1668年郯城81/2级地震发震断层南起郯城县窑上村,北到莒县管帅镇,全长150km,由六条北北东走向的活断层段组成。各断层段在遥感影像图上都表现为清晰的北东东走向的线性构造。除最北端的管帅—车崮山段以为,该地震断层的其他断层段的同震水平位移具有从中间向两侧递减的趋势,而同震垂直位移则表现为从中间向两侧递增的趋势。郯城地震断层南段沿沂沭断裂带内的F2断裂分布,倾向南东东,倾角30°-60°。北段紧邻F1断裂分布,倾角较陡(多在70°以上),倾向不稳定。南段表现为右行逆冲或右行逆平移的运动性质,北段则以右行走滑为主。郯城地震断层各段内部均发育断层泥带、断层角砾带和碎裂带,南段总宽度为几米到十几米,北段总宽度为几十米到近百米,局部发育多条断层泥带。通过断层擦痕反演同震应力场,显示北段为北东东—南西西向挤压应力场,南段为北东—南西向的挤压应力场,表明该地震是发生在区域性挤压应力场状态下发生的。这种应力场空间上的局部变化可能是地震断层几何学空间变化导致的。其同震应力场与该地区现代区域应力场是一致的,说明郯城地震并未造成震后应力场调整或震后应力场调整时间较短未影响到现今应力场。郯城地震断层的排列方式和几何学特征都说明其北段是F1断裂的复活,南段为F2断裂的复活,而非新生断层。根据沂沭断裂带的深部电法勘探资料和该地区的地震震中及震源深度特征,郯城地震断层北段倾向南东的断层段浅部是F1断裂的反向逆断层的活动,而深部依然是F1断裂的活动。