环境地质学课件：第1章 活断层.ppt

1、第第1 1篇篇 典型地质环境典型地质环境与地质灾害与地质灾害地质灾害是指在自然或人为因素的作地质灾害是指在自然或人为因素的作用与诱发下形成，造成人类生命财产用与诱发下形成，造成人类生命财产直接或间接损失的现象。直接或间接损失的现象。n我国自然灾害多、影响广、损失重。我国自然灾害多、影响广、损失重。n从从2020世纪世纪8080年代才开始为减轻灾害而进行年代才开始为减轻灾害而进行研究：研究形成的原因，鉴定灾害的地质研究：研究形成的原因，鉴定灾害的地质条件，用绘图的方法圈出灾害频发区。许条件，用绘图的方法圈出灾害频发区。许多地区和城市均已制定新的规划和管理方多地区和城市均已制定新的规划和管理方案，

2、建立消除或减少灾害危险的制度案，建立消除或减少灾害危险的制度 。n我国的地质灾害主要分布于中缅边境向东北一直延伸到黑龙江下游，通向俄罗斯境内这条带状区域范围带状区域范围内。至少13个省会城市和北京天津分布在此带上。地质灾害严重。n现在地球正处于一个新的活动期，另外环境变异、温室效应等使自然灾害日渐频繁。典型地质环境与地质灾害典型地质环境与地质灾害n第第1 1章章 活断层活断层n第第2 2章章 地震地震n第第3 3章章 崩塌和滑坡崩塌和滑坡n第第4 4章章 泥石流泥石流n第第5 5章章 海岸环境地质海岸环境地质第第1 1章章 活断层活断层n一、活断层定义一、活断层定义n二、研究意义二、研究意义n

3、三、活断层与地震的关系三、活断层与地震的关系n四、活断层的分类四、活断层的分类n五、活断层活动参数五、活断层活动参数n六、活断层的调查六、活断层的调查n七、活断层的判别七、活断层的判别主要内容主要内容一、活断层定义一、活断层定义n活断层，是指现今在持续活动的断层，或活断层，是指现今在持续活动的断层，或在人类历史时期或近期地质时期曾活动过，在人类历史时期或近期地质时期曾活动过，极有可能在不远的将来重新活动的断层。极有可能在不远的将来重新活动的断层。n对对“近期近期”的看法尚不统一，有的人认为的看法尚不统一，有的人认为只限只限3.53.5万年，还有的限于万年，还有的限于1010万年或万年或5050

4、万年万年。“不久的将来不久的将来”一般是指重要建筑物如大一般是指重要建筑物如大坝、核电站等的使用年限（约坝、核电站等的使用年限（约100100年）。年）。 活动断层的最佳例子為美國加州聖安得烈(San Andreas) 断层.二、研究意义二、研究意义n对地区的地壳稳定性地壳稳定性有重要的实际意义，故当今重大的工程，如水利水电，核电站，重要的铁路、城市中重大建筑物的规划、选址，都需要进行稳定性评价及地震稳定性。活断层产生的影响主要两方面：活断层产生的影响主要两方面：n1 1、活断层对工程建筑物安全的威胁主要来自、活断层对工程建筑物安全的威胁主要来自断层错动断层错动突发错动和缓慢错动突发错动和缓慢

5、错动（蠕滑）。n突发错动突发错动往往和地震相伴随，在我国大陆区震级为6.3以上的地震才能产生不同规模的地表破裂带和地表位移。n蠕滑蠕滑也可以产生地表位移和地面破裂，是一个缓慢的应变释放过程，其位移量也是一种缓慢的积累过程。二者都会对工程建筑物造成威胁。n2 2、活断层快速滑动常引起地震、活断层快速滑动常引起地震三、活断层与地震的关系三、活断层与地震的关系n大多数活断层与地震发生有关，因之人们大多数活断层与地震发生有关，因之人们很很重视活断层的勘测和研究重视活断层的勘测和研究，特别是断层，特别是断层通过城市下方时通过城市下方时更为人们所关注。更为人们所关注。n众所周知，活断层的致灾一方面表现为发

6、众所周知，活断层的致灾一方面表现为发生大震时的震动破坏，另一方面是断层错生大震时的震动破坏，另一方面是断层错动达及地表时（称地震断层）对建筑物的动达及地表时（称地震断层）对建筑物的破坏。破坏。 n位于城市之下的活断层能引起位于城市之下的活断层能引起巨大的城巨大的城市地震灾害：市地震灾害：n19761976年唐山年唐山7.87.8级地震造成了约级地震造成了约2424万人万人死亡；死亡；19991999年土耳其伊兹米特年土耳其伊兹米特7.87.8级地级地震死亡人数为震死亡人数为1800018000；n19991999年台湾集集地震死亡人数为年台湾集集地震死亡人数为23752375人；人；n现今活动

7、的唐山断层、安纳托利亚断层现今活动的唐山断层、安纳托利亚断层和车笼铺断层是以上三次地震的发震构和车笼铺断层是以上三次地震的发震构造，地震时沿这些断层还形成了规模宏造，地震时沿这些断层还形成了规模宏大的地表破裂带，加重了地震灾害。大的地表破裂带，加重了地震灾害。活断层与地震的关系中国中国20个活断层探测城市分布图个活断层探测城市分布图 随着探测技术的发展，准确地探测出大中城市的活断层分布，是提升我国大随着探测技术的发展，准确地探测出大中城市的活断层分布，是提升我国大中城市防御地震灾害能力的重要基础性工作。中城市防御地震灾害能力的重要基础性工作。“十五十五”期间，对北京、上海、期间，对北京、上海、

8、天津等天津等20个左右的城市进行了活断层探测，科学地查明了城市活断层准确的个左右的城市进行了活断层探测，科学地查明了城市活断层准确的空间位置、规模、活动性和地震危险性，并提出了针对性的防范对策和工程空间位置、规模、活动性和地震危险性，并提出了针对性的防范对策和工程措施，为城市发展提供了科学依据。措施，为城市发展提供了科学依据。 昆明地震活断层探测与地震危险性评价昆明地震活断层探测与地震危险性评价 宁夏银川活断层钻探 n郯城麦坡地震活断层遗址 （1668年大地震）n昆仑山南缘断裂带昆仑山南缘断裂带是青藏高原内部的一条重要的左旋走滑断裂带左旋走滑断裂带，全新世全新世( (约约1 1万年万年) )以

9、来活动明显。以来活动明显。20012001年年1111月月1414日日8.18.1级地震就发生在这条断裂级地震就发生在这条断裂上上（格尔木以南昆仑山口西）格尔木以南昆仑山口西） ，震中震中地区的山坡、河道等各种地貌地质，均地区的山坡、河道等各种地貌地质，均被切成被切成1010厘米至厘米至1010多米深沟，造成了很多米深沟，造成了很多大小不等，高度多大小不等，高度1-31-3米，宽为数米至米，宽为数米至1010多米，最长达多米，最长达140140余米的地震鼓包地余米的地震鼓包地带，形成了带，形成了426426公里的地震断裂带。其公里的地震断裂带。其间地震裂缝深不可测，展现了大自然的间地震裂缝深不

10、可测，展现了大自然的神奇景观神奇景观, ,是目前世界上最长、最新的是目前世界上最长、最新的断裂带，是我国大陆有史以来最长的一断裂带，是我国大陆有史以来最长的一条地震变形带。条地震变形带。活断层与地震的关系图片说明:2008-10-20日，科考队员在测量2001年昆仑山大地震形成的断裂情况，当日，中国科学院可可西里科考队在库赛湖两岸展开科学考察 132542001年年11月月14日昆仑山发生日昆仑山发生8.1级大地震，震出级大地震，震出了一段厚达十余米的地下冰剖面，为冻土专家了一段厚达十余米的地下冰剖面，为冻土专家提供了十分宝贵的研究素材提供了十分宝贵的研究素材 由中国地震局组织的中、法联合考察

11、组专家在考察完昆仑山大地震遗址后认为，遗址除具有重要的科研价值外，还具有极高的观赏价值，开发前景广阔。 8级以上地震具有千年以上周期，到下一次如此规模的地震到来可能是千年以后的事了。 这些地表破裂现象内含深厚、丰富多彩，地震鼓包错列有致，地震裂缝深不可测，展现了大自然的神奇景观，具有极高的观赏价值和广阔的旅游开发前景。 昆仑山（4767米）地震地表裂缝昆仑山巍巍昆仑山活断层与地震的关系概括如下：n绝大多数强震震中分布于活断层带内。绝大多数强震震中分布于活断层带内。n我们知道全球有两个大的地震带：环太平洋带和地中海一喜马拉雅带。 两者释放的能量占全球地震总能量的95，而这两个带部是活动的板块边界

12、大断层带。n世界上著名的破坏性地震所产生的地表世界上著名的破坏性地震所产生的地表新断层与原来存在的断层走向一致或完全新断层与原来存在的断层走向一致或完全重合。重合。n如1906年美国旧金山发生的8.3级地震沿圣安德列斯断层产生了450公里的地表破裂；我国1920年的宁夏海原地震、 1931年的新疆富蕴地震、1932年的甘肃昌马地震、1970年的云南通海地震、 1973年的四川炉霍地震、 1988年的云南澜沧一耿马地震等,都产生了与原断层大体重合的新断层。活断层与地震的关系n在许多活动断层上都发现了古地震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（指有仪器记录以前的地震）及其

13、重复现象。复现象。n每一发震断层上的重复时间从几百年重复时间从几百年至上万年。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。活断层与地震的关系n大多数强震的极震区和等震线的延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。的前震和余震也沿断层线性分布。n 震源力学分析（震源机制）得出，震源力学分析（震源机制）得出，震源错动面的产状大部分和地表断层震源错动面的产状大部分和地表断层一致。一致。总之，这些自然现象说明：地震带与活断层有着成因

14、上的密切联系。因此可通过地震带发现和研究活动断层带，而活动断层带的存在和断层作用又是产生地震和地震分布的根本原因。 活断层与地震的关系四、活断层的分类n活断层有不同的分类。 n1 1、按运动速率分为、按运动速率分为A A、B B、C C不同级不同级别；别；nA A级活断层级活断层：1千年中位移1m，或1千年至少发生1次1m以上位移的地震的断层nB B级活断层：级活断层： 1千年中位移10cm1m，或1千年至1万年中发生1次1m以上位移的地震的断层nC C级活断层：级活断层： 1千年中位移10cm，或1万年中发生1次1m以下位移的地震的断层活断层分类n按活断层长期平均移动速率分为按活断层长期平均

15、移动速率分为AAAA、A A、B B、C C级别；级别；n AAAA活断层活断层1010100mm/a100mm/a，nA A活断层活断层1 110mm/a10mm/a，nB B活断层活断层0.10.11mm/a1mm/a，nC C活断层活断层0.010.010.1mm/a0.1mm/a，活断层分类n2 2、按运动性质分为、按运动性质分为粘滑粘滑( (伴地震）伴地震）的和蠕滑的；的和蠕滑的；n3 3、按发震与否分为发震的和非、按发震与否分为发震的和非发震的；发震的；n4 4、根据断裂的主次关系分：主、根据断裂的主次关系分：主断层、分支断层与次级断层断层、分支断层与次级断层活断层分类n5 5、根

16、据活断层与地震关系分地震断层和震源、根据活断层与地震关系分地震断层和震源断层。断层。n地震断层：地震断层：近代大地震造成的具有一定规模和连续分布的地表破裂带。又称地震断裂。n通常具有如下特点沿控制地震的先存断层上产生错动其展布产状和位移性质与活动断裂带相一致成为活动断裂带的直接表现一般7级以上地震都伴有明显的地震断层。除与震级大小有关外并与震源深度活动断裂带的规模和区域构造背景密切相关。 n中国最长的地震断层是1920年宁夏海原 8.5级大地震所形成的长度达230公里水平位移量达5米垂直位移量为1米。 活断层分类东京大学解释汶川地震（东京大学解释汶川地震（2008年年5.1）震中区域、周边区域

17、、活断）震中区域、周边区域、活断曾及主要历史性地震数据曾及主要历史性地震数据 n6 6、按几何形态（两盘相对运动方向）、按几何形态（两盘相对运动方向）分为分为走滑走滑（又分左旋和右旋）、倾滑（又分左旋和右旋）、倾滑（正断和逆断正断和逆断）和混合型等。）和混合型等。活断层分类五、活断层活动参数n1 1、活断层的长度和错动幅度、活断层的长度和错动幅度n是表征活断层活动规模的重要指标。不同活断层规模相差很大，错动幅度可达几十、几百公里；小的仅几十、几百米。n错动幅度用构造地貌法确定：n水平错动幅度：常用调查水系、冲沟、山脊等的断错。n垂直错动幅度：常用地貌如阶地、夷平面、海岸线和海蚀洞等（精确水准测

18、量）。n据统计：活断层平均位移为0.4米，大多数断层最大位移小于5-6米。地面错断的长度决定震级大小和震级深度，一般大于7.5级的浅源地震伴有地表错断，小于5.5级者少有地表错断。活断层的活动参数2010-9-4日发生在新西兰的7.2级地震比起今年1月发生在海地的地震还要大，新西兰地震没有人员死亡，而海地地震遇难人数却高达20万人。 新西兰地震产生断裂带致地表移动新西兰地震产生断裂带致地表移动3.5米（第二大城市米（第二大城市Christchurch)2、活断层的滑动速率和错动周期n活断层的平均滑动速率：单位时间内活断层错动的距离。n错动周期：活断层两次突然错动之间的时间间隔。活动层上的地震重

19、复间隔代表断层的活动周期。活断层的活动参数六、活断层的调查n分阶段：n首先，区域踏勘，研究区域地质、大地构造与地震活动性。n第2阶段，详细地质测绘，测绘范围由断层宽度及伴生地震震级而定，控制宽度一般不小于0.8公里。n调查方法见P26页表1-2。七、活断层的判别n1 1、地貌标志、地貌标志n地貌上的标志有，断层崖、三角面、洪积扇叠置、河流裂点等；河流、山脊或冲沟的水平位错；全新世以来的最新地层被错断现象，往往是活断层存在的证据；地表疏松土层若出现大面积有规律分布的地裂缝，且其总体延展方向又与基底断层的方向大体一致时，是基底活断层的有力证据；深断裂第四纪新活动（复活）所形成的第四系内断层； 活断

20、层的判别B断层三角面，H错动河流，J断头河，活断层的判别n2 2、地震活动标志、地震活动标志n地震学方法也可以帮助我们进行判断，一是1M3级地震频繁发生，且震中线性分布良好，再是沿断层发生两个或更多个中强以上地震，都是活断层存在的证据。n3 3、地层错动标志、地层错动标志活断层的判别n4 4、地球化学和地球物理标志、地球化学和地球物理标志n地球化学：地球化学：活断层上断层气和放射性异常。断层活动过程中释放各种气体,如He、H2、CO2、Rn、Ne、Hg、Sb、Bi等，形成地球化学异常。n氡气高浓度异常，径迹法调查。n射线强度异常， 射线测量。n地球物理标志：地球物理标志：重力、磁性、地温异常。

21、重力、磁性、地温异常。活断层的判别n 例如：重磁异常于安宁河断裂冕宁一西昌段呈一南北向的相对高值，等值线呈圈闭状态，0-70km内为正异常而西昌和冕宁北两段则为相对低速区。该断裂在西昌南、西昌-冕宁和冕宁北这三段的壳内物质性质存在明显差异显示分段现象的存在。n还可以利用遥感影象解译遥感影象解译资料帮助判断活动断层，前述地貌标志中的断层崖、水系变迁、冲沟、山脊的水平位错等在遥感影象上均有反映；冲积层中的活断层带经常构成地下水的障壁，往往沿活断层出露一系列泉，或形成断层两侧地下水位高程不同，致使地面的色调或植被不同，成为遥感影象判别活断层的有力标志。遥感影象解译活断层时应注意现场调查验证。活断层的

22、判别n另外，还可以用断层新活动年龄测定年龄测定的方法对活动断层的最新活动年龄进行测定，用以确定断层是否为活断层或进一步确定其活动年代。如如14C14C法，热释光法，热释光法、电子自旋共振法、铀系测年法，以法、电子自旋共振法、铀系测年法，以及光释光法等。及光释光法等。这里应当指出的是，由于测年方法本身的局限性及样品采集等方面的原因，目前测年数据的可信度还不太高，所以应注意综合分析。活断层的判别n郯庐断裂为例：南起大江边广济附近北达东北边境。事实上，该断裂在沈阳以北和庐江以南的结构较为简单，只有中段(沈阳至庐江)呈多支组成的复杂图象。该断裂系在渤海及其以西交截燕山山前断裂系，形成更为复杂的结抅。n

23、史前或现今地震分布与断裂的关系呈分段表现；如郯庐断裂中段在历史上曾孕育八级大震，北段和南段孕震能力则很敞弱：中段在渤海附近与燕山南麓断裂带交汇，同时受到大行山断裂北段的影响，形成了沈阳津唐和渤海三角形断陷孕震区。n总之，活断层的确定是一项复杂而重要的工作，应采取特别慎重的态度，不应仅根据单一标志、单一方法来确定，而应采取综合评判综合评判的方法。活断层的判别本章学习要求与习题掌握活断层的概念、活断层与地震的关系及其调查掌握活断层的概念、活断层与地震的关系及其调查研究方法；了解活断层的判别标志。研究方法；了解活断层的判别标志。思考题思考题1. 1.活断层的常用调查方法有哪些？活断层的常用调查方法有哪些？ 2. 2.活断层的野外判别标志有哪些？活断层的野外判别标志有哪些？ 3.3.活断层与地震关系如何？举例活断层与地震关系如何？举例说明说明本章学习要求本章学习要求