第二章活断层工程地质研究2
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走向滑动型活断层
❖ 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 活断层规模非常巨大；例如塔里木断块南的阿尔 金山断裂，青藏断块内部的鲜水河断裂，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 往往在地形上留下明显迹象，尤以对水系的错动 改造最为明显
二、活断层的危害
（1）活断层的地面错断直接危害跨越该断层的建 筑物
例：宁夏石嘴山市红果子沟——明长城错断
（2）伴有地震发生的活断层，强烈的地面振动对 较大范围内的建筑物损害
例：美国1906年旧金山地震中，圣·安德烈斯断裂 的错动→圣·安德烈斯坝（27米）
（垂直断错1.5米）
风火山隧道北部断裂切割表层第四系和公 路的裂缝延伸特征
❖ 断层活动受区域构造应力场所支配。内陆活断层 是地块间相互运动调整的枢纽。
❖ 由于这些地块是相互镶嵌的而且它们的结构及受力 状况不均一，地块间的相对挤压、拉张和剪切错动 就构成了这些大小地块和断块之间的断层活动，呈 现出相当复杂的情况。除了这些活动断裂的不同段 落有不同的活动方式，由于它们相互间的联系，构 成网络状，各断层的活动往往不是孤立的，而是相 互牵制、相互调整和相互转换的。一条活断层的终 端点是要以各方式转换为另一种形式的活动，以调 整地块运动所造成的地壳拉张，缩短和扭曲。研究 活动断层相互转换的状况，对了解现代构造应力场、 认识地震活动规律有重要的意义。
（2）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。
（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，断层带宽度不大，很少分 支断裂。
走向滑动型活断层
最大最小主应力近于水平，所以两者之间的最大 剪应力面，亦即此类断层的断层面，近于直立，因之 其地表出露线也就最为平直；常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。有名的走向滑动型活断层有美国加州的 圣安德烈斯断层系 。
❖正断型活断层
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°，一般为60一80°。在错动过程 中，垂直断面走向的水平方向有所伸长。伴随这类断 层活动的变形(下沉)和分支断层错动，主要集中于下 降盘。与河谷平行断面倾斜的正断层，可以使拦河坝 产生比其它形式断层运动更宽的初始裂缝。一般说来， 这类断层的可识别程度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程度也介于两者之间。
Байду номын сангаас
三、活断层的类型和活动方式
按构造应力状态及两盘相对位移的性质， 可将活断层划分为地质上熟悉的三种类型，即： 走向滑动型活断层，逆断型活断层和正断型活 断层。其中以走向滑动型最为常见。三类活断 层由于几何特征和运动特性不同，所以它们对 工程场地的影响也各异。
（1）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 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 45°，往往为20-40° ，且由于位移是水平挤压形 成的，断层面两侧的点之间的距离总是由于位移而缩 短。上盘除上升外还产生地面变形，往往伴以多个分 支或次级断层的错动。
逆断型活断层
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 级断层主要集中在距主断面1km之内，但距主断面 2.5km尚有一条产生150mm相对位移的次级断层。 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，由于上升盘隆起和倒悬的断层崖易产生 滑坡，所以逆断层的确切位置最难于确定和预测。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， 200000km2范围内变形最大垂直上升达12m。
正断型活断层
❖ 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 12000m(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。
❖ 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。
❖ 上述三种活断层的位移矢量都分别是单纯走滑或 倾滑，其产生的应力场是三个主应力方向中的两个 是水平的而另一个是垂直的。实际应力场往往是复 杂的，三个主应力方向既不完全水平也不完全垂直， 而是由不同的水平和垂直分量所合成。因之，断层 的位移矢量也多由不同的倾滑、走滑分量所合成。 而活断层的类型也就可以是左(或右)旋走滑逆冲断 层或左(或右)旋走滑正断层等多种形式。
❖ 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 活断层规模非常巨大；例如塔里木断块南的阿尔 金山断裂，青藏断块内部的鲜水河断裂，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 往往在地形上留下明显迹象，尤以对水系的错动 改造最为明显
二、活断层的危害
（1）活断层的地面错断直接危害跨越该断层的建 筑物
例：宁夏石嘴山市红果子沟——明长城错断
（2）伴有地震发生的活断层，强烈的地面振动对 较大范围内的建筑物损害
例：美国1906年旧金山地震中，圣·安德烈斯断裂 的错动→圣·安德烈斯坝（27米）
（垂直断错1.5米）
风火山隧道北部断裂切割表层第四系和公 路的裂缝延伸特征
❖ 断层活动受区域构造应力场所支配。内陆活断层 是地块间相互运动调整的枢纽。
❖ 由于这些地块是相互镶嵌的而且它们的结构及受力 状况不均一，地块间的相对挤压、拉张和剪切错动 就构成了这些大小地块和断块之间的断层活动，呈 现出相当复杂的情况。除了这些活动断裂的不同段 落有不同的活动方式，由于它们相互间的联系，构 成网络状，各断层的活动往往不是孤立的，而是相 互牵制、相互调整和相互转换的。一条活断层的终 端点是要以各方式转换为另一种形式的活动，以调 整地块运动所造成的地壳拉张，缩短和扭曲。研究 活动断层相互转换的状况，对了解现代构造应力场、 认识地震活动规律有重要的意义。
（2）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。
（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，断层带宽度不大，很少分 支断裂。
走向滑动型活断层
最大最小主应力近于水平，所以两者之间的最大 剪应力面，亦即此类断层的断层面，近于直立，因之 其地表出露线也就最为平直；常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。有名的走向滑动型活断层有美国加州的 圣安德烈斯断层系 。
❖正断型活断层
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°，一般为60一80°。在错动过程 中，垂直断面走向的水平方向有所伸长。伴随这类断 层活动的变形(下沉)和分支断层错动，主要集中于下 降盘。与河谷平行断面倾斜的正断层，可以使拦河坝 产生比其它形式断层运动更宽的初始裂缝。一般说来， 这类断层的可识别程度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程度也介于两者之间。
Байду номын сангаас
三、活断层的类型和活动方式
按构造应力状态及两盘相对位移的性质， 可将活断层划分为地质上熟悉的三种类型，即： 走向滑动型活断层，逆断型活断层和正断型活 断层。其中以走向滑动型最为常见。三类活断 层由于几何特征和运动特性不同，所以它们对 工程场地的影响也各异。
（1）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 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 45°，往往为20-40° ，且由于位移是水平挤压形 成的，断层面两侧的点之间的距离总是由于位移而缩 短。上盘除上升外还产生地面变形，往往伴以多个分 支或次级断层的错动。
逆断型活断层
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 级断层主要集中在距主断面1km之内，但距主断面 2.5km尚有一条产生150mm相对位移的次级断层。 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，由于上升盘隆起和倒悬的断层崖易产生 滑坡，所以逆断层的确切位置最难于确定和预测。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， 200000km2范围内变形最大垂直上升达12m。
正断型活断层
❖ 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 12000m(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。
❖ 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。
❖ 上述三种活断层的位移矢量都分别是单纯走滑或 倾滑，其产生的应力场是三个主应力方向中的两个 是水平的而另一个是垂直的。实际应力场往往是复 杂的，三个主应力方向既不完全水平也不完全垂直， 而是由不同的水平和垂直分量所合成。因之，断层 的位移矢量也多由不同的倾滑、走滑分量所合成。 而活断层的类型也就可以是左(或右)旋走滑逆冲断 层或左(或右)旋走滑正断层等多种形式。