郯庐断裂带是中国东部活动性最强的断裂带, 郯庐断裂带江苏段主要由5条分支断层组成, 并于更新世强烈活动, 其中安丘-莒县断裂持续活动至全新世, 是1668年郯城8½级特大地震的发震断裂。文中采用古地震探槽方法研究安丘-莒县断裂江苏段全新世以来的古地震事件, 并采用¹⁴C测年方法确定古地震的时间。结合前人通过探槽揭露的古地震时间进行综合分析, 认为安丘-莒县断裂江苏段全新世以来共有3次古地震事件, 时间分别为距今3 00a以来、距今约6 000a和1 1000a, 垂直同震位移均约1m。1668年郯城8.5级地震在安丘-莒县断裂新沂段山前出露区存在地表破裂的迹象, 在隐伏区表现为大量喷砂冒水现象, 在探槽揭露的晚全新世地层中有密集的裂缝和砂脉。

郯庐断裂带是中国东部活动性最强的断裂带, 第四纪以来主要沿安丘-莒县断裂活动。前人针对安丘-莒县断裂的活动时代、 古地震事件及几何结构进行了大量研究, 但多集中于断裂出露区, 对断裂隐伏区的研究相对较少。文中利用野外地质调查、 浅层地震勘探、 钻孔联合地质剖面及古地震探槽等深、 浅、 表立体式多层次研究方法, 重点开展安丘-莒县断裂新沂段的几何结构特征研究, 分析其平面几何展布特征和深、 浅、 表构造关系, 填补安丘-莒县断裂新沂段隐伏区活动特征的研究空白。结果表明, 安丘-莒县断裂新沂段自北向南可分为北马陵山-官庄段、 官庄-唐店段和唐店-新店段3段; 中段以双支的走滑兼正断活动为主, 向南、 北两端转变为单支的走滑兼逆冲; 基岩顶垂直位移在中部最大, 约为230m, 向两侧逐渐变小, 表现为螺旋状的枢纽运动。安丘-莒县断裂新沂段的深、 浅表呈现成因相同和几何结构协调的变形特征, 在深部表现为单支, 切穿白垩纪地层向上延伸, 在浅表层沿基岩山与第四系软土层接触面向上破裂, 在南马陵山和北马陵山处表现为单支, 多处破裂至地表。在断裂中部的拉分盆地内, 第四系厚度>300m。安丘-莒县断裂向上部破裂时分为东、 西2支, 呈隐伏状, 以“Y”字形相对而立, 构成了安丘-莒县断裂的东、 西边界, 最新活动沿断裂的西支发生。安丘-莒县断裂的西支为全新世活动断层, 向南马陵山、 北马陵山基岩山体延伸时上断点埋深逐渐变浅, 直至出露。

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。

苏锡常断裂是长三角地区一条重要的NW向隐伏断裂。文中利用浅层地震勘探和钻孔联合剖面探测方法，对苏锡常断裂的展布特征及其第四纪活动性进行了系统研究。浅层地震勘探成果表明：在苏州地区，苏锡常断裂南支整体倾向NE，倾角约60°，基岩断距3~5m，以正断活动为主；在常州地区，苏锡常断裂北支以正断活动为主，倾向S，倾角约55°~70°，基岩断距4~12m。在地震剖面上，苏锡常断裂的各个断点都以断错基岩面为特征，第四系内部层位断错不明显。苏州东桥镇场地上，苏锡常断裂南支断错的最新地层为下更新统上部；常州朝阳路场地上，苏锡常断裂北支断错的最新地层为中更新统底部。综合判断苏锡常断裂的最新活动时代为中更新世早期。苏锡常断裂在前第四纪总体以左旋正断活动为主，早更新世后则在多处转变为左旋逆断性质，第四纪内部层位断错量约3m，判断苏锡常断裂最大潜在地震震级为6.0级。

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。

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。因缺少可信的地质证据, 前人对于该断裂江苏段的全新世活动情况存在较大争议。文中根据对郯庐断裂带安丘-莒县断裂江苏段开展的野外调查工作成果, 结合在宿迁市地区开展的断层活动性鉴定工作成果, 对该断裂的晚第四纪活动特征进行了探讨。本次发现的多个断裂剖面及宿迁地区的断层活动性鉴定成果都表明安丘-莒县断裂的南马陵山—宿迁段在全新世中期发生过1次古地震事件; 而后陈村探槽表明该断裂重岗山段无全新世活动迹象。安丘-莒县断裂江苏段晚第四纪活动总体以右旋走滑兼挤压逆冲为特征, 局部地区则以走滑正断为主。安丘-莒县断裂江苏段自晚更新世以来经历了多次活动, 在全新世也有明显活动, 其地震活动具强度大、频度低的特点, 其活动性总体自北向南逐渐减弱。

通过野外地质调查、浅层地震勘探和钻孔联合剖面探测等方法, 对废黄河断裂的第四纪活动性进行了研究。浅层地震勘探结果表明, 废黄河断裂由南北两条主干断裂组成, 南支断裂倾向NE, 北支断裂倾向SW, 总体为一地堑形式, 断裂宽度为1～2km。在地震剖面上, 废黄河断裂的各个断点都是以断错基岩面为特征, 并未断错第四系内部层位。钻孔联合剖面探测结果显示, 废黄河断裂断错了中更新统层位, 但未断错其顶面。在凤山一带发现1条废黄河断裂的次级断层出露, 结合断层泥胶结程度、测年结果和地貌特征等判断, 该断层最新活动为中更新世中期。综合以上研究工作成果, 判断废黄河断裂早期为左旋活动, 第四纪以来表现为张性活动, 其最新活动时代为中更新世中期。受构造背景的控制, 徐州地区发育的NW向断裂明显较相邻的鲁西南地区的NW向断裂活动性弱。