劉保金，酆少英，姬計法，石金虎，譚雅麗，李怡青

中國地震局地球物理勘探中心，鄭州 450002

1 引言

橫貫中國東部的郯廬斷裂帶是亞洲東部著名的深大斷裂帶之一，有著復雜的形成和演化歷史，對中國東部的區(qū)域構造、巖漿活動、礦產資源的形成和分布以及現代地震活動都有重要的控制作用.自20世紀50年代根據航磁異常確定了郯廬深大斷裂帶以來，地球科學家圍繞郯廬斷裂帶的形成、演化和活動機制問題做了大量的研究工作，并取得了一系列重要的研究成果.關于郯廬斷裂帶的起源，多數學者認為華北克拉通與揚子克拉通印支期的碰撞、拼合是郯廬斷裂帶啟動的構造背景（徐嘉煒，1980；徐嘉煒和馬國鋒，1992；Yin and Nie，1993；Xu and Zhu，1994；Li，1994；萬天豐和朱鴻，1996；Lin et al.，1998；王小鳳等，2000；Zhang et al.，2003）.斷裂帶上一系列走滑糜棱巖的同位素年齡及早白堊世大量的巖漿活動，表明其早白堊世發(fā)生了大規(guī)模的左行平移（徐嘉煒等，1980；Xu et al.，1994；王小鳳等，2000；朱光等，2001，2003）.晚白堊世—早第三紀沿郯廬斷裂帶發(fā)育的一系列斷陷盆地，指示這期間郯廬斷裂帶經歷了強烈的伸展活動（Ren et al.，2002；Zhang et al.，2003；朱光等，2008）.晚第三紀以來，斷裂帶又遭受擠壓，斷陷盆地普遍抬升、消亡，并出現有廣泛的逆沖活動（國家地震局地質所，1987；王小鳳等，2000；朱光等，2002）.由此可見，郯廬斷裂帶自中生代以來經歷了強烈的左行平移、伸展和擠壓等復雜多變的演化過程，這些演化過程必然會在深部和淺部結構上有所反映，并留下其演化的印跡.

20世紀80年代以來，圍繞郯廬斷裂帶開展了人工地震測深、大地電磁、寬頻帶地震臺陣和重磁等深部地球物理探測工作（馬杏垣等，1991；陳滬生等，1993；唐新功等，2006；Chen et al，2006；Zheng et al.，2008；葉高峰等，2009；張繼紅等，2010；李松林等，2011；黃耘等，2011），這些研究結果揭示了郯廬斷裂帶的深部特征，為研究郯廬斷裂帶特征、演化及其動力學成因提供了豐富的深部結構信息，大大提高了對郯廬斷裂帶深部結構的認識水平，但這些成果主要揭示了斷裂帶的宏觀特征，對斷裂帶內部的復雜結構、斷裂構造樣式還難以做到精細刻畫，從而影響了對郯廬斷裂帶演化過程以及深、淺構造關系的認識.本文采用深地震反射探測方法對郯廬斷裂帶中南段的巖石圈結構和其內部復雜的構造樣式進行了解剖，獲得了斷裂帶近地表至巖石圈尺度的精細結構和構造圖像，明確了斷裂帶內不同力學性質斷裂的位置、形態(tài)及其影響深度，為分析研究斷裂帶走滑、擠壓、伸展構造體系組成及其演化過程提供了地震學證據.

2 地質構造和地震活動性概況

2.1 地質構造概況

全長約2400km的郯廬斷裂帶南起長江北岸的湖北廣濟，經安徽廬江、江蘇宿遷、山東郯城、渤海灣、遼寧沈陽、北至黑龍江的蘿北.按構造習性、演化歷史和地震活動性可將其分為南、中、北三段，分段的結點為渤海灣和江蘇新沂（徐嘉煒等，1992；國家地震局地質所，1987；王小鳳等，2000）.

郯廬斷裂帶有著長期的演化和活動歷史，且不同區(qū)段、不同時期的活動方式不盡相同，其內部結構頗為復雜.作為郯廬斷裂帶主體部分的郯廬斷裂帶中段（即渤?！K新沂段），第四紀以來的活動斷層最為發(fā)育，也是我國主要的地震活動帶之一（方仲景等，1980；吳大銘等，1981；國家地震局地質所，1987；李家靈等，1994；晁洪太等，1997）.就郯廬斷裂帶現今所呈現出的面貌而論，斷裂帶中段主要由4條主干斷裂組成，自東向西分別為昌邑—大店斷裂F1、安丘—莒縣斷裂F2、沂水—湯頭斷裂F3和鄌郚—葛溝斷裂F4，這4條主干斷裂在郯廬斷裂帶中段的沂沭段表現為“兩塹夾一壘”的構造形式，而在沂沭段的南部，“兩塹夾一壘”的構造形態(tài)由一塹一壘所代替（國家地震局地質所，1987；王小鳳等，2000）.在江蘇新沂以南的江蘇段，郯廬斷裂帶的4條主干斷裂分別稱為山左口—泗洪斷裂、新沂—新店斷裂、墨河—陵城斷裂和紀集—王集斷裂，其中，山左口—泗洪斷裂、紀集—王集斷裂分別為郯廬斷裂帶的東、西邊界，向北分別與昌邑—大店斷裂和鄌郚—葛溝斷裂相連（王小鳳等，2000；李起彤，1994；湯加富等，2003；張鵬等，2011）.

穿過郯廬斷裂帶中南段的地學斷面結果顯示，郯廬斷裂帶為一個深達巖石圈、產狀陡傾并控制地幔熱物質上涌及巖漿侵入的深大斷裂帶（馬杏垣等，1991；陳滬生等，1993）.大地電磁測深研究結果表明，郯廬斷裂帶深部為切穿莫霍面，向下延入上地幔的走滑構造，其淺部為伸展斷層及斷陷盆地所疊加（葉高峰等，2009；張繼紅等，2010）.人工源深地震測深和寬頻帶地震臺陣的接收函數結果顯示，郯廬斷裂帶附近的巖石圈厚度約為60～80km，地殼厚度約為32～35km，且殼內地震波速度在郯廬斷裂帶的東、西兩側也出現有明顯的變化（劉昌銓等，1987；Chen et al.，2006；Zheng et al.，2008；李松林等，2011）.上述研究表明，郯廬斷裂帶不僅在淺部表現為塹－壘結構的復雜構造帶，而且是1個切穿整個地殼直抵上地幔的斷裂破碎帶和速度變異帶.

2.2 地震活動性概況

已有研究表明，郯廬斷裂帶的地震活動具有明顯的分段性，地震活動總體呈現出其南段和北段較弱，而中段較強的特征，且歷史強震主要發(fā)生在郯廬斷裂帶的中段（即渤?！乱识危?，最大為1668年的郯城8.5級地震.而在郯廬斷裂帶的江蘇新沂至安徽嘉山段，地震活動的頻度低、強度小，且缺少M≥6.5以上的歷史強震（方仲景等，1980；吳大銘等，1981；國家地震局地質所，1987；林懷存等，1994；黃耘等，2008；鄭穎平等，2014）.

近年來，在郯廬斷裂帶的江蘇新沂至安徽嘉山段及其附近地區(qū)，也有5級以下的地震發(fā)生，這些地震多數發(fā)生在郯廬斷裂帶的東、西兩側以及斷裂帶與NWW向或NE向斷裂近于交匯或匯而未交的構造部位上，而發(fā)生在郯廬斷裂帶內的地震并不多（圖1）.對區(qū)域小震震源機制解的分析有利于對區(qū)域應力狀態(tài)的判斷和地震活動狀態(tài)的預測.一些大地震前，區(qū)域中小地震往往出現壓應力軸的轉向現象（Gupta，1975；李欽祖等，1980；刁桂苓等，1994，2005）.有關研究區(qū)震源機制的研究結果顯示，郯廬斷裂帶附近的地震震源機制解為NNE向，與郯廬斷裂帶近于平行，而在郯廬斷裂帶東、西兩側的地震則與郯廬斷裂帶有較大的夾角（吳大銘等，1981；劉東旺等，2006），如果假設這些地震發(fā)生在已有的斷裂面上，其發(fā)震構造的走向及其傾向都與郯廬斷裂帶不一致.古地震和歷史強震研究結果顯示，郯廬斷裂帶濰坊—嘉山段的強震活動在不同段落上周期性地重復發(fā)生.在渤?！乱识紊?，除1668年的郯城8.5級地震外，全新世以來還發(fā)現有三次古地震事件，古地震復發(fā)間隔約為3500年（林偉凡和高維明等，1987；高維明和鄭郎蓀，1991）.在新沂—泗洪段也發(fā)現了三次古地震事件，其大震復發(fā)間隔為4000年左右（李家靈等，1994；晁洪太等，1997）.

地震地質學家通過構造地貌、第四紀地質和古地震遺跡的區(qū)域考察與研究，發(fā)現郯廬斷裂帶濰坊—嘉山段的活動斷層最為發(fā)育，歷史強震往往發(fā)生在斷裂帶與NW向和NE向的活動斷層相交切的構造部位上，且地震活動與晚第四紀以來的斷裂活動性差異、各段落所處的的大地構造單元及其深部構造特征密切相關.一些學者認為，雖然歷史強震均集中分布在活動斷層最為發(fā)育、斷層滑動速率較大的郯廬斷裂帶中段，考慮到大震復發(fā)間隔、斷層發(fā)育程度、區(qū)域應力場變化以及現代小震活動等諸多因素，對于那些缺少歷史強震或曾發(fā)生過強震但距今較遠的構造交疊部位，如郯廬斷裂帶的蘇北—安徽段，發(fā)生強震的危險性較大（方仲景等，1980；高維明和鄭郎蓀，1991；李家靈等，1994；晁洪太等，1997；鄭穎平等，2014）.因此，查明郯廬斷裂帶中南段的深部結構，不但可為深入理解研究區(qū)的深部動力學過程、分析研究深淺斷裂構造關系提供地震學證據，而且對該區(qū)的地震危險性評價也有重要意義.

3 數據采集和資料處理

3.1 數據采集

本文實施的深地震反射剖面位于郯廬斷裂帶中南段的江蘇宿遷附近，剖面方向為近東西向，其長度為100km（圖1）.剖面東端點位于江蘇泗陽縣史集鎮(zhèn)東（118.66°E；33.76°N），西端點位于安徽靈璧縣漁溝鎮(zhèn)北（117.60°E；33.89°N）.

深地震反射剖面的數據采集采用了道間距25m、炮間距150m、720道接收、60次覆蓋的觀測系統.地震波激發(fā)采用鉆孔爆破震源，激發(fā)孔深25～30m，激發(fā)藥量24kg.考慮到地殼深部結晶巖內部的反射系數通常較小，由此產生的深層反射波能量較弱.為獲得巖石圈深度的深層反射信息，沿剖面平均每間隔750m還增加了1個激發(fā)孔深50m、藥量為200～300kg的大炮，這樣，單由大炮地震記錄構成的觀測系統也可達到12次的CMP疊加，從而保證了剖面深層反射波的信噪比.地震波接收使用了固有頻率10Hz的檢波器串（12個／道，線性組合）.地震儀器使用法國SERCEL公司生產的SN408UL數字地震儀，采樣率2ms，記錄長度30s.

為確保探測成果質量，現場工作中除對獲得的原始單炮地震記錄及時進行現場回放和質量監(jiān)控外，還采用GRISYS地震反射數據處理系統，對每天采集的原始數據進行了初步處理，根據初疊剖面效果檢查數據采集質量、指導現場探測工作.采用上述的工作方法和技術措施，保證了高質量原始資料的取得.

3.2 數據處理和剖面速度結構

本項研究的深地震反射剖面數據處理流程和方法主要包括，數據解編與記錄編輯、地表一致性振幅補償、層析靜校正、時變帶通濾波和二維濾波、時變譜白化、地表一致性反褶積、速度分析和多次迭代剩余靜校正以及疊后剖面去噪等.

確定合理的地震波速度是獲得良好反射波疊加剖面圖像、計算反射界面埋深的關鍵.為獲得剖面沿線近地表至巖石圈的地震波速度分布，資料處理中利用深地震反射記錄上清楚的初至折射波信息，采用基于非線性折射波走時算法（Zhang and Toks?z，1998）的初至波層析成像方法得到了剖面沿線的近地表速度結構（圖2a），并以此對深地震反射數據進行靜校正以及近地表結構和構造分析；對于記錄到時5～6s以上的反射波組，其反射同相軸大多呈雙曲線形態(tài)，資料處理中采用速度譜分析方法求取剖面沿線的疊加速度，并對相應的反射波組進行正常時差校正（即動校正）；對于記錄到時6s以下的深層反射波，因相鄰記錄道之間的反射波正常時差較小，其反射同相軸近于平直（見圖2b），為獲得精度較高的深層反射波疊加速度，數據處理中除采用反射波速度掃描方法求取反射波疊加速度外，還參照了中國地震局地球物理勘探中心2012年完成的江蘇鹽城—內蒙包頭深地震寬角反射／折射剖面1）和李松林等（2011）的深地震寬角反射／折射剖面的巖石圈二維P波速度結構資料.為計算剖面上不同界面反射波的埋深，利用獲得的剖面反射波疊加速度數據，通過速度平滑和迪克斯（DIX）公式以及不同界面反射波的雙程到時，得到了剖面沿線的巖石圈平均速度分布（圖2c）.

圖1 研究區(qū)地質構造和深地震反射剖面位置Fig.1 Geological structure and the location of deep seismic reflection profiles in the research region

1）中國地震局地球物理勘探中心，中國大陸活動斷層探察—華北構造區(qū)深地震探測研究報告，2012

由剖面沿線的近地表速度結構（圖2a）可以看出，研究區(qū)的淺部地質結構是非常復雜的，近地表速度總體呈現出明顯的縱向分層和橫向分塊特征，且各層有著不同的速度梯度結構.深度200～250m以淺，多數地段的近地表速度小于3000m·s－1，推測剖面沿線的松散沉積層厚度不大，深度約500m以下，速度的變化較為強烈，且在橫向上具有高、低速相間的速度分布特點，表明剖面沿線的基巖埋深有著凹隆相間的構造形態(tài)，速度突變處可能反映了斷裂的存在.

剖面沿線的巖石圈平均速度分布（圖2c）顯示，地震波平均速度在縱向上由淺到深逐漸增加，但在橫向上平均速度的變化幅度較為平緩.雙程到時（以下簡稱TWT）2.5s以上，地震波平均速度小于4500m·s－1，在 TWT 10.2～11s之間的莫霍面附近，剖面平均速度增加至6000～6100m·s－1；在TWT20s左右（對應于圖2b中西傾的LAB反射），地震波平均速度為7500～7600m·s－1，在 TWT 22～23s之下，剖面平均速度大于8000m·s－1.

圖2 近地表速度結構（a）、共炮點道集（b）和巖石圈平均速度分布（c）Fig.2 The near－surface velocity structure（a），the common－shot gather（b）and the Lithospheric averge velocity distribution image（c）

4 深地震反射剖面的巖石圈反射結構

本項研究的深地震反射剖面（圖3）獲得了TWT 25s（深約100km）以上較為清楚的巖石圈精細結構圖像.由圖可以看出，本區(qū)巖石圈結構在橫向上顯示出以郯廬斷裂帶為界的塊狀結構特征，在縱向上以出現在TWT10.2～11.8s（深約31～36km）的Moho強反射為界，可分為上、下具有不同反射波場特征的兩個部分，即莫霍面以上的地殼和莫霍面以下的巖石圈地幔，現分別對其反射結構特征概述如下.

4.1 地殼反射結構和莫霍面特征

深地震反射剖面自西向東跨過了華北地塊東緣、郯廬斷裂帶和蘇魯造山帶的西南端（見圖1），郯廬斷裂帶的平面位置大約位于剖面樁號34～68km之間.圖3的深地震反射剖面揭示了多組較為清楚的殼內界面反射（R1～R4）、殼慢過渡帶和Moho反射，且它們均以郯廬斷裂帶為界有著兩側明顯不同的反射結構，主要體現在如下四個方面：

其一，由下地殼底層反射和Moho強反射構成的殼幔過渡帶（圖中藍色虛線所標）厚度及其形態(tài)以郯廬斷裂帶為界有著不同的反射結構特征.在剖面樁號68km以西的華北地塊東緣，殼幔過渡帶由一系列近于平行的西傾強反射構成，該反射帶在剖面上的縱向持續(xù)時間約1.8～2.0s，對應殼幔過渡帶厚度約為5～6km.剖面樁號45km以東，即郯廬斷裂帶東側和蘇魯造山帶西緣之下，殼幔過渡帶表現為楔形反射結構，其厚度自東向西逐漸變薄，剖面東端殼幔過渡帶厚約6.0～6.5km，至剖面樁號45km左右，其厚度變薄至2.5～3.0km；與剖面西段的殼幔過渡帶內部反射結構相比，剖面東段的殼幔過渡帶主要由反射能量較弱、橫向延續(xù)長度較短的西傾反射構成，且殼幔過渡帶的底界反射還呈現出明顯的波狀起伏.在樁號45～68km之間，即郯廬斷裂帶的下方，殼幔過渡帶反射出現明顯上隆，其厚度較其兩側明顯減薄，深度變淺.

其二，郯廬斷裂帶與兩側地塊的莫霍面展布形態(tài)和地殼厚度不同.本區(qū)莫霍面展布總體上具有西深、東淺的特征，剖面樁號45km以東，莫霍面出現明顯的波狀起伏變化，地殼厚度約為31～34km；在樁號45～70km之間的郯廬斷裂帶下方，下地殼強反射和莫霍面出現拱起，莫霍面埋深約28～30km；在樁號68km以西的華北地塊東緣之下，莫霍面向西傾伏，地殼厚度為33～36km.上述現象表明，郯廬斷裂帶不但是華北地塊和揚子地塊的分界帶，而且是一個地殼厚度的突變帶.

圖3 地質構造（a）和深地震反射剖面解釋結果（b）Fig.3 Geological structure（a）and interpretation results of deep seismic reflection profile（b）

其三，郯廬斷裂帶與兩側地塊的殼內反射界面展布形態(tài)和反射結構特征不同.在剖面東、西兩端的蘇魯造山帶西緣和華北地塊東緣之下，地殼內都存在有2～3組反射能量較強、橫向可被連續(xù)追蹤的強反射震相，即剖面上的R3和R4反射，但它們在郯廬斷裂帶兩側的反射界面產狀是不同的，在郯廬斷裂帶以東，R3和R4反射在剖面上均向東傾，而在剖面西段的華北地塊東緣，R3和R4反射則向西傾，并出現橫向上的起伏變化.而在郯廬斷裂帶內部，剖面上的多組殼內反射呈拱弧狀，且在橫向上的延續(xù)長度不等，反射能量時強時弱，相互之間出現交叉、中斷和上下疊置，反映了郯廬斷裂帶地殼結構的復雜性.

其四，在深度約800m以淺，深地震反射剖面（圖3）和近地表速度結構（圖2a）都清楚地顯示了隆起和凹陷相間的構造形態(tài).總的看來，位于剖面樁號34～68km之間的郯廬斷裂帶部位的沉積層厚度和近地表速度結構與兩側地塊明顯不同.郯廬斷裂帶以西，反射波R1的埋深約為200m，且其下的地震波速高于4000m·s－1.在樁號34～68km之間的郯廬斷裂帶內，近地表波速明顯低于其東、西兩側，其沉積層厚度分布具有東、西兩側薄，而中間較厚的特征，最厚處位于剖面樁號55km的陵城鎮(zhèn)附近.在郯廬斷裂帶以東，R1反射波的埋深變淺，近地表速度增高，沉積層厚度變薄，至樁號12～27km之間，剖面揭示了一個寬約15km的沉積凹陷.該區(qū)地質資料顯示，郯廬斷裂帶部位的Q＋N地層厚度約200～400m，與下伏白堊紀地層呈不整合接觸，而在隆起部位上，Q＋N地層減薄，并缺失白堊紀地層沉積（李起彤，1994；張鵬等，2011）.剖面淺部的R1和R2反射較清楚地顯示出了近地表沉積層的橫向變化和斷裂所引起的地層錯段等特征，綜合R1和R2反射波在深地震反射剖面上的展布特征、近地表速度分布（圖2a）和該區(qū)地質資料，我們把剖面上的反射波R1解釋為Q＋N的底界，反射波R2解釋為來自白堊紀地層的反射.

4.2 巖石圈地幔的反射特征

深地震反射剖面揭示的最深一組界面反射波標示為LAB，該組反射波在剖面樁號55km以東向西傾，其在剖面上出現的雙程到時為19.5～21.5s，對應界面埋深約75～86km，界面傾角約11.3°；剖面樁號68km以西，LAB反射波的產狀近于水平，其埋深約為75km.已有深部地球物理研究結果顯示，郯廬斷裂帶作為華北和揚子地塊間的構造薄弱帶，其地殼內部廣泛發(fā)育有低速層，巖石圈厚度在60～80km之間，是華北克拉通巖石圈減薄最強烈的地區(qū)（Chen et al.，2006，2008；Zheng et al.，2008；朱日祥等，2011；李松林等，2011）.穿過山東臨沂的江蘇響水—內蒙古滿都拉地學斷面結果顯示，郯廬斷裂帶附近的巖石圈厚度70～80km（馬杏垣等，1991）.HQ－13地學斷面從深地震反射剖面南部的五河—嘉山附近穿過郯廬斷裂帶，其結果顯示，巖石圈在郯廬斷裂帶下方減薄至90～100km（陳滬生等，1993；王小鳳等，2000）.我們的深地震反射剖面結果顯示，剖面經過地區(qū)的巖石圈厚度為75～86km，比馬杏垣等（1991）、Chen等（2006）和李松林等（2011）在郯廬斷裂帶沂沭段得到的巖石圈厚度要厚，而比HQ－13地學斷面結果要薄，這表明郯廬斷裂帶濰坊—嘉山段的巖石圈厚度自南向北是逐漸減薄的.

在莫霍面和LAB反射波組之間的巖石圈地幔內，深地震反射剖面還揭示了幾個界面產狀、波組形態(tài)和反射能量變化較大的反射波組（即RA、RB和RU），其中，反射波RA和RB在剖面上呈上、下疊置的拱弧狀反射結構，且僅在郯廬斷裂帶下方TWT 11～15s之間可看到它們的存在，可見RA和RB是具有局部意義的反射事件，其波組形態(tài)和反射能量與其上、下的莫霍面強反射和LAB反射有很大區(qū)別，推測可能是軟流圈熱物質順斷裂帶上涌的側向殘留物.上地幔反射波組RU在郯廬斷裂帶的東、西兩側有著不同的界面產狀和反射能量，剖面樁號68km以西（即郯廬斷裂帶以西），反射波組RU的能量較強，在剖面上自西向東傾伏，其埋深約54.5～58.5km.剖面樁號25～50km之間，反射波組RU略向西傾，其埋深約66.5km.樁號約25km以東，從剖面上幾乎看不到反射波RU的存在與形態(tài).

5 剖面揭示的郯廬斷裂帶特征

深地震反射剖面蘊涵著豐富的地下結構和構造信息，剖面上反射波能量及其波組特征的變化與地下結構和構造的賦存形態(tài)密切相關.由深地震反射剖面的解釋結果（圖3）可以看到，剖面揭示的郯廬斷裂帶是一個切割整個地殼、深達巖石圈的斷裂構造系統，而且，郯廬斷裂帶在地殼和巖石圈地幔內的構造特征是不同的.

在莫霍面之下的巖石圈地幔內，郯廬斷裂帶表現為一個傾角近乎直立、形態(tài)上寬下窄、其兩側地殼和巖石圈厚度不同的弱反射能量變化帶，表明郯廬斷裂帶不僅是一個切割巖石圈地幔的斷裂構造帶，而且還是地殼和巖石圈厚度的突變帶.斷裂帶兩側Moho、LAB和RU等反射波組出現的反射能量和波組特征變化，暗示郯廬斷裂帶與其兩側的巖石圈地幔物質組構可能不同.Moho和LAB反射以及上地幔反射RU在斷裂帶兩側出現的埋藏深度變化，說明斷裂帶兩側的莫霍面、RU反射界面和巖石圈底界都存在有垂直落差，且其落差自上而下逐漸增大，結合斷裂帶下地殼底層和莫霍面出現的撓曲隆起和變形，可以認為在郯廬斷裂帶的形成和演化過程中，不但有著較大的走滑運動分量，而且還經歷了較為強烈的、具有繼承性的拉張和擠壓作用.除上述特征外，深地震反射剖面還顯示了郯廬帶西側地塊的殼幔過渡帶和莫霍面向東仰沖，而東側地塊的殼幔過渡帶和莫霍面以及巖石圈底界低角度向西俯沖的反射結構，這似乎說明郯廬帶東側地塊有著俯沖于西側地塊之下的可能，由于這些結構面被晚期形成的高角度郯廬走滑斷裂帶所切割，加之深地震反射剖面的長度太短，使得我們難以從剖面上可靠確定是否存在這種構造現象.

在莫霍面之上的地殼內部，深地震反射揭示的郯廬斷裂帶表現為由多條斷裂組成的復雜斷裂構造帶，這些斷裂的構造面在剖面上呈近于直立的舒緩波狀形態(tài)，并由深到淺分叉撒開，構成典型的“花狀”構造.“花狀”構造是走滑斷裂系在剖面域的一種特殊構造形式，其構造樣式與伸展構造背景下形成的“犁形”或“鏟形”正斷層特征明顯不同，顯示出郯廬斷裂帶的走滑作用.另外，在郯廬帶的各條主干斷裂之間，還可以看到一些橫向延續(xù)長度不等的地層褶皺，且被斷裂所切割的多組殼內界面反射呈上拱的背形，反映了郯廬斷裂帶的擠壓構造性質，這說明郯廬斷裂帶在左旋走滑活動過程中，還兼具較大的逆沖運動分量.剖面淺部發(fā)育的白堊紀斷陷盆地及其邊界控制性正斷層，指示在郯廬斷裂帶的形成和演化過程中還經歷了較強烈的伸展斷陷活動.

總的看來，郯廬斷裂帶在地殼內的構造組合形式比其在巖石圈地幔內要復雜.在巖石圈地幔內，郯廬帶是一個由巖石圈深斷裂FL1和FL2組成的斷裂構造帶，該構造帶向下伸抵軟流圈，向上延伸至地殼，其寬度上寬下窄，在巖石圈地幔內其寬度約6～8km，在莫霍面附近，其寬度約為15km.其中，斷裂FL1向上延伸至15～18km的深度上，控制了郯廬帶西側的下地殼結構和變形，而斷裂FL2向上與多條斷裂組成的花狀構造相聯系.以往研究認為，郯廬斷裂帶在江蘇宿遷以南主要由4條主干斷裂F1—F4組成（國家地震局地質所，1987；李起彤，1994；張鵬等，2011）.在深地震反射剖面上，這4條主干斷裂在地殼淺部以正斷層方式錯段了近地表沉積層，控制了白堊紀盆地的發(fā)育和塹－壘構造的形成；向下切割多組殼內界面向地殼深處匯聚，在下地殼底層匯聚為一個斷裂系，并與其下的巖石圈深斷裂帶聯系到一起.除了上述4條主干斷裂外，在郯廬斷裂帶東邊界斷裂F1的東側，深地震反射剖面還揭示了2條殼內隱伏斷裂（即F5和F6），這2條斷裂切割了殼內的R3和R4反射層，控制了TWT 2s（深約4.5km）以下的地殼結構和變形，大約在深度28～30km的地殼深處與斷裂F1—F4組成的斷裂系合并為一個構造系統，我們認為斷裂F5和F6也是郯廬帶的殼內組成部分，但向上沒有延伸至地表.

6 結論

在華北克拉通與揚子克拉通印支期的碰撞、拼合構造背景下形成的郯廬斷裂帶，自中生代以來經歷了強烈的左行平移、擠壓和伸展等復雜多變的演化過程.這些演化過程必然會在深部和淺部結構上留下其演化的印跡，并可被地球物理方法檢測到.我們的深地震反射探測剖面較清楚地重現出了郯廬斷裂帶及其兩側地塊的巖石圈精細結構、斷裂帶演化的主要構造形跡及其復雜的構造樣式組合和深、淺斷裂的幾何配置.

斷裂帶結構及其幾何形態(tài)與其動力學過程密切相關.走滑斷裂的傾角通常是近于直立的，而“花狀”構造是走滑斷裂在剖面域的一種特殊構造形式，其構造樣式與伸展構造背景下形成的鏟形正斷層或擠壓環(huán)境下形成的低角度逆斷層特征明顯不同.深地震反射剖面揭示的郯廬斷裂帶不是簡單的鏟形正斷層或低角度逆斷層，而是一個構造面形態(tài)隨深度變化、斷層面傾角近于直立、由多條斷裂組成的大型“花狀”構造，且組成郯廬斷裂帶的各條主干斷裂還表現出了張、壓、扭結構面共存的復雜結構.表明郯廬斷裂帶是一個以走滑為主的、并兼有逆沖和正斷運動分量的復雜斷裂構造帶.該斷裂帶由淺到深依次切割了近地表沉積層、殼內分界面、莫霍面和巖石圈地幔，其變形方式有規(guī)律地從脆性、脆－韌性和韌性逐漸轉換過渡，屬于巖石圈尺度的深大斷裂帶.

郯廬斷裂帶作為華北地塊和揚子地塊間的邊界帶，其兩側的地殼和巖石圈厚度也是不同的.在斷裂帶以西的華北地塊東緣，莫霍面向西傾伏，巖石圈底界面產狀近于水平，地殼厚度約33～36km，巖石圈厚度約為75km.郯廬斷裂帶以東，莫霍面出現波狀起伏，巖石圈底界面向西傾，地殼厚度約31～34km，巖石圈厚度約75～86km.在郯廬斷裂帶之下，莫霍面出現約4～6km的拱起，且?guī)r石圈厚度出現約10km的厚度變化.上述現象表明，郯廬斷裂帶不僅是一個切割巖石圈的大型斷裂構造帶，而且還是地殼和巖石圈厚度的突變帶.該斷裂帶的存在為軟流圈高溫高壓熱物質上涌提供深部動力學來源，而軟流圈物質的上涌、巖漿底侵或熱侵蝕作用導致巖石圈出現拉張伸展和巖石圈減薄，并可能使巖石圈結構及其物質成分發(fā)生改變.鄭建平等（2000，2006）通過對郯廬斷裂帶內、外地幔包體的對比分析發(fā)現，斷裂帶內的地幔交代明顯加強，古老的巖石圈地幔完全被新生巖石圈物質所置換，而在遠離郯廬斷裂帶的華北克拉通內部，仍有古老巖石圈地幔的殘留，這表明該斷裂帶是新生軟流圈物質上涌及地幔改造與置換作用的良好通道.本文的結果及其他研究結果均指示郯廬斷裂帶是一個巖石圈尺度的深大斷裂帶和構造薄弱帶，是上地幔熱物質上涌的通道，其在華北克拉通東部的巖石圈破壞和巖石圈減薄中扮演了重要角色.

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