了山东的重要断裂构造,指出“山东的山地由自北向南沿着潍河断层分为两个地质和山岳形态不同的部分”,并在其编制的构造图上标出了断裂带的位置。1923年,中国学者谭锡畴在调查山东中、新生代地层时于莒县境内首次记述了沂沭断裂带的踪迹,“莒县溪谷之西,有一南北向之正断层,仰侧为古生代前期及太古宙地层,俯侧为青山层王氏系及二叠、石炭纪煤系,断距不大”。李捷(1929)在编制1∶100万南京、开封幅地质图说明书时描绘出沂沭断裂带沿沂河、沭河谷地发育,北接潍河的北北东向地层系所构成的“两堑夹一垒”基本结构形态。翁文灏(1930)在其著作中将李希霍芬的潍河断层称为山东潍河断裂带,并指出该断裂为一地震中心。李四光教授在1948年已提出此断裂带的存在,他说:“横过山东从南边沂水到北边的潍县有一强烈的破碎带,这个破碎带显示出新华夏系挤压的特点”。同时他还第一次指出,该断裂带向北延入辽东半岛,向南延入江苏北部。该断裂与北北西向和北东东向二组扭裂面具有成生联系,其形成时代为白垩纪。张文佑(1957)认为有一北北东向断裂带沿潍河、沭河、沂河谷地伸展,大别山东端的倾没可能与它有关。徐嘉炜(1956)在调查江淮之间的区域构造时,指出介于张八岭地轴与淮河地台及鲁东地盾与鲁西隆起之间存在一条北北东向的巨大断裂带,穿过安徽、江苏、山东三省,命名为“安江山深断裂”,1957年将其改称“皖苏鲁深断裂”。

(二)中期认识

1957年,地质部航测大队904队进行大规模航空磁测时发现,山东郯城至安徽庐江一带,有一条十分醒目的航磁正异常带,第一次将之命名为郯城-庐江深大断裂带。1980年在山东潍坊举行了郯庐断裂带的专题学术讨论会,学者们各抒己见,他们的许多观点、分歧均刊登在1984年的《构造地质论丛》第3号中。此后对该断裂带的性质、演化及动力学机制的研究,引起中外学者的极大兴趣和关注。后来的研究主要涉及沂沭断裂带的体系归属(邓乃恭,1982)、水平断距的大小、断裂带所表现出的大陆裂谷特点及地体边界的表征和沂沭断裂带形成的时代等一些重要的问题。20世纪80年代以来,对于郯庐断裂带的研究不断深入,针对该断裂带的研究已举行过多次学术讨论会,对其形成时代、运动方式、活动特点等的研究已出版很多的专著和专辑,有200余篇论文从各种角度论证了此断裂带的形成、演化和活动特征。

环文林等对郯-庐断裂提出了3个重要演化阶段(环文林、时振梁、鄢家全,1982),并与太平洋板块运动相联系。第一阶段,中侏罗世晚期—早白垩世(120Ma),库拉板块消亡,中国东部处于压扭应力场;第二阶段,晚白垩世—古近纪(约90Ma),太平洋脊消减,出现伸展开张的构造环境;第三阶段,新近纪-第四纪(40Ma),太平洋板块消减,中国东部出现右旋剪切应力场,总的来看,太平洋板块运动对中国东部大陆地质作用影响的主要时期基本一致,郯-庐断裂在上述主导应力作用下发生平移、推覆、张裂。万天丰划分出四个运动阶段,时间为135～52Ma(万天丰,1994),包括了太平洋板块运动主要时期和郯-庐断裂的主要活动期。

(三)深入研究及争鸣阶段

概括起来,对郯庐断裂带(沂沭断裂带)的研究存在6种不同的观点与认识(图1-7-6)。

徐嘉炜最早研究郯-庐断裂及其平移性质,他认为郯庐断裂带是西北环太平洋边缘大陆内测的大型平移断层,其动力背景是太平洋板块向大陆板块的斜向运动,主平移时代为晚侏罗—早白垩世(140～110Ma),最大平移距达740km(徐嘉炜等,1984、1985、1992、1993),随后他又发表多篇论文及专著,进一步阐述他的这一独到见解。他认为郯-庐断裂三叠纪开始活动,晚侏罗纪晚期构造变动达到高潮,以挤压条件下的巨大左行平移为主要特征,白垩纪至古近纪转为张裂断陷,新近纪又受到新的挤压,伴以小幅度的右行平移,这种断裂性质上的转变与太平洋板块相对运动方向的改变有关,郯-庐断裂带是滨西北太平洋区大陆内缘的大型剪切滑动带。另一种观点为“地缝合线—边界线转换断层带作为华北与华南板块的缝合线”(周导之等 ,1980)。第三种是转换断层模式,认为郯庐断裂的形成与华北和扬子陆块沿秦岭-大别造山带碰撞有关(李春昱,1975;OKayetal.,1992),这一转换断层活动时限为晚古生代—中生代,延续到侏罗纪;张国伟(1998、2002)认为郯庐断裂带是中国东部最大的陆内转换断层;张宝政(1993)亦认为郯庐断裂具转换断层之特征。第四种为碰撞嵌入模式(Yinetal.,1993),基于郯庐断裂带的左行平移和朝鲜半岛沃川带、Honam剪切带右行平移运动学特征,认为郯庐和Honam剪切带之间的苏北、胶南及朝鲜的京畿—沃川带是华南板块北侧不规则被动边缘向北突出的一块,存在于碰撞前,嵌入碰撞时代为早二叠世晚期至晚三叠世与早侏罗世。第五种模式认为它是我国东部一个独立的巨型构造体系,称更新华夏系,形成于燕山运动晚期(马杏垣,1961、1963;邓乃恭,1984;李树靖等,1985)。第六种模式认为郯庐断裂带是我国东部规模最大的一条白垩—新近纪的后地台型古裂谷带(许志琴,1980),并划分出北、中、南三段,各段的基本特征、构造组合类型、沉降幅度、水平扩张量、火山活动、深部构造及地质发展史有所不同,但有一点是共同的,均十分明显地表现为先张后压的双重构造特征,后期的挤压应力作用取代于拉伸作用。高维明等(1980)认为沂沭断裂带是典型的大陆裂谷带,是在中生代左旋平移基础上,经历了白垩纪强烈横向扩张阶段和第三纪以来的消亡挤压阶段而形成的。

图1-7-6 郯庐断裂带构造模式图

(a)转换断层模式(据Zhang等,1984);(b)缝合线模式(据Gilder等,1999);(c)嵌入模式(据Yin等,1993);(d)撕裂断层;(e)枢纽断层模式(据Chang,1996);(f)陆内平移模式(据Xu等,1994)

王小凤等在《郯庐断裂带》一书中认为:郯庐断裂的形成发轫于南北地块拼合带的向南突出部位,而下地壳物质的北北东向左行韧性剪切流动则是其启动机制,然后逐步向浅部和向北扩展。这一平面上自南向北分段递进的生长迁移机制,得到了相应沉积盆地和岩浆活动年代学资料的支持,也解释了中南段的缩短率和位移量明显大于北段的事实。同时根据不同层次变形域的特征,提出了沿滑脱面上层对下层做S(SS)E向滑动的多层滑移模式,反映了陆内大型走滑断裂带由深到浅的应力应变传递方式。通过断裂两侧地壳缩短资料的判断,得出了郯庐中南段累积最大位移量为300km的结论。同时将郯庐左行剪切走滑断裂发育历史划分为6个时期、4个变形阶段,较全面地重现了从特提斯体制向太平洋体制的复杂历史转化过程,也在相当程度上反映了我国东部大陆边缘的动力学特征。

李洪奎(2009)将沂沭断裂带的演化划分为4个阶段:①诞生阶段(J1);②左行平移阶段(J2-K1);③张扭性裂谷阶段(K1-K2);④挤压断块运动阶段(E-Q)。

1.诞生阶段

关于沂沭断裂的早期活动,前人论述颇多,有人依据汞丹山地垒上发育的大量韧性变形带,认为沂沭断裂是始于前寒武纪的继承性长寿断裂,有人依据土门群的分布特征认为沂沭断裂控制土门群,至少从青白口纪即开始活动。多数人基于沂沭断裂对晚侏罗世以后的地质建造控制明显及沂沭断裂切错了印支期强烈活动的大别-苏鲁造山带等特征认为,沂沭断裂作为浅表层次脆性断裂的初始活动时间不会早于中生代。

在鲁西平邑盆地,晚侏罗世三台组不整合沉积在同位素地质年龄为189～164Ma的东西向铜石杂岩体之上,在蒙阴盆地则有坊子组含煤线建造,是该盆地最早的沉积建造。因此,三台组形成前,岩体肯定抬升了几千米并遭受风化剥蚀,这种差异运动无疑是坊子组建造形成过程中引起的。坊子组的时代为早侏罗世末至中侏罗世,这样鲁西地区在经历了60Ma左右没有建造到开始沉积的转变,不会是偶然的。因此,可以认为沂沭带诞生于早侏罗世末。

2.左行平移阶段

沂沭带在诞生或活化之时即已开始了左行剪切运动。从中侏罗世到早白垩世的莱阳群形成,其剪切平移是持续的并逐渐增强的。在此期间,沂沭带活动和演化的连续性和不均衡性都表现了出来。

淄博期的坊子组形成时,沂沭带的平移是持续发展的,主要形成一套含煤碎屑沉积;三台组则为一套红色砂砾岩、黏土岩、灰绿色长石石英砂岩建造,主要显示浅水、近源或干旱环境下物理风化为主的沉积。这种变化无疑是构造活动的反映,可以解释为沂沭带平移所致。从坊子组的建造局限、三台组分布较广泛,盆地规模的扩展则是沂沭带平移加快的表现。

莱阳期是沂沭带左行平移的高潮期,该期在沂沭带内形成了许多巨型的构造形迹。如带内的土门群至古生界的断片、牵引褶皱;汞丹山地垒上的压扭性盆地;沂沭带东部中楼、莒南、临沭、甚至胶莱盆地的形成;沂沭带西侧的盆地最大限度地扩展,并以湖泊相为主。

从沂沭带两侧盆地建造特征对比分析,沂沭带的活动和演化是持续加强的。沂沭带内没有莱阳群的沉积,反映当时处于压扭隆起状态;沂沭带东侧近带处的中楼盆地莱阳群厚达6000m,以湖泊相沉积为主,普遍含火山岩、火山碎屑岩,并以酸性岩为主,见有海相碳酸盐夹层,为深水快速堆积;胶莱盆地则为粗—细—粗的建造层序,上部出现火山物质,并由少到多,不含火山熔岩,由山麓洪积相、河流相→湖泊相→河流相(冲洪积相);沂沭带西侧的盆地下部不含火山物质上部火山物质由少到多,顶部以火山物质为主,由西向东靠近沂沭带,相同层位火山物质增多。由此表明,莱阳期的建造特征反映了沂沭带的演化特征,即沂沭带是在平移的过程中逐渐下切的。

经过莱阳期的演化,沂沭带的四条剪切断裂同时形成,断裂切割逐渐深达下地壳,由于压扭机制,晚期初具“堑垒”结构。

3.张扭性裂谷阶段

青山群八亩地组形成期为类裂谷的火山作用阶段,大盛群和王氏群形成期为沉积阶段(裂谷阶段)。

由于莱阳期平移过程中断裂持续下切,青山期断裂切割已深达下地壳,导致地幔隆起,驱动沂沭带横向扩张,大规模火山喷发,形成了青山期一次最广泛的中基性火山岩及火山碎屑岩建造。根据同位素地质年龄,这套火山岩变化在100～129Ma之间,多集中在110～120Ma间,为早白垩中晚期。

在八亩地组形成期,由于地幔隆起,火山作用使沂沭带左行走滑机制受到影响,但并没有改变其左行走滑的趋势,只是变为以差异升降为主。整个沂沭带没有明显变宽,因此,有人将其划归火山穹隆形—细缝形火山作用。

火山作用之后,沂沭带下部地壳由于火山喷发,产生断陷,在火山岩台地基础上形成了地堑内的拉分盆地,进入大盛—王氏期。从拉分盆地的建造分析,由于火山作用后物源丰富,建造特征表现为浅水、近源、快速堆积的特点。地堑盆地也快速沉降,沂沭带的活动则表现为同沉积断裂。在马站盆地大盛群中部出现了补偿性沉积,安丘-莒县盆地则不明显,表明沂沭带东地堑盆地物源丰富。在大盛群的建造中,局部夹有安山质玄武岩、粗面玄武岩等,表明此时沿断裂仍有火山活动,断裂深切达上地幔。

在大盛—王氏期,区域应力场以张扭为主,左行平移幅度进一步减小,马站盆地两侧的位移量不会大于其长度的一半,安丘-莒县盆地则可能有较大的位移。

4.挤压断块运动阶段

新生代以来,沂沭断裂带进入挤压隆起阶段。该期沂沭带的活动时伴随微弱的左行平移,导致沂沭断裂带活动的几个激发期。这在盆地建造上表现最为明显。

官庄期早期大致相当于古新世末或始新世初,沂沭断裂带经历一次强烈的挤压活动激发期。在该带以西,主要形成一套河流相为主的冲洪积粗碎屑建造;沂沭断裂带内汞丹山地垒上,由于近东西向挤压导致的引张形成了早期的五图群沉积;沂沭断裂带内及其以东则表现为结束了王氏群的建造,龙口盆地发育了相应古近纪沉积,盆地建造也进入稳定的细碎屑湖泊相沉积。形成含有石膏,岩盐、自然硫等矿产的咸化湖相沉积;开阔水域的济阳盆地则有油页岩,油气、煤等矿产生成;北部五图一带含矿建造特征与济阳盆地相似,而中部沂源盆地则由于隆起的幅度大,仅保留下来官庄群的早期粗碎屑沉积。反映沂沭断裂带活动对水系的控制。官庄期晚期沂沭断裂带挤压活动再次出现激发期,形成官庄群上部粗碎屑岩建造。中新世玄武岩喷发后差异升降明显,受济阳盆地沉降影响又有整体抬升。结束了沂沭断裂带内及其两侧地块上的盆地建造。而北部的济阳盆地则有较大幅度的沉降。该期沂沭带活动的构造形迹主要为带内地层的挤压褶皱,尤以大盛群、王氏群表现最强,构造岩则为由大盛群、王氏群岩石形成的弱固结构造透镜体及断层泥。

新近纪的临朐期沂沭断裂带活动有两个激发期,在持续发展期沉积了山旺组硅藻土矿,而大部分地区则表现为玄武岩间夹有较薄的松散砂砾石层堆积。新近纪与古近纪时相比,沂沭带的活动有明显衰弱的趋势,如临朐期玄武岩主要分布在沂沭断裂带附近的北部区段,而古近纪的大部分盆地没有发育,并且基本限制在沂沭断裂带东界断裂以西,玄武岩喷发主要为中心式,都表明在沂沭断裂带作为一个整体,其活动影响范围逐渐减小,并表现为纵向差异。从沂源、临朐、昌乐三个新生代活动明显的盆地建造特征分析,这种变化趋势更加明显。

中新世至上新世,沂沭断裂带仍维持断块运动状态,整个沂沭断裂带及其两侧表现为隆起,直至第四纪。沂沭带内各组成断裂带上的断层泥,为各期挤压的综合产物。其间某些区段可能有相应的沉积建造,但也为这持续隆起过程中的风化剥蚀作用所抹去。如在胶南隆起区,第四纪的沉积物中可出现中新世的孢粉组合。

第四纪以来,沂沭断裂带的活动主要表现为晚更新世晚期的激发期,表现为地堑盆地内叠加了全新世的几个盆地,大盛群由于挤压隆起,推覆在晚更新世以前的松散堆积物之上,中新世玄武岩被错断,局部逆冲,第四纪沉积物内产生断面,地震活动频繁,小震不断,大震时现,温泉分布等。

概括起来,沂沭断裂带从启动到现在,经历了燕山运动和喜马拉雅运动两个阶段的演化,在燕山阶段,沂沭带早期以剪切平移为主,后期以张扭为主,伴以火山及沉积。实际上,燕山运动的特征也是断层运动过程。喜马拉雅阶段则以挤压为主,兼有微弱左行平移,沂沭断裂带主体区段为挤压隆起,只是局部有沉积建造。沂沭断裂带内及两侧地区表现特征不一,总体表现为活动性由强到弱,影响范围逐渐减小。并表现出活动强度和方式的纵向差异,南部区段以隆升为主,北部则形成断陷—凹陷盆地。