李國(guó)和

(1.中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司,天津 300308； 2.城市軌道交通數(shù)字化建設(shè)與測(cè)評(píng)技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室,天津 300308； 3.軌道交通勘察設(shè)計(jì)國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室,天津 300308)

郯廬斷裂帶是中國(guó)大陸東部巖石圈尺度的構(gòu)造邊界帶和巨型活動(dòng)斷裂帶[1]，北起黑龍江邊的肇興縣，南達(dá)長(zhǎng)江北岸的廣濟(jì)縣，總長(zhǎng)度達(dá)3 500 km以上。其中，蘇魯段是郯廬斷裂帶主要活動(dòng)段落，也是強(qiáng)震發(fā)生區(qū)段[2]，先后發(fā)生了公元前70年諸城、昌樂(lè)一帶7級(jí)地震、1668年郯城8.5級(jí)地震、1829年益都與臨朐間6.25級(jí)地震。因此，該段成為中國(guó)東部鐵路選線與重大工程選址所關(guān)注的焦點(diǎn)區(qū)域。

20世紀(jì)后期，在兗石鐵路、膠新鐵路勘察中對(duì)沂沭斷裂帶(即郯廬斷裂帶山東段)做了較為全面的調(diào)查和研究[3-4]，基本掌握了沂沭斷裂帶的構(gòu)造格架、斷裂分布及活動(dòng)性，在構(gòu)造穩(wěn)定性分區(qū)基礎(chǔ)上成功開(kāi)展了鐵路選線和重大工程選址工作。此后，在徐鹽客專[5]、魯南高鐵(日蘭高鐵)等鐵路勘察中，對(duì)郯廬斷裂帶江蘇境內(nèi)部分段落進(jìn)行了詳細(xì)勘察，查明了區(qū)段內(nèi)郯廬斷裂帶的性質(zhì)及展布特征，確定了活動(dòng)斷裂的性質(zhì)及位置、產(chǎn)狀、規(guī)模、破碎帶寬度、活動(dòng)速率等，使鐵路以簡(jiǎn)單工程大角度安全跨越斷裂帶。上述鐵路的工程實(shí)踐不僅為活動(dòng)構(gòu)造帶鐵路選線提供了成功經(jīng)驗(yàn)，也進(jìn)一步加深了對(duì)郯廬斷裂帶蘇魯段區(qū)域地質(zhì)和地震地質(zhì)的掌握程度。

以往對(duì)于山東境內(nèi)的沂沭段研究較多，而江蘇段由于多被第四系覆蓋，則研究相對(duì)較少，對(duì)于各分支斷裂的活動(dòng)性缺乏統(tǒng)一認(rèn)識(shí)。同時(shí)，北西向斷裂切割作用對(duì)于郯廬斷裂帶魯蘇段構(gòu)造穩(wěn)定性區(qū)段劃分的控制性影響也缺乏針對(duì)性的分析和論述。本文充分收集了近年來(lái)地震地質(zhì)、地球物理等最新研究成果[6-10]，結(jié)合鐵路勘察資料，對(duì)魯蘇段構(gòu)造格架、斷裂活動(dòng)性、斷裂帶區(qū)段劃分及構(gòu)造活動(dòng)性進(jìn)行了系統(tǒng)的分析和論述，以對(duì)區(qū)域內(nèi)鐵路勘察選線提供指導(dǎo)。

1 郯廬斷裂帶蘇魯段構(gòu)造格架與分區(qū)特征

郯廬斷裂帶蘇魯段是華東地區(qū)最重要的深斷裂帶，也是區(qū)域地質(zhì)的重要分界線。以郯廬斷裂帶為界，東為膠萊坳陷和膠南隆起，西為魯中南隆起。膠萊坳陷西邊界為昌邑—大店斷裂(F1)，南與膠南隆起相接，分界為山相家—郝戈莊斷裂。膠萊坳陷下部構(gòu)造層為元古界粉子山膠東群變質(zhì)巖組成結(jié)晶基底，上部為中生代地層組成的沉積蓋層；新生代以來(lái)坳陷區(qū)內(nèi)地殼穩(wěn)定，表現(xiàn)為緩慢抬升，屬穩(wěn)定地塊。膠南隆起由元古界膠南群與五蓮群的變質(zhì)巖組成結(jié)晶基底，長(zhǎng)期處于隆起狀態(tài)，中生代燕山運(yùn)動(dòng)期以巖漿活動(dòng)為主，僅在靠近沂沭斷裂帶與膠萊坳陷的邊緣部位有中生代地層；新生代以來(lái)，膠南隆起以整體上升為特點(diǎn)，區(qū)內(nèi)地殼相對(duì)穩(wěn)定，也屬穩(wěn)定地塊。大地構(gòu)造分區(qū)及斷裂分布如圖1所示。

F1昌邑—大店斷裂；F2白芬子—浮來(lái)山斷裂；F3沂水—湯頭斷裂；F4鄌郚—葛溝斷裂；F5安丘—莒縣斷裂；F6益都斷裂；F7雙山—李家莊斷裂；F8沂源—沂水?dāng)嗔?；F9銅冶店—孫祖斷裂；F10新泰—蒙陰斷裂；F11蒙山山前斷裂；F12板泉斷裂；F13方城—臨沂斷裂；F14臨沂—白旄斷裂；F15費(fèi)縣—曹莊斷裂；F16蒼尼斷裂；F17嶧城斷裂；F18新沂斷裂；F19宿遷斷裂；F20景芝斷裂；F21山相家—郝戈莊斷裂；F22相邸—高閣莊斷裂；F23雙店—堰水房斷裂；F24邵店—桑墟斷裂；F25莒縣—中樓斷裂圖1 郯廬斷裂帶蘇魯段構(gòu)造格架及斷裂分布

魯中南隆起位于鄌郚—葛溝斷裂(F4)以西，基底由太古界沂水群的深度變質(zhì)巖組成，蓋層由古生界、中生界、新生界地層組成，且后兩個(gè)構(gòu)造層只有在盆地中存在。基底構(gòu)造以緊密線性褶皺和斷裂為特征，片麻理發(fā)育；蓋層褶皺微弱，NW及NE向斷裂較發(fā)育，控制了中、新生代盆地形成及地層沉積。新生代以來(lái)，魯中南隆起以整體上升運(yùn)動(dòng)為主，現(xiàn)代構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度趨于減弱。

沂沐斷裂帶是區(qū)內(nèi)活躍的構(gòu)造單元，以昌邑—大店斷裂(F1)、白芬子—浮來(lái)山斷裂(F2)、沂水—湯頭斷裂(F3)和鄌郚—葛溝斷裂(F4)等4條NNE向主干斷裂為邊界，形成“兩塹夾一壘”的構(gòu)造格局。又可分為昌濰坳陷、汞丹山—沂水隆起和郯城坳陷3個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元。汞丹山—沂水隆起位于南北兩個(gè)坳陷之間，由兩塹夾一壘構(gòu)成。東部為安丘—莒縣地塹，邊界受昌邑—大店斷裂與白芬子—浮來(lái)山斷裂控制。汞丹山地壘位于兩地塹之間，主要由太古界變質(zhì)巖組成，大部處于剝蝕狀態(tài)，該區(qū)無(wú)強(qiáng)震發(fā)生記載。馬站—蘇村地塹位于汞丹山臺(tái)地的西側(cè)，地塹東西邊界分別受沂水—湯頭斷裂和鄌郚—葛溝斷裂控制。安丘—莒縣斷裂(F5)整體分布在東地塹之內(nèi)。

2 主要斷裂及活動(dòng)性

郯廬斷裂帶山東境內(nèi)段即為沂沭斷裂帶，地表出露明顯，以往研究程度較高，而江蘇境內(nèi)大部被第四系覆蓋，研究程度相對(duì)較低。近年來(lái)，地震部門(mén)對(duì)江蘇境內(nèi)段做了詳細(xì)的地震地質(zhì)調(diào)查工作，取得了斷裂帶最新活動(dòng)證據(jù)。

(1)NNE向主干斷裂

郯廬斷裂帶蘇魯段總體走向NNE5°～25°，北部寬展，寬約60 km，南部收斂，最窄處15 km。5條主干斷裂南北兩端被第四系覆蓋，中間出露較好，露頭斷續(xù)長(zhǎng)達(dá)240 km。第四紀(jì)時(shí)期，這5條斷裂均有不同程度的活動(dòng)。F1在晚更新世活動(dòng)較強(qiáng)； F2活動(dòng)性最弱，未發(fā)現(xiàn)該斷裂第四紀(jì)活動(dòng)跡象；F3在中、晚更新世有明顯活動(dòng)，全新世未見(jiàn)活動(dòng)跡象；F4在第四紀(jì)早、中更新世活動(dòng)過(guò)，全新世未見(jiàn)活動(dòng)跡象，且在沂水縣北部多處出現(xiàn)第三紀(jì)晚期玄武巖覆蓋在F4斷裂上，因此判定部分段落第四紀(jì)不活動(dòng)。以往資料及歷次鐵路勘測(cè)結(jié)果表明[1-5]，蘇魯段全新世以來(lái)的活動(dòng)性主要體現(xiàn)在安丘-莒縣斷裂上，且最新活動(dòng)時(shí)間在全新世。以往對(duì)郯廬斷裂帶新構(gòu)造調(diào)查大多集中在山東境內(nèi)的沂沭斷裂帶上，并總結(jié)出“東西分帶，南北分段”、“東強(qiáng)西弱，南強(qiáng)北弱”的活動(dòng)特點(diǎn)。在江蘇境內(nèi)，野外地質(zhì)調(diào)查、淺層地震勘探、鉆孔聯(lián)合剖面以及古地震探槽等研究資料表明[11]，斷裂新活動(dòng)也主要體現(xiàn)在安丘—莒縣斷裂上，且江蘇全段均為全新世活動(dòng)斷裂。

安丘—莒縣斷裂(F5)位于東地塹內(nèi)，由許多陸續(xù)出露的小斷層斜列組成，在空間分布上不連續(xù)，活動(dòng)時(shí)間上不同步，可劃分為3個(gè)獨(dú)立段落：①安丘—莒縣段，長(zhǎng)約100 km，由4條右階斜列的次級(jí)斷裂組成，在石埠子形成斷陷盆地，為全新世活動(dòng)斷裂；②莒縣—郯城段，長(zhǎng)約130 km，由5條右階斜列的次級(jí)斷裂組成，沿?cái)嗔焉绍炜h和板泉兩個(gè)新斷陷盆地，為活動(dòng)性最強(qiáng)的段落；③郯城—宿遷段，大部被第四系覆蓋，該段新活動(dòng)性被近年來(lái)的地震地質(zhì)調(diào)查結(jié)果所證實(shí)。探槽揭示江蘇段全新世兩次古地震事件[11]，事件Ⅰ限定在(6.2±0.3)～(13.4±0.7)ka B.P.(注：B.P.—距今年代，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的B.C.(公元前)和A.D.(公元后))之間，而事件Ⅱ限定在(2.5±0.1)ka B.P.到現(xiàn)今，全新世兩次古地震間隔較長(zhǎng)。張鵬等(2019年)在重崗山西側(cè)和宿遷合歡路北側(cè)開(kāi)挖探槽[12]，發(fā)現(xiàn)了安丘—莒縣斷裂江蘇段全新世活動(dòng)的新證據(jù)，推測(cè)最新一次古地震事件的發(fā)生時(shí)間為(4.853±0.012)～(2.92±0.3)ka B.P.。許漢剛等(2016年)通過(guò)淺層地震勘探對(duì)F5斷裂進(jìn)行了探測(cè)[13]，結(jié)果該斷裂并未終止于原來(lái)認(rèn)定的宿遷市，而是繼續(xù)向南延伸，結(jié)合鉆孔聯(lián)合剖面和槽探結(jié)果，判斷F5斷裂西支為全新世活動(dòng)斷裂，東支為晚更新世活動(dòng)斷裂。

(2)NW向斷裂

北西向斷裂主要發(fā)育于魯中南隆起區(qū)內(nèi)，以蒙山山前斷裂、蒼山—尼山斷裂、新沂斷裂為主要代表，直到第四紀(jì)晚期仍有不同程度的活動(dòng)，是晚更新世及全新世以來(lái)的活動(dòng)斷裂[14]。王志才等(2001年)在平邑縣楊莊水庫(kù)附近進(jìn)行了野外調(diào)查，確定蒙山山前斷裂最新活動(dòng)時(shí)代為晚更新世晚期，距今22.7～10.1 ka[15]；而對(duì)蒼尼斷裂中段的野外考察結(jié)果表明，該斷裂最新活動(dòng)時(shí)期為晚更新世至全新世早期。此外，沂沭斷裂帶東部還有莒縣—中樓斷裂，控制了莒縣新斷陷的發(fā)育。

上述斷裂與北北東向主干斷裂交匯或交切，使蘇魯段成比較明顯的分段現(xiàn)象，在地表與深部都具有很明顯的地質(zhì)地貌與地球物理場(chǎng)特征[16]。

(3)NE向斷裂

NE向斷裂主要分布在沂沭斷裂帶東側(cè)，主要為山相家—郝戈莊斷裂和景芝—賈悅斷裂。山相家—郝戈莊斷裂是五蓮—榮城斷裂帶中的一段，為膠萊坳陷與膠南隆起兩個(gè)構(gòu)造單元的分界。景芝—賈悅斷裂位于賈悅西，呈北東向展布，由2條斷裂組成，主斷裂為紅雀山—西樓子斷裂，在紅雀山處與昌邑—大店斷裂相交。

區(qū)內(nèi)主要斷裂及活動(dòng)要素如表1所示。

3 新構(gòu)造區(qū)段劃分與活動(dòng)性對(duì)比

3.1 斷裂帶分段

(1)分段界線及標(biāo)志

眾多資料及研究成果表明，郯廬斷裂帶蘇魯段具有明顯的分段特征[2，15，17]。本文充分利用地質(zhì)調(diào)查、遙感、地球物理、地震監(jiān)測(cè)等成果，從區(qū)域地殼穩(wěn)定性角度出發(fā)，以斷裂交切關(guān)系、地球物理異常帶、斷裂活動(dòng)性、地震活動(dòng)性等為標(biāo)志，將郯廬斷裂帶蘇魯段劃分為5段。

表1 區(qū)內(nèi)主要斷裂及活動(dòng)要素

① 安丘—臨朐NW向條帶

在馬站—汪湖—辛集一線存在一條NW 向條帶，即為NW 向雙山—李家莊斷裂和益都—無(wú)棣斷裂展布區(qū)域。此帶與沂沭斷裂帶交切，在其經(jīng)過(guò)的管帥—茅埠一帶，F(xiàn)5 斷裂的次一級(jí)斷裂由右行右階排列轉(zhuǎn)變?yōu)橛倚凶箅A排列[18]。以此帶為界，沿沂沭斷裂帶的地震活動(dòng)呈現(xiàn)南強(qiáng)北弱的特點(diǎn)，中強(qiáng)以上地震主要分布在此帶以南的東地塹內(nèi)[16]。

② 蒙山山前斷裂

蒙山山前斷裂向東切斷沂沭斷裂帶后，繼續(xù)向東延伸至莒南縣附近，為郯城坳陷與汞丹山—沂水隆起的分界線，該斷裂南北兩側(cè)地貌差異顯著，所經(jīng)河流均發(fā)生流向左旋同步轉(zhuǎn)彎，表明斷裂具正斷兼左旋走滑活動(dòng)性質(zhì)。該斷裂衛(wèi)星影像特征如圖2所示。沿?cái)嗔研纬芍亓μ荻葞?，切割至下地殼深度，與沂沭斷裂帶交切處出現(xiàn)扭曲、斷折、串珠狀等重力異?，F(xiàn)象，證實(shí)其在地殼深部切穿沂沭斷裂帶[19]。

圖2 蒙山山前斷裂衛(wèi)星影像

③方城—臨沭斷裂

該斷裂位于臨沭縣附近，走向NW至NWW。斷裂兩側(cè)地勢(shì)北高南低，沿?cái)嗔汛闋詈窗l(fā)育明顯，河流發(fā)生同步左旋轉(zhuǎn)彎現(xiàn)象。衛(wèi)星影像特征如圖3所示。在1～3階重力細(xì)節(jié)場(chǎng)中形成線性梯度條帶，推測(cè)該斷裂下切至中地殼[19]，在臨沭縣附近截切沂沐斷裂帶交切于東地塹，交切部位至郯城之間為1668年郯城大地震發(fā)生段落。未發(fā)現(xiàn)該斷裂延伸至西地塹的跡象，可作為次一級(jí)分段標(biāo)志。

圖3 方城—臨沭斷裂遙感影像

④蒼山—尼山斷裂

蒼尼斷裂東段主要發(fā)育于第四紀(jì)地層中。根據(jù)遙感和調(diào)查結(jié)果，斷裂錯(cuò)斷了晚更新世地層，斷裂活動(dòng)使沭河發(fā)生大角度轉(zhuǎn)彎，且將NNE走向的馬陵山山脈斷開(kāi)，指示其正斷兼右旋走滑活動(dòng)性質(zhì)，表明其與沂沭斷裂帶交切，向東經(jīng)過(guò)蒼山后到達(dá)郯城縣東。衛(wèi)星影像特征如圖4所示。斷裂南北兩側(cè)出現(xiàn)北高南低的重力異常圈閉區(qū)驟變，兩側(cè)密度差異明顯[19]。

圖4 蒼尼斷裂遙感影像

⑤宿遷NW向隱伏斷裂

沿微山湖、駱馬湖、洪澤湖延伸的隱伏著一條NW 向斷裂，控制了晚新生界地層的沉積，成為蘇北黃淮平原與蘇南低山丘陵的分界，同時(shí)也控制了古黃河的發(fā)育和一系列湖泊的串珠狀分布。這條NW向的大斷裂是冀魯斷塊與豫皖斷塊的分界。在航磁異常圖上顯示為正異常帶，且以此界線為界，航磁異常值具有北高南低的特征[2]。

⑥嘉山EW向隱伏斷裂

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)、地球物理資料推斷，在嘉山存在著一條EW走向的隱伏區(qū)域性基底斷裂，構(gòu)成了郯廬斷裂中段和南段的構(gòu)造分界。盆地資料顯示，該基底斷裂中新生代復(fù)活，控制了北部地區(qū)斷陷盆地的發(fā)育，南部地區(qū)隆升遭受剝蝕[2]。

(2)斷裂帶分段特征

根據(jù)上述分段界線，可將蘇魯段進(jìn)一步劃分為昌邑—五蓮段、汪湖—莒南段、莒南—郯城段、郯城—宿遷段、宿遷—嘉山段等5段。其中莒南—郯城段以方城—臨沭斷裂為界，又可劃分為2個(gè)次級(jí)分段。斷裂帶分段特征如表2所示。

表2 斷裂帶分段特征對(duì)比

在上述分段中，東地塹及F5斷裂的分段活動(dòng)性差異對(duì)鐵路選線具有重要意義。

3.2 新構(gòu)造單元活動(dòng)性對(duì)比

區(qū)域內(nèi)3個(gè)構(gòu)造單元分區(qū)十分明顯，具有典型的斷塊結(jié)構(gòu)特征。沂沭斷裂帶是區(qū)內(nèi)最為活動(dòng)的構(gòu)造單元，以它為界，西側(cè)魯中南隆起活動(dòng)性大大減弱，東側(cè)膠萊坳陷和膠南隆起活動(dòng)性最低。

在新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中，沂沭斷裂帶各主干斷裂幾乎都是沿歷史深斷裂基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，斷裂活動(dòng)具有東西分帶，南北分段的特點(diǎn)。自更新世晚期以來(lái)，地塹邊界深斷裂的活動(dòng)明顯減弱，東地塹的構(gòu)造活動(dòng)要強(qiáng)于西地塹，新生成的斷層F5在東地塹內(nèi)呈雁列狀展布，現(xiàn)代斷裂活動(dòng)以東地塹五蓮至宿遷段最為強(qiáng)烈。

4 鐵路地質(zhì)選線與重大工程選址

4.1 鐵路地質(zhì)選線控制因素

(1)活動(dòng)斷裂

F5是區(qū)內(nèi)最重要的全新世活動(dòng)斷裂，根據(jù)斷裂結(jié)構(gòu)、活動(dòng)程度及與其他方向斷裂的交切關(guān)系可分為5段。其中，莒南至郯城段活動(dòng)性最強(qiáng)，需要在鐵路選線中重點(diǎn)考慮。

(2)地震危險(xiǎn)區(qū)

郯廬斷裂帶中段的地震活動(dòng)受新構(gòu)造單元分區(qū)控制，也具有明顯的“東西分帶，南北分段”的特征[13]?，F(xiàn)代地震活動(dòng)主要分布于東地塹，尤其是莒縣—郯城段內(nèi)，強(qiáng)震主要沿安丘—莒縣斷裂分布。此外，新斷陷盆地對(duì)中強(qiáng)以上地震也具有明顯的控制作用。

(3)斷裂交匯區(qū)及新斷陷盆地

沂沭斷裂帶受北西向、近東西向及北東向斷裂交切，在晚更新世-全新世斷裂帶右旋走滑活動(dòng)中，在斷裂帶交切部位發(fā)育多個(gè)拉分?jǐn)嘞菖璧豙20]，如石埠子盆地、蘇村盆地、莒縣盆地、臨沂盆地、板泉盆地、郯城盆地等。石埠子斷陷盆地位于安丘南、賈悅北，受2條平行的NNE向斷裂與近EW向賈悅斷裂控制，為地塹型新生斷陷盆地。莒縣新斷陷盆地位于莒縣東，東側(cè)為第四紀(jì)晚期活動(dòng)的昌邑—大店斷裂控制，西側(cè)為安丘—莒縣斷裂，南界為莒縣—中樓斷裂，北界為店子集姚家村斷裂。第四紀(jì)初期盆地開(kāi)始形成，晚更新世末，新斷陷區(qū)再次下沉，受東側(cè)邊界斷裂活動(dòng)影響，東部下降嚴(yán)重。板泉新斷陷盆地位于臨沂縣與莒南縣交界地區(qū)，東西邊界受F1、F5及F2斷裂控制，南北邊界受蒙山斷裂、板泉斷裂及臨沂—白旄斷裂控制，為新生的地塹式斷陷盆地。盆地內(nèi)0.5 m以下多處埋藏著1668年郯城地震的地裂嘖砂遺跡[18]。據(jù)盆地剖面，自晚更新世以來(lái)至少有3次斷裂活動(dòng)，每次活動(dòng)可能代表一次大的地震事件。郯城斷陷盆地東西邊界主要受F1與F4斷裂控制，蒼尼斷裂東延控制盆地的北邊緣，南界受近EW向的韓莊斷裂控制。蘇魯段內(nèi)各新生代盆地特征如表3所示。

表3 郯廬斷裂帶蘇魯段內(nèi)新生代盆地特征[20]

斷陷盆地是活動(dòng)斷裂帶中相對(duì)活躍的地塊，受斷裂活動(dòng)及地震活動(dòng)的雙重影響，斷陷區(qū)內(nèi)場(chǎng)地條件較差，為不穩(wěn)定地段和抗震不利地段。因此，新斷陷盆地是活動(dòng)斷裂帶鐵路選線中需考慮的控制因素之一。

4.2 鐵路勘察選線原則與基本流程

充分掌握活動(dòng)斷裂帶結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及活動(dòng)性，明確鐵路選線地質(zhì)控制因素，在構(gòu)造穩(wěn)定性分區(qū)的基礎(chǔ)上進(jìn)行鐵路地質(zhì)選線?；顒?dòng)斷裂帶勘察、評(píng)價(jià)及鐵路選線設(shè)計(jì)流程如圖5所示。

圖5 活動(dòng)斷裂帶勘察、評(píng)價(jià)及鐵路選線設(shè)計(jì)流程

鑒于沂沭斷裂帶的構(gòu)造規(guī)模及長(zhǎng)期活動(dòng)的性質(zhì)，為確保鐵路工程在預(yù)計(jì)百年內(nèi)的安全和穩(wěn)定，最大限度地減輕斷裂活動(dòng)和地震震害影響，將線位選在構(gòu)造穩(wěn)定和對(duì)抗震有力的場(chǎng)地和地段，執(zhí)行以下地質(zhì)選線原則。

(1)線路優(yōu)先選擇在構(gòu)造穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)，膠萊坳陷、膠南隆起、魯中南隆起及汞丹山—沂水隆起均是線路方案可選區(qū)域，但要考慮到NW向、NE向及近EW向斷裂活動(dòng)及切割影響。

(2)線路方案應(yīng)避開(kāi)全新世活動(dòng)斷裂及影響帶，尤其是F5斷裂莒南至郯城段。難以繞避時(shí)，應(yīng)在斷裂帶較窄處以簡(jiǎn)易工程大角度通過(guò)；不宜在斷裂密集處、交匯處及活動(dòng)斷裂的端點(diǎn)、拐角處設(shè)大中橋、高橋、隧道、高填深挖路基及路塹等難以修復(fù)的大型建筑物。

(3)重大工程應(yīng)避開(kāi)活動(dòng)斷裂交匯部位和新斷陷盆地。石埠、莒縣、板泉、郯城等新斷陷均是斷裂交匯區(qū)，也是中強(qiáng)地震易發(fā)場(chǎng)所，場(chǎng)地穩(wěn)定性差，對(duì)重大工程易形成威脅，應(yīng)盡量遠(yuǎn)離。

(4)線路不宜在東、西地塹內(nèi)迂回展線，確需長(zhǎng)距離平行活動(dòng)斷裂走行時(shí)，宜選擇在斷裂帶兩側(cè)或中地壘，但不應(yīng)近距離平行活動(dòng)斷裂破碎帶行進(jìn)，必須跨越時(shí)應(yīng)以簡(jiǎn)單工程大角度在活動(dòng)斷裂結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、破碎帶較窄處通過(guò)。

(5)線路應(yīng)避開(kāi)重大不良地質(zhì)地段，包括煤礦采空區(qū)、覆蓋型巖溶發(fā)育區(qū)等，是線路應(yīng)避開(kāi)地段。

最終推薦方案要確保線路所經(jīng)地區(qū)地殼穩(wěn)定性程度高，工程地質(zhì)條件好，技術(shù)可行及經(jīng)濟(jì)合理。

5 工程實(shí)踐

5.1 以往工程實(shí)例

(1)兗石鐵路1978年至1980年勘測(cè)，線路臨沂至莒南橫穿沂沭斷裂帶，以梨杭方案在板泉新斷陷北側(cè)通過(guò)，使沭河特大橋橋址避開(kāi)了深斷裂及新斷陷區(qū)。

(2)膠新鐵路1998年至2000年勘測(cè)，線路招賢至新沂段長(zhǎng)約180 km處于沂沭斷裂帶中，共研究了9條方案，最終采用莒縣北方案，線路避開(kāi)了東地塹南段的不穩(wěn)定區(qū)，以最短的距離穿過(guò)東地塹北段的欠穩(wěn)定區(qū)，大部分選擇在中部地壘的基本穩(wěn)定區(qū)。

(3)徐鹽客專2013年至2014年勘測(cè)，勘察選線中利用郯廬斷裂帶以宿遷為界活動(dòng)性北強(qiáng)南弱的分段特點(diǎn)，線路選擇在宿遷市以南斷裂帶變窄且活動(dòng)性較弱的段落以大角度通過(guò)，且以路基形式通過(guò)全新世活動(dòng)斷裂(F5)。

此外，濟(jì)青高鐵、濰萊客專、濰煙客專在濰坊市北穿越沂沭斷裂帶，與安丘—莒縣斷裂在朱里鎮(zhèn)以北相交。濟(jì)青高鐵、濰萊客專在與活動(dòng)斷裂相交處選擇以有砟軌道路基工程方式通過(guò)。

上述鐵路選線充分考慮了斷裂活動(dòng)性、新斷陷區(qū)等控制因素，在活動(dòng)斷裂帶分段和構(gòu)造穩(wěn)定性分區(qū)的基礎(chǔ)上進(jìn)行成功選線，為建立巨型活動(dòng)斷裂帶鐵路選線原則和途徑提供了成功經(jīng)驗(yàn)。

5.2 某新建高鐵工程跨沂沭斷裂帶選線

某新建高鐵為國(guó)家“八縱八橫”高鐵網(wǎng)京滬通道建設(shè)的重要組成部分，濰坊至新沂間線路不僅與郯廬斷裂帶長(zhǎng)距離并行，而且要擇機(jī)穿越整個(gè)斷裂帶，活動(dòng)斷裂帶區(qū)域鐵路選線成為工程建設(shè)十分關(guān)鍵的一環(huán)。

(1)區(qū)域工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

充分利用前期在該地區(qū)的工作成果，選線中考慮了沂沭斷裂帶“兩塹夾一壘”的構(gòu)造格局，以及斷裂帶“東西分帶，南北分段”分區(qū)特點(diǎn)和“東強(qiáng)西弱，南強(qiáng)北弱”的活動(dòng)特征”。采用高分遙感圖像對(duì)區(qū)域內(nèi)斷裂分布進(jìn)行重新判釋和核對(duì)，對(duì)鐵路穿越活動(dòng)斷裂位置及江蘇境內(nèi)重點(diǎn)地段進(jìn)行了調(diào)查、物探及鉆探驗(yàn)證工作，為南段的選線工作奠定了基礎(chǔ)。

(2)線路方案比選

結(jié)合項(xiàng)目功能定位、沿線經(jīng)濟(jì)據(jù)點(diǎn)以及活動(dòng)斷裂帶影響，研究了三大線路走向方案，分別為西線(經(jīng)濰坊西、臨沂西)方案、中線(經(jīng)濰坊北、沂水取直)方案和東線(經(jīng)濰坊北、諸城、五蓮)方案。其中，中線方案結(jié)合線路走向、臨沂市站位選址分別研究了經(jīng)臨沂東方案、經(jīng)臨沂西方案和引入臨沂北站方案；東線方案結(jié)合與活動(dòng)斷裂帶關(guān)系、臨沂市站位選址分別研究了經(jīng)臨沂東系列方案和引入臨沂北站系列方案。經(jīng)綜合比選，推薦中線方案為貫通方案。

(3)貫通方案推薦及措施

貫通方案線路走行于中地塹及構(gòu)造帶外側(cè)相對(duì)穩(wěn)定區(qū)域，繞避了安丘—莒縣斷裂莒縣至郯城間最為活動(dòng)和危險(xiǎn)的段落，繞避了北東向斷裂與北西向斷裂交匯部位，繞避了莒縣新構(gòu)造斷陷區(qū)及采空區(qū)、巖溶塌陷區(qū)等不良地質(zhì)區(qū)域。斷裂帶穩(wěn)定性分區(qū)及貫通方案走向如圖6所示。線路推薦方案在臨沂以北與鄌郚—葛溝斷裂、沂水—湯頭斷裂相交。選擇在新沂市南穿越安丘莒縣斷裂，避開(kāi)河流與斷裂帶交匯位置，以路基形式大角度穿越活動(dòng)斷裂，穿越段落鋪設(shè)有砟軌道并采取加寬路基、分層鋪設(shè)土工格柵、優(yōu)化道床斷面及聚氨酯固化道床等措施。

圖6 穩(wěn)定性分區(qū)及貫通方案

6 結(jié)論

在綜合以往鐵路勘察工作成果基礎(chǔ)上，收集了近年來(lái)郯廬斷裂帶遙感判釋、地球物理探測(cè)、活動(dòng)斷裂調(diào)查、地震活動(dòng)及地殼變形監(jiān)測(cè)等資料，重點(diǎn)補(bǔ)充了郯城至宿遷段活動(dòng)斷裂調(diào)查資料，對(duì)郯廬斷裂帶蘇魯段構(gòu)造格架、活動(dòng)斷裂特征及地震活動(dòng)性進(jìn)行系統(tǒng)分析，進(jìn)行了新構(gòu)造區(qū)段劃分和構(gòu)造活動(dòng)性對(duì)比，在此基礎(chǔ)上，提出了活動(dòng)斷裂帶內(nèi)鐵路選線的控制因素、選線原則和工程對(duì)策。

(1)郯廬斷裂帶魯蘇段主干斷裂F1、F2、F3、F4形成兩塹夾一壘的構(gòu)造格局，第四紀(jì)晚期，邊界斷裂活動(dòng)性減弱，活動(dòng)性主要體現(xiàn)在東地塹中的F5斷裂，是鐵路選線關(guān)注的焦點(diǎn)。區(qū)內(nèi)NW向蒙山山前斷裂、蒼尼斷裂、莒縣—中樓斷裂等具有新活動(dòng)性，尤其與NNE向主干斷裂交切部位，在鐵路選線中應(yīng)予以高度重視。

(2)NNE向主斷裂帶受其他方向斷裂切割，表現(xiàn)出活動(dòng)性差異明顯的分段分塊特征，綜合斷裂交切關(guān)系、地球物理異常、斷裂活動(dòng)性、地震活動(dòng)性等標(biāo)志，將蘇魯段劃分為5段，莒南—郯城段現(xiàn)代活動(dòng)性最強(qiáng)，為鐵路需繞避的不穩(wěn)定區(qū)；安丘以北及宿遷至嘉山段活動(dòng)性較弱，是鐵路穿越斷裂帶可選段落；安丘—莒縣段及郯城—宿遷段東地塹具現(xiàn)代活動(dòng)性，需重點(diǎn)考慮F5斷裂的影響。各段分界處的斷裂交匯部位及在東地塹內(nèi)發(fā)育的新斷陷區(qū)，是鐵路選線中應(yīng)繞避和重大工程盡量遠(yuǎn)離的區(qū)域。

(3)斷裂帶及兩側(cè)具有典型的斷塊結(jié)構(gòu)特征，膠萊坳陷和膠南隆起為穩(wěn)定的構(gòu)造單元，魯中南隆起次之，汞丹山—沂水隆起是斷裂帶中相對(duì)穩(wěn)定的次級(jí)單元，為線路方案優(yōu)先選擇的區(qū)域；郯廬斷裂帶為區(qū)內(nèi)活動(dòng)構(gòu)造單元，以東地塹活動(dòng)性為特征，且莒南至郯城段最為強(qiáng)烈，應(yīng)予以繞避。

(4)提出如下選線原則：線路優(yōu)先選擇在構(gòu)造穩(wěn)定區(qū)域；應(yīng)避開(kāi)全新世活動(dòng)斷裂及影響帶；重大工程盡可能遠(yuǎn)離活動(dòng)斷裂交匯部位和新斷陷盆地；不應(yīng)在兩側(cè)地塹內(nèi)迂回展線；應(yīng)避開(kāi)重大不良地質(zhì)地段。

上述成果可為今后活動(dòng)斷裂帶鐵路選線設(shè)計(jì)及運(yùn)營(yíng)維護(hù)提供借鑒和指導(dǎo)。