浅析活动断层的分段性

丁庆峰

【摘要】地震发生在活动断层上，但是并非每次断层活动都发生地震，为了更好的对断层活动进行地震危险性评价，确定可能发生地震的地段和强度。因此，把活动断层按地震破裂段进行分段研究，分析断层活动在时间上、空间上的不均匀性，了解破裂段特征和分段标志，确定破坏性地震发震的构造条件是极为重要的。

【关键词】活动断层；分段性；地震破裂段

对活断层分段的研究是随着对断层活动习性、古地震研究和地震危险性预测、灾害评估方面的需要而开展起来的。80年代以来，在一系列有关国际会议上都表现出人们对这一问题日益增长的兴趣和重视。对断层分段的认识与研究也进人了一个新阶段。

一、 活动断层的特征

（1） 继承性

活动断层绝大多数都是沿已有的老断层发生新的错动位移，称为活动断层的继承性，尤其是区域性的深大断裂更为多见。新活动的部位通常只是沿老的断层的某一个段落发生，或是某些段落活动强烈，另一些段落则不强烈。活动方式和方向的相同也是继承性的一个显著特点。形成时代越新的断层，其继承性也越强烈，如晚更新世以来的构造运动引起断裂活动持续至今。

（2） 活动方式和活动速率的相关性

蠕滑断层和粘滑断层两种断层的活动方式不同，其断层的活动速率有显著差异。蠕滑是一种连续的滑动过程，一般发生缓慢的相对变形，不发生地震或仅伴随少数轻微地震，其活动速率大多数相当缓慢，通常每年不足1mm至数十毫米之间。粘滑则是断层发生快速错动，并伴随较强烈的地震，其活动速率较快，可达0.5～1m/s。

有时在同一条活动断层的不同地段也可以有不同的活动方式，例如粘滑运动的活动断层有时也会伴随有小的蠕动，而大部分地段以蠕滑为主的活动断层，在其端部也会出现粘滑，而且同一条断层的变形速率也不相同，如发震断层临震前速率成倍剧增，而震后又趋缓，这一断层变形速率变化特征对地震预测有很大意义。

（3） 重复活动的周期性

和其他构造运动一样，活动断层也是间歇性的，从一次活动到下一次活动，往往要简短较长的间断期。活动—平静—再活动，这种重复周期就是一般说的断层活动周期。活动断层错动时，常常伴有地震发生。地震活动分期分幕现象，我国上千年来的地震记录所反映出的强烈活动期、幕，实际上就是断层活动的期、幕。所以活动断层上大地震重复间隔，就代表了该断层的活动周期。

二、 活动断层的识别标志

（1） 地貌标志

通过地貌标志研究和识别活动断层是一种比较成熟和易行的方法。地貌方面的标志有：①地形变化差异大，如“上从平地起”；山口峡谷多 、深且狭长；新的断层崖和三角面山的连续出现，且比较显著，并有山崩和滑坡发生。②断层形成的陡坎山山脚，常有狭长洼地和沼泽。③断层形成的陡坎山前的第四纪堆积物厚度达，山前洪积扇特别高或特别低，与山体不相对称，在峡谷出口处的洪积扇呈叠置式、线性排列。④断裂带有串珠泉出露，若为温泉，则水温和矿化度较高。⑤断裂带有植物突然干枯死亡或生长特别罕见植物。⑥第四纪火山堆、熔岩呈线性分布。⑦建筑物、公路等工程地基发生倾斜和错开现象。

（2） 地质标志

在地质方面的标志有：①第四纪堆积物中常出现小褶皱和小断层或被第四纪以前的岩层所冲断。②沿断层可见河谷、阶地等地貌单元同时出现水平或垂直错动。③沿断层带的断层泥及破碎带多未胶结，断层崖壁可见擦痕和错碎岩粉。④第四纪地层错动、断裂、褶皱、变形。

（3） 地震活动标志

活动断层中一个重要标志就是地震活动。在世界许多地区对活动断层的辨认，最初是从地震断层开始的。地震活动方面的标志有：①在断层带附近有现代地震、地面位移和地形变以及微地震发生。②沿断层带有历史地震和现代地震震中分布，震中多呈有规律的线状分布。

（4） 水文与水文地质标志

在活动断层附近，由于活动断层的错动、位移，常常直接控制了水系的成长发育。特别是断层的水平位移，对水系的改造更是迅速明显。断层活动使断层两侧水系做规律性变迁，如水系平面形态、切割深度、冲刷势态等；另外，又直接控制地下水的出露。具体表现为水系呈折线状；泉、地热异常带、湖泊和山间盆地呈现状分布。

（5） 地球化学和地球物理标志

在地球化学方面，最突出的是活动断层上断层气和放射性异常。活动断层在活动过程中，释放出各种气体，如CO2、H2、He、Ar、Rn、Hg、As、Sb、Bi、B等。通过断层气测量，可以鉴定活动断层。此外，沿活动断层还会出现γ射线强度异常。因此，可以利用γ射线测量去调查海底活动断层。

活动断层的地球物理标志主要是重力、磁场和地温异常。在覆盖层很厚的平原地区和海洋地区，利用重力、磁场和地温异常研究活动断层，是行之有效的方法。

三、 活动断层分段

由于对断层分段的理解不同，所以对断层的分段方法也就不同，概括起来主要有以下四种方式：断层形态的儿何学分段、断层的结构分段、断层的活动性分段、断层的破裂分段。

对活动断层进行研究分段，其中一个重要意义就是确定那一条断层上未来可能有大的运动，产生地震，造成地面破裂。而断层形态的几何学分段、断層的结构分段、断层的活动性分段都不能给出与未来地震危险性联系的明确结论。

通过断层破裂特征的研究，从理论上揭示了断层的活动特性，主要表现为：一些大断裂在长期活动历史中表现出单元性，即断层活动单元；而断层的现今活动即地震破裂在一定程度上受到活动单元的限制，在断层的特定段落上重复发生，这就是断层的破裂单元，活断层破裂分段即寻找断层的破裂单元；受断层介质及构造不均匀性影响，破裂单元的持久性不同。同时，破裂单元内部又具有层次结构，破裂单元之间还具有一定的相关性。

四、 发震断层的地表破裂分段特征

沿活动断层发震地表破裂特征，根据国内外资料研究表明：

（1） 震级小于6级的一般沿单个地震构造破裂段或几何段发生，即沿着断层的某一部分或以前未曾被了解認识的断层中发生。例如美国1950年Fort Sage 、1954年7月Rainbow山地震、1954年Dixie 谷地地震；又如我国属于湖北东西向构造的栗树脑张扭性断层上的1960年潘家湾5 级地震；属于新华夏系河源断裂上的1962年3月9日河源6.1级地震等。

（2） 中强地震，地表破裂性质上是次生的或同生的，在邻近断裂带上也有出现，分布面积较广，涉及到多个几何段和地震段贯穿。例如美国1980年Mammoth湖和1986年Chalfant谷地震群；我国1966年3月22 日NNE向束鹿断裂上邢台7.2 级地震（见图1） ；1975年2月4日NW向大洋河断裂上海城7.3 级地震，且发震地震断层走向转变为NWW向1932年12月25日NWW向香笔山断裂上昌马7.6 级地震等。

图1 河北省束鹿断裂地震破裂及震中迁移

图2 鲜水河断裂地震破裂与震中关系

（3） 强震（ > 7 级的地震） ，一般形成结构较复杂，广泛地表破裂，破裂贯穿多个几何段或构造地震段。例如美国1972年Owens谷地地震，它的破裂穿过了4个几何段；1945年Pleasant谷地地震，破裂穿过了4～5个构造段；1983年Borah峰地震，破裂穿过了3个几何段。我国1970年1月5日NW向曲江断裂上通海7.7 级地震，破裂穿过了3～4个地段；1973年2月6日NW向鲜水河断裂上的炉霍7.9级地震（见图2） ，破裂穿过4～5个几何段，且发震断层走向变为N50°～60°W，呈斜列式展布，连续性较好，全长达90 km。在中段炉霍县的瓦达—根达之间破裂带最为发育，有5～6条破裂带平行排列，宽达100 m左右。

五、 结语

活断层破裂分段，为一定区域内地震破裂的研究提供了分析单元，使区域地震危险性分析的思路更为明确。活动断层破裂分段的研究，进一步限制了确定地震破裂发生地点的范围，同时破裂长度与地震震级的相关性，使地震震级的预测成为可能。断层分段的研究对工程建设选址施工有重要意义，但是目前对断层分段的方法还不统一，还存在一些问题。如断层段的边界也就是障碍体，它阻止破裂的传播，也可能是能量的积累点，为下一次地面破裂的潜在点；对不同性质的断层，在断层分段是应该区别对待。

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