活动断层及其意义

摘要：近年来地震在世界各地频繁发生，地震的发生与活动断层有密切关系，所以，对活动断层的研究对于社会发展和城市建设具有举足轻重的作用，很多基础设施的选址问题都离不开对活动断层的考虑，而研究活动断层的方法也日趋完善化和科学化，本文简单的介绍了活动断层的识别与研究方法，以及对活动断层研究的意义做出简要的总结。

关键词：活动断层；识别标志；研究方法；研究意义

1、活动断层的概念

断层是指岩体在构造应力的作用下发生断裂，且断裂面两侧岩体有明显相对位移的构造现象，它是节理的扩大和发展。而活动断层这一名词是20世纪初有A.C.Lawson,H.Q.Wool,B.Willis和李四光（1926）等先后提出来的，不同学者给予活动断层不同的含义，在1989年国家地震局震害防御司规定：“活动断层是指第四纪期间，尤其是晚更新世（10万年）以来活动过的，并在今后人有可能活动的断层”。

2、活动断层的特征

人们通过对活动断层的长期研究，认识到活动断层的一些基本特征有：活动方式，继承性与反复性，长度与断距，错动速率与错动周期，隐伏性，群集与分段。

2.1活动方式

活动断层的活动方式有两种，一种是以地震方式产生间歇性的突然滑动，粘滑性断层的围岩强度高，两盘粘在一起，不产生或有极其微弱的相互错动，从而不断积累应变能，当应力达到围岩锁固段的强度极限后，较大幅度的相互错动在瞬间突然发生，引发地震。另一种是断层两侧岩层连续缓慢地滑动，称为蠕变断层或蠕滑型断层。蠕滑型断层的围岩强度低，断裂带内含有软弱充填物或孔隙水压、地温高的异常带内，断裂锁固能力弱，不能积累较大的应变能，在受力过程中会持续不断的相互错动而缓慢的滑动，达到一定强度时可引起地面破坏，如产生地裂缝、崩塌、滑波等地质灾害。

2.2继承性与反复性

活动断层的继承性是指继承老的断层而活动。活动断层的反复性是指活动断层总是沿着一定的发震面有规律的分布。这一点对地震带的划分提供了重要依据。

2.3长度与断距

活动断层的长度与断距是对活动断层进行长度和位错的研究，这两个方面对于场地评价、设防等具有重要的意义。

2.4错动速率与周期

错动速率是指断层年错动位移量，一般用若干年总的错动量计算得到，因而也称平均错动速率，如可可西里活动断层的平均速率为1.50mm/a、0.39mm/a、7.76mm/a、6.76mm/a、3.27mm/a。而错动周期是指断层两次错动之间的时间间隔。错动周期也就意味着地震周期，所以，错动周期的研究对地震的预报具有重大的意义。具体的经验公式为logD=0.55M-3.71(M为震级，D为位移)按断层规模估计震级。

2.5隐伏性

隐伏断层也是一类重要的断层，是指长期存在，但并未切穿全新世以来或更新地层的断层，这种断层的存在对于城市的威胁是潜在的，在进行城市选址时要准确确定这种断层的位置，尽量的避开。

2.6群集性与分段性

活动断层的集群性是指把成因上有联系的一组断层集合成一条较大的断层。分段性是指将超长断层分成若干个地震情况互不相同的地段。

3、活动断层的鉴定

活动断层的鉴定有直接测定活动物质年龄的方法和一些间接的判断方法。间接的判断方法主要有：地质、地貌、水文地质标志，考古标志，测量和监测标志，地球化学和地球物理标志。

3.1地质、地貌、水文地质标志

地质的标志表现在地层的缺失和重复，但是由断层造成的地层缺失是不重复的。青藏铁路风火山段二沟盆地北缘发育的活动断层发育有明显的断层三角面，在断层三角面的坡脚发育呈线状分布的基岩破裂带、断层崖、断层陡坎、泉水和泉华台地等，这些地貌标志对于活动断层的鉴别具有重要的意义。

3.2考古标志

通过分析历史文献记载，结合地质地貌调查，研究人类历史时期以来的断层活动状况。可以用古代遗迹定年。古建筑的错开是活动断层一个很好的鉴别标志，如某些古城墙古长城的的错开，古墓形状的扭动等。

3.3测量和监测标志

对活动断层进行测量和监测可以起到短期到中长期的预测作用，通过数据的分析可以知道活动断层在近期的变化情况，例如，通过对青藏铁路风火山段断裂的长期观测，可以知道该出的断裂确实是一个活动断层，并且其活动速率在0.2~0.4mm/a之间，这种方法对于活动断层的测速以及地形变量的测量具有很好的说服力。现在很多的地方对活动断层进行了监测、测量，这对于进行较深入的研究意义重大。

3.4地球化学和地球物理标志

断层的现在活动，必然导致断层带内产生物理、化学变化，其中如断层气、放射性异常；重力、磁力、低温等物理异常。通过测量分析，可以间接作为活动断层的佐证。

4、研究方法

近些年来对于活动断层的研究日益精深，研究方法也是越来越多，研究的内容也丰富了，这对于地震的监测提供了坚实的基础，活动断层研究的方法有：遥感地质学、活动断层测年、地球物理学的方法。

4.1遥感地质学方法

遥感地质学方法是指通过遥感的方法对断层进行研究，从卫星图片中对断层进行研究。利用电磁波的反射理论进行图像的搜集，活动断层在遥感图像上表现为线性体，但是并不是所有的线性体都是断层，这就涉及到线性体的识别和验证工作。

4.2活动断层测年

活动断层测年可以确定断层存在的时间，现在的方法有以下几种：放射性碳（14C）法、热释光（TL）法、光释光（OSL）法、电子自旋共振（ESR）法、石英颗粒表面显微观测（SFM）法、第四纪孢粉分析法。

4.2.1 放射性碳（14C）的方法

放射性碳（14C）的方法是通过对木头、木炭、、腐殖土、珊瑚、贝壳、骨头以及次生碳酸盐（泉华、石笋、钙质胶结层和钙结核）等中的有机碳进行的测量，测年适用范围在200～5000年。

4.2.2 热释光（TL）法测年

热释光（TL）法测年的原理是：结晶固体在其形成和存在过程中，接受了来自周围环境和宇宙中的放射性辐射，固体晶格以内部电子的转移来贮存辐射带来的能量，这种能量在遇到外来热刺激（或光照）后，又能通过贮能电子的复原运动而以光子发射的方式再度把能量释放出来，这就是热释光。自然界的沉积物中含有微量的长寿命放射性元素――铀、钍和钾，它们在衰变过程中所释放的α、β和γ射线可使晶体发生电离，产生游离电子。这些游离电子大部分很快复原，有一部分就被较高能态的晶格缺陷所捕获而贮藏在陷阱中。当晶体受到热刺激（或光照）时，被俘获的电子获得能量就可逸出陷阱产生热释光。释放的光子数与陷阱中的贮能电子数成正比，贮能电子数与晶体接受的核辐射剂量成正比，即晶体的热释光强度与接受的核辐射总剂量成正比。在一定时段内，半衰期很长的铀、钍和钾的放射性强度几乎为恒量，结晶固体每年接受的核辐射剂量也应视为恒定值。

4.2.3 光释光（OSL）法测年

光释光（OSL）法测年的原理是：光释光法是在热释光法的基础上形成的一种测年方法，其信号形成机理与热释光信号相同。不过，光释光信号具光敏感性，光释光信号在强光下，就能全部释放出来。

4.2.4 电子自旋共振（ESR）法测年

电子自旋共振（ESR）法测年的原理: 顺磁性物质在高频电磁波的作用下，当磁场强度和微波频率调节到某一特定值时，微波能量会被顺磁物质强烈吸收，称为顺磁共振。由于这一现象的本质与顺磁性物质中的自旋电子有关，所以称为电子自旋共振。电子自旋共振波谱仪是探测物质中不成对电子浓度的直接工具。

4.2.5 石英颗粒表面显微观测（SFM）法

石英颗粒表面显微观测（SFM）法也是一种比较常用的方法，其原理是：断层泥中的主要成分为碎砾和粘土矿物，碎砾主要是石英和其他矿物及原岩碎屑，其中石英是稳定的矿物，形成后不会风化变质为其他矿物，而因溶蚀程度的不同表现出不同的溶蚀类型。

4.2.6 第四纪孢粉分析法

第四纪孢粉分析法的原理是该法是通过对第四纪孢子花粉化石的研究，达到恢复第四纪古植被、古气候及古地理环境，进而划分和对比第四纪地层，尤其可用于划分全新世松散沉积物的相对年龄，将孢粉分析法用于断层活动性研究，主要是通过鉴别断层上覆盖的第四纪地层的年代，测定断层停止活动的大致时间。

4.3地球物理的方法

地球物理目前最常用也最有效的方法试用的地震波的方法，通过对地震波的分析可以知道隐伏断层、大规模的活动断层进行准确的鉴定，这对于人们认识活动断层具有重要的意义。

5、研究意义

现代城市的发展跟地质紧密相关，城市的选址建立在地质学的基础上，就活动断层来说，城市不能建在有活动断层经过的地方，这很容易引起城市地质灾害发生，很多跟城市相关的基础设施也要考虑这个因素，比如水厂、电厂、道路的选址问题都需要考虑到活动断层，这些设施在进行初期的规划时就需要考虑这些问题，以免造成巨大的损失。尽管有的活动断层运动的很缓慢，有可能在很长的一段时间里运动并不明显，但这并不能说明这很安全，因此在进行城市的建设时必须考虑到这个方面的问题。另一方面，活动断层还跟矿体的形成有关，对活动断层的研究也是寻找资源的一种方法，这对于城市的发展具有举足轻重的作用，在很大程度上可以促进城市的发展。活动断层的研究对于地震的活动机理可以做出进一步的解释，现在地震和地质体活动的直接原因是活动断层的作用，而地震和地质体的活动将进一步产生新的断层，或将断层的隐伏性暴露出来，从而产生更进一步的地质灾害。

参考文献

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