2012年7月20日高邮-宝应M_S4.9地震发生在苏北盆地高邮凹陷内, 此次地震是近年来东部弱震区内的一次较为显著的中等强度地震。 前人在一些研究中对此次地震的发震构造进行过讨论, 但已有结果仍存在诸多不确定性。 文中综合地震序列精确定位、 震源机制解、 地震烈度调查等研究结果, 结合在震区获得的反射地震勘探结果, 对高邮-宝应M_S4.9地震的发震构造进行了深入研究, 并对其发生机理和发震断裂的潜在危险性进行了探讨。 研究结果显示: 1)高邮-宝应M_S4.9地震的发震构造可能为柳菱断裂, 该断裂是一条NNE走向、 SEE倾向的高倾角右旋走滑断层, 为高邮凹陷的西北边界断裂; 2)本次地震是在NE向主应力长期挤压作用下, NNE走向的柳菱断裂不断积累应力、 突发失稳破裂的结果; 3)4.9级尚不能代表柳菱断层的最大发震能力, 仍需关注该断裂进一步活动的危险性。

郯庐断裂带中南段及邻区处于华北克拉通和扬子克拉通的结合带, 是研究陆内碰撞、 大陆聚合及生长、 地球动力学和岩石圈形变等问题的天然实验场。 为获取研究区内更为精细的壳幔S波速度和方位各向异性的分布, 文中利用郯庐断裂带中南段及邻区范围内共261个固定宽频带地震台站2a记录的连续波形数据, 利用时频分析法提取了5~50s周期的Rayleigh面波相速度频散曲线。 之后, 将研究区域划分为0.25°×0.25°等间隔的网格点, 并采用Tarantola方法反演获得了研究目标区内的二维Rayleigh波相速度与方位各向异性的分布图像。 此外, 还分析研究了6个具有代表性周期的相速度及方位各向异性分布图像, 这些图像揭示出郯庐断裂带中南段及邻区壳幔速度结构的横向非均匀性及方位各向异性的空间差异特征。 研究结果表明, 相速度的分布特征与地质构造单元有着较好的对应关系。 在地壳浅部(6~10s), 拥有较厚松散沉积层覆盖的盆地和基岩出露的造山带分别呈现为低速异常和高速异常。 随着周期递增(15~20s), 地壳介质受浅部沉积层的影响有所减弱, 河淮盆地、 苏北盆地等平原地区局部出现了高速异常。 下地壳至上地幔(25~30s)的相速度分布受地壳厚度的影响, 总体上与莫霍面埋深呈负相关, 如莫霍面厚40km的大别造山带由短周期高速转为低速分布。 由于研究区内各个地质构造单元所处的构造环境存在差异, Rayleigh波相速度的方位各向异性也存在较为明显的空间差异性。 总体上, 各向异性的强度随着周期(深度)的递增而有所增强, 快波方向更具规律性。 综合苏北盆地自地壳浅部至岩石圈地幔的连贯低速分布及方位各向异性的一致性, 我们认为其下方可能存在着壳-幔强耦合的现象。

新沂市作为郯庐断裂带山东段和苏皖段的分段节点, 具有非常重要的地位。 为研究郯庐断裂带新沂段地壳的浅部结构、 活动性、 空间展布以及深浅构造关系, 文中采用了中深、 浅层地震勘探及初至波层析成像相结合的工作方法, 首先在新沂市南完成了1条长33km、 覆盖次数> 30次的中深层地震反射剖面, 同时利用共炮集记录上的初至波开展地壳浅部结构的层析成像研究, 之后给出了跨断裂的3条高分辨率浅层地震反射剖面和1条折射层析成像剖面。 研究结果表明: 郯庐断裂带新沂段是一条由5条隐伏主干断裂组成的断裂带, 具有 “两堑夹一垒”的构造样式。 中深层和浅层地震反射剖面表明, 郯庐断裂带新沂段各主干断裂具有上下一致的对应关系和明显的第四纪活动, 对新生代地层厚度和堑-垒状构造特征具有明显的控制作用。 浅层地震勘探结果揭示的地层界面形态和断裂浅部特征清楚, 墨河-凌城断裂(F₃)、 新沂-新店断裂(F₂)、 马陵山-重岗山断裂(F₅)及山左口-泗洪断裂(F₁)不仅断错了基岩顶界面, 且第四纪以来存在活动迹象, 尤其是马陵山-重岗山断裂(F₅)具有全新世的强活动特征。 文中的研究结果可为深入理解新沂市及周缘的深部动力学过程、 研究郯庐断裂新沂段的深浅构造组合关系及其活动性提供地震学依据。

NE向的区域性深大断裂——金坛-如皋断裂为苏北坳陷区和南通隆起区的分界断裂。为了调查金坛-如皋断裂北东段的空间位置、性质和断裂构造特征并重新厘定其活动性，文中在石油地震勘探剖面提供的金坛-如皋断裂北东段大体空间位置及反射标志层的基础上，布设了4条浅层人工地震勘探剖面，对金坛-如皋断裂北东段进行了高分辨率地震反射成像，获得了测线控制范围内清晰的地下结构和断裂构造成像结果。结果表明，金坛-如皋断裂北东段并非单一的一条断层，而是由2条N倾、NEE走向的正断层组成的断裂带。浅层地震叠加剖面揭示活动性更强的南支上断点埋深235~243m，断错了下更新统底界，结合测线周边的钻孔资料推测其最新活动时代为第四纪早更新世（Q_P¹）。文中的研究结果为确定金坛-如皋断裂北东段的位置及其活动性评价提供了可靠的地震学资料。

安丘-莒县断裂是郯庐断裂带内活动时代最新、地表形迹最明显、地震危险性最大的断裂，也是1668年郯城M8 1/2地震的发震断层。前人对郯城地震的地表破裂向S终止的位置存在多种观点，对该断裂江苏段的全新世活动情况也存在较大争议。文中通过在重岗山西侧和宿迁合欢路北侧开展的探槽开挖工作，发现了该断裂全新世活动的新证据，并对其最新活动时间进行了探讨。重岗山西侧后陈村探槽和宿迁合欢路北侧探槽都表明安丘-莒县断裂江苏段在全新世有过明显活动，推测最新一次古地震事件的发生时间为（4.853±0.012）~（2.92±0.3） ka BP。最新活动性质以走滑逆冲为主，剖面上获得的最大断错量为1m。未发现1668年郯城M8 1/2地震的地表破裂带到达江苏段的明确证据。