簡述活斷層鑒別方法2

A. 什麼樣的斷層是活斷層

活斷層是指目前正在活動著的斷層，或是近期曾有過活動而不久的將來可能會重新活動的 斷層。後一 種情況也可稱為潛在活斷層各國學者對目前正在活動著的斷層；

因有鑒別標志佐證而無爭議; 但對潛在活斷層的判定則有不同見解。爭論的焦點主要是對「近期」一詞的看法不同，即對活斷層活動時間的上限有不同的標准。

活斷層以地震方式產生間歇性的突然滑動，圍岩強度高，兩盤粘在一起，不產生或僅有極其微弱的相互錯動，從而不斷積累應變能，當應力達到圍岩鎖固段的強度極限後，較大幅度的相互錯動在瞬間突然發生，引發地震。

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活斷層具有分段破裂特性，一條活斷層的不同段落往往具有不同的破裂活動歷史，它們可能分別發生破裂，每一次破裂對應一次地震。因此，通過對活斷層破裂分段的研究，可以有效地提高地震預報的精度。

對活斷層的研究可以通過航衛片解釋、地質地貌調查、地質填圖、探槽開挖等手段，在第四系覆蓋地區則必須使用各種地球物理探測和工程地質勘探方法。

其目的就是要查明活斷層的位置、活動時代、運動性質、滑動速率以及該斷層上曾經發生地震的情況。

B. 簡述用紫外分光光度法定性鑒定方法有哪些

1、比對最大吸收峰的方法；
2、摩爾吸光系數的比對法；
3、比對吸收光譜曲線法。

C. 野外如何鑒別活斷層

野外識別斷層需要豐富的野外經驗，不是一兩句話能說清楚的。如果你想應付考試，就按書上的回答吧。也只有國內考試會出這樣的題目。不過，我還是給你說說野外斷層存在的可能標志（注意是可能標志，許多證據要相互佐證，綜合分析），希望有幫助：
1、存在斷層三角面
2、地貌有突然變化：如前面仁兄說的陡峭的崖壁，還有順山脊走向地形突變、沿線狀界線兩側地貌明顯不同，存在平直的山谷、一線天，河流生硬地拐彎等等
3、岩層沿走向不連續、錯位，或岩體界線不連續、錯位
4、存在線狀、帶狀分布的破碎帶
5、泉水線狀分布
6、地層厚度突然變化
7、能看到諸如糜棱岩、構造角礫岩、擦痕等特徵性標志

D. 識別活斷層在地質，地貌方面有哪些標志

①地質方面
保留在最新沉積物中的地層錯開,是鑒別活斷層的最可靠依據.一般地說,只要見到第四紀中、晚期的沉積物被錯斷,無論是新斷層或老斷層的復活,均可判定該斷層的活動性.需注意與地表滑坡產生的地層錯斷的區別.
活斷層的斷層帶(面)一般都由鬆散的破碎物質所組成,而非復活老斷層的破碎帶均有不同程度的膠結；所以鬆散、未膠結的斷層破碎帶,也可作為鑒別活斷層的地質特徵.
伴隨有強烈地震發生的活斷層,當強震過程中沿斷裂帶常出現地震斷層陡坎和地裂縫,是鑒別活斷層的霞要依據.非構造的地裂縫一般無一定的方向性.
②地貌方面
活斷層分布地段往往是兩種截然不同的地貌單元直線相接的部位,其一側為斷陷區.而另一側為隆起區.由於在近期地質時期內斷塊的長期活動,高聳區和低窪的平原、盆地分化幅度很大.地貌上的突然變化及沉積物厚度的顯著差別是活動性斷裂存在的重要標志.
走滑型的活斷層,常使通過它的河流、溝谷方向發生明顯的變化；當一系列的河谷向一個方向同步移錯時,即可作為確定活斷層位置和錯動性質的佐證.根據水系移錯的距離和堆積物的絕對年齡,即可推算該活斷層的錯動速率.山脊、山谷、階地和洪積扇等的錯開,也是鑒別走滑型活斷層的標志.
近期斷塊的差異升降運動,可使同一級夷平面分離解體,高程相差數百米,以至上千米.為數不少的活動斷裂在地貌上為深切的直線形河谷,當斷層兩盤相對地升降,則兩岸階地的高度有差別,同一級階地的高程在斷層兩側明顯不同.由於階地形成的時代較夷平面新,所以在鑒定活斷層時更為可靠.

E. 活動斷裂的涵義及研究方法

自20世紀20年代Willis和Wood提出活斷層的概念以來，活動斷裂的研究一直受到各國際地學組織、地質學家和工程地質專家的重視，這是因為活動斷裂不僅為研究現今地球動力學提供了最為重要和直接的證據，而且活動斷裂控制了內外動力地質災害的發生，同時斷裂的蠕滑和粘滑還可能使建（構）築物遭受不同程度的破壞。目前，人類工程活動正向深部和活動構造區不斷推進，活動斷裂引發的工程地質問題和地質災害日益突出，這迫使人們投入大量的人力和物力去研究活動斷裂。

一、活動斷裂的涵義

到目前為止，對活動斷裂的定義國內外還存在不同的觀點和認識，主要集中在活動斷裂的最新一次活動的時間下限、活動斷裂分類（活動強度級別和活動時間的界限劃分）等方面。產生上述分歧的主要原因是：①目前國內外劃分活動斷裂的標准和原則不統一；②各研究者在地殼運動規律的認識上存在差別；③研究者所處的行業不同，特別是研究活動斷裂的目的和任務不同。

Willis（1923）將活動斷裂定義為：「有可能發生滑動的斷層」，尼古拉耶夫（1962）將新近紀以來形成的、決定現代地形基本輪廓的各種構造運動和構造變動稱為新構造運動，將新構造運動時期所形成的不同類型的構造變形系統稱為活動構造，將新構造運動期形成的不同性質、不同規模、不同方向的斷裂構造統稱為活動斷裂。這一觀點曾一度被中國許多學者所接受。Bonilla（1970）認為：「活動斷層是不久前曾經活動，且在不遠的將來可能再次活動的斷層」。丁國瑜（1982）提出：「嚴格說來，活斷層一詞的含義還有許多不明確和有爭議的地方。但一般說來，把活斷層限定為第四紀至今還活動的斷層，即指那些正在活動或斷續活動著的斷層」。任震寰（1983）、許學漢（1994）與其觀點相似。1983年聯合國教科文與國際地科聯組織的國際地質對比計劃——全球主要活動斷裂的對比項目（IGCP—206）將活動斷裂的研究時代從新近紀、第四紀一直持續到現今，把它作為一個連續的過程來處理。美國地球物理研究學會（1986）將活動構造定義為：「對人類社會有顯著影響的時間尺度（幾十年～幾百年）內產生地殼變形的構造過程」。美國原子能委員會和美國核規范委員會將過去5萬年內至少發生一次顯著活動或過去50萬年內發生一次以上顯著活動的斷裂構造稱為能動斷裂。李興唐等（1987）認為，第四紀以來活動過，且未來有可能活動的斷裂稱為活動斷裂。強調活動斷裂必須是基岩內的前第四紀深斷裂或在第四紀期間復活的區域性大、中型斷裂。而對於那些在斷裂帶內或其附近的第四系中，存在著與它有成因聯系的構造形變出露於第四系中的規模較小的斷層，只能稱其為第四紀斷層或活斷層，以示與前者的區別。中華人民共和國岩土工程勘察規范（GB50021—2001）將全新地質時期（1萬年）有過地震活動或近期正在活動，在今後100年內可能繼續活動的斷裂定義為全新活動斷裂；將近500年內發生過5級以上地震、未來100年內可能發生5級以上地震的全新活動斷裂定義為發震斷裂；將1萬年以前活動過、1萬年以來沒有活動過的斷裂定義為非全新活動斷裂。鄧起東（2003）將晚更新世或距今10萬～12萬年以來有過活動的斷裂定義為活動斷裂。周本剛（2004）將距今3萬年（華南地區為5萬年）以來有過活動的斷層定義為工程活動斷層。

總之，目前關於活動斷裂的定義還存在很大的分歧，還沒有一個各行業通用的國際標准和國家標准。綜合考慮上述有關活動斷裂的觀點和有關國家標准並結合青藏高原和西南地區新生代以來的構造演化規律，認為在青藏高原及其周邊地區的重大工程規劃過程中，將第四紀以來有過活動的斷裂作為活動斷裂來處理是比較適宜的，鑒於青藏高原東南部高山峽谷區的地形地貌條件和第四紀地質特點，應當將晚更新世以來的活動斷裂作為重點研究對象。

二、活動斷裂的主要研究方法

1.活動斷裂的鑒別標志

對活動斷裂的鑒別標志，易明初（1993）進行過系統總結，歸納出地層標志、地貌標志、斷裂破碎帶標志、地下水標志、岩漿活動標志、地震標志、遙感標志、考古標志和儀器測量標志9大類76條活動斷裂鑒別標志。許學漢（1994）提出從地形地貌、形變觀測、地球物理異常、遙感影像特徵、地震活動性、火山活動、溫泉分布及構造事件測年等不同方面鑒別活動斷裂。Keller和Pinter（1996）從歷史地震與古地震、第四紀地質、構造地貌、大地測量、地貌指數、河流變遷、海岸地貌和造山作用不同角度，系統論述活動斷裂鑒別標志。韓同林（1987）對西藏活動構造分布、形成時代與構造-地震、構造-地貌、構造-地熱關系進行過專門討論。吳章明等（1992）從構造地貌、地震地質和遙感影像角度分析了西藏中部活動斷裂鑒別標志。丁國瑜等（1993）進一步論述了不同類型活動斷層及分段性鑒別標志，包括形態標志、地貌標志、變形標志、岩石地層標志、地震標志和地球物理標志。馬宗晉（1992）將活動斷裂鑒別標志歸納為遙感影像標志、構造地貌標志、地層變動標志、水文地質標志、斷裂結構組成標志和斷裂微地貌標志幾大類型。以下結合滇藏鐵路沿線的地質構造背景，對適合高山峽谷區活動斷裂鑒定的主要標志總結如下：

（1）遙感影像標志

活動斷裂在衛星和航空遙感圖上常有顯著的線性影像標志，尤其是主幹活動斷裂在遙感影像圖上常呈現出明顯的線性淺色或深色帶。線性色調的粗細、長短、深淺、隱顯是區分活動斷裂規模、活動強弱的重要標志；強烈活動斷裂的特徵一般是線性色調明顯或兩側色調反差強、影像粗、連續性好，往往反映長達百餘公里、寬至數公里的活動斷裂帶；活動性不明顯的斷裂，線性形跡僅隱約可見，兩側色調反差微弱，肉眼難以分辨，缺少第四紀活動標志（馬宗晉，1992）。

對ETM衛星遙感資料進行特殊圖像增強處理，能夠使活動斷裂及相關地形、地貌、水系、沉積等線性影像更加清晰，從而提高活動斷裂遙感解譯的精度和可靠性。滇藏鐵路沿線的ETM遙感數據和圖像質量總體優良，對活動斷層及斷層位移具有良好的解譯效果。在一些關鍵地段，將中小比例尺的衛星遙感影像和大中比例尺航空照片結合起來進行綜合解譯，或者應用高精度、高解析度的SPOT衛星遙感資料鑒別活動斷層、確定斷層位移，取得了很好的效果。

（2）斷裂帶構造變形與斷層位移標志

斷裂運動常伴有強烈的構造變形，形成不同類型的構造岩和形變構造。斷裂帶常見的構造岩包括斷層角礫岩、碎裂岩、碎粒岩、假玄武玻璃、斷層泥等。活動斷層破碎帶常發育新鮮的斷層泥或未膠結的鬆散斷層角礫、沿斷層帶發育構造楔和崩積楔；在一些斷層面發育擦痕、階步和摩擦鏡面，對斷層擦痕、階步進行觀測可判斷斷層性質和運動方向。斷層泥、斷層鈣質膠結物和崩積物可用熱釋光、光釋光、鈾系、ESR、¹⁴C方法測年，以便進一步確定斷層活動時代。活動斷層破碎帶常切割第四紀地層，斷層內部常發育不同類型的節理或裂隙，部分活動斷層發育片理，並伴生小型褶曲。不同性質的活動斷層具有不同特點的斷層位移，活動走滑斷層常長距離水平錯動第四紀地貌面如夷平面、河流階地、湖岸階地與水系、山脊、沖洪積扇等，導致水系與沖洪積扇定向遷移；部分活動走滑斷層切割錯斷河流，形成斷頭河和斷頭溝。活動正斷層切割第四紀地貌面，導致地貌面高度梯次規律性變化，如玉龍雪山東麓活動斷裂成為盆-山邊界斷層。活動逆斷層切割錯動地貌面，導致地貌面順斷裂帶發生梯次抬升，如喜馬拉雅山主中央逆沖斷裂帶（MCT）。通過觀測斷層錯動的第四紀不同時期沉積標志，可以鑒別活動斷層性質和不同時期位移量，估算斷層運動速度。在探槽揭露的斷層帶和天然斷層剖面，對斷層產狀、構造岩結構組成、錯斷地層時代、斷層運動特點進行觀測，對鑒別活動斷層、測定斷層活動時代、判別斷層性質具有重要意義。

（3）地層與沉積標志

盡管滇藏鐵路沿線大部分處於高山峽谷區，但在活動斷裂調查過程中，地層與沉積標志仍是鑒別活動斷層、判別斷層活動時代的良好依據。通過觀測斷層與地層關系，測定受斷層切割、錯斷、控制的地層時代，能夠良好地確定斷層活動時期。滇藏鐵路沿線廣泛分布著第四紀不同時期冰磧和冰水沉積、湖相沉積、沖洪積物等，對這些沉積地層進行精確測年，建立第四系地層的年代框架，能夠為鑒別、研究活動斷層提供重要科學依據。明顯切割、錯動上更新統湖相沉積地層、上更新統河流相礫石層、上更新統冰磧物和冰水沉積物、上更新統泉華沉積而未明顯切割全新統沉積層的斷層均屬晚更新世活動斷層；明顯切割、錯斷全新統河流相砂礫石層、全新統湖相沉積層、全新統泉華沉積、全新統冰磧和冰水沉積的不同性質斷層均屬全新世活動斷層。

（4）地震標志

活動斷裂不均勻粘滑運動是孕育地震的重要原因，活動斷裂對地震孕育、發生和分布具有顯著的控製作用。因此歷史地震和古地震是鑒別活動斷裂、研究斷裂活動習性的重要標志。古地震、歷史地震、現代地震分布明顯受活動斷裂控制，地震遺跡如地表地震破裂帶、堰塞塘、地震裂縫、地震陡坎、地震崩積楔、地震沙土液化、地震崩塌、古地震溝成為全新世活動斷裂（地震斷裂）重要鑒別標志。儀器觀測、記錄地震震中的顯著線性分布能夠良好地揭示地震斷裂的空間分布。古地震斷層具有快速切割、錯動痕跡，如快速剪切、錯斷鬆散沉積物中的礫石、結核、湖相沉積和人工建築。古地震斷層被後期沉積所覆蓋、掩埋，通過確定切割地層和覆蓋層的時代，可以判別古地震發生相對時代和古地震復發規律。古地震溝是古地震活動所遺留的具有陡坎的線性凹地和線性溝槽（馬宗晉，1992），是鑒別古地震和地震斷裂的重要標志之一。

統計分析表明，地震震級和復發周期與斷層運動速度存在函數關系，斷層運動速度越大，活動性越強，地震復發周期越短。因此，地震破裂、地震分布、地震遺跡既是研究地震活動規律的重要線索，也是鑒別地震斷裂、研究斷裂活動規律的重要標志。值得指出，活動斷裂鑒別的地震標志僅適用於粘滑型地震斷裂，對蠕滑型活動斷裂需要應用其他非地震標志進行鑒別。

（5）地貌標志

不同性質的活動斷層對地貌形成演化都具有顯著的控製作用，形成不同類型的斷層地貌。常見活動斷層地貌包括斷層陡坎、斷層三角面、斷層溝谷、斷層隆起、懸谷與斷層崖、不對稱地貌階地、地貌分界及地貌梯度帶。不同類型的斷層地貌成為不同性質活動斷層鑒別的常用標志；但僅據活動斷層的地貌標志難以確定斷層時代和准確標定斷層位置，需要與沉積標志、地震標志、物探標志及年代學標志等有機地結合，進行綜合分析，必要時可以考慮使用鑽探和槽探方法進行揭露。

活動斷層切割現代水系和溝谷，導致水系和溝谷錯位、偏離、急劇拐彎，形成斷頭河、斷尾河、斷塞塘及斷層兩盤河谷寬度的不對稱現象。活動斷層也能夠切割、錯斷現代沖洪積扇體，切割、錯斷夷平面、河流階地、山脊、湖積台地，成為鑒別活動斷層、測量斷層位移的重要標志。

（6）溫泉活動

天然溫泉是地殼深部熱水沿活動斷裂運移、富集並向上湧出地表所形成的、具有較高溫度的上升泉水，是地球內部熱能釋放的重要方式之一。溫泉據泉水溫度劃分為低溫溫泉（25～40℃）、中溫溫泉（40～60℃）、中高溫溫泉（60～80℃）、高溫溫泉（80～100℃）和沸泉（≥100℃）。絕大部分天然溫泉分布都嚴格受活動斷裂控制，出露於斷層谷地和山麓地區斷層破碎帶；很多著名的溫泉發育於不同方向區域性活動斷裂的交叉復合部位，高溫溫泉活動帶和強烈地震活動帶在空間上具有良好的對應關系。張性正斷層、張扭性斜滑斷層和扭性走滑斷裂都是溫泉形成的有利構造部位，部分中低溫溫泉受褶皺構造和地形地貌控制，與斷裂關系不明顯。

滇藏鐵路沿線絕大部分溫泉都成群、成帶分布於活動斷裂帶與裂陷盆地、拉分盆地與斷陷盆地，盆地內部溫泉空間展布明顯受盆緣邊界活動斷裂或盆內活動斷層控制。因此，天然溫泉既是斷裂活動的產物，又是活動斷裂的重要鑒別標志，環形或橢圓形溫泉群常指示不同方向活動斷裂的交叉復合，線性展布的溫泉群和泉華群能夠較好地指示活動斷裂的位置。

（7）地球物理異常

地球物理探測如電法勘探、地震反射、氡氣測量能夠較好地揭示隱伏活動斷裂的位置、產狀和性質，是活動斷裂鑒別的重要標志。活動斷裂具有良好的含水性，產生顯著的低電阻率異常，與完整岩石之間的電性差異較大。採用直流電聯合剖面測深方法，通過固定電極距的電極排列，沿剖面線逐點供電和測量，獲得視電阻率剖面曲線。應用電法勘探獲得測線的視電阻率曲線，地下岩層、土層橫向電性變化有明顯反應，對追索構造破碎帶、確定活動斷層位置具有良好效果。氡氣放射性測量是勘測活動斷裂的成熟方法，通過測量土壤氡及其衰變子體產生的α粒子的數量，能夠有效地確定活動斷層和構造破碎帶位置和寬度。部分學者觀測到氡氣含量在地震前後的顯著變化規律，並嘗試應用氡氣含量連續觀測方法監測斷層運動和地震活動規律。活動斷裂還具有顯著的地震波速異常，斷層面和斷層破碎帶對地震波傳播具有顯著影響，能夠利用地震探測方法揭示活動斷層和隱伏活動斷層的產狀、性質和延伸情況。

2.斷裂活動時代的測年方法

測年技術的發展為定量研究斷裂活動時代提供了有效工具，常用的活動斷裂測年方法包括鈾系等值線測年、電子自旋共振（ESR）測年、熱釋光（TL）測年、光釋光（OSL）測年和¹⁴C同位素測年，通過測定斷層切割最新地層、覆蓋斷層的最老地層、斷層破碎帶方解石脈、斷層泥和構造楔形體的形成年齡，確定斷層形成與活動時代。本次研究主要應用鈾系等值線、電子自旋共振（ESR）、熱釋光（TL）、光釋光（OSL）、¹⁴C等測年方法，取得可靠的年代學數據。

（1）鈾系等值線法測年

鈾系法是鈾系不平衡測年方法的簡稱。鈾系不平衡測年方法的基本原理是：自然界中存在3個放射性衰變系列，放射性元素鈾、釷和錒的衰變遵循以下放射性衰變規律：

滇藏鐵路沿線地殼穩定性及重大工程地質問題

式中，t代表時間（年齡）；N₀為初始放射性強度；N為t時的放射性強度。放射性系列中的母體與子體元素在復雜的地球化學環境中，由於溶解度的差異、擴散遷移、吸附作用、齊拉-契滿斯效應等物理和化學性質的差別，當地質條件改變時，子體從母體的衰變鏈中分離出來，造成衰變平衡的破壞，從而使子體相對虧損或相對過剩。通過測定樣品中母體與子體含量，根據衰變產物的積累或過剩產物衰變的方法，可由衰變定律推算出年齡。

在天然放射性系列²³⁸U^-206Pb中，當母體與子體達到平衡時，有λ₁N₁=λ₂N₂=λ_nN_n。然而，當樣品所處的地球化學環境改變時，平衡鏈被破壞，造成子體的相對虧損或相對過剩，即鈾系不平衡。²³⁰Th和²³⁴U是衰變鏈中的2個子體，假定在封閉系統中，²³⁰Th全部由樣品的²³⁸U和²³⁴U衰變生成，那麼²³⁰Th／²³⁴U比值可用下式表示：

滇藏鐵路沿線地殼穩定性及重大工程地質問題

²³⁰Th隨時間的生長速率為：

滇藏鐵路沿線地殼穩定性及重大工程地質問題

式中，λ₂₃₀、λ₂₃₄、λ₂₃₈分別是²³⁰Th、²³⁴U、²³⁸U的衰變常數。根據實際測量得到的²³⁰Th／²³⁴U和²³⁴U／²³⁸U的比值，按照上述公式計算年齡t。²³⁰Th的半衰期（T_1／2）=75200年，這一方法可以測44～40萬年的樣品，是鈾系法中最為常用的方法。U系法測年范圍一般在4000年至30萬年之間。

對海洋珊瑚礁與洞穴純碳酸鹽，可直接測定樣品²³⁰Th/²³⁴U和²³⁴U/²³⁸U比值，計算樣品形成年齡。但湖相沉積與斷層相關碳酸鹽樣品常含早期礦物殘留物，由於難以將樣品碳酸鹽相和非碳酸鹽相完全分開，新生碳酸鹽礦物和殘留非碳酸鹽礦物年齡相差很大，因此常規分析方法難以得到合理的年齡數據。通常可以對所測量的含碳酸鹽沉積物樣品採用篩分和沉降方法對樣品進行粒級和密度分選，取得3～4個子樣；對每個子樣進行全溶，分別測定U、Th同位素比值，以²³⁴U/²³²Th對²³⁸U/²³²Th作圖，所得等值線斜率就是碳酸鹽²³⁴U/²³⁸U比值；以²³⁰Th/²³²Th對²³⁴U/²³²Th作圖，所得等值線斜率就是碳酸鹽²³⁰Th/²³⁴U比值；這樣得出的比值代表去掉碎屑和殘留物質污染的新生碳酸鹽的同位素比值，代入公式可計算得出新生碳酸鹽樣品的形成年齡，稱之為U系等值線年齡。

鈾系法測年樣品應新鮮，不純碳酸鹽中碳酸鹽樣品含量盡可能高。本次研究主要採用鈾系等值線法對湖相地層、鈣質泉華、鈣質膠結物進行測年，取得了良好效果。

（2）電子自旋共振（ESR）測年

斷裂在形成與活動過程中，沿斷裂破碎帶常形成不同類型的斷層裂隙，成為地下水或熱流體儲藏和運移的重要場所，並在一定溫壓條件下（溫度≤100℃，深度≤3 km）沉積同構造期方解石脈與石膏脈。採取同構造期的方解石脈與石膏脈樣品，應用電子自旋共振（ESR）方法測定其年齡，便可以確定斷層的形成活動時代。其原理是：樣品自形成以來，受到周圍環境的放射性輻射，在晶體內部產生空穴電子。樣品所受到輻射總劑量（Nd）與樣品所積累的空穴電子數量呈正比，而樣品空穴電子數量可通過ESR磁譜儀測定，由此可以確定樣品在地質歷史時期所受輻射總劑量（Nd）。

樣品所受輻射總劑量（Nd）的測定是ESR測年的關鍵。將樣品粉碎，挑選0.1～0.2 mm的純方解石或純石膏顆粒，在0.1N的鹽酸溶液中浸泡3分鍾；然後用蒸餾水清洗樣品，在60～70℃的溫度條件下將樣品烘乾。將烘乾後的樣品縮分為5～8份，每份樣品重300 mg。將縮分後的樣品用⁶⁰Co產生的劑量為5、10、20、30、40、50、60、70、80krad的γ射線照射。將照射後的樣品放入石英管，用ESR波譜儀測定樣品的波譜曲線與信號強度。樣品的ESR信號強度（I）與⁶⁰Co劑量呈線性相關關系或指數相關關系，相關直線或曲線在⁶⁰Co坐標上的截距（信號強度I=0）便為樣品自形成以來所受輻射總劑量（Nd）（Henning et al.，1983；Wagner，1998）。ESR測年的另外一個重要參數是年輻射劑量（D），與樣品放射性元素U、Th、K含量呈線性相關關系。可通過測定樣品或環境中放射性元素U、Th、K含量，根據放射性平衡模式得到各元素放射性衰變對α、β、γ射線強度的貢獻（Henning et al.，1983；Nambi and Aitkan，1986），計算年輻射劑量（D）。計算公式如下：

滇藏鐵路沿線地殼穩定性及重大工程地質問題

上式中，U表示放射性元素鈾含量（×10^-6），Th表示放射性元素釷含量（×10^-6），K表示放射性元素鉀含量（%）。在測定樣品輻射總劑量（Nd）與年輻射劑量（D）的基礎上，依據公式t=Nd/D，計算得出樣品年齡（t），進而確定斷層活動時期。

（3）熱釋光（TL）測年

熱釋光（TL）測年是從考古學發展起來的一種方法，目前已經成為第四紀沉積年齡和第四紀地質事件年代的重要測年手段。其原理是：物質加熱至400～500℃，能發出一種光（熱釋光），再加熱，光消失，即貯存的能量被耗盡。因為某些晶體礦物通過放射性元素能吸收一些能量，貯存起來，時間越長，吸收越多，主要吸收的是鈾、釷、鉀、⁴⁰K放射性衰變釋放出來的能量，這樣可測定岩石礦物生成或結晶時代和岩石礦物受熱時代。當岩石礦物受到斷層活動作用時，某些礦物有可能使原來的熱釋光能量全部退掉，重新積累能量。根據現在已知的能量大小可推斷其受熱事件的年代，即該晶體所經受的最後一次熱事件至今的年齡。

熱釋光法測年范圍可從幾百年至約50萬年，誤差2%～5%，測年最佳時段為5萬～10萬年。樣品採集對象主要為陶片、烘烤層、黃土及含大量方解石或石英顆粒的細砂或粉砂，樣品要求新鮮的，最好從表層刨進去20～50 cm，並進行周圍地質環境記錄。因此，在條件許可情況下，在採集陶片、磚瓦、方解石、砂土等樣品過程中，應把標本周圍的環境物質一起取來進行分析（表3-1）。

表3-1 熱釋光法測年采樣要求

（4）光釋光（OSL）測年方法

盡管TL方法可測對象種類多，然而在遇到諸如沉積作用（或構造事件）中樣品繼承性的輻射效應能否消除，即何時才作為計算沉積地質樣品的年齡起點等問題時，該類測年方法在應用理論和實驗技術上均存在難以克服的困難。為此，基於沉積作用（沉積物）的光釋光（OSL，Optically Stimulated Luminescence）測年技術開始產生並發展起來。OSL測年技術是由加拿大學者D.J.Huntley 1985年首先提出的，它為短期地質、氣候、考古事件的年代測定提供了一種有效的技術手段。與TL測年技術不同，OSL測年技術的零點是陽光，因而從根本上克服了TL測年技術零點難以確定的不足，這大大提高了測年的准確性。利用OSL信號來測定沉積物地層的年齡時，地質樣品應滿足如下條件：①沉積物中的石英等礦物在搬運、沉積過程中曾暴露在陽光之下，即使暴露的時間很短暫；②這些石英等礦物OSL信號具有足夠高的熱穩定性，即在常溫下不發生衰減；⑧沉積物沉積埋藏以來，這些石英等礦物處在恆定的電離輻射場里，它們所接收輻射劑量率為常數，這要求沉積層基本上處於U、Th、K封閉體系。只有這樣，石英等礦物天然積存的OSL信號強度測量值才是自然樣品所在沉積層的沉積年齡。

（5）¹⁴C同位素測年方法

¹⁴C同位素測年是晚第四紀研究中最常用的測年方法。在含碳質的生物死後，同位素¹²C、¹³C及¹⁴C的交換停止，這時¹⁴C按指數規律不斷衰變，半衰期為5730±40年。含碳質的物質年齡越長，剩下的¹⁴C越少。¹⁴C方法所測得年齡可由4萬年至幾百年，現在最新技術可檢測到12萬年的樣品。我國用¹⁴C年齡測定法所測得岩層的年齡最老的是5萬年。

常用¹⁴C同位素測年方法測定與斷層活動相關的沉積層含碳物質的年代，從而間接推知斷層活動的年代。測定被錯斷的沉積層年代，可得知斷層活動的下限年代；測定斷層活動的相關堆積物（如斷塞塘和崩塌楔等底部）年代，可得知斷層活動的年代；測定沒有變動的斷層上面的覆蓋沉積層年代，可得知斷層活動的上限年代。¹⁴C樣品包括各類有機碳和無機碳，樣品採集量與樣品中碳的含量有關（表3-2），對於年齡大於36000年或要求有較高精度的樣品，樣品採集量應為要求量的2倍。

（6）地質定年方法

滇藏鐵路沿線部分活動斷裂發育於第四系分布區，部分活動斷裂位於基岩出露區。第四紀不同時期、不同類型的沉積層以及地貌標志可以在鑒別活動斷裂、判別斷裂活動時代方面發揮重要作用。例如，研究程度比較高的第四紀冰磧與冰水沉積層、第四紀湖相沉積層、第四紀泉華沉積、第四紀地貌面、河流階地、河流沉積等通過區域研究和對比都有相應的時代歸屬，在不易取到年齡樣品的情況下，可以直接通過研究活動斷裂與這些沉積層和地貌標志之間的切割、覆蓋關系，大致判別第四紀斷裂的形成活動時代，為分析斷裂活動規律、估算斷裂運動速度提供重要資料。

表3-2 ¹⁴C同位素測年采樣要求

三、活動斷裂的分級

斷裂帶分級是區域地殼穩定評價需要考慮的重要方面之一。李興唐等（1987）認為，產生大地震的活動斷裂總是沿著近代活動的深斷裂和新生代以來形成的深斷裂和裂谷發育。如果沒有深斷裂，較完整的地塊不會發生中強以上地震（Ms≥5）。斷裂延伸越長，切割深度越大，斷裂的規模、深度越大。斷裂帶岩石的粘結程度越高，所需要的形變應力越大，地震的震源規模和震級也就越大。因此，斷裂規模和切割深度是控制地殼近代活動性、地震帶的極重要的因素。許多工程地質和構造地質學家都重視深斷裂與地殼近代活動性和地震的關系。

張文佑先生（1975）按照斷裂的切割深度，將斷裂分為4級，即岩石圈斷裂、地殼斷裂、基底斷裂和蓋層斷裂。在區域地殼穩定性評價研究中，斷裂帶分級的主要指標通常包括：斷裂帶的規模（斷裂帶的長度、寬度及其所涉及的構造層次等）、斷裂帶與該區不同級別活動地塊的關系及其在地塊活動中所起的作用。根據青藏高原東南緣的地質構造格局以及最新的活動地塊劃分方法，可將研究區的活動斷裂劃分為4級（表3-3）。構成一級活動地塊邊界的活動斷裂帶屬於一級斷裂帶（岩石圈斷裂），如雅魯藏布江斷裂帶、紅河斷裂帶。位於一級地塊內部構成二級活動地塊邊界的活動斷裂帶屬於二級斷裂帶（地殼斷裂），如德欽-中甸斷裂帶、龍蟠-喬後斷裂帶、麗江-劍川斷裂帶和永勝-賓川斷裂帶等。位於二級活動地塊內部的次一級活動斷裂帶屬於三級斷裂帶（基底斷裂），如麗江-大具斷裂、松桂西緣斷裂帶和鶴慶東緣斷裂帶等。位於盆地內部的中小規模斷裂一般屬於蓋層斷裂。

表3-3 活動斷裂的分級及其主要特徵表

F. 工程地質學基礎的課程中怎樣鑒別活斷層

一般鑽孔的斷層是對比出來的,根據鄰井情況、區域地層情況，看本鑽孔地層是否連續，是否和區域地層一致，是否和鄰井地層一致，如果不一致，在哪個部位不一致，具體到深度多少米的地方，比如在X米深度的地方，上部與區域或鄰井的地層一致，到X米處不連續，下部與區域或鄰井其他地層一致，那麼我們可以認為在X米處存在斷層，與鄰井或區域地層相比，本井X米深度處地層缺失或重復了多少就是斷距。

• 工程地質學是研究與人類工程建築等活動有關的地質問題的學科。地質學的一個分支。工程地質學的研究目的在於查明建設地區或建築場地的工程地質條件，分析、預測和評價可能存在和發生的工程地質問題及其對建築物和地質環境的影響和危害，提出防治不良地質現象的措施，為保證工程建設的合理規劃以及建築物的正確設計、順利施工和正常使用，提供可靠的地質科學依據。

• 工程地質學（engineering geology）研究與人類工程建築等活動有關的地質問題的科學。地質學的一個分支學科。研究目的是查明建設地區或建築場地的工程地質條件，預測和評價可能發生的工程地質問題及對建築物或地質環境的影響，提出防治措施，以保證工程建設的正常進行。

• 工程地質學產生於地質學的發展和人類工程活動經驗的積累中。17世紀之前，許多國家成功地建成仍享有盛名的偉大建築物，可是人們在建築實踐中對地質環境的考慮，完全依賴於建築者個人

• 工程地質學

• 的感性認識。17世紀以後，由於產業革命和建設事業的發展，出現並逐漸積累了關於地質環境對建築物影響的文獻資料。第一次世界大戰結束後，整個世界開始了大規模建設時期。1929年，奧地利的太沙基出版了世界上第一部《工程地質學》；1937年蘇聯的薩瓦連斯基的《工程地質學》一書問世。50年代以來，工程地質學逐漸吸收土力學、岩石力學與計算數學中的某些理論和方法，完善和發展了本身的內容和體系。在中國，工程地質學的發展基本上始自50年代。

• 工程地質學主要研究建設地區和建築場地中的岩體、土體的空間分布規律和工程地質性質，控制這些性質的岩石和土的成分和結構，以及在自然條件和工程作用下這些性質的變化趨向；制定岩石和土的工程地質分類。由於各類工程建築物的結構、作用、所在空間范圍內的環境不同，所以可能發生的地質作用和工程地質問題也不同。據此，工程地質學往往分為水利水電工程地質學、道路工程地質學、采礦工程地質學、海港和海洋工程地質學和城市工程地質學等。工程地質學的研究方法有運用地質學理論和方法查明工程地質條件和地質現象空間分布、發展趨向的地質學方法；有測定岩、土體物理、化學特性，測試地應力等的實驗、測試方法；有利用測試數據，定量分析評價工程地質問題的計算方法；有利用相似材料和各種數理方法，再現和預測地質作用的發生、發展過程的模擬方法。隨著計算機技術應用的普及和發展，工程地質專家系統也在逐步建立。

G. 活斷層的(名詞解釋)是什麼基礎工程書中

活斷層是指目前正在活動著的斷層，或是近期曾有過活動而不久的將來可能會重新活動的 斷層。後一 種情況也可稱 為 潛 在 活斷層各國學者對目前正在活動著的斷層，因有鑒別標志佐證而無爭議; 但對潛在活斷層的判定則有不同見解。爭論的焦點主要是對「近期」一詞的看法不同，即對活斷層活動時間的上限有不同的標准。

(7)簡述活斷層鑒別方法2擴展閱讀：

沿斷裂面往往發育成泉水湖泊。斷層處不宜興建大壩等大型工程，易誘發滑坡等地質災害。

地震是地球內部物質運動的結果。這種運動反映在地殼上，使得地殼產生破裂，促成了斷層的生成、發育和活動。「 有地震必有斷層，有斷層必有地震」，斷層活動誘發了地震，地震發生又促成了斷層的生成與發育，因此地震與斷層有密切聯 系。

地殼中的斷層密如織網。斷層從較小的破裂一直到上千公里的斷裂帶，有各種不同的尺度和深度，斷裂帶是多條斷層 的聚合帶。

與地震有聯系的斷層是活動斷層，過去雖運動但如今穩定的斷層叫休眠斷層，或稱為「死」斷層。

H. 人類工程活動所引起的非自然性地震

由於人類工程活動所觸發的地震，如礦山開采，采空坍陷，深井注水，水庫蓄水等所誘發的地震，礦山采空坍陷與可溶岩的陷落所形成的微弱地震一致，故不再重復。

7.1.3.1 深孔注水地震

美國科羅拉多州的丹佛洛山磯軍工廠使用深井處理廢水，在井孔周圍地區發生了一系列地震，從1962～1967年，發生三次震級為5～5.5級的地震。研究結果表明，是深井注水誘發的地震。科羅拉多州的蘭吉利油田，採用向井內高壓注水，進行第二次開採石油，引起微弱地震，1967年秋，美國地質調查所在油田設置了地震台網，開始對震中位置進行精確測定。在進行物理模型計算和現場實驗基礎上，作了控制地震試驗，提出了最後結論，如果能在那裡控制斷層內的流體壓力，也就能控制那裡的地震。

1972年1月9日開始，武昌洪山區發生1.3級地震，2月8日至12日，連續發生了三次2級左右有感地震，此為發生在市區的淺震，影響較大，故進行了專門性調查研究，調查中了解到震中有感范圍內，有一正在施工的深孔鑽井，在全孔施工過程中，出現了130個地震小震群，形成兩個密集時段。其餘時間則比較零星分散。兩個密集段的時間，正好與鑽孔通過兩個含水破碎帶相吻合，由於遇破碎帶鑽孔循環水變小與突然無返水，為保證鑽進，第一次漏水後，泵壓增至2.04～2.55MPa，注入回水漿液達14600m³之多，泵壓繼續增至5.1MPa，注入漿液達38400m³之多時，地震進入第一密集時段序列，形成三次2級以上有感地震。通過第二含水破碎帶，出現了地震第二密集時段，但因泵壓降至1.02MPa後增至2.05MPa，注入漿液量在單位時間內也減小，故第二次地震密切時段序列的地震能量，較第一次小3.7倍，此孔於1972年5月27日提前關閉撤離，鑽孔周圍區域微小地震亦停止。終孔時全孔累計注入漿液近70000m³。這是高壓向井孔注水注液引發地震的又一實例，井孔施工結束至今已36年，未再發生密集型微震序列。

7.1.3.2 水庫誘發地震

深的井孔注水而誘發地震，說明其與一定的構造條件與岩性結構特性外，和水與水柱壓力有密切關聯，因而水庫蓄水可能誘發地震，就成為廣為人們所接受的共識，對其形成機理，除必須的地質背景條件外，還有與水有關系的下列幾種論說:疊加的垂直荷載效應論;因滲水影響岩石物理力學特性的水理效應論;孔隙水壓效應論;氣爆說;滲水造成庫邊斷裂帶兩側水柱壓差所形成剪切滑動說;以及鮮為人們注意的熱彈性應力說。水庫誘發地震的成因比較復雜，形成條件有差異，現象反映不同，不是某一單一因素影響。20世紀60年代以來，由於世界上已有百餘座水庫誘發了地震，其中有四座發生了6級以上的強震，給工程造成不同程度的損害。我國新豐江水電站，也因1962年3月產生6.1級地震使壩體產生裂縫，而受到高度關注。地震、水電、高校等科研單位進行了卓有成效的科研以探求其形成機理。1976年聯合國教科文組織與大壩水庫有關的地質現象工作組，通過8～41、8～42決議，要求壩高大於100m，庫容大於1×10⁹m³的水電工程，其建成前的前期工作，須分階段進行區域地質和新構造調查，進行歷史地震分析，布置地震台網進行微震觀測和其他長期觀測，在工程投入運行前，必須有兩年的觀測資料。這些建議已成為一些國家的標准做法。我國水電工程在建設中的具體做法:前期工作採用地震地質法，即從宏觀構造展布，所屬構造體系與歷史演繹，現構造主應方向與結構面屬性，岩性、水文地質條件，水庫因素情況，結合地震調查，活斷層特性鑒別等進行類比，依據歷史地震配合短期地震監測資料進行危險震級的評估。地球物理方法，是水電工程建成運營後出現水庫誘發地震現象，進行補救性研究的一種措施。水庫地震與水柱壓力，活性斷裂構造和硬脆岩性有關，但發現一些水庫震例並無此必然條件，現列2008年前我國已知16例水庫地震簡況如表7.1:

表7.1 中國水庫地震震例表

續表

7.1.3.2.1 這些水庫地震所表現的特點:

(1)水庫地震與岩性的關系密切。出現在喀斯特發育區與灰岩密切相關的計14個;出現在岩漿岩的斷裂分布區，與花崗岩和火山岩有關的各1個;

(2)水庫地震與水庫蓄水水位之間有著明顯的相關關系。水庫蓄水不久就開始出現微震活動的8個;水庫蓄到較高水位出現地震的4個;原有弱震、水庫蓄水後地震頻度加密的2個;降低庫水位而誘發地震的2個;

(3)水庫地震與庫容大小的關系不顯。庫容大於100×10⁸m³的2個;大於10×10⁸m³的6個;大於1×10⁸m³的3個;大於0.1×10⁸m³的4個;小於0.1×10⁸m³的1個，以小於10×10⁸m³庫容誘發地震的較多;

(4)水庫地震與壩高的關系，有明顯的相關趨勢。壩高大於150m的3個。100～150m的2個，60～100m的4個。即壩高大於60m的9個。15～60m的5個。小於15m的2個。即壩高大於15m的14個，僅約為已建成壩高大於15m總數的0.1%。其中壩高大於100m的5座，占已建成蓄水壩高大於100m的29座水庫的17%;

(5)這16個誘震水庫的原地震區劃，位於無震區的7個，弱震區的7個，強震區的1個，未判明的1個。水庫蓄水所誘發的震級，強震1個，弱震8個，微震7個。微震型約近45%。壩高庫容與震級的關系。除新豐江高壩大庫誘發強震型地震外，其他水庫的震級，與壩高庫容無明顯的相關性;

(6)在構造環境上，位於中新生代斷陷盆地邊緣的10個。其餘與庫區及其邊緣有活動性斷層通過有關。部分水庫周邊有溫泉。絕大部分水庫地震的震中，分布在庫尾或庫邊周圍。僅新豐江的強震震中距大壩1.1km。震源深度一般為3～5km。

7.1.3.2.2 這些水庫地震的規律，從我國已產生水庫地震的震例情況看，水庫誘震是在岩性構造等特定地質背景條件下發生的，具有如下的規律性。

(1)水庫中分布有透水性較好的岩層，或連通性很好的透水裂隙，易造成水向深處的滲漏。這種滲漏是處於封閉環境，無向下游和向鄰谷的滲漏，只能向深部滲透;

(2)誘震所在位置的岩石，為近似均質的剛性岩體。主要為灰岩，其次為岩漿岩;

(3)位於構造上具一定活動特性的部位，如中新生代斷陷盆地的邊緣，不少震例處有溫泉，或新的斷裂活動較為明顯。這些均表明，一些地區雖非新構造運動和地震強烈活動區，仍處於一定構造應力作用條件下;

(4)水庫地震依附於原斷裂構造所分布的部位。而且大多數出現在庫邊地帶。這是由於斷層兩側形成明顯孔隙水壓差，造成較大的應力差異;原斷裂發生時使積聚應力釋放，斷層附近可能形成與之相抗衡的高應力區，前蘇聯戈爾諾給里亞地區的礦井距斷層5～10m范圍內，應力比其他部位高出2～3倍;水庫滲水形成水理和孔隙水壓效應引起主應力的相對增加。三者部分或全部疊加，易形成超過阻抗岩體強度的高應力而產生突發性破裂形成地震;

(5)震源的斷裂帶具有阻抗應變的特性。表現為斷層交會帶、切割錯動點、斷層拐點或斷裂尖滅端等處，具阻抗變形的特性。

7.1.3.2.3 水庫地震的必須條件但非必然。

從豐富的論文信息中，探求水庫誘發地震諸多因素中的必須條件，但卻非必然的發展，這要求在水庫地震形成機理研究中，在非常活躍的思路上，要堅持唯物辯證觀，在繼續作理論上擴展時開拓新思維。現按一些論文中論述較多的六個方面的相關因素進行討論。

(1)壩高與庫容。眾多學者對大壩與水庫的技術指標、地質背景條件與水庫誘發地震的相關關系，作了統計分析，得出壩高與庫容，是誘發水庫地震的最明顯因素，現全世界已有200000多座水庫，誘發地震的100座左右，僅為0.05%，我國80000座水庫，誘發地震的已知16座，僅為0.02%，其概率是較低的。但壩高大於100m誘發地震的概率為17%。新豐江發生6.1級具破壞性強震，所以高壩大庫的誘發地震，引起人們的重視，強調在工程前期進行周詳的水庫地質調查。但壩高大於50m，庫容5×10⁸m³左右，水庫誘震震級4級以上的有2座，而宜都鄧家橋水庫，壩高僅12m，庫容只有0.0035×10⁸m³，威寧草海壩高2m，庫容0.9×10⁸m³，均發生3級左右誘發地震，說明庫容與壩高不是誘發地震的必然發展結果;

(2)地質構造。眾多學者強調水庫誘發地震與活斷層的關系，特別是通過水庫，又有滲漏特性的活斷層，是誘發水庫地震的必要條件，但有不少實例說明，壩與水庫建在活動性大斷層上，卻未誘發地震。如鴨綠江上的水豐和雲峰兩個大型梯級水電站，其水頭90多米，庫容100×10⁸m³多，位於具繼承性活動的鴨綠江地塹斷裂帶上，其斷層泥寬達70多米，破碎帶寬80～100m，但蓄水後無水庫地震發生。又如廣西澄碧河水庫，位於有名的右江活動性深大斷層帶上，在斷陷盆地的邊緣，雖長300km多的右江斷裂帶上頻繁出現地震活動，但三十多年來澄碧河水庫及其附近卻異常平靜。廣西靈山水庫，建在300km多長的南丹-馬山-靈山的大斷裂帶南端，1936年靈山產生6.75級的強震，1958年產生5.7級地震，在南丹九圩發生烈度為Ⅴ度的放大區，但靈山水庫建成後也沒有發生誘發地震。已誘發地震的水庫，如烏江渡和湖南鎮，其誘震區域無大斷裂展布，也無活動性斷裂，主要沿庫邊的小斷層、裂隙、節理與溶洞發生。而橫切河谷的大斷層未產生誘發地震。在俄、美也有類似情況;

(3)地震活動性。一般認為區域地震活動性高的地區，誘發地震的可能性就大。還認為誘發地震的最高震級，不可能超過本地區構造地震的最高震級。但最高地震震級是依據全國地震烈度區劃圖確定的，而地震烈度區劃圖，是把圖中劃定區域的歷史最高震級作為一個地區構造地震的最高震級。從地球演進觀點考慮，有些地區顯然是不適當。如新豐江水庫地震，建壩前給定的基本烈度為Ⅵ度，水庫蓄水後誘發了Ⅷ度地震，突破了給定的基本烈度值。1976年唐山發生7.8級地震，大大突破了歷史上的最高震級。2008年5月12日的汶川8級大地震，亦超過歷史上的最高震級，因此研究水庫誘發地震時，以該區歷史地震的最高震級作為水庫誘發地震的最高震級，沒有什麼實際意義。地震烈度高的地區，地震活動性也相應較高。但地震活動性高的地區也不一定就易於誘發地震。在印度和巴基斯坦等國，沿喜馬拉雅山建了十多座壩高超過100m，庫容大於10×10⁸m³的大水庫，這些水庫都處在高地震活動區，每座水庫附近都曾發生過7級以上的構造性地震，但蓄水後卻沒有一座誘發地震。相反，在低地震活動性地區有的水庫卻誘發地震。可見區域地震活動性與誘發地震之間無必然性聯系;

(4)岩性條件。表7.1所列我國已知水庫誘發地震16例中，發生在可溶岩中的14例，與酸性岩漿岩有關的2例，岩性特點是硬脆均一。有成岩缺陷的礫岩、砂岩、泥岩、頁岩等，以及由它們變質所形成的變質岩，似不易誘發地震。雲貴高原，是可溶岩分布最廣的地區，在可溶岩區所建眾多水庫，除烏江渡水庫外，其餘眾多水庫並未誘發地震，所以不是所有可溶岩地區修建水庫必然會誘發或大或小的地震;

(5)滲漏條件。山區水庫，大多基岩裸露，特別可溶岩與岩漿岩地區，庫水可直接通過基岩中的水力通道滲漏，並能保持一定的水壓力，因而有利於誘發地震;

(6)應力狀態。是研究應力時、空、態特徵，應力值大小。已發震水庫的一些資料表明，其最大水平主應力值為10MPa、20MPa、30MPa，最小水平主應力為數至10MPa多，這樣的應力水平許多地區都可達到，所以有人認為，發震與應力值的高低無關。更多人注意到應力主軸空間方位的分布;最大主應力σ₁是垂直的，中間主應力σ₂與最小主應力σ₃是水平的，認為是發生正斷層的傾滑應力環境，這種狀態下的水庫水體荷載有利於誘發地震，已有水庫誘震震原機制解屬於這一類型。如σ₂是垂直方向，σ₁、σ₃是水平方向，認為是發生走滑性平推斷層的應力環境，有相當數量的水庫誘發地震震源機制解屬於這一類型。如σ₃是垂直方向，σ₁、σ₂是水平方向，認為是上沖性的逆斷層環境，一些水庫的詳細觀測表明，逆斷層機制的誘發地震佔有相當數量。有些人認為，逆斷層應力環境下，水體荷載增大了斷層面上的正應力，起到穩定斷層的作用，從而抑制了地震活動。並舉出巴基斯坦的塔貝拉和我國台灣的曾文水庫等例子，在水庫蓄水後，地震活動反而減低。因此認為逆斷層環境不利於誘發地震。逆斷層應力環境下的水庫誘震與應力變化後低序次應力狀態有關。因此很難斷定一定不可能誘發地震。

7.1.3.2.4 水庫地震成因

水庫誘發地震的理論與成因思路比較活躍。

(1)水庫蓄水誘發了積累在地殼中的初始應力釋放，初始應力包括構造應力與自重應力，構造應力中含原地形受剝蝕刻切後，形成水平應力殘存增高的富集現象，成了岩體中被稱為構造殘余應力的應力值;

(2)水庫水體所起的補充應力作用;

(3)地下水位以下，岩體成為固液相的兩相物質，岩石的孔隙水壓增加;

(4)岩體中束縛水壓縮氣體，發生氣爆，如盲斷層裂隙中的情況;

(5)大的洞穴坍陷，涵洞室中被封閉氣體壓縮爆炸;

(6)沿斷層裂隙產生液壓應力變化;

(7)地下水沿小斷層或裂隙滲漏，使岩體產生物理或化學作用，如軟化、潤滑、膨脹、收縮等，產生各種變形;

(8)地下水壓在硅酸鹽岩類岩石裂隙端部產生腐蝕作用;

(9)岩石產生固結與壓密或擴容調整，在達到新的平衡過程中產生爆裂，形成地震;

(10)庫區地殼形變引起附加應力;

(11)水在地殼中引起溫差應力。

所有上述思路，建立在高的地應力，在水體的附加應力作用下，引起岩體破裂使儲蓄能釋放而誘發的地震，水體的作用含有在天然應力場條件下，疊加的附加應力，對岩體產生理化效應所引起的岩體力學性變化與受力狀態的調整等，均從三維正應力應變規律研究，可喜的是也有注意到岩體收縮與熱彈性溫差應力是誘發地震應力的思路，可惜對這一反應力應變域情況只打了擦邊球，未有深入發展性研究。

I. 新構造與活動構造調查與研究

一、內容概述

新構造與活動構造研究在國家重大工程及重要城市群與經濟區帶的地殼穩定性評價、中國主要活動構造區帶的新構造運動與構造地貌演化過程研究和中國大陸主要活斷層及相關地震地質問題調查等方面做出了顯著成績，取得了一系列成果，為國家重大工程建設、重大地質災害預警和國土規劃等提供基礎理論和依據。

1.主要成果

1）先後完成了青藏鐵路、南水北調西線、西氣東輸、滇藏鐵路和大瑞鐵路等沿線區域的活動斷裂勘察及地震地質調查研究工作，為國家重大工程的設計施工提供了重要依據，也為相關區域的地殼穩定性綜合分析與評價提供了重要的基礎理論支撐。

2）完成了中國及其西南地區活動構造體系框架研究，並編制完成了1∶150萬中國與西南地區活動斷裂與活動構造體系綱要圖。

3）開展了龍門山構造帶及其鄰區新構造與活動構造及其災害效應綜合調查研究工作，為指導災後重建以及該區地殼穩定性綜合分析評價工作提供了重要理論支撐。

4）開展了玉樹地震災區同震地表破裂填圖、活斷層調查與古地震調查研究工作，填繪了1∶1000比例尺的玉樹7.1級地震地表破裂分布圖，並初步恢復了玉樹斷裂帶的全新世古地震活動歷史，為綜合分析評價該區未來的大地震活動趨勢和指導災後重建提供了扎實可靠的基礎數據。

5）開展完成西藏亞東-谷露裂谷及青藏高原腹地活斷層和全新世古地震綜合研究，定量估算了高原地區第四紀活動正斷層的活動速率，建立了該區典型近南北向正斷層的全新世古地震活動序列，並初步歸納了該區的斷裂活動規律及其控震作用特徵，為進一步深入認識和總結板內正斷層的控震機制提供了重要基礎數據。

6）通過開展華北及首都圈地區新構造與活動斷裂綜合研究，初步建立了華北地區新構造變形的運動學模型，從活動構造角度提出了華北現今地殼變形與青藏高原向東擠出作用之間的動力學成因聯系。

2.主要研究領域與方向

1）新構造與構造地貌調查與研究：以新生代盆地和山脈為研究對象，開展盆地沉積充填歷史和構造變形的研究，恢復盆地演化歷史。運用構造地貌研究方法，重塑晚新生代以來新構造運動與構造地貌過程。

2）活動斷裂與地震地質研究：利用不同解析度的遙感影像資料，解譯活動斷裂，野外調查活動斷裂斷錯地貌，確定斷裂活動速率；利用探槽揭示技術，研製主要活動斷裂的古地震遺跡，確定強震復發周期。同時綜合開展活動構造體系及其控震規律研究。

3）第四紀地質年代學研究：運用新構造年代學方法（Ar-Ar，FT，ESR，OSL，U系、宇宙核素等），開展斷錯地貌的年代學研究，確定新構造變形的時代和構造地貌隆升過程。

4）新構造應力場模擬：利用野外調查和地應力測量結果，開展構造應力場模擬，確定現今構造應力場、位移場特徵。

5）斷層活動性監測與地形變測量。

3.技術方法優勢

1）擁有新構造與第四紀地質和活斷層與地震地表破裂野外填圖技術；

2）擁有光釋光（OSL）、碳-14和電子自旋共振（ESR）年代學實驗室，正在積極組建裂變徑跡（FT）和U系年代學實驗室；

3）掌握構造應力場數值模擬技術與方法，可開展活動構造區帶現今地應力場的二維和三維數值模擬研究；

4）古地震鑒別技術：主要包括古地震事件的野外識別和探槽開挖與鑒別等；

5）活斷層遙感解譯與綜合識別技術：可通過不同解析度的遙感影像資料快速確定區域主要活動斷裂帶的空間展布及其主要活動特徵；

6）地形變觀測技術：包括利用高精度的差分GPS技術和InSAR（雷達干涉成像）技術對活動斷裂帶的現今活動性進行綜合觀測；

7）斷裂現今活動性的微地震監測技術：擁有微地震觀測儀50 台，可開展跨活動斷裂帶的微地震綜合觀測與研究；

8）活動構造空間資料庫技術：初步搭建了西南地區活動構造空間資料庫，可實現活動斷裂與地震信息的快速查詢與分析功能，可為活動構造體系及其控震作用研究提供重要的技術支撐。

4.當前科研規劃及主要目標

1）中國主要強震區帶的新構造、活動斷裂與地震地質綜合調查與研究；

2）中國東部隱伏區和重要經濟開發區活動斷裂調查與探測；

3）編制中國活動構造體系圖；

4）活動斷裂探測的新技術和新方法研究。

二、應用范圍及應用實例

項目成果在青藏鐵路、滇藏鐵路、大瑞鐵路、南水北調和西氣東輸等國家重大工程建設中得到高度重視，為工程選線、設計與施工等提供了重要決策依據和參考，產生了非常顯著的社會經濟效益。同時，沿首都圈、華北地區、南北地震帶以及其中的龍門山構造帶、玉樹斷裂帶、西藏亞東-谷露裂谷和理塘斷裂帶等我國重要活動構造區帶取得了一系列活動斷裂與地震地質方面的基礎研究成果，在指導相應地區的地震地質與地震預報工作部署和大震災後重建工作方面都發揮了十分重要的科技支撐作用。

三、推廣轉化方式

新構造與活動構造領域調查研究成果的推廣轉化方式主要是發表論文專著、會議交流、人員培訓等；曾組織國內交流會議1次，組織開展國內人才培訓會1次，參加國內外會議5次。

技術依託單位：中國地質科學院地質力學研究所

聯系人：吳中海

通訊地質：北京市海淀區民族大學南路11號

郵政編碼：100081

聯系電話：13681247834

電子郵件：[email protected]

J. 斷裂（層）及其活動性調查

活動斷層的定義隨不同國家與地區及不同學者而有所不同。目前學界尚無統一標准。斷層的活動具有時代性的消長，我國地質學界和工程地震學界普遍認為，活動斷層是指晚第四紀以來有活動的斷層。但由於各地區的地質環境不同，研究程度不同，各學科的研究目的和研究方法不同，使得國內外學者對活動斷層的含義和時限認識也不盡相同（徐錫偉等，2006；景彥君等，2009）。

斷裂構造可能會成為CO₂泄漏通道，需要對斷裂構造的特徵進行調查。如存在活動斷裂，可能會引起地層斷裂、誘發地震的危險，對CO₂地下儲存庫危害較大，因此必須開展斷裂及其活動性調查。

（一）斷裂調查

1.調查方法

採用大、中、小構造相結合，遙感解譯與實地觀察相結合的方法，首先確定斷層是否存在，然後進一步收集有關資料。當已知或懷疑有斷裂時，所需的調查應包括地層和地形分析、大地測量和地球物理調查、槽探、鑽孔、沉積物或斷層岩的年齡測定、當地的地震調查和任何其他用以弄清運動最近發生時間的適用技術，對在照片上由遙感成像顯示的一切線性地形特徵等，均應進行足夠詳細的調查，以解釋它們的成因。

斷層證據主要有：

1）地貌標志（斷層崖、斷層三角面、錯斷的山脊、水系、泉水的帶狀分布等）；

2）構造標志（線狀或面狀地質體的突然中斷和錯開、構造線不連續、岩層產狀急變、節理化和劈理化窄帶的突然出現、小褶皺劇增以及擠壓破碎、擦痕等）；

3）地層標志（地層的缺失或不對稱重復）；

4）岩漿活動和礦化作用（岩礦、礦化帶或硅化等熱液蝕變帶沿一條線斷續分布）；

5）岩相厚度標志（岩相和厚度的顯著差異）。

2.調查內容

1）斷層兩盤的地層及其產狀變化；

2）斷層面產狀（直接測量、根據斷層「V」字形法判定，藉助於伴生構造判定）；

3）斷層兩盤的相對運動方向（主要根據兩盤地層的新老關系、牽引褶皺、擦痕、階步、羽狀節理、兩側小褶皺、斷層角礫岩等）；

4）斷層破碎帶的寬度；

5）斷層岩類型；

6）斷層的組合形式（如正斷層的地塹和地壘、階梯狀斷層、箕狀構造、逆斷層的單沖型、背沖型、對沖型、楔沖型、雙沖構造）。

（二）斷裂活動性鑒定

1.斷裂活動性鑒定對象

斷裂活動性鑒定的對象是「主要斷層」，一般是指：

1）區域地震構造圖上有標示的區域性斷層；

2）長度大於10km或大於15km的斷層；

3）對其活動時代的認識有分歧，並且可能影響到場地地震危險分析結果的斷層；

4）晚更新世以來有活動跡象的斷層；

5）通過場址區並且與工程場址區安全性評價相關的斷層；

6）與破壞性地震特別是M≥6級地震在空間位置上相關的斷層；

7）與現代小震密集活動或條帶狀分布相關的斷層；

8）可能延伸到近場區內的活動斷層；

9）指向工程場地，並且可能對工程場址區安全性評價有所影響的斷層。

2.活動性鑒定內容

1）斷層的活動時代。斷層活動時代的鑒定是判定該斷層是否是發震構造，是否對場址區擬建工程產生重要影響，不能改變路由的管線工程是否採取相應的抗斷措施的主要依據。

2）斷層的活動性質。對於活動斷層而言，其活動性質是劃分相關潛在震源區並確定其震級上限的重要依據。潛在震源區范圍與邊界的確定，與活動斷層的性質（包括產狀）密切相關。在近場區發震構造評價工作中，應通過野外現場調查或採用成熟技術方法的探測，查明活動斷層的活動性質，鑒別出正斷層、逆斷層、走滑斷層、正－走滑斷層、走滑－正斷層、逆－走滑斷層、走滑－逆斷層等。

3）斷層的運動特性。斷層的運動包括「蠕滑」和「黏滑」兩種特性。以地震的方式釋放的能量往往只佔活動斷層應變積累的一部分。

4）斷層分段性。斷層的分段性是確定相應潛在震源區邊界及其震級上限的主要依據。斷層的分段性研究包括活動性分段和破裂分段兩方面的內容。

活動性分段主要包括活動時代與活動性質分段。斷層活動時代的差別是斷層分段性活動最為顯著的標志，在調查中，應當首先加以鑒別，判定「活動的段落」和「不活動的段落」。對於活動的段落，還應視工程的需要和可能性，進一步對其最新活動時代以及活動性質的差別加以細分。

破裂分段是一項難度很大，專業性更強的具有研究性的工作。由於它具有較大的不確定性，只有在工程必需的情況下，可進行專題性研究。

3.活動斷裂調查鑒定技術

對目標區內的活動斷裂進行詳細探測和定期觀測，調查其規模、性質、方向、活動強度、特徵、地貌地質證據及其活動規律，並初步評價各活動斷層的地震危險性。調查過程中應安排槽探、淺井工作，必要時施以地球物理勘探等手段，並採集樣品進行地質年代測試。

我國活動斷裂調查及研究方法研究較為成熟，調查研究技術手段有地球化學異常、地球物理異常等，並且嘗試給出最佳的組合方法。鄧起東等（2007）指出小間距鑽探和槽探是研究斷層新活動的有力手段，可以揭露活動斷層最新活動和古地震錯動歷史的最好技術，並且中國地震局《活動斷層探測（DB/T15—2009）》中給出了槽探、鑽孔探測的精度適用范圍及技術要求，《工程場地地震安全性評價》（GB17741—2005）也介紹了活動斷裂調查鑒定技術。

1）進行主要斷層活動性鑒定，應以地質地貌學的調查分析方法為主。在進行地質地貌調查與分析時，應注意：

①宏觀人手。如斷層所在地區的新構造活動背景、斷層與第四紀新地層的關系、斷層與地貌面的關系、斷層的構造地貌特徵等。

②微觀取證。僅根據宏觀現象說明斷層的活動性是不足取信的，應選擇典型地段和典型部位，通過現場調查，獲得斷層活動性確切的地質地貌證據。

③精細分析。對於活動斷層，應採用斷層地貌分析、斷層活動性參數確定、古地震探槽、活動性分段、活斷層填圖、新年代學測定等多種技術方法進行現場調查取證，必要時進行活斷層填圖，詳細鑒定其活動性；

④綜合判定。應綜合地震活動性、現代構造應力場等不同學科的資料，綜合斷層活動性的宏觀及微觀資料，進行斷層活動性的綜合判定。

2）斷層最新活動時代的鑒定，在很大程度上要藉助甚至依賴於新年代學測定技術。年代測定方法選擇上應因地而異，有所側重，同時又盡可能採用多種方法進行綜合測年。一般來說，對有第四紀地層出露的地區，可採用放射性碳（14C）法、釋光法、孢粉分析法；對基岩地區的斷層泥的測年可採用釋光法、電子自旋共振（ESR）法、鉀－氬（K-Ar）法和電鏡（SEM）掃描法等。

3）在覆蓋區，已有資料不能確定已知主要斷層的活動時代時，應選用地球物理、地球化學、地質鑽探和測年等手段進行勘查。隱伏斷層的活動性鑒定一般應遵循以下步驟：

①進行隱伏斷層位置的初步探測。根據航、衛片判讀和已有的地質、地貌、化探、物探、鑽探資料進行綜合分析，初步推測斷層的位置、延伸和展布形態，然後選擇適宜的探測手段，布置探測路線。

②進行隱伏斷層的綜合探測。在初步推測出斷層的大體位置後，進一步按照先粗後細的原則，選擇合適的物探或化探方法，初步確定斷層位置。再進行淺層物探，如淺層地震勘探、地質雷達等，以查明隱伏斷層的確切位置和斷距。

③根據具體情況進行鑽探和槽探，進一步幫助確定斷距、斷面、斷錯地層及上覆地層，並採集合適的樣品，綜合分析其活動性。