中国地质大学 工程地质学基础课件

（2）根据第四纪地层、地质的年代及错动量来获得 根据第四纪地层、 研究夷平面、阶地、水系、断崖、土层等， 研究夷平面、阶地、水系、断崖、土层等，通过测 量错动量及相对年龄，可以计算出平均错动速率。 量错动量及相对年龄，可以计算出平均错动速率。
等级 错动速率 (㎜/a) 活动性 AA >10 极强 A 1－10 强 B 0.1－1 弱 C 0.01－0.1 微 D <0.01 非活动
• 活断层受控于板块构造
• 全球构造（板块构造）理论的基本点是， 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。 全球划分为六个刚性的岩石圈板块。板块 在软流层之上漂移，不断地运动。 在软流层之上漂移，不断地运动。
• 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。 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， 体的边界上，具相对低的 运动速率(小于10mm/a) 10mm/a)。 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 边界带常常是地质、 化学和地球物理的结构面， 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。 活动带上。
可按以下方法确定错动周期： 可按以下方法确定错动周期：
按地壳应变速率（ ① 按地壳应变速率（这是近似当成断层平均 错动速率） 及一次地震错动量 计算R。 及一次地震错动量d计算 错动速率）S及一次地震错动量 计算 。 根据2次地震条件 次地震条件、 ② 根据 次地震条件、时间间隔确定 根据地震震级及错动速率， ③ 根据地震震级及错动速率，由经验统计式 计算
第二章 活断层工程地质研究
提要
• • • • • 概述 活断层基本特征 活断层鉴别标志 活断层调查研究方法 活断层区建筑原则
第一节 概述
• 活断层一般是指现今正在活动的断层，或 活断层一般是指现今正在活动的断层， 近期曾活动过、 近期曾活动过、不久将来可能重新活动的 断层。后者也称为潜在活断层。 断层。后者也称为潜在活断层。
如下关系图也可以作为确定L 如下关系图也可以作为确定L、D时使用
有的情况下， 有的情况下，可以采用数值分析模拟方法确定断 层长度及断距。 层长度及断距。 断层长度 长度1 数百公里不等，一般小于5.5级地震 断层长度 ~ 数百公里不等，一般小于 级地震 很少产生地表错动 产生地表错动。 很少产生地表错动。 活断层地震活动是否在地表显现形迹， 活断层地震活动是否在地表显现形迹，与地表覆 盖层厚度、震源深度及震级有关， 盖层厚度、震源深度及震级有关，一般覆盖层厚度大 于30-50m、震源深度大于 、震源深度大于10-30km、地震震级小于 、地震震级小于6 级条件下，很少出现地表断裂现象。 级条件下，很少出现地表断裂现象。
Q2
Q1
T
第二节 活断层的基本特征
主要内容包括： 主要内容包括：活断层的类型与活动 方式、继承性与反复性、长度与断距、 方式、继承性与反复性、长度与断距、错 动速率与周期： 按照位移方向与水平面的关系： （1）正断型活断层 断陷盆地边缘产生差异升降 活动。下降盘分支断层多见， 活动。下降盘分支断层多见，形 成地堑式的正断层组合。 成地堑式的正断层组合。 （2）逆断型活断层 多分布于板块碰撞挤压带。 多分布于板块碰撞挤压带。 上盘变形带大，出现多分支断层。 上盘变形带大，出现多分支断层。 （3）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， 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。 断层带宽度不大，很少分支断裂。
三、断层活动段的长度和断距
活动断层的产状要素、长度等均是重要的几何要素， 活动断层的产状要素、长度等均是重要的几何要素， 这些可以通过勘探等手段得到确定。 这些可以通过勘探等手段得到确定。而活动断裂重新活动 往往并非全断裂都活动，而是部分段的活动， 往往并非全断裂都活动，而是部分段的活动，需要确定活 动段长度及两旁相应的错断距离。 动段长度及两旁相应的错断距离。 在关于活断层的建筑设计及有关稳定性的分析论证时， 在关于活断层的建筑设计及有关稳定性的分析论证时， 需要了解断层活动段长度 和断距D 活动段长度L 需要了解断层活动段长度L和断距D。 对于历史活断层长度和断距， 对于历史活断层长度和断距，可以从被错动的形迹得 而对于潜在活断层，要根据有关方面进行预测。 到，而对于潜在活断层，要根据有关方面进行预测。 一般认为， 一般认为，活断层地表产生的断裂长度与震源体处断 裂长度相一致。通常是根据活断层可能产生最大地震震级M 裂长度相一致。通常是根据活断层可能产生最大地震震级M， 利用统计经验方式及查表确定L 利用统计经验方式及查表确定L和D。
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。
二、活断层的活动方式
（1）粘滑型活断层 间歇性突然滑动，常伴有地震活动，也称为地震断层。 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。 发震断裂特征：深断裂，裂谷，板块接触带。 （2）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， 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。 一般无震发生，有时可伴有小震
四、错动速率和活动周期
活断层活动速率及相应周期是表明活断层的活动强度的重要指 是地震强度的重要资料。 标，是地震强度的重要资料。 1、错动速率 、 错动速率是指断层年错动位移量， 错动速率是指断层年错动位移量，一般是用若干年总的错动 量计算得到，因而也称平均错动速率。分为水平和垂直分量。 量计算得到，因而也称平均错动速率。分为水平和垂直分量。断层 错动速率从三个方面获得： 错动速率从三个方面获得： （1）精密地形变测量 ） 是研究现今活动断裂的有效方法。 是研究现今活动断裂的有效方法。我国许多著名活断层均设 有精密水准、三角测量、激光测距等量测工作。 有精密水准、三角测量、激光测距等量测工作。 有了量测数据，便可以计算错动速率。 有了量测数据，便可以计算错动速率。
振动液化（ 振动液化（ Liquefaction ）
海啸（ 海啸（ Tsunami） ）
• 对活断层进行研究，充分掌握 对活断层进行研究， 其活动特征， 其活动特征，合理评价其对工 程的影响， 程的影响，有时可以安全有效 地降低工程设计标准， 地降低工程设计标准，节省投 资。 如黄河小浪底工程坝址区半径 30公里内有 条大断裂 公里内有8条大断裂 公里内有 其中王良断裂在坝下游6.5公里 其中王良断裂在坝下游 公里 断层发生在Q1－ 期间 断层发生在 －Q2期间 断层泥热释光法测年龄： 断层泥热释光法测年龄： 15.4-18.3万年，37.4-53.2万年 万年， 万年 万年 Q2的中后期，Q3以来再未活动 的中后期， 以来再未活动 的中后期 过 抗震设计， 抗震设计，水平加速度 节约至少2 节约至少2亿元
• 断层是地壳构造运动的重要形 有的断层形成于较晚时期， 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， 条件控制，仍保持着活动的特 征。 早在十八世纪， 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， 意识到断层的活动性特征，经 过几个世纪的研究， 过几个世纪的研究，对活断层 的特征有了比较深入的认识。 的特征有了比较深入的认识。
许多人研究了震级M 错动速率S与错动周期的关系； 许多人研究了震级M、错动速率S与错动周期的关系； 建立了许多统计关系。 建立了许多统计关系。如日本的松田时彦对日本断层错动 与地震震级关系时，得到lgd=0.6M 4.0,错动周期是R=d(错 lgd=0.6M错动周期是R=d( 与地震震级关系时，得到lgd=0.6M-4.0,错动周期是R=d(错 移量)/s(错动速率 ， )/s(错动速 移量)/s(错动速率)，即有
2、错动周期
断层两次错动之间的时间间隔定义为活断层错动周期 。 断层两次错动之间的时间间隔定义为活断层错动周期R。 错动周期 断层运动是地质体能量积累释放的结果， 断层运动是地质体能量积累释放的结果，显然能量积累 要经历一个时期，积累的过程断层处于平静期（休眠期）， 要经历一个时期，积累的过程断层处于平静期（休眠期）， 释放的过程为活动期。断层表现为活动——平衡 平衡——再活动 释放的过程为活动期。断层表现为活动 平衡 再活动 的周期恢复。断层应变速率、锁固段深度等不同，表现了不 的周期恢复。断层应变速率、锁固段深度等不同， 同的错动周期。对于粘滑型断层， 同的错动周期。对于粘滑型断层，一次错动对应的是一次地 震活动。 震活动。
LOGR = 0.6M − (LOGS + 4.0)
按上式计算，对于 ＝ ～ 级活断层， 按上式计算，对于S＝1～10mm/a的A级活断层，当发生 的 级活断层 M＝7～8的地震时，R≈1000年。 的地震时， ＝ ～ 的地震时 年
精 地 变 量 密 形 测 长 变 缓 错 期 形 慢 动 锁 段 一 粘 错 固 段 次 滑 动 例 ： 断 一 地 错 水 距 4.5～ 如 某 层 次 表 动 平 离 6.2m， 而 相 的 变 率 3cm/a， 么 R 应 形 速 为 那 ， S=150～ 200a