临沂市蒙山旅游区柏林镇中学场地断裂探查

康艳蕊 董腾超

（1.山东正元地球物理信息技术有限公司，山东 济南 250000；2.山东省地震局，山东 济南 250000）

发震断层所引发的地表破裂和近断层强地面运动对建于其上的构筑物有极强的破坏作用。在规划设计和工程建设中，如果场地内存在发震断裂，应对断裂的位置和活动时代进行详细的探查[1]，作为规划设计和工程建设合理避让或采取相应工程措施规避或减轻风险的依据。

临沂市蒙山旅游区柏林镇中学位于平邑县柏林镇万红路以东、蒙山家园西南。我单位接受委托对建设工程进行场地地震安全性评价中发现，钻孔揭露的地层岩性有明显的差异，其中zk1～zk6、zk9揭露基岩为太古代片麻岩，zk7、zk8揭露基岩为古近纪泥岩（见图1）。同时发现学校操场在清除浅层松散层之后，下伏基岩呈现黄褐色和紫红色两种截然不同的颜色。项目组怀疑有断裂存在。

根据地质调查、钻孔揭露的地层岩性和断裂的位置，认为该断裂为蒙山山前断裂。

图1 建设工程及工作布置平面图

蒙山山前断裂位于蒙山山前，是平邑-方城盆地的北边界断裂。断裂西起放城，经公家庄、杨庄、通泰庄、崖头，向东与沂沭断裂带交汇，全长120 km。断裂走向北西，在南东端转为近东西向，倾向南西，倾角45～85°。蒙山断裂带是临沂-长清中强地震带的控制断裂，蒙山山前断裂作为蒙山断裂带活动性最强的一段，具有发生中强地震的构造背景[2-4]（见图2）。

图2 蒙山山前断裂地质构造背景图

1 山山前断裂和次级小断裂的位置探查

为确定蒙山山前断裂在工程场地内的位置，我们在场地中进行了探槽开挖和地质调查。探槽位于普通教学楼和综合楼东侧，南北走向（探槽位置如图1所示）。根据探槽揭露结果，蒙山山前断裂倾向南西，为正断层，破碎带宽近60 m。从探槽剖面上可以看出断裂发育于太古代片麻岩和古近纪泥岩之间（图3）。

图3 场地探槽揭露的断层照片及剖面素描图

断层带由褐黄色、紫红色、暗褐色、灰绿-灰白色碎裂岩、碎粉岩和断层泥组成。其中发育多个断层面，断层面走向135～145°，倾角35～65°。蒙山山前断裂F1为最新活动的断层，构成太古代片麻岩和古近纪泥岩的分界。断层下盘从断层面向北依次发育混杂碎粉岩、碎裂岩、碎裂碎粉岩和碎粉岩，主要岩性为太古代片麻岩；断层上盘从断层面向南依次发育断层泥、混杂断层泥夹碎粉岩、灰岩透镜体带、强风化片理化泥岩和碎裂泥岩，主要岩性为古近纪泥岩。

探槽西侧，普通教学楼基坑见太古代片麻岩和古近纪泥岩呈断层接触，沿断裂发育与探槽揭露相同的断层泥及断裂破碎带（断裂位置如图1考察点KCD3所示）。探槽东侧操场基坑中见太古代片麻岩和古近纪泥岩呈断层接触，沿断裂形成两种不同颜色的接触线（见图4）。

图4 操场基坑中断层出露线照片（镜像西，拍照位置如图1考察点KCD2所示）

断裂位置如图1考察点KCD2所示。根据探槽剖面点KCD1、考察点KCD2和考察点KCD3的连线可知，蒙山山前断裂F1从普通教学楼南座下方穿过，向南东经操场延伸至场地外（断裂分布见图1）。

在进行场地钻探时，发现蒙山山前断裂南侧ZK9和ZK7、ZK8揭露的岩性差异较大，这种地层不连续在场地钻孔联合剖面（图5）中有明显的体现。ZK9揭露的地层为古近纪泥岩，ZK7、ZK8揭露的地层主要为太古代片麻岩。为明确古近系和太古界的接触关系，项目组在场地内进行了地质调查。在综合楼西侧（图1考察点KCD4）发现次级断裂F2（图6）。剖面中见太古代片麻岩逆冲于古近纪泥岩之上。断裂下盘古近纪泥岩呈片理状，上盘由片麻岩组成，断层带物质已胶结。从断层带物质胶结情况分析，F2断裂活动时代较老，应为前第四纪断裂。

根据KCD4的位置，结合ZK6和ZK7的位置，推测F2基本平行于蒙山山前断裂F1展布，从综合楼南座下方通过，向东南方向延伸至场外。

图5 场地地震地质钻孔联合剖面

图6 场地中蒙山山前断裂南侧次级小断层F2剖面照片（镜像西）

2 断裂活动性的确定

由于探槽开挖之前施工方已清除了基岩上部的松散堆积层，项目组无法得知断层断错的最新地层的年龄。根据晁洪太等（1992）和王志才等（2001）研究结果，蒙山山前断裂最新活动时代为晚更新世末期或全新世早期。根据王志才等（2001）在杨庄水库发现的断裂剖面，断裂断错的最新地层为黄褐色砂砾石、亚砂土，形成年代大约为40～50 kaBP，断裂上覆未被断错的灰色砂砾石层的TL年龄为（24.3±1.2）kaBP，说明断裂最新活动时代为晚更新世晚期。杨庄水库距离场地约5 km，两处断裂的活动时代具有可对比性。

3 结语

（1）根据探槽开挖、钻孔联合地质剖面和地质调查，结合区域断裂活动特征分析，揭示场地蒙山山前断裂为晚更新世晚期活动断裂，运动性质为正断兼左旋，沿北西向从普通教学楼南座下方通过场地。次级断裂F2为前第四纪断裂，从综合楼南座下方通过。（2）蒙山山前断裂破碎带宽约60 m，由褐黄色、紫红色、暗褐色、灰绿-灰白色碎裂岩、碎粉岩和断层泥组成。蒙山山前断裂北东盘为太古代片麻岩，它与次级小断裂F2之间为古近纪泥岩，小断裂F2南西盘又变为太古代片麻岩。断裂两侧岩性的差异及破碎带的存在导致地基承载力具有明显的不均匀性。（3）蒙山山前断裂为晚更新世晚期活动断裂，根据《建筑抗震设计规范（GB 50011―2010）》，可不考虑断裂活动错断地表对建筑物的影响。但考虑到断裂两侧岩性差异及破碎带的存在会导致地基产生不均匀沉降，建议建设部门做好地基处理。

本次研究是活动断裂穿越工程场地的一个实例，其工作方法和措施对解决类似问题具有借鉴意义。