陆海重力观测揭示沂沭断裂带深部结构与动力学特征

沂沭断裂带作为郯庐断裂带的核心段，构造复杂且地震频发。研究团队基于实测重力数据，通过区域重力均衡分析与地壳密度结构反演，揭示了该断裂带作为岩石圈尺度构造边界的深部特征，发现其北部处于非均衡状态且构造活动频繁，下地壳存在高密度物质上涌，为理解强震机制（如1668年郯城M 8.5地震）提供了关键依据。成果发表于《Tectonophysics》，对深部动力学研究和地震灾害评估具有重要意义。

　　

沂沭断裂带是中国东部著名的地震活跃带，历史上曾发生1668年郯城M 8.5级强震，其构造复杂性与深部动力学过程长期困扰地质学界。作为郯庐断裂带（Tanlu fault zone）的核心段，该区域夹持于鲁西隆起（Luxi Uplift）、胶南隆起（Jiaonan Uplift）与苏鲁造山带（Sulu Orogen）之间，呈现显著的岩石圈尺度边界特征。然而，传统电磁测深和地震成像研究难以全面揭示其密度结构异质性，制约了对地震孕育机制的认识。为此，华中科技大学精密重力测量国家设施的研究团队联合多家机构，通过陆海联合重力观测，首次系统解析了该断裂带的深部结构与动力学过程，相关成果发表于《Tectonophysics》。

研究采用重力均衡分析、拉格朗日乘子约束反演等关键技术，结合四条EW向剖面（A-A′至D-D′）的密集重力测量数据，构建了研究区二维/三维地壳密度模型。特别值得注意的是，团队整合了陆域高精度重力观测与海域卫星测高数据，解决了跨圈层重力场连续性问题。

重力异常特征
自由空气重力异常（-30至35 mGal）显示，沂沭断裂带两侧块体呈现截然不同的分布模式：鲁西隆起西南侧华北平原出现低值区，而胶南隆起东侧呈现高梯度带。布格重力异常进一步揭示断裂带下方存在显著高密度体，可能与上地幔物质上涌有关。

均衡状态与动力学
通过Airy均衡理论计算发现，沂沭断裂带北部莫霍面与均衡面深度差达5 km，表明该区域处于强烈非均衡状态。结合密度反演结果，推测断裂带下地壳广泛分布的高密度异常体（密度差达0.15 g/cm³
）可能源自两种成因：一是上地幔高密度物质垂向迁移导致的挤压隆升，二是深部高温高压变质岩（如苏鲁超高压变质带）的残留。

地震机制关联
地震震中集中分布在地壳密度过渡带与断裂交汇区，特别是沂沭断裂带与蒙山前断裂、苍尼断裂的交汇部位。三维模型显示，这些区域中下地壳存在明显的密度界面突变，为强震孕育提供了深部构造环境。

该研究首次从重力场视角系统揭示了沂沭断裂带的深部结构异质性，提出其作为"岩石圈破碎带"的动力学模型：持续的幔源物质上涌导致地壳垂向加积与侧向挤压，引发断裂带长期活动性。这一认识不仅为理解华北克拉通破坏（North China Craton destruction）提供了新证据，更建立了密度结构-构造活动-地震孕育的定量关联，对东部沿海地震风险评估具有重要指导意义。研究获得国家杰出青年科学基金（42122025）和国家重大科技基础设施（PGMF-2024-P006）支持，其多尺度重力反演方法为复杂构造区深部探测提供了范式。