A04-4第四章-活断层
活断层的基本特征及其鉴别
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类 和 方 东 地区 Ｅ 型 活动 向， 部 以Ｎ 和
老 断 层 的 破 碎 带 均 有 不 同 程 度 的 胶 结 。 所 以 松 散 、 胶 未 ＮＮＥ 走 向 的 正 断 层 和 走 滑 一 正 断 层 为 结 的 断 层 破 碎 带 ， 可 作 为 判 别 活 断 层 的 地 质 特 征 。 也
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山地 震 震 中 区地 形 变 资 料 反 演 求 得 ，在 １６ ９ ９年 ～ 裂 在 近 期 及 现 代 地 壳 构 造 应 力 条 件 下 １ ７ ９ ５年 问 曾 发 生 了 走 滑 错 距 为 １ ４ ｍ 的 无 震 蠕 滑 ， ０ｅ 走
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活断层 的基本 特征
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（ ）活 断 层 是 深 大 断 裂 复 活 运 动 一
的 产物
近 年 来 ， 些 研 究 者 注 意 到 了 粘 滑 断 层 在 大 震 前 后 一 段 时 间 内在 震 源 和 震 源 外 围 的 蠕 滑 问 题 。例 如 ，９ ６ １７
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１ ．ｃ ａ和 １ ｃ ａ ８６ ｍ／ ． ｍ／ 。 ４
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第四部分 活断层与地震PPT课件
1、活动断裂与地震的关系
1.6 我国大陆地震活动与现代构造应力 场与形变场的关系
根据大量震源机制解及地震时地表断层错 动方式分析，我国广大地区主压应力以近水平 方向者为主。主压应力仰角小于30度者占80% 以上，且以东经105º为界，可区分出两大应力 系统。
西部为近南北向-北北东向挤压应力场。
东部为大面积的近东西的水平挤压应力场。
活断层可以是在老断层基础上继续活动的结果，也可以是 在岩石中新形成的破裂构造。 活动断裂有的是一条断层， 但多数是几条断层组成的活动断裂带。
1、活动断裂与地震的关系
复活运动的标志是地震活动和地热流异常等 • 活断层是深大断裂复活运动的产物 国内外大量的研究结果表明．活断
层往往是地质历史时期产生的深大断裂，在挽近期及现代地壳构造应 力条件下重新活动而产生的。深大断裂指的是切穿岩石圈、地壳或基 底的断裂．其延伸长度达数十、数百、甚至数千公里，切割深度数公 里至百余公里。复活运动的标志是地震活动和地热流异常等．尤其是 那些走滑型活断层最易伴生强震．形成地震带。例如，我国川西的安 宁河地震带和则木河地震带。 （二）活断层的继承性和反复性 研究 资料表明，活断层往往是继承老的断裂活动的历史而继续发展的，而 且现今发生地面断裂破坏的地段过去曾多次反复地发生过同样的断层 运动。活动标志：地震活动和地热流异常。 我国活断层的分布．总体 来说是继承了老的断裂构造，尤其是中生代和第三纪以来断裂构造的 格架。
2.7 遥感技术的应用
学习总结
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
第4章活断层与地震
名词回顾和解释 3．在许多活动断层上都发现了古地震（指有仪器记录以 前的地震）及其重复现象。每一发震断层上的重复时间 从几百年至上万年。我国建国以来受灾损失最大的唐山 地震，在断层上也发现了古地震现象。这告诉我们：不 仅是现在， 而且过去的地震也是沿断层分布的。 4．大多数强震的极震区和等震线的延长方向和当地断 层 走向一致。大地震的前震和余震也沿断层线性分布。
我国规定潜在活断层的时间上限，铁路为1万年，高 坝和核电站为5万年。 活断层对工程建筑物的影响表现为两个方面： （1）活断层的地面错动和伴生的地面变形损坏地表建筑 物； （2）活断层伴有地震发生，强烈的地面震动对较大范围 内建筑物造成损害。
2.活断层的基本特征 （1）活断层的继承性与反复性 我国活断层的特点是，在现代地应力场的作用下， 东部地区以正断层和走滑-正断层为主，西部地区则以走 滑和逆冲-走滑断层为主。 （2）活断层是深大断裂复活运动的产物 研究表明，活断层往往是地质历史时期产生的深大 断裂，在挽近期及现代地壳构造应力条件下重新活动而 产生的。 深大断裂指的是切穿岩石圈、地壳或基底的断裂， 其延伸长度达数十、数百、甚至数千公里，切割深度为 数公里至百余公里。 复活运动的标志是地震活动和地热流异常等，尤其 是那些走滑型活断层最易伴生强震，形成地震带。
4.1概述 活断层和地震是两种密切相关的工程动力地质作用。 在工程地质领域，将活断层和地震活动所产生的工程地 质问题称为区域地壳稳定性问题。 活断层划分为蠕滑断层和粘滑断层。一般而言，粘 滑断层会发生地震，因此称之为地震断层。蠕滑断层和 粘滑断层的活动都会导致工程建筑物的直接损害，而后 者的损害往往更为严重。 活断层和地震是工程地质问题的基本内容之一，也 是工程地质学研究的重要课题之一。
（2）历史地震和历史地表错断资料 历史上有关地震和地表错断的记录，也是鉴别活断 层的证据；利用考古学的方法，可以判定某些断陷盆地 的下降速率。
第4节 活断层
工程地质
（1）活断层或称活动断 裂是指现今仍在活动或者 近期有过活动，不久的将 来还可能活动的断层。
一、活断 层的概念 （2）活断层的概念于 1908年提出 （3）注意近期”与“将 来”的标准
二、活断层的分类
工程地质
1.按两盘 错动方向分
（1）走向滑动型断层 （平移断层） （2）倾向滑动型断层 （逆断层或正断层）
二、活断层的分类
工程地质
2.按活动 性质分为
（1）蠕变型：长期缓慢的 相对位移，不发生地震。 （2）突发型：突然发生并 有强烈地震。
工程地质
台 湾 活 断 层 分 布 图
活断层实例
工程地质
郯城麦坡活断层遗址
三、活断层的特征
工程地质
1.活断层 的活动方式
（1）蠕滑： 连续的滑动过程， 应力降小，小震 或无震。
（2）粘滑： 断层快速移动
三、活断层的特征
2.活断层的规模及活动速率 活断层分级表
等级 平均活动速率S(mm/a)
工程地质
AA
A B C＞101-- Nhomakorabea0 0.1--1 0.001--0.1
2.活断层的规模及活动速率
全新活断层分级
指标 活动性
工程地质
分级 Ⅰ 强烈全新 活动断裂 Ⅱ 中等全新 活动断裂 Ⅲ 微弱全新 活动断裂
平均活动速 率υ (mm/a)
历史地震 及古地震 M ≥7
全新世以来 υ ＞1 活动强烈
全新世以来 1≥υ ≥0.1 活动较强烈
全新世以来 υ ＜0.1 活动微弱
6≤ M ＜7
M ＜6
工程地质
三、活断层的特征
3.活断层的重复活动周期
4.活断层的继承性
A04-3第四章-节理-断层
依照它与枢纽的关系 According to its relation with the hinge
1-纵节理 longitudinal joint 纵节理 2-斜节理 diagonal joint 斜节理 3-横节理 cross joint 横节理
几种特殊的节理
• • • • 柱状节理 S或反 型张剪裂脉 或反S型张剪裂脉 或反 火炬状节理（张剪裂脉） 火炬状节理（张剪裂脉） 羽饰构造
断层构造岩、 断层构造岩、构造突变带等
4.4.4 断层形成时代 断层形成时代Time of fault formation
节理的频率 frequency of joints 节理的玫瑰花图 rose diagram of joint
节理等密图： 节理等密图：
①将所有数据投影到一张吴氏网上，是法线投影，得到极点图。 ②用密度计在极点图中统计，将统计结果标在图上 ③将统计数据中相同的数据点用平滑的曲线连接圆周上的线两端 具对称性，等值线百分比表示。 ④整饰：在相邻的等值线间用颜 色或花纹填上，写上图名，图例 和方位。 ⑤分析：节理等密图中密度最大 的区域代表节理的优选方位。
4.4.2 断层类型 Fault type (1)依照滑动方向分 According to displacement direction 依照滑动方向分,
正断层Normal fault 正断层 逆断层reverse fault 逆断层 左行, 平移断层 (左行 右行 Strike-slip fault 左行 右行)
A04-1第四章-地质构造、赤平投影解析
பைடு நூலகம்
一般操作步骤：
预备阶段 ①将透明纸蒙在吴氏网上， ②画“+”中心， ③标出E、S、W、N方位（顺钟向）。
平面的赤平投影
投影步骤(口诀): A、基圆顺钟找倾向； B、东西直径数倾角（由圆周向圆心数）； C、径向圆弧拟平面； D、复原归位定投影。 例1： 平面产状 120°∠30°投影 操作如下。
➢ 地质构造：由于地壳运动引起的地壳变形、变位称 为地质构造。
地质构造种类： ➢ 褶皱(fold) ➢ 断层(fault) ➢ 节理(joint)
4.1.2 岩层的产状Attitude of
rocks
“产状”——是什么？“产出状 态”、“空间位置”
产状要素elements of attitude:
第 4 章 地质构造 Geologic Structure
4.1 岩层产状与地层接触关系
4.1.1 构造运动和地质构造 Tectonic movement and geological structure
4.1.2 岩层的产状 Attitude of rocks 4.1.3 地质调查工具 4.1.4 极射赤平投影法基本原理 4.1.5 岩层露头线特征
直线的赤平投影
步骤同1、2即可。 例2：线理产状 330°∠40°投影如下。
法线的投影
关键：法线和平面垂直，倾向相反（90°），倾角互 余。 例3: 产状为90 °∠40 °平面的法线投影。
已知真倾角求视倾角
例4:某岩层产状300°∠40°，求在335°方向剖面上 岩层的视倾角。视倾角为图19-8中的H′D ′。
第四章 活断层的工程地质研究
§4.2 活断层的特性
石岗大坝全长700m, 台湾1999.9.21地震 中被断层切错
§4.2 活断层的特性
地壳上承受水平张应力的地带主要沿大洋中脊分布。大 陆上以现代活动正断层为主的地带有东非断裂谷，美国 的盆地与山脉区(内华达、犹他及其附近地带)，欧洲莱 茵地堑系，苏联贝加尔湖地堑等。我国东部大陆边缘活 动带的扩展与沉陷，在华北平原、渤海湾与松辽平原形 成了一系列地堑系或裂谷系。地堑边缘的张性正断层是 东部地区活断层中的主要类型。鄂尔多斯地块周围也有 银川地堑、河套地堑和汾渭地堑系等一系列地堑盆地。 地堑盆地中新生代沉积层厚有的达数百至千米(汾渭地堑 系)，
§4.2 活断层的特性
新西兰阿尔卑斯断层系
§4.2 活断层的特性
东大滩地震鼓包沿走滑断裂线性分布
东大滩地震鼓包与走滑拉分盆地
§4.2 活断层的特性
σ3
4.2.1.2 逆断层
σ2
σ1
最大主应力近于水平， 最小主应力近于垂直，走向垂直于最大主应力的断层面与 水平面夹角一般小于45º，往往为20－40º。 断层面两侧的点之间的距离总是由于位移而缩短。上 盘除上升外还往往伴以多个分支或次级断层的错动(图4－ 6)。例如1971年美国圣费尔南多地震时使圣费尔南多断层(逆断层)产
本章重点：
（1）我国活断层带分布及划分；
（2）震源机制概念，断层活动的震源机制断层面解；
（3）活断别标志，分三方面判别标志：即地质地貌 判别标志；文献记录判别标志和大地测量判别标志。
§4.1 基本概念及研究意义
活断层(active fault) 一般理解为目前还在持续活动的断层，或在历史时期
§4.2 活断层的特性
有的达几千米(华北平原地堑系)有的达1.2万m(渤海湾中的 渤中拗陷)，这表明这些断裂的新生代适动以正断运动为主， 另一方面，沿这些断裂带的地震震源机制、地震断层以及 地震前后的形变测量又都表明这些断层都有很大的水平分 量，表明其现代活动性与典型张性构造区和典型的内陆裂 谷带有所不同。
第四章 活断层
第二篇与区域稳定性有关的工程地质问题第四章活断层的工程地质研究地壳岩体具有复杂的“块断结构”，这些断块结构及其最新活动性就是控制区域稳定性的最基本因素，而深入研究其边界构造深大活动性断裂的活动特征，则是区域地壳构造稳定性评价的基础。
1．基本概念与研究意义(1) 新断裂及新断裂网络：所谓新断裂，是指在最新构造应力场下形成与发展的断裂。
在一个特定的区域内不同性质的新断裂往往构成一定的网络，并能客观地反映出最新构造应力场的特点。
(2) 活断层：活断层是新断裂网络中目前正在活动或有可能活动的特定成分。
活断层一般理解为目前正在活动的断层，或在近期地质时期曾经活动过、极有可能在不远的将来重新活动的断层。
后一种情况称为“潜在活断层”。
①近期地质历史时期？②不远的将来？--一般理解为重要建筑物的使用年限，约100～200a。
（3）研究意义①地面错动、地形变形；②地震—较大范围内的建筑物受损；2．活断层的基本类型及特征（1）按活动形式及力学性质分类①逆断层：活动性逆断层上升盘地表变形特征由于位移是水平挤压形成的：a.断层带较宽，波状延伸；b.断层面两侧间的距离总是因位移而缩短；c.断层上盘产生上升隆起变形，常发育多条分支或次级断层错动(逆断)；d.上盘抬升岩体易产生滑坡；地球上多数山系以逆断层为其边界，如喜马拉雅山、安第斯山等。
世界上许多强震都是伴随板块俯冲带或大陆碰撞带的逆断层活动而发生的。
②正断层：活动性正断层下降盘地表变形特征地壳岩体承受水平张应力，或σ1垂直作用（图示）：a.断面倾角较陡，一般为60º～80º（图示）；b.垂直断层面走向的水平距离随断层错动而增大。
c.伴随这类断层活动的地形变(下沉)和分支断层错动(正断)，主要集中在下降盘(上盘)。
地壳承受水平拉张作用—洋中脊；大陆上以活动性正断层为主的著名地区有东非裂谷、欧洲莱因地堑、俄罗斯贝加尔湖地堑等。
③走向滑动或平移断层：a.断层面两侧相对剪切水平运动，相对垂直运动很小。
工程地质学第四章节理-断层
串珠状的湖泊或洼地，泉水的带状分布，常表明有 大断带存在。
正常延伸的山脊突然错断，正常流径的河流突然产生急转 弯。〈断层两盘相对平移〉
断层符号识别 在地质图上，断层一般用粗红线醒目地 标示出来，断层性质用相应符号表示。
70°
45°
正断层
逆断层
平移断层
四、研究断层在工程上的意义
6)统计节理的密度、间距、数量，确定节理发育程度(持续性)和节理的主
导方向。
节理壁的粗糙程度调查
3、调查资料的整理和统计
节理统计常采用的节理玫瑰花图。玫瑰花图有走向玫瑰花图和 倾向玫瑰花图。 ①节理走向玫瑰花图 在一半圆上分画0 º～90 º 度和270 º～ 360 º （0 º）的方位。 把所测得的节理走向按每5 º 或10 º 分组，并统计每一组内节理数和 平均走向。按各组平均走向，各圆心沿半径以一定长度代表每一组 节理的个数 ，然后用折线相连。 ②节理倾向玫瑰花图 把所测得的节理走向按5 º 或10 º 间隔进行分组，统计每一组节 理平均倾向和个数。在注有方位角的圆周图上，以节理个数为半径， 按各组平均倾向定出各组的点，用折线连接各点既得节理倾向玫瑰 图。
3) 节理比较发育，组系及其相互关系比较明确。
4) 观测点应选在构造的重要部位，并且在不同构造层、不同岩系和不同岩 性岩层中都应布点。
2、节理调查的内容
1)测量节理产状。 2)观察节理面张开程度和充填情况。 3)描述节理壁的粗糙程度。 4)观察节理充水情况。 5)确定节理成因。
节理持续性是指节理裂隙的延伸程度。 持续性越好对工程影响越大。 一般：<1m 及1-3m，差；3-10m， 中等；10-30m 及>30m，好及很好。
④
活断层对工程建筑有何影响
4、活断层对工程建筑有何影响？一、活断层的定义活断层(active fault)是指目前正在活动着的断层，或是近期曾有过活动而不久的将来可能会重新活动的断层。
后一种情况也可称为潜在活断层(potentially active fault)。
美国将活断层叫做能动断层(capable fault)。
各国学者对目前正在活动着的断层，因有鉴别标志佐证而无争议。
但对潜在活断层的判定则有不同见解，主要是对“近期”一词的看法不同，即对活断层活动时间的上限有不同的标准。
有的将第四纪开始以来活动过的断层都叫活断层，有的将活断层的时间上限定在晚更新世，有的则限于最近35000年(以Cl4确定绝对年龄的可靠上限)之内，也有的认为只限于全新世之内。
时间差距竟达近200倍。
从工程使用的时间尺度和断层活动资料的准确性考虑，活动时间上限不宜过长。
一般工程的使用年限为数十年，一些重大的工程设施如高坝、核电站等使用年限在一二百年以内。
因此人们更为关心的是“不久的将来”(例如一二百年内)有无活动的可能性。
从工程勘察的角度出发，应给予潜在活断层以明确的含义。
美国原子能委员会(USNRC)1973年对能动断层做出了三条规定：①在35000年内有过一次或多次活动的断层；②与能动断层有联系的断层；③沿该断裂带仪器记录到小震活动和多次的历史地震事件，或该断裂发生过蠕动。
国际原子能机构(IAEA)在上述规定的基础上，又增加了两条规定：①在晚第四纪它们有过活动；②该断裂有地面破裂的证据。
日本的核电部门强调了“在最近可能发生活动”的含义。
在世界许多地区，对活断层的辨认和研究最初是从地震断层(earthquake fault)开始的。
如日本1891年浓尾地震，美国1905年旧金山地震，都产生了明显的地震地表断层，从而推动了对活断层的研究。
数十年来的研究表明，活断层一般是沿已有的断层长期活动或是老断层的复活(当然也有新形成的断层)；它的活动方式基本有两种，即以地震方式产生突然的滑动和连续缓慢的滑动。
活断层简介ppt课件
贯穿美国加利福尼亚西南部的圣 安地列斯断层(SanAndreas Fault)， 是地球表面最长和最活跃的断层 之一
圣安德烈斯断层与普通断层不同， 一般的断层是两个板块上下错动， 而圣安德烈斯断层是南北走向，两 个板块是水平运动的，北美板块向 西南运动，太平洋板块向西北运动。
· SanAndreas Fault
· 活断层区的建筑原则
• 2、建筑物类型（型式）选择 • 若证实场地中有活断层穿过，或场地位于活动的
逆、正断层上盘有可能产生分支及次级错断，则 应选择在错动下不致破坏的建筑物型式。 • 对于坝来说，在上述情况下均不宜建筑混凝土坝， 而只能建散体堆填坝。
· 活断层区的建筑原则
• 其它类型建筑物的结构措施实例 • 日本山阳新干线的新神户车站，建于两隧道之间
石岗大坝全长700m, 台湾 1999.9.21地震中被断层切错
· 活断层带来问题
活断层与地震灾害的关系 密切，活断层决定着多数破坏 性地震的发生位置，活断层的 规模大小、运动性质和活动时 代等属性决定着地震震级的大 小，同时，对强地震地面运动 具有复杂的影响。
其目的就是要查明活
断层的位置、活动时代、 运动性质、滑动速率以及 该断层上曾经发生地震的 情况。
· 研究方法
某水电站活断层监测装置，监测 水平方向移动，固定在断层两侧
· 实例
世界上有名的走向滑动型活断层有： （1）美国加州的圣安德烈斯断层系；
（2）土耳其安纳托利亚断层系； （3）新西兰的阿尔卑斯断层系等。
城市及附近地震可加重发 震活断层沿线建筑物的破坏和 地面灾害，特别是位于城市之 下的活断层突然快速错动所导 致的"直下型"地震能引起巨大 的城市地震灾害。
对活断层的研究可以
活断层工程地质研究
1 活断层工程地质
活断层的特性
3、活断层重复活动周期 活动褶皱与地震有关 活动褶皱受控于深部活动断层 派生断层产生的地震震源浅、 派生断层产生的地震震源浅、震级低 但有较大范围的地表变形和破裂
活断层工程地质 1 活断层工程地质
活断层的判断标志
一、地质标志 地质构造图
图示一 图示二
断层崖、崩积楔 裂隙中的填充物 槽探
表4.1
活断层的特性
1 活断层工程地质
3、活断层重复活动周期 两次突然错动之间的时间间隔 古地震法
表4.2
震级（M）－位移（D）法
1 活断层工程地质 活断层的特性
3、活断层重复活动周期
震级（M）－位移（D）法 经验公式logD=0.55M-3.71 日本 logD=0.6M-4.0
而时间间隔R＝D/S年平均位移量 logR=0.6M-(logs+4.0) M－按断层规模估计震级
2、东部活断层分布 在东部， 在东部，华北地区的活断层以正断层和走滑正断层为 主． 沿鄂尔多斯地块周围断陷盆地的边缘断层，华北平原、 沿鄂尔多斯地块周围断陷盆地的边缘断层，华北平原、 东北平原的边缘和内部的一系列NE NNE向活断层 NE和 向活断层。 东北平原的边缘和内部的一系列NE和NNE向活断层。 郯庐断裂是东部地区的一条巨大断裂带， 郯庐断裂是东部地区的一条巨大断裂带，近期具明显的 压性右旋走滑活动。 压性右旋走滑活动。 华中和华南地区断层活动性较弱， 华中和华南地区断层活动性较弱，它们主要分布于广东 南沿海一带和江汉、洞庭湖、 南沿海一带和江汉、洞庭湖、鄱阳湖和苏北等断陷盆地 的边缘。 的边缘。 台湾地区因是西太平洋岛弧的一部分，区内发育有NNE 台湾地区因是西太平洋岛弧的一部分，区内发育有NNE 向强烈活动的左旋走滑逆断层和逆掩断层。 向强烈活动的左旋走滑逆断层和逆掩断层。
4 活断层的工程地质研究
4.1基本概念及概述
活断层(active fault)概念 • 目前持续活动 • 或在历史时期活动 • 或近期地质时期活动过 • 极可能在不远的将来重新活动 •（潜在活断层 potentially active fault）
近期：
全新世(最近1.1万年) 以内 最近3.5万年 (14C确定绝对年龄的可靠上限)以内 晚更新世(最近10或50万年) 或其他（如第四纪期间有重复活动）
沿活断层产生粘滑或其锁固点、端点破裂而发生错 动，则积蓄的弹性应变能的释放就造成地震。 预测地震危险性或水库诱发地震的可能性都需要首 先研究活断层，判定其活动时代，错动速率、重复活 动的证据和重现周期。 地震地质工作的首要任务：鉴别是否存在能“发震” 的活断层。
近几十年来对活断层的研究取得较大进展。世界各 地都鉴别出了一些活断层，逐步积累了大量实际资料。 编制和出版了系列图件，对活断层的调查、判定、监 测方法也取得了不少经验。
4. 判别标志 地质、地貌、水文地质
历史地震及历史期地震错断 微地震测量及地形变检测 地球物理等标志
地质方面
最新沉积物被错断
只要是见到第四系中、晚期的沉积物被错断，均 视断层为活断层。如汾渭地堑中段的平遥活断层，错 断晚更新世中晚期的黄土，及早中期更新世地层，断 距40-50m。
地貌方面
• 不同地貌单元突然相接，或两边沉积物厚度显著差别
4.2 活断层的特性
包括：活断层的类型和活动方式，活 断层的规模，活断层的错动速率及其分 级，活断层的重复活动周期，以及作为 活断层活动记录的古地震事件等。
历史地震和断层错动记录或强震震中分布判别
稳（蠕)滑错动是持续地平稳地发生的。由于断层两 盘岩体强度低，或由于断层带内有软弱充填物或有 高孔隙水压力，在受力过程中就会持续不断的相互 错动而不能锁固以积蓄应变能，这种活动仅伴有小
活断层
§1.1 概述 一、概念 活断层:指目前正在活动着的断层或近期有
过活动且不久的将来可能会重新发生活 动的断层（即潜在活断层）。
★建筑物的重要性 ★运营期 ★活动历史
美国原子能委员会（USNRC）： （1）在3.5万年内有过一次或多次活动的断层 （2）与其他活动断层有联系的断层 （3）沿该断裂发生过蠕动或微震活动
四、活断层的参数
产状
断层面的走向、倾向和倾角 遥感判读、宏观地质调查、震源机制断层面解、裂缝、 地震特征
长度和断距
地震时地表断裂带长度和断层最大位移量 一般：震级越大，震源深度越浅，地表断裂越长，断 距越大。
7.5级以上地震均出现地表错断，而小于5.5级的较少出现
错动速率
现今错动速率：精密地形测量确定 平均错动速率：最新沉积物的错动位移与沉积年代之比
不良地质现象呈线形密集分布
宝成铁路：长609公里，灾害112处
N
水文地质方面
导水性和透水性较强 泉水常沿断裂带呈线状分布，植被发育 例：宝鸡－潼关有近30处温泉
历史资料方面
古建筑的错断、地面变形 考古 地震记载
地形变监测方面 水准测量、三角测量
六、活断层区的建筑原则
建筑物场址一般应避开活动断裂带
活断层的继承性和反复性
按照位移方向与水平面的关系：
（1）走滑型活断层 常分布于大陆内部的地块之间的接触部位
（2）逆断型活断层 多分布于板块碰撞挤压带 上盘分支断层、次级断层较多 （3）正断型活断层 下降盘分支断层多见，形成地堑式的正断层组合
σ2 σ3
σ1
σ2
σ1 σ2
σ3 σ2 σ1
σ3
σ1
1994年《岩土工程勘察规范》全新地质时期（1～1.1万年）
浅谈活断层
浅谈活断层作者：杨飞来源：《科学导报·学术》2020年第68期【摘要】地球是人类赖以生存的环境，尽管当代人们生活富足，但其实并不平静，近些年来屡屡发生的地质灾害，严重威胁到人们生命财产安全和经济发展。
地震作为一种常见的地质灾害，与活断层联系密切，是由于地球表层破裂，或是沿袭活断层错动释放能量，进而将表层岩石碎裂成多个大小不一的块体，而活断层的活动形式有所不同，在位移活动过程中会不断散发地震波对地面稳定产生扰动，进而形成地震。
本文主要就活断层和地震相关内容进行分析，在了解其具体概念和特点基础上，进一步深化相关理论研究，丰富研究储备的同时，力求为后续工作开展提供参考。
【关键词】活断层;地震;地震波;断裂;地壳受力1、活断层断层是地壳受力发生断裂，沿断裂面两侧岩块发生的显著相对位移的构造。
它是长期地质活动的结果和参与者。
和生命现象一样，断层也具有形成、发展和消亡的过程。
一般而言，有一定规模的断层的形成和灭亡的过程都相当慢长。
地球上许多断层都是老断层，它们不活动，沿老断层面曾经是水、气和矿物离子通道的断层破碎带已经固结。
在地貌上，大的断层常常形成裂谷和陡崖，如著名的东非大裂谷。
但也有些断层正在形成，是在完整岩石中开始的微小的裂隙，然后裂隙扩展，相互连接，最后成为成熟的断层。
活断层一般是指晚更新世（约10万年）以来曾经有过活动，未来仍可能活动的断层。
它可以是在老断层基础上继续活动的结果，也可以是在完整岩石中新形成的破裂构造。
按照运动性质不同，活断层可分为走滑、正断和逆冲等类型。
我们可以很容易识别活断层，因为它具有断层的一般特征，是不同岩石和地层的分界线，沿断层线常常发育为沟谷，有时出现泉或湖泊;同时它还有非常明显的标志，往往控制最新沉积物的分布和现今地貌格局，常构成山区和平原的分界线，对河流走向、分布格式具有一定的控制作用。
2、活断层与地震的关系国、内外大量震例研究结果表明，活断层与地震灾害关系密切，它不仅是地震发生的根源，更决定着多数破坏性地震的发生位置。
第四章 活断层的工程地质研究
4.2.1.3 正断层
最大主应力近于垂直最小主应力近于水平。 走向垂直于最小主应力且与最大主应力呈锐角 的断层面与水平面夹角大于45°，普通为60一 80°。在错动进程中，垂直断面走向的水平方 向有所伸长。随同这类断层活动的变形(下沉) 和分支断层错动，主要集中于下降盘(图4-7)。 与河谷平行断面倾斜的正断层，可以使拦河坝 发生比其它方式断层运动更宽的初始裂痕(图48)。普通说来，这类断层的可识别水平介于走 滑断层和逆断层之间，其影响带宽度和对工程 的危害水平也介于两者之间。
土耳其安纳托利亚断层系，新西兰的阿尔卑 斯断层系等。几个被活断层错开的土坝，运 河主要是被这类活断层所错开的。我国的活 断层也以走向滑动型为最多，特别是西南和 西北，有些走滑型活断层规模十分庞大；例 如塔里木断块南的阿尔金山断裂，青藏断块 外部的鲜水河断裂，川滇断块西界的红河断 裂都是我国西部长达数百到数千公里的活动 着的走滑断裂。这些断层的水平错动往往在 地形上留下清楚迹象，尤以对水系的错动改 造最为清楚
从工程运用时间尺度和断层活动时间 测年的准确性来思索，活动时间下限不宜 太长，应以前两者为适当。能够有重新活 动的不远的未来，普通了解为重要修建物 如大坝、原子能电站等的运用年限之内， 约为100a一200a。
活动断层有不同的活动特性:
继续不时缓慢蠕动的称为蠕滑(creep slip)或稳滑，(stable slip);连续地、周 期性突然错断的为粘滑(stick slip)，粘滑 常伴有地震，是活断层的主要活动方式。 一条长大活断层的不同区段可以有不同的 活动方式。活断层的活动强度主要以其错 动速率来判定。
有的达几千米(华北平原地堑系)有的达 12000m(渤海湾中的渤中拗陷)，这说明这些 断裂的重生代适动以正断运动为主，另一方面， 沿这些断裂带的地震震源机制，地震断层以及 地震前后的形变测量又都说明这些断层都有很 大的水平重量，说明其现代活动性与典型张性 结构区和典型的内陆裂谷带有所不同。
A04-4第四章-活断层
在研究某一个 地域的大陆构 造变形时需要 从活动论的观 点，从全球构 造框架或区域 构造框架出发
来自板块边界的作用力是中国大陆新生代和现今构造 变形的主要动力源
青藏高原
印度洋板块
研究表明，印度板块与欧亚于始新世末，即大约3800万年前相互碰撞， 此后印度板块仍以 万年前相互碰撞， 研究表明 ， 印度板块与欧亚于始新世末 ， 即大约 万年前相互碰撞 每年约5cm的速度向北北东方向推进，强力地推挤着欧亚板块 板块接触带的两个端点位于察隅和 的速度向北北东方向推进， 每年约 的速度向北北东方向推进 强力地推挤着欧亚板块, 伊斯兰堡附近。在碰撞挤压过程中欧亚板块内产生了塑性或粘性流动变形。 伊斯兰堡附近。在碰撞挤压过程中欧亚板块内产生了塑性或粘性流动变形。
宜阳县
1 石井河断层 坡头断层 13 宜阴断层 6
13 112°30 113°00
说 : 明 10
霍村断层
7
塔底断层
8
封门口断层
五指岭断层 盘古寺断层
14 石家沟断层
15 驾桑断层
小浪底及邻区第四纪活动断层分布图
4.5.1 活断层的特性 活断层的特性Characteristics of active fault (1) 活断层的类型
4.5 活断层 活断层Active fault
概念：目前正在活动， 全新世,距今 万年) 断层。 概念：目前正在活动，或者最近 (全新世 距今 万年 是活动的断层。 全新世 距今1万年 是活动的断层 是区域稳定性评价的核心！ 是区域稳定性评价的核心！The fault which is active or recently was active. 正在活动 曾活动 可能重新活动 潜在活断层(potentially active fault)。美国将活断层叫做能动断层 潜在活断层 。 (capable fault) 地裂缝，西安市9条 地裂缝，西安市 条，10 km 地震缝
活断层对工程建筑有何影响
4、活断层对工程建筑有何影响？一、活断层的定义活断层(active fault)是指目前正在活动着的断层，或是近期曾有过活动而不久的将来可能会重新活动的断层。
后一种情况也可称为潜在活断层(potentially active fault)。
美国将活断层叫做能动断层(capable fault)。
各国学者对目前正在活动着的断层，因有鉴别标志佐证而无争议。
但对潜在活断层的判定则有不同见解，主要是对“近期”一词的看法不同，即对活断层活动时间的上限有不同的标准。
有的将第四纪开始以来活动过的断层都叫活断层，有的将活断层的时间上限定在晚更新世，有的则限于最近35000年(以Cl4确定绝对年龄的可靠上限)之内，也有的认为只限于全新世之内。
时间差距竟达近200倍。
从工程使用的时间尺度和断层活动资料的准确性考虑，活动时间上限不宜过长。
一般工程的使用年限为数十年，一些重大的工程设施如高坝、核电站等使用年限在一二百年以内。
因此人们更为关心的是“不久的将来”(例如一二百年内)有无活动的可能性。
从工程勘察的角度出发，应给予潜在活断层以明确的含义。
美国原子能委员会(USNRC)1973年对能动断层做出了三条规定：①在35000年内有过一次或多次活动的断层；②与能动断层有了解的断层；③沿该断裂带仪器记录到小震活动和多次的历史地震事件，或该断裂发生过蠕动。
国际原子能机构(IAEA)在上述规定的基础上，又增加了两条规定：①在晚第四纪它们有过活动；②该断裂有地面破裂的证据。
日本的核电部门强调了“在最近可能发生活动”的含义。
在世界许多地区，对活断层的辨认和研究最初是从地震断层(earthquake fault)开始的。
如日本1891年浓尾地震，美国1905年旧金山地震，都产生了明显的地震地表断层，从而推动了对活断层的研究。
数十年来的研究表明，活断层一般是沿已有的断层长期活动或是老断层的复活(当然也有新形成的断层)；它的活动方式基本有两种，即以地震方式产生突然的滑动和连续缓慢的滑动。
活断层的认识与研究
活断层的认识与研究活断层这个术语是二十世纪初提出来的，一直被人们所研究。
它是指现今正在活动的断层，或近期曾活动过、不久的将来可能会重新活动的断层。
活断层是目前地震学和构造学研究重点，对活断层进行科学的评价和合理的分析对于工程建设和城市规划等有着重要的现实意义。
1认识活断层活断层是深大断裂复活运动产物，国内外大量的研究结果表明，活断层往往是地质历史时期产生的深大断裂，在挽近期及现代地壳构造应力条件下重新活动而产生的。
活断层是新构造运动的一种表现形式, 它可以是老构造的继承或复活, 也可以是新的断裂构造。
我国活断层的分布，总体来说是继承了老的断裂构造，东部地区以NE和NNE走向的正断层和走滑-正断层为主，西部地区以NW和NWW走向的走滑和逆冲-走滑断层为主。
活断层主要有粘滑型断层和蠕滑型断层。
前者的围岩强度高，断裂带锁固能力强，能不断积累应变能，易造成大的地震。
后者反之，且断裂带内含有软弱充填物，或孔隙液压和地温的高异常带内，断层活动一般无地震发生，有时可伴有小震。
2活断层的危害活断层对地区的地壳稳定性有着重要的影响，是地震、崩塌、滑坡、地裂缝、砂土液化、地表断错、火山爆发等多种地质灾害的诱发原因，对工程设施具有重大的破坏作用。
地震发生常受断层控制，特别是中强以上地震与活断层的关系更为明显。
例如，1976年唐山地震震中区破坏殆尽的严重震灾带沿唐山IV-V号发震断层分布；1987年美国Whittier Narrows地震造成8人死亡和3亿多美元的经济损失，专家认为，该地震就是由位于洛杉矶市隐伏活断层引起的，而且在未来还有可能再次引发强震；1995年日本阪神地震的重灾带集中在野岛—会下山—西宫断层沿线，90%以上的震亡人数集中在沿断2~3km 的宽度范围内。
3国内外活断层的研究现状活断层这个概念自被提出之日起，一直存在着争议，争议的焦点是近期活动的上限问题。
最早认为第四纪（2~3Ma）以来甚或晚第三纪（约3Ma）以来阿尔卑斯喜马拉雅运动以后再次有过活动或者新产生的断层称为活断层。
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力场方向协调，表现出有统一的受力方向，反映出它们
可能是一种大范围构造活动或深部断裂的蠕动而引起的 地表蠕裂现象。
西安地裂缝就被认为是由于渭河断陷南侧的长安临潼断裂
的张性蠕动，为厚达一千余米的第四纪土层提供了潜在临空面， 在自重应力场作用下产生了侧向扩展(gravitational lateral
San Andreas Fault crossing the Carrizo Plain, North of Santa Barbara
San Andreas Fault offsetting streams On the Carrizo Plain
San Francisco City Hall, 1906
关于活断层的定义，目前为止没有完全统
一。主要关于过去活断层历史时间的上限 界定问题看法不一，不同部门、不同国家 都存在差别。
《岩土工程勘察规范》 全新活动断裂：全新世（10000）年内有过活动或近 期正在活动，在将来（100年）可能继续活动的断裂。 发震断裂：近期（500年）发生过5级以上地震，或在 未来100年内预测可能发生5级以上地震的断裂。 《水利水电工程地质勘察规范》 活断层：最后一次错动距今10-15万年（晚更新世） 的断层。
全球构造（板块构造）理论的基本点是，
全球划分为六个刚性的岩石圈板块在软流 层之上漂移，不断地运动。
板块边界的作用力是大陆 新生代和现今构造变形的 主要动力源。 变形呈弥散型 (千公里以 上)，集中在不同次级块体 的边界上，具相对低的运 动速率(小于10mm/a)。 次级块体内部变形微弱或 整体运动 边界带常常是地质、地球 化学和地球物理的结构面， 绝大多数大陆地震发生在 活动带上。
形最大垂直上升达12m。
在我国逆冲型活断层主要发育于西部地区。受印度板块年速 率约6cm的NNE向俯冲的推挤，自南而北有喜马拉雅山南麓逆冲 推覆断层，天山南侧，天山北侧逆冲推覆断层等几个长达数百 公里走向近东西的逆冲型活断层，青藏断块东界的北段，则有 走向北东的龙门山逆掩推覆断层；所有这些断层都是活动性强 烈的发震断层。
Q2
Q1
T
111°30
112°00
112°30
113°00
图2.1-2
小浪底水库及邻区第四纪活动断层分布图
10 5.5 1965.1.13 5.1 1965.1.15 15 35° 00 祁家河 14 三门 坡头 6.75 1815.10.23 大坝 马屯 12 安窝 7 石井 下冶 赵和 9 坡头 5 35° 00
走向滑动或平移断层
最大、最小主应力 近于水平，所以两者之间 的最大剪应力面—断层面 近于直立，其地表出露线 平直，表现为极窄的直线 形断崖。主要是断层面两 侧相对的水平运动，相对 的垂直升降很小。河流最 易于沿这种断层发育，水 工建筑物也就最易于受到 这种活断层的威胁。如断 层与坝轴线小角度斜交， 由于断层错动而造成的心 墙拉开宽度可以相当大。
在我国则有1976年 唐山地震时的长达 8km的地表错断。 它呈北30°东方向 由市区通过，最大 水平错距3m，垂直 断距0.7一l m，错 开了道路、围墙、 房屋、水泥地面等 一切地面建筑物。
地震
Cypress Freeway Structure, Oakland — Loma Prieta Earthquake, 1989
按照位移方向与水平面的关 系： 正断型活断层 差异升降活动为它的断陷盆 地边缘。下降盘分支断层多见， 形成地堑式的正断层组合。 逆断型活断层 多分布于板块碰撞挤压带。 上盘变形带大，出现多分支断层。 走滑型活断层 常分布于大陆内部的地块之 间的接触部位，水平错动量大， 断层带宽度不大，很少分支断裂。 (占大多数)
宜阳县
1 石井河断层 5 坡头断层 13 宜阴断层 6
13 112°30 113°00
说 : 明 10
霍村断层
7
塔底断层
8
封门口断层
五指岭断层 盘古寺断层
14 石家沟断层
15 驾桑断层
小浪底及邻区第四纪活动断层分布图
4.5.1 活断层的特性Characteristics of active fault (1) 活断层的类型
美国原子能委员会 （USNRC）的定义是： （1）在3.5万年内有 过一次或多次活动的 断层 （2）与其他活动断层 有联系的断层 （3）沿该断裂发生过 蠕动或微震活动
活断层工程伴生的地面变形，往往会 直接损害跨断层修建或建于其邻近的建筑物。 其次是活断层多伴有地震，而强烈地震又会使使建于活断 层附近的较大范围内的建筑物受到损害。
逆断层
σ3
σ2
σ1
最大主应力近于水平， 最小主应力近于垂直，走向垂直于最大主应力的 断层面与水平面夹角一般小于45º，往往为20－ 40º。 断层面两侧的点之间的距离总是由于位移而 缩短。上盘除上升外还往往伴以多个分支或次级 断层的错动(图4－6)。例如1971年美国圣费尔南多地
震时使圣费尔南多断层(逆断层)产生逆冲错动。下降盘无 地表变形及破裂，上升盘抬升近2m以上，并有强烈变形， 许多小的次级断层。
逆断层的断层线往往是波状弯曲的，断层带也较平移断层 宽得多，由于上升盘形成了断层崖易产生滑坡或崩塌，逆断层 的确切位臵最难确定。世界上很多大的山系以逆断层为其边界，
如喜马拉雅山、安第斯山等，世界上许多大的地震都是伴随板
块俯冲带或大陆碰撞带的逆断层错动产生的。这类逆断层有时 地表变形范围很大，如1964年阿拉斯加地震，20万km2范围内变
spreading)而形成的。
(3)规模、活动速率和分级Scale and velocity
我国大陆内部还有一种特殊的反映断裂蠕动的构造形式， 就是由于地壳块体或断裂带蠕动，导致在地面产生一系 列微型破裂构造，一般称为地裂缝(ground fissure)或“地 裂”现象。典型代表有西安地裂缝(图4－10)和1974— 1976年在冀、鲁、豫、皖等省先后出现的大面积地裂现
象。当然地面裂缝有多种成因，外生的地裂分布是比较
(2)活动方式Movement pattern
蠕滑（稳滑）Creep: 蠕滑型活断层沿断层面两侧岩层连续
缓慢地滑动发生在强度较低的软岩中，断层带锁固能力弱一 般无震发生，有时可伴有小震。 粘滑stick-slip—断层快速错动: 间歇性突然滑动，常伴有地 震活动，也称为地震断层。发生在强度较高的岩石中，断层 带锁固能力强，危害大。发震断裂特征：深断裂，裂谷，板 块接触带。
在研究某一个 地域的大陆构 造变形时需要 从活动论的观 点，从全球构 造框架或区域 构造框架出发
来自板块边界的作用力是中国大陆新生代和现今构造 变形的主要动力源
青藏高原
印度洋板块
研究表明，印度板块与欧亚于始新世末，即大约 3800万年前相互碰撞，此后印度板块仍以 每年约5cm的速度向北北东方向推进，强力地推挤着欧亚板块, 板块接触带的两个端点位于察隅和 伊斯兰堡附近。在碰撞挤压过程中欧亚板块内产生了塑性或粘性流动变形。
4.5 活断层Active fault
概念：目前正在活动，或者最近 (全新世,距今1万年) 是活动的断层。
是区域稳定性评价的核心！The fault which is active or recently was active. 正在活动 曾活动 可能重新活动 潜在活断层(potentially active fault)。美国将活断层叫做能动断层 (capable fault) 地裂缝，西安市9条，10 km 地震缝
石岗大坝全长700m, 台湾1999.9.21地震 中被断层切错
地壳上承受水平张应力的地带主要沿大洋中脊分布。大陆上以 现代活动正断层为主的地带有东非断裂谷，美国的盆地与山脉 区(内华达、犹他及其附近地带)，欧洲莱茵地堑系，苏联贝加 尔湖地堑等。我国东部大陆边缘活动带的扩展与沉陷，在华北 平原、渤海湾与松辽平原形成了一系列地堑系或裂谷系。地堑 边缘的张性正断层是东部地区活断层中的主要类型。鄂尔多斯 地块周围也有银川地堑、河套地堑和汾渭地堑系等一系列地堑 盆地。地堑盆地中新生代沉积层厚有的达数百至千米(汾渭地堑 系)，有的达几千米(华北平原地堑系)有的达1.2万m(渤海湾中 的渤中拗陷)，这表明这些断裂的新生代运动以正断运动为主， 另一方面，沿这些断裂带的地震震源机制、地震断层以及地震 前后的形变测量又都表明这些断层都有很大的水平分量，表明 其现代活动性与典型张性构造区和典型的内陆裂谷带有所不同。
8 古城
辛庄
济源县
沁阳县
1 2
3
孟县 孟津县
6 11 巩义
三门峡市
峡石 34° 40
渑池县 新安县
洛阳市
李村
5 1820.10
偃师县
34° 40
图 例
断层 隐伏或推测断层 逆断层 13
6.75 1815.10.23 断层编号
震级 年月日
顾县
龙门 柳泉
正断层 111°30 112°00 2 小南庄断层 3 连地断层 11 焦洛断层 4 王良断层 12 城崖地断层
近年来，一些研究者注意到了粘滑型断层在大震前后 一段时间内在震源区及其外围的蠕滑现象。1976年唐 山地震前后的一些宏观现象，如井壁坍塌变形、沿八 宝山断层地下水位的变化、河北省中部的井喷现象等， 都可能与深部断层的蠕动有关。据唐山地震区地形变 资料反演求得的震中区8km×6km的地带内，于1969— 1975年发生了走滑错距为104cm的无震蠕滑、走向和 倾向滑动的平均速率分别达18.6cm/a 和1.4cm／a。
断层是地壳构造运动的重要形 迹。有的断层形成于较晚时期， 在形成以后受到晚期构造背景 条件控制，仍保持着活动的特 征。 早在十八世纪，人们从地 震活动与断层活动的关系渐渐 意识到断层的活动性特征，经 过几个世纪的研究，对活断层 的特征有了比较深入的认识。