1、一、概念 斷層是地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的重要形跡。有的斷層構(gòu)成于較晚時(shí)期，在構(gòu)成以后遭到晚期構(gòu)造背景條件控制，仍堅(jiān)持著活動(dòng)的特征。 早在十八世紀(jì)，人們從地震活動(dòng)與斷層活動(dòng)的關(guān)系才漸漸認(rèn)識(shí)到斷層的活動(dòng)性特征，經(jīng)過(guò)幾個(gè)世紀(jì)的研討，對(duì)活斷層的特征有了比較深化的認(rèn)識(shí)。第一章 活斷層工程地質(zhì)研討 第一節(jié) 概述 關(guān)于活斷層的定義，目前為止沒有完全一致。主要關(guān)于過(guò)去活斷層歷史時(shí)間的上限界定問題看法不一，不同部門、不同國(guó)家都存在差別。工程建筑部門傾向于思索全新統(tǒng)或晚更新統(tǒng)(約10萬(wàn)年)，而地質(zhì)部門傾向于早更新統(tǒng)(約200萬(wàn)年。 美國(guó)原子能委員會(huì)USNRC的定義是：1在3.5萬(wàn)年內(nèi)有過(guò)一次或多次活動(dòng)的斷層2與其他活動(dòng)斷層

2、有聯(lián)絡(luò)的斷層3沿該斷裂發(fā)生過(guò)蠕動(dòng)或微震活動(dòng)活斷層:指目前正在活動(dòng)或近期有過(guò)活動(dòng)、極有能夠在不久的 未來(lái)重新活動(dòng)的斷層。 二、工程地質(zhì)研討意義 活斷層的活動(dòng)可視為一類地質(zhì)病害，可以對(duì)建筑物產(chǎn)生破壞作用而致害。從這個(gè)意義上講，活斷層的工程地質(zhì)研討就是要研討活斷層與工程建筑的關(guān)系，評(píng)價(jià)其對(duì)建筑物的破壞作用。 思索：活斷層錯(cuò)動(dòng)變形對(duì)建筑物的直接破壞：活斷層對(duì)區(qū)域地質(zhì)環(huán)境的影響，如地震、區(qū)域地殼穩(wěn)定、水庫(kù)地震等。 歷史上活斷層對(duì)建筑呵斥損壞或因斷層存在對(duì)建筑呵斥間接破壞的例子很多（垂直斷錯(cuò)1.5米）蠕滑，左旋斷錯(cuò)十二毫米（碑前） 對(duì)活斷層進(jìn)展研討，充分掌握其活動(dòng)特征，合理評(píng)價(jià)其對(duì)工程的影響，有時(shí)可以平安

3、有效地降低工程設(shè)計(jì)規(guī)范，節(jié)省投資，如黃河小浪底工程中美結(jié)合設(shè)計(jì)，世界銀行貸款壩址區(qū)半徑30公里內(nèi)有8條大斷裂其中王良斷裂在壩下游6.5公里TQ1Q2斷層發(fā)生在Q1Q2期間斷層泥熱釋光法測(cè)年齡：15.4-18.3萬(wàn)年，37.4-53.2萬(wàn)年Q2的中后期，Q3以來(lái)再未活動(dòng)過(guò)抗震設(shè)計(jì)：8級(jí)9級(jí)程度加速度：0.3伽0.215伽，節(jié)約至少2億元一、活斷層的類型按照位移方向與程度面的關(guān)系：1走滑型活斷層 常分布于大陸內(nèi)部的地塊之間的接觸部位，程度錯(cuò)動(dòng)量大，斷層帶寬度不大，很少分支斷裂。2逆斷型活斷層 多分布于板塊碰撞擠壓帶。上盤變形帶大，出現(xiàn)多分支斷層。3正斷型活斷層 差別升降活動(dòng)為它的斷陷盆地邊緣。下降

4、盤分支斷層多見，構(gòu)成地塹式的正斷層組合本節(jié)引見活斷層的類型與活動(dòng)方式、承繼性與反復(fù)性、長(zhǎng)度與斷距、錯(cuò)動(dòng)速率與周期。第二節(jié) 活斷層的根本特征1粘滑型活斷層間歇性忽然滑動(dòng)，常伴有地震活動(dòng)，也稱為地震斷層。發(fā)生在強(qiáng)度較高的巖石中，斷層帶鎖固才干強(qiáng)，危害大。發(fā)震斷裂特征：深斷裂，裂谷，板塊接觸帶， 2蠕滑型活斷層沿?cái)鄬用鎯蓚?cè)巖層延續(xù)緩慢地滑動(dòng)發(fā)生在強(qiáng)度較低的軟巖中，斷層帶鎖固才干弱普通無(wú)震發(fā)生，有時(shí)可伴有小震二、活斷層的活動(dòng)方式 活動(dòng)斷層的產(chǎn)狀要素、長(zhǎng)度等均是重要的幾何要素，這些可以經(jīng)過(guò)勘探等手段得到確定。而活動(dòng)斷裂重新活動(dòng)往往并非全斷裂都活動(dòng)，而是部分段的活動(dòng)，這里斷層長(zhǎng)度是指現(xiàn)活動(dòng)段長(zhǎng)度及兩旁相應(yīng)

5、的錯(cuò)斷間隔。 在關(guān)于活斷層的建筑設(shè)計(jì)及有關(guān)穩(wěn)定性的分析論證時(shí)，需求了解斷層活動(dòng)段長(zhǎng)度L和斷距D。 對(duì)于歷史活斷層長(zhǎng)度和斷距，可以從被錯(cuò)動(dòng)的形跡得到，而對(duì)于潛在活斷層，要根據(jù)有關(guān)方面進(jìn)展預(yù)測(cè)。 普通以為，活斷層地表產(chǎn)生的斷裂長(zhǎng)度與震源體處斷裂長(zhǎng)度相一致。通常是根據(jù)活斷層能夠產(chǎn)生最大地震震級(jí)M，利用統(tǒng)計(jì)閱歷方式及查表確定L和D。這種關(guān)系式很多，如我國(guó)地震任務(wù)者對(duì)我國(guó)及臨近地域地表地震斷裂資料得到如下式：ML57. 148. 0lg三、斷層活動(dòng)段的長(zhǎng)度和斷距有的情況下，可以采用數(shù)字分析如有限元方法確定斷層長(zhǎng)度及斷距。斷層長(zhǎng)度1 數(shù)百公里不等，普通小于5.5級(jí)地震很少產(chǎn)生地表錯(cuò)動(dòng)。 活斷層地震活動(dòng)能否

6、在地表顯現(xiàn)形跡，與地表覆蓋層厚度、震源深度及震級(jí)有關(guān)，普通覆蓋層厚度大于30-50m、震源深度大于10-30km、地震震級(jí)小于6級(jí)條件下，很少出現(xiàn)地表斷裂景象。1、錯(cuò)動(dòng)速率 錯(cuò)動(dòng)速率是指斷層年錯(cuò)動(dòng)位移量，普通是用假設(shè)干年總的錯(cuò)動(dòng)量計(jì)算得到，因此也稱平均錯(cuò)動(dòng)速率。分為程度和垂直分量。斷層錯(cuò)動(dòng)速率從三個(gè)方面獲得： 活斷層活動(dòng)速率及相應(yīng)周期是闡明活斷層的活動(dòng)強(qiáng)度的重要目的，是地震強(qiáng)度的重要資料。1精細(xì)地形變丈量 是研討現(xiàn)今活動(dòng)斷裂的有效方法。我國(guó)許多著名活斷層均設(shè)有精細(xì)水準(zhǔn)、三角丈量、激光測(cè)距等量測(cè)任務(wù)。 有了量測(cè)數(shù)據(jù)，便可以計(jì)算錯(cuò)動(dòng)速率。如賀蘭山東麓活斷裂紅果子溝處，84年86年測(cè)得斷層右旋錯(cuò)動(dòng)，

7、程度8.48mm、垂直0.75mm。故錯(cuò)動(dòng)速率：ammS/8 . 2348. 8水平ammS/25. 0375. 0垂直四、錯(cuò)動(dòng)速率和活動(dòng)周期2根據(jù)第四紀(jì)地層、地質(zhì)的年代及錯(cuò)動(dòng)量來(lái)獲得 研討夷平面、階地、水系、斷崖、土層等，經(jīng)過(guò)丈量錯(cuò)動(dòng)量及相對(duì)年齡，可以計(jì)算出平均錯(cuò)動(dòng)速率。等級(jí)AAABCD錯(cuò)動(dòng)速率(/a)101100.110.010.10.01活動(dòng)性極強(qiáng)強(qiáng)弱微非活動(dòng) 2、錯(cuò)動(dòng)周期斷層兩次錯(cuò)動(dòng)之間的時(shí)間間隔定義為活斷層錯(cuò)動(dòng)周期R。 斷層運(yùn)動(dòng)是地質(zhì)體能量積累釋放的結(jié)果，顯然能量積累要閱歷一個(gè)時(shí)期，積累的過(guò)程斷層處于安靜期休眠期，釋放的過(guò)程為活動(dòng)期。斷層表現(xiàn)為活動(dòng)平衡再活動(dòng)的周期恢復(fù)。斷層應(yīng)變速率、

8、鎖固段深度等不同，表現(xiàn)了不同的錯(cuò)動(dòng)周期。對(duì)于粘滑型斷層，一次錯(cuò)動(dòng)對(duì)應(yīng)的是一次地震活動(dòng)?？砂匆韵路椒ù_定錯(cuò)動(dòng)周期： 按地殼應(yīng)變速率這是近似當(dāng)成斷層平均錯(cuò)動(dòng)速率S及一次地震錯(cuò)動(dòng)量d計(jì)算R。)0 . 4(6 . 0LOGSMLOGR 按上式計(jì)算，對(duì)于S110mm/a的A級(jí)活斷層，當(dāng)發(fā)生M78的地震時(shí)，R1000年。 根據(jù)2次地震條件、時(shí)間間隔確定 根據(jù)地震震級(jí)及錯(cuò)動(dòng)速率，由閱歷統(tǒng)計(jì)式計(jì)算 許多人研討了震級(jí)M、錯(cuò)動(dòng)速率S與錯(cuò)動(dòng)周期的關(guān)系；建立了許多統(tǒng)計(jì)關(guān)系。如日本的松田時(shí)彥對(duì)日本斷層錯(cuò)動(dòng)與地震震級(jí)關(guān)系時(shí)，得到lgd=0.6M-4.0,錯(cuò)動(dòng)周期是？，即有“ 根據(jù)第四紀(jì)地層、地質(zhì)錯(cuò)動(dòng)證據(jù)，結(jié)合年齡測(cè)定確定

9、周期。據(jù)研討，活斷層活動(dòng)周期普通在12千年左右，少數(shù)上萬(wàn)年或幾百年。一、地質(zhì)、地貌、水文地質(zhì)標(biāo)志二、歷史地震及歷史期地震錯(cuò)段標(biāo)志三、微地震丈量及地形變檢測(cè)標(biāo)志四、地球物理標(biāo)志 斷層的活動(dòng)性與否要經(jīng)過(guò)一些標(biāo)志加以鑒別。鑒別有直接測(cè)定活動(dòng)物質(zhì)年齡的方法，也可以從有關(guān)的地質(zhì)、地球物理等景象間接判別。 間接鑒別標(biāo)志有如下幾個(gè)方面：第三節(jié) 活斷層的鑒別標(biāo)志地質(zhì)方面地質(zhì)方面 只需是見到第四系中、晚期的堆積物被錯(cuò)斷，均視斷層為活斷層。如位于汾渭地塹中段的平遙活斷層，錯(cuò)斷晚更新世中晚期的黃土，以及早中期更新世地層，斷距4050m。如圖： 最新堆積物被錯(cuò)斷 斷層破碎帶構(gòu)造形跡 活動(dòng)斷層因其構(gòu)成時(shí)間較晚，普通表現(xiàn)

10、為構(gòu)造帶物質(zhì)欠固結(jié)欠膠結(jié)形狀，較為松散。另外，表現(xiàn)出脈體變形被切斷，構(gòu)造巖片理化，透鏡化，斷面新穎無(wú)風(fēng)化，第四系物質(zhì)牽引彎折等。斷層礦物的顯微變形出現(xiàn)顯微組構(gòu)如不等顆粒拉長(zhǎng)，光軸微定向等，如圖 伴有地震景象的活斷層，地表出現(xiàn)斷層陡坎和地裂痕 如，日本丹那斷層帶，地震產(chǎn)生很多地裂痕，呈雁形陳列1、不同地貌單元忽然相接，或兩邊堆積物厚度顯著差別地貌方面地貌方面 例如，隆起山區(qū)與斷陷盆地忽然相接。一次錯(cuò)動(dòng)量大的活斷層，沿線分布斷層三角面、斷層崖、陡坎、埡口、“V型谷等2、地貌單元的分解和異常 例如，河流階地、山脊、水系、婁平面、坡洪積扇等地貌單元由于活斷層作用，使其產(chǎn)生錯(cuò)斷、分解 活斷層作用使正常發(fā)

11、育的地貌系統(tǒng)出現(xiàn)異常形狀或特殊地貌景觀。如斷層帶一側(cè)，河流的同步肘狀拐彎、寬窄變異，斷層下降盤一側(cè)線狀陳列的洪積群、泥石流、滑坡、串珠狀洼地等。水文地質(zhì)方面水文地質(zhì)方面 由于斷層帶構(gòu)造物質(zhì)松散，容易構(gòu)成強(qiáng)導(dǎo)水帶，因此活斷層帶一線分布泉水、溫泉，出現(xiàn)植被發(fā)育景象。也由于活斷層為深大斷裂，深循環(huán)水將導(dǎo)致水的化學(xué)異常。地物錯(cuò)斷地物錯(cuò)斷 我國(guó)有長(zhǎng)達(dá)3000多年的歷史地震記載資料，尤其是較近的歷史記載，可以協(xié)助判別活斷層的存在，能夠時(shí)據(jù)以判別活斷層的錯(cuò)距，斷裂長(zhǎng)度等。 對(duì)古代建筑物破壞、錯(cuò)斷、掩埋等情況調(diào)查，可以協(xié)助判別活斷層當(dāng)時(shí)的錯(cuò)距等情況。微震及地形變丈量微震及地形變丈量 采用精細(xì)水準(zhǔn)丈量和三角丈量

12、在能夠活動(dòng)斷層兩側(cè)進(jìn)展地形變丈量，可以有效地獲得斷層活動(dòng)性的有關(guān)證據(jù)。 斷層的現(xiàn)代活動(dòng)，必然導(dǎo)致斷層帶內(nèi)產(chǎn)生物理、化學(xué)變化，其中如斷層氣、放射性異常；重力、磁力、地溫等物理異常。經(jīng)過(guò)丈量分析，可以間接作為活斷層的佐證。 自70年代以來(lái)，我國(guó)地震部門在一些重要地域設(shè)置了密集的地震臺(tái)網(wǎng)，監(jiān)測(cè)微震震中位置用以判別活斷層，尤其在一些大型水、著名的活斷層地域布置監(jiān)測(cè)臺(tái)站，獲得了一系列監(jiān)測(cè)資料。它是研討現(xiàn)代地震活斷層的最直接有效的方法，但其費(fèi)時(shí)、代價(jià)高，不能作為研討活斷層的主要工具。地球化學(xué)及地球物理標(biāo)志第四節(jié) 活斷層的調(diào)查研討方法 經(jīng)過(guò)有效的調(diào)查、分析手段，才干確定斷層的活動(dòng)性證據(jù)，進(jìn)而確定活斷層的位置

13、、展布方向、活動(dòng)特征等 通常采用的方法包括：現(xiàn)有資料查閱；航衛(wèi)片解讀；區(qū)域地質(zhì)調(diào)查；現(xiàn)場(chǎng)勘探；年齡丈量；監(jiān)測(cè)等。 活斷層研討首先應(yīng)從較大的地域范圍內(nèi)進(jìn)展研討，初步確定活斷層展布，和位置、長(zhǎng)度等，這些可以采用區(qū)域地質(zhì)資料，大范圍地質(zhì)調(diào)查，以及航衛(wèi)片解譯的方法進(jìn)展。調(diào)查分析中，要注重區(qū)域大的地質(zhì)構(gòu)造背景，水系，地形地貌，第四紀(jì)堆積物等研討。 對(duì)建筑場(chǎng)地內(nèi)或附近的活斷層，要進(jìn)展更加深化的研討，開展必要的鉆探、坑探、物探任務(wù)。采用探槽方式揭露斷層帶，對(duì)揭露斷層的地層及活動(dòng)構(gòu)造變形形跡進(jìn)展細(xì)致調(diào)查研討，通常應(yīng)配合巖土取樣進(jìn)展構(gòu)造分析及有關(guān)地層的年齡測(cè)定。良好的露頭，可以顯示大量有用的信息，得到斷層錯(cuò)動(dòng)次數(shù)、錯(cuò)動(dòng)量、錯(cuò)動(dòng)周期等有用參數(shù) 年齡測(cè)定可以根據(jù)情況分別采取斷層構(gòu)造巖、斷層帶充填物、斷層兩側(cè)不同時(shí)代的地層物質(zhì)的樣品，采用C14、熱釋光、電子自旋共振等方法進(jìn)展年齡測(cè)定。 必需在活斷層地域興建的建筑物，應(yīng)盡能夠地選擇相對(duì)穩(wěn)定地塊即“平安島，盡量將艱苦建筑物布置在斷層的下盤。 建