【正文】 第二章 活斷層工程地質(zhì)研究 提 要 ? 概述 ? 活斷層基本特征 ? 活斷層鑒別標志 ? 活斷層調(diào)查研究方法 ? 活斷層區(qū)建筑原則 第一節(jié) 概述 ? 活斷層一般是指現(xiàn)今正在活動的斷層，或近期曾活動過、不久將來可能重新活動的斷層。后者也稱為潛在活斷層。 ? 斷層是地殼構(gòu)造運動的重要形跡。有的斷層形成于較晚時期，在形成以后受到晚期構(gòu)造背景條件控制，仍保持著活動的特征。 早在十八世紀，人們從地震活動與斷層活動的關(guān)系漸漸意識到斷層的活動性特征，經(jīng)過幾個世紀的研究，對活斷層的特征有了比較深入的認識。 ? 活斷層受控于板塊構(gòu)造 ? 全球構(gòu)造（板塊構(gòu)造）理論的基本點是，全球劃分為六個剛性的巖石圈板塊。板塊在軟流層之上漂移，不斷地運動。 ? 板塊邊界的作用力是中國大陸新生代和現(xiàn)今構(gòu)造變形的主要動力源。 ? 變形呈彌散型 (千公里以上 )，集中在不同次級塊體的邊界上，具相對低的運動速率 (小于 10mm/a)。 ? 次級塊體內(nèi)部變形微弱或整體運動 ? 邊界帶常常是地質(zhì)、地球化學(xué)和地球物理的結(jié)構(gòu)面，絕大多數(shù)大陸地震發(fā)生在活動帶上。 在研究某一個地域的大陸構(gòu)造變形時需要從活動論的觀點，從全球構(gòu)造框架或區(qū)域構(gòu)造框架出發(fā) 來自板塊邊界的作用力是中國大陸新生代和現(xiàn)今構(gòu)造變形的主要動力源 研究表明 ， 印度板塊與歐亞于始新世末 ， 即大約 3800萬年前相互碰撞 ， 此后印度板塊仍以每年約 5cm的速度向北北東方向推進 ， 強力地推擠著歐亞板塊 , 板塊接觸帶的兩個端點位于察隅和伊斯蘭堡附近 。 在碰撞擠壓過程中歐亞板塊內(nèi)產(chǎn)生了塑性或粘性流動變形 。 印度洋板塊 青藏高原 ? 關(guān)于活斷層的定義，目前為止沒有完全統(tǒng)一。主要關(guān)于過去活斷層歷史時間的上限界定問題看法不一，不同部門、不同國家都存在差別。 ? 《 巖土工程勘察規(guī)范 》 全新活動斷裂：全新世（ 10000）年內(nèi)有過活動或近期正在活動，在將來（ 100年）可能繼續(xù)活動的斷裂。 發(fā)震斷裂：近期（ 500年）發(fā)生過 5級以上地震，或在未來 100年內(nèi)預(yù)測可能發(fā)生 5級以上地震的斷裂。 ? 《 水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范 》 活斷層：最后一次錯動距今 1015萬年（晚更新世）的斷層。 美國原子能委員會（ USNRC）的定義是： （ 1）在 過一次或多次活動的斷層 （ 2）與其他活動斷層有聯(lián)系的斷層 （ 3）沿該斷裂發(fā)生過蠕動或微震活動 活斷層工程地質(zhì)研究意義 ? 活斷層的活動可視為一類地質(zhì)病害，可以對建筑物產(chǎn)生破壞作用而致害。從這個意義上講，活斷層的工程地質(zhì)研究就是要研究活斷層與工程建筑的關(guān)系，評價其對建筑物的破壞作用。 ? 活斷層錯動變形對建筑物的直接破壞 ?；顢鄬訉^(qū)域地質(zhì)環(huán)境的影響，如地震、區(qū)域地殼穩(wěn)定、水庫地震等。 振動液化（ Liquefaction ） 海嘯（ Tsunami） ? 對活斷層進行研究，充分掌握其活動特征，合理評價其對工程的影響，有時可以安全有效地降低工程設(shè)計標準，節(jié)省投資。 如黃河小浪底工程壩址區(qū)半徑30公里內(nèi)有 8條大斷裂 其中王良斷裂在壩下游 斷層發(fā)生在 Q1－ Q2期間 斷層泥熱釋光法測年齡： ， Q2的中后期， Q3以來再未活動過 抗震設(shè)計，水平加速度 節(jié)約至少 2億元 T Q1 Q2 主要內(nèi)容包括：活斷層的類型與活動方式、繼承性與反復(fù)性、長度與斷距、錯動速率與周期 。 第二節(jié) 活斷層的基本特征 一、活斷層的類型 按照位移方向與水平面的關(guān)系： （ 1）正斷型活斷層 斷陷盆地邊緣產(chǎn)生差異升降活動。下降盤分支斷層多見，形成地塹式的正斷層組合。 （ 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）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，水平錯動量大，斷層帶寬度不大，很少分支斷裂。 （ 1）粘滑型活斷層 間歇性突然滑動，常伴有地震活動，也稱為地震斷層。 發(fā)生在強度較高的巖石中，斷層帶鎖固能力強，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 沿斷層面兩側(cè)巖層連續(xù)緩慢地滑動 發(fā)生在強度較低的軟巖中，斷層帶鎖固能力弱 一般無震發(fā)生，有時可伴有小震 。 二、活斷層的活動方式 活動斷層的產(chǎn)狀要素、長度等均是重要的幾何要素，這些可以通過勘探等手段得到確定。而活動斷裂重新活動往往并非全斷裂都活動，而是部分段的活動，需要確定活動段長度及兩旁相應(yīng)的錯斷距離。 在關(guān)于活斷層的建筑設(shè)計及有關(guān)穩(wěn)定性的分析論證時，需要了解斷層 活動段長度 L和斷距 D。 對于歷史活斷層長度和斷距，可以從被錯動的形跡得到，而對于潛在活斷層，要根據(jù)有關(guān)方面進行預(yù)測。 一般認為，活斷層地表產(chǎn)生的斷裂長度與震源體處斷裂長度相一致。通常是根據(jù)活斷層可能產(chǎn)生最大地震震級 M，利用統(tǒng)計經(jīng)驗方式及查表確定 L和 D。 三、斷層活動段的長度和斷距 如下關(guān)系圖也可以作為確定 L、 D時使用 有的情況下，可以采用數(shù)值分析模擬方法確定斷層長度及斷距。 斷層 長度 1 ~ 數(shù)百公里不等，一般小于 很少 產(chǎn)生地表錯動。 活斷層地震活動是否在地表顯現(xiàn)形跡，與地表覆蓋層厚度、震源深度及震級有關(guān)， 一般覆蓋層厚度大于 3050m、震源深度大于 1030km、地震震級小于 6級條件下，很少出現(xiàn)地表斷裂現(xiàn)象。 活斷層活動速率及相應(yīng)周期是表明活斷層的活動強度的重要指標，是地震強度的重要資料。 錯動速率 錯動速率是指斷層年錯動位移量，一般是用若干年總的錯動量計算得到，因而也稱平均錯動速率。分為水平和垂直分量。斷層錯動速率從三個方面獲得： （ 1）精密地形變測量 是研究現(xiàn)今活動斷裂的有效方法。我國許多著名活斷層均設(shè)有精密水準、三角測量、激光測距等量測工作。 有了量測數(shù)據(jù)，便可以計算錯動速率。 四、錯動速率和活動周期 （ 2）根據(jù)第四紀地層、地質(zhì)的年代及錯動量來獲得 研究夷平面、階地、水系、斷崖、土層等，通過測量錯動量及相對年齡，可以計算出平均錯動速率。 等級 AA A B C D 錯動速率 (㎜ /a) 10 1－ 10 － 1 － 活動性 極強 強 弱 微 非活動 錯動周期 斷層兩次錯動之間的時間間隔定義為活斷層 錯動周期 R。 斷層運動是地質(zhì)體能量積累釋放的結(jié)果，顯然能量積累 要經(jīng)歷一個時期，積累的過程斷層處于平靜期（休眠期）， 釋放的過程為活動期。斷層表現(xiàn)為活動 —— 平衡 —— 再活動 的周期恢復(fù)。斷層應(yīng)變速率、鎖固段深度等不同，表現(xiàn)了不 同的錯動周期。對于粘滑型斷層，一次錯動對應(yīng)的是一次地 震活動。 可按以下方法確定錯動周期： ① 按地殼應(yīng)變速率（這是近似當(dāng)成斷層平均錯動速率） S及一次地震錯動量 d計算 R。 ② 根據(jù) 2次地震條件、時間間隔確定 ③ 根據(jù)地震震級及錯動速率，由經(jīng)驗統(tǒng)計式計算 )( ??? L O G SML O G R 按上式計算，對于 S＝ 1～ 10mm/a的 A級活斷層，當(dāng)發(fā)生M＝ 7～ 8的地震時， R≈1000年。 許多人研究了震級 M、錯動速率 S與錯動周期的關(guān)系；建立了許多統(tǒng)計關(guān)系。如日本的松田時彥對日本斷層錯動與地震震級關(guān)系時，得到 lgd=,錯動周期是 R=d(錯移量 )/s(錯動速 率 )，即有 例如： ～ m，而 相應(yīng)的形變速率為3cm /a，那么，S =15 0～20 0a鎖固段段一次粘滑錯動長期變形緩慢錯動精密地形變測量R ④ 根據(jù)第四紀地層、地質(zhì)錯動證據(jù)，結(jié)合年齡測定確定周期。 據(jù)研究，活斷層活動周期一般在 1— 2千年左右，少數(shù)上萬年或幾百年。 地塹黃土4200aW 1W 2C142700a820a①③②北天山西部喀什河斷裂F 1F 2三次運動： ①第一次（ 4200a）上盤塊體下滑， 產(chǎn)生張裂縫，堆積 W1 ② 第二次（ 2700a）上盤繼續(xù)下滑， 產(chǎn)生拉張裂縫，將 W1拉開，途中 堆積 W2 ② 第三次（ 820a）繼續(xù)下滑，出現(xiàn) F1 斷裂，將 W2錯斷（垂直距離 ）周