活斷層修改PPT課件

1、全球構(gòu)造（板塊構(gòu)造）理論的基本點(diǎn)是，全球劃分為六個(gè)剛性的巖石圈板塊在軟流層之上漂移，不斷地運(yùn)動(dòng)（包括轉(zhuǎn)動(dòng),板塊邊界的作用力是中國(guó)大陸新生代和現(xiàn)今構(gòu)造變形的主要?jiǎng)恿υ础?變形呈彌散型 (千公里以上)，集中在不同次級(jí)塊體的邊界上，具相對(duì)低的運(yùn)動(dòng)速率(小于10mm/a)。 次級(jí)塊體內(nèi)部變形微弱或整體運(yùn)動(dòng) 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(dòng)帶上,第一章 活斷層工程地質(zhì)研究,第一節(jié) 概述,一、概念及分布情況,斷層是地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的重要形跡。有的斷層形成于較晚時(shí)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(dòng)的特征，深大斷裂。 早在十八世紀(jì)，人們從地震活動(dòng)與斷層活動(dòng)

2、的關(guān)系才漸漸意識(shí)到斷層的活動(dòng)性特征，經(jīng)過(guò)幾個(gè)世紀(jì)的研究，對(duì)活斷層的特征有了比較深入的認(rèn)識(shí)。 1906年美國(guó)舊金山地震發(fā)現(xiàn)斷層錯(cuò)動(dòng)現(xiàn)象，1908年lawson.A.C正式提出“活斷層”術(shù)語(yǔ)，1916年wood提出定義”活斷層”，直到1965年才提出年齡概念。我國(guó)60年代才開(kāi)始重視和研究。 認(rèn)識(shí)：地殼現(xiàn)代活動(dòng)結(jié)果，構(gòu)造活動(dòng)的繼承延續(xù)，一定應(yīng)力場(chǎng)下構(gòu)造行跡再現(xiàn)，能量釋放過(guò)程,我國(guó)活斷層分布,新世紀(jì)以來(lái)，中國(guó)地震局進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到活斷層調(diào)查在防震減災(zāi)事業(yè)中的重要意義，正逐步開(kāi)展主要地震帶活斷層普查工作，試圖通過(guò)大比例尺活動(dòng)斷裂填圖技術(shù)和活動(dòng)斷裂危險(xiǎn)性定量鑒定技術(shù)，完成我國(guó)主要地震區(qū)帶1：25萬(wàn)活動(dòng)斷裂分布

3、圖和1:5萬(wàn)重點(diǎn)活動(dòng)斷裂條帶狀填圖，并確定地震危險(xiǎn)地段,郯廬斷裂帶： 北起黑龍江，南止長(zhǎng)江邊，NEE走向，2400多公里，切穿中國(guó)東部不同構(gòu)造單元，地殼差異運(yùn)動(dòng)的結(jié)合帶，形成于中元古代，巖石圈斷裂。 1668年郯城8.5級(jí)地震，破壞40余縣，1991年9約20日山東倉(cāng)山5.2級(jí)地震。 國(guó)家地震局重點(diǎn)監(jiān)測(cè)，大量研究成果,關(guān)于活斷層的定義，目前為止沒(méi)有完全統(tǒng)一。主要關(guān)于過(guò)去活斷層歷史時(shí)間的上限界定問(wèn)題看法不一，不同部門(mén)、不同國(guó)家都存在差別。按我國(guó)地殼運(yùn)動(dòng)的實(shí)際情況看，一般是用第四紀(jì)這一地質(zhì)時(shí)段即距今約240萬(wàn)年以來(lái)作為時(shí)限。第四紀(jì)以來(lái)有無(wú)活動(dòng)是評(píng)價(jià)斷層是否是活斷層的重點(diǎn)。但是這一時(shí)限過(guò)長(zhǎng)，在解決與

4、重大工程有關(guān)的活斷層問(wèn)題時(shí)，則是考慮第四紀(jì)的晚期晚更新世或大合約10萬(wàn)年以來(lái)斷層有無(wú)活動(dòng)作為判定的時(shí)限。 工程建筑部門(mén)傾向于考慮全新統(tǒng)或晚更新統(tǒng)(約10萬(wàn)年)，而地震地質(zhì)部門(mén)傾向于早更新統(tǒng)(約200萬(wàn)年,活斷層:指目前正在活動(dòng)或近期有過(guò)活動(dòng)、極有可能在不久的 將來(lái)重新活動(dòng)的斷層,水利部門(mén)規(guī)定： 1、錯(cuò)動(dòng)晚更新世以來(lái)地層的斷層 2、斷層構(gòu)造巖最后一次錯(cuò)動(dòng)絕對(duì)年齡小于610萬(wàn)年 3、斷層有位移或地形變大于0.1mm/a 4、沿?cái)鄬佑袣v史和現(xiàn)代中強(qiáng)地震震中分布，或晚更新世以來(lái)的古地震遺址，或密集的近期微震活動(dòng) 5、與活斷層有共生聯(lián)系的斷層,美國(guó)原子能委員會(huì)（USNRC）的定義是： （1）在3.5萬(wàn)年

5、內(nèi)有過(guò)一次或多次活動(dòng)的斷層 （2）與其他活動(dòng)斷層有聯(lián)系的斷層 （3）沿該斷裂發(fā)生過(guò)蠕動(dòng)或微震活動(dòng),二、工程地質(zhì)研究意義,活斷層是成礦、地?zé)?、火山、現(xiàn)代地球活動(dòng)等研究對(duì)象。 工程界視活斷層的活動(dòng)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)研究就是要研究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。 考慮：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。如蠕動(dòng)錯(cuò)裂、地面裂縫、地震、區(qū)域地殼穩(wěn)定、水庫(kù)地震等,歷史上活斷層對(duì)建筑造成損壞或因斷層存在對(duì)建筑造成間接破壞的例子很多,對(duì)活斷層進(jìn)行研究，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)可以安

6、全有效地降低工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，節(jié)省投資，如黃河小浪底工程（中美聯(lián)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,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) 水平加速度：0.3伽0.215伽，節(jié)約至少2億元,一、活斷層的類型,按照位移方向與水平面的關(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，水平錯(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(pán)變形帶大，出現(xiàn)多分支斷層,3）正斷型活斷層 差異升降活動(dòng)為它

7、的斷陷盆地邊緣。下降盤(pán)分支斷層多見(jiàn)，形成地塹式的正斷層組合,本節(jié)介紹活斷層的類型與活動(dòng)方式、繼承性與反復(fù)性、長(zhǎng)度與斷距、錯(cuò)動(dòng)速率與周期,第二節(jié) 活斷層的基本特征,1）粘滑型活斷層,間歇性突然滑動(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，斷層帶鎖固能力強(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)巖層連續(xù)緩慢地滑動(dòng),發(fā)生在強(qiáng)度較低的軟巖中，斷層帶鎖固能力弱 一般無(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，這些可以通過(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)，

8、這里斷層長(zhǎng)度是指現(xiàn)活動(dòng)段長(zhǎng)度及兩旁相應(yīng)的錯(cuò)斷距離,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)，需要了解斷層活動(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)行預(yù)測(cè),一般認(rèn)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)活斷層可能產(chǎn)生最大地震震級(jí)M，利用統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)方式及查表確定L和D。這種關(guān)系式很多，如我國(guó)地震工作者對(duì)我國(guó)及鄰近地區(qū)地表地震斷裂資料得到如下式,三、斷層活動(dòng)段的長(zhǎng)度和斷距,如下關(guān)系圖也可以作為確定L、D時(shí)使用,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，錯(cuò)距一般幾

9、米。一般小于5.5級(jí)地震很少產(chǎn)生地表錯(cuò)動(dòng)。地表所見(jiàn)斷層長(zhǎng)度是地下的1/21/5,活斷層地震活動(dòng)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(jí)有關(guān)，一般覆蓋層厚度大于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)地表斷裂現(xiàn)象。 斷層鎖固力強(qiáng)的部位往往是活動(dòng)部位,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，一般是用若干年總的錯(cuò)動(dòng)量計(jì)算得到，因而也稱平均錯(cuò)動(dòng)速率。分為水平和垂直分量。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)周期是表明活斷層的活動(dòng)強(qiáng)度的重要指標(biāo)，是地震強(qiáng)度的重要資料,1）精密地形變測(cè)量 是研究現(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)有精密

10、水準(zhǔn)、三角測(cè)量、激光測(cè)距等量測(cè)工作,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)，水平8.48mm、垂直0.75mm。故錯(cuò)動(dòng)速率,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 研究夷平面、階地、水系、斷崖、土層等，通過(guò)測(cè)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,2、動(dòng)周錯(cuò)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，顯然能量積累要經(jīng)歷一個(gè)時(shí)期，積累的過(guò)程斷層處于平靜期（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、鎖固段深度等不同，表現(xiàn)了不同的

11、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),可按以下方法確定錯(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,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，由經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)式計(jì)算,許多人研究了震級(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R=d(錯(cuò)移量)/s(錯(cuò)動(dòng)速率)，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)定確定周期,據(jù)研究，活斷層活動(dòng)周期一般在12千年左右

12、，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、微地震測(cè)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)性與否要通過(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)、地球物理等現(xiàn)象間接判斷。 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,最新沉積物被錯(cuò)斷，斷層破碎帶，砂土液化，地面破裂等 最新沉積物被錯(cuò)斷 只要是見(jiàn)到第四系中、晚期的沉積物被錯(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,斷層破碎帶構(gòu)造形跡,活動(dòng)斷層因其形成時(shí)間較晚，一般

13、表現(xiàn)為構(gòu)造帶物質(zhì)欠固結(jié)欠膠結(jié)狀態(tài)，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，斷面新鮮無(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,1、不同地貌單元突然相接，或兩邊沉積物厚度顯著差別,地貌方面,例如，隆起山區(qū)與斷陷盆地突然相接。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、夷平面、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,例如，活斷層作用使正常發(fā)育的地貌系統(tǒng)出現(xiàn)異常形態(tài)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，

14、斷層下降盤(pán)一側(cè)線狀排列的洪積群、泥石流、滑坡、串珠狀洼地等,水文地質(zhì)方面,由于斷層帶構(gòu)造物質(zhì)松散，容易形成強(qiáng)導(dǎo)水帶，因而活斷層帶一線分布泉水、溫泉，出現(xiàn)植被發(fā)育現(xiàn)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,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，可以幫助判別活斷層的存在，可能時(shí)據(jù)以判斷活斷層的錯(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，可以幫助判斷活斷層當(dāng)時(shí)的錯(cuò)距等情況,微震及地形變測(cè)量,采用精密水準(zhǔn)測(cè)量和三角測(cè)量在可能活動(dòng)斷層兩側(cè)進(jìn)行地形變測(cè)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，

15、其中如斷層氣、放射性異常；重力、磁力、地溫等物理異常。通過(guò)測(cè)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(mén)在一些重要地區(qū)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、著名的活斷層地區(qū)布置監(jiān)測(cè)臺(tái)站，取得了一系列監(jiān)測(cè)資料。它是研究現(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，不能作為研究活斷層的主要工具,地球化學(xué)及地球物理標(biāo)志,第四節(jié) 活斷層的調(diào)查研究方法,通過(guò)有效的調(diào)查、分析手段，才能確定斷層的活動(dòng)性證據(jù)，進(jìn)而確定活斷層的位置、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；年齡測(cè)量；監(jiān)測(cè)等,活斷層研究首先應(yīng)從較大的地域范圍內(nèi)進(jìn)行研究，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)行。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)沉積物等研究,對(duì)建筑場(chǎng)地內(nèi)或附近的活斷層，要進(jìn)行更加深入的研究，開(kāi)展必要的鉆探、坑探、物探工作。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)行細(xì)致考查研究，通常應(yīng)配合巖土取樣進(jìn)行構(gòu)造分析及有關(guān)地層的年齡測(cè)定。良好