活动构造带（活动构造带）

简介

activetectoniczone断层、褶皱和它们在地表所反映出的形态，并非杂乱无章，而是相互联系确有规律的。我们常把那些在一定的范围内有着共同的成因和内在联系的断层、褶皱等地质构造现象，

活动构造带

地震的形成

引起地震的原因很多，据此可分为构造地震、火山地震和冲击地震，人类活动也可以导致发生地震，称为诱发地震，如水库地震。

构造地震是由构造变动特别是断裂活动所产生的地震。全球绝大多数地震是构造地震，约占地震总数的90%。其中大多数又属于浅源地震，影响范围广，对地面及建筑物的破坏非常强烈，常引起生命财产的重大损失。

我国的强震绝大部分是浅源构造地震，其中80%以上均与断裂活动有关。如1970年1月5日云南通海地震（7.7级），是曲江断裂重新活动造成的。1973年2月四川甘孜、炉霍地震（7.9级），是鲜水河断裂重新活动造成的，并在地震后在地面形成一条走向NW310°、长100多km的地裂缝。

世界上许多著名的大地震也都属于构造地震。1906年美国旧金山大地震（8.3级）与圣安德列斯大断裂活动有关。1923年日本关东大地震（8.3级）与穿过相模湾的NW-SE向的断裂活动有关。1960年5月21日至6月22日在智利发生一系列强震（3次8级以上的地震，10余次7级以上的地震），都发生在南北长达1400km的秘鲁海沟断裂带上。

（一）构造地震的成因和震源机制

这个问题是地震预报理论中最核心的问题，也是目前仍在继续探讨和需要解决的问题。

在地壳及上地幔中，由于物质不断运动，经常产生一种互相挤压和推动岩石的巨大力量，即地应力。岩石在地应力作用下，积累了大量的应变能；当这种能一旦超过岩石所能承受的极限数值时，就会使岩石在一刹那间发生突然断裂，释放出大量能量，其中一部分以弹性波（地震波）的形式传播出来，当地震波传到地面时，地面就震动起来，这就是地震。

从已发生的地震来看，它的发生跟已经存在的活动构造（特别是活断层）有密切关系，许多强震的震中都分布在活动断裂带上。如果从全球范围来看，地震带的分布与板块边界密切相关。这些边界实际上也是张性的、挤压性的或水平错开的一些断裂构造。

断裂活动何以产生能量很大的地震，其活动方式如何，目前存在若干有关的假说。

1.弹性回跳说

是出现最早、应用最广的关于地震成因的假说，是根据1906年美国旧金山大地震时发现圣安德列斯断层产生水平移动而提出的一种假说。假说认为地震的发生，是由于地壳中岩石发生了断裂错动，而岩石本身具有弹性，在断裂发生时已经发生弹性变形的岩石，在力消失之后便向相反的方向整体回跳，恢复到未变形前的状态。这种弹跳可以产生惊人的速度和力量，把长期积蓄的能量于霎那间释放出来，造成地震。总之，地震波是由于断层面两侧岩石发生整体的弹性回跳而产生的，来源于断层面。如图8-3，岩层受力发生弹性变形（B），力量超过岩石弹性强度，发生断裂（C），接着断层两盘岩石整体弹跳回去，恢复到原来的状态，于是地震就发生了。这一假说能够较好地解释浅源地震的成因，但对于中、深源地震则不好解释。因为在地下相当深的地方，岩石已具有塑性，不可能发生弹性回跳的现象。

2.蠕动说

蠕动又称潜移、潜动。地表土石层在重力作用下可以长期缓慢地向下移动，其移动体和基座之间没有明显的界面，并且形变量和移动量均属过渡关系，这种变形和移动称为蠕动。蠕动速率每年不过数毫米至数厘米。

人们发现建筑在活动断层上的建筑物和活动断层本身在没有地震的情况下也有这种蠕动现象，即相对缓慢稳定的滑动。如在土耳其安卡拉以北110km处有一条安纳托里亚活动断层带，位于此断层带上的建筑物墙壁被发现有错断现象，其蠕动量每年约为2cm。也有人对中东一带发生地震以后的断层进行观测，发现有些地段伴有无震蠕动，其蠕动量每年约为1cm。

在什么情况下容易产生蠕动，还未十分清楚。有些实验表明，在高压低温，岩石孔隙度高（含水），含有软弱性矿物如白云石、方解石、蛇纹石等岩石的条件下，容易产生稳定蠕动。也有人认为在更高的围压或更高的温度下容易产生蠕动。

有一种现象逐渐为事实所证明，即岩层中长期蠕动的地段或在活动断层中蠕动占长期活动的百分比较高的地段，由于能量通过缓慢的蠕动而逐渐释放，反而很少发生强烈地震。在我国阿尔金山地区有规模很大的剪切断层，是正在活动的断层，通过卫星影像分析，发现有蠕动现象，现代水系被切穿，位移明显，错距也很大，但是有史以来却少有地震记录，推测此断层的活动方式是以无震蠕动为主。

根据蠕动与地震大小关系的资料表明：蠕动占长期活动的50%以上的地段，最大地震只能为5级，而蠕动占长期活动的10%以下的地段，可能发生8级以上的大地震。

3.粘滑说

在地下较深的部位，断层两侧的岩石若要滑动必须克服强大的摩擦力，因此在通常情况下两盘岩石好像互相粘在一起，谁也动弹不了。但当应力积累到等于或大于摩擦力时，两盘岩石便发生突然滑动。通过突然滑动，能量释放出来，两盘又粘结不动，直到能量再积累到一定程度导致下一次突然滑动。实验证明，物体在高压下的破坏形式，是沿着断裂面粘结和滑动交替进行，断面发生断续的急跳滑动现象，经过多次应力降落，把积累的应变能释放出来，这种说法就叫粘滑说。

影响断层活动方式的因素很多：一是温度，温度低于500℃，断层面两侧岩体易产生粘滑；温度高于500℃，则易产生蠕动和蠕变。二是岩石成分，岩性脆硬（如石英岩、石英砂岩等），断层两侧岩石往往以粘滑为主；岩性柔软，则以蠕动为主。三是岩石的孔隙度和水分含量，岩石孔隙大，孔隙度高，含水分多，当然容易蠕动；相反，岩石孔隙小，孔隙度低，含水分少，则多呈粘滑形式。此外，围压的大小也会影响断层的活动方式。如果断层两盘连续发生粘滑，便是地震频繁的时期。

实际上，同一活动断层在不同的深度可以有不同的活动方式，同一断层在不同的时期也可以有不同的活动方式。例如，圣安德列斯断层，深度在4km以上为无震的稳定蠕动；4—12km则为伴随有地震的粘滑运动；12km以下（由于高温）又以稳定的蠕动为主。因此，圣安德列斯断层带上的地震震源深度均不超过20km。

4.相变说

有人认为深源地震是由于深部物质的相变过程引起的。地下物质在高温高压条件下，引起岩石的矿物晶体结构发生突然改变，导致岩石体积骤然收缩或膨胀，形成一个爆发式振动源，于是发生地震。此说未能从多方面给出具体论证，因而未能得到广泛流行。近年根据地震纵波在地下深部传播情况分析，深源地震所在部位也同样发生了断裂和错动，证明地震发生与断裂活动有关。同时，板块构造学说指出，当岩石圈板块向地下俯冲时，中、深源地震发生在向地幔消减的板块内部，而并非发生在地幔软流圈物质中，因此相变说自然失去了存在的依据。

构造地震的特点是活动频繁，延续时间长，波及范围广，破坏性强。

1.地震序列任何一次地震的发生都经过长期的孕育过程即应力积累过程，这一过程可以长达十几年、几十年甚至几百年。

但在一定时间内（几天，几周，几年），在同一地质构造带上或同一震源体内，却可发生一系列大大小小具有成因联系的地震，这样的一系列地震叫做地震序列。在一个地震序列中，如果有一次地震特别大，称为主震；在主震之前往往发生一系列微弱或较小的地震，称为前震；在主震之后也常常发生一系列小于主震的地震，称为余震。

构造地震的重要特征之一，就是常呈这种有序列的发生。这种特征可能和构造地震产生的过程有关。一般说来，当地应力即将加强到超过岩石所承受的强度时，岩层首先产生一系列较小的错动（或者沿着断层带粘滑开始交替过程），从而形成许多小震，即前震。接着地应力继续增大，到了岩层承受不了的时候，就会引起岩层的整体滑动或新断裂滑动，形成大震，即主震。主震发生后，岩层之间的平衡状态还需要经过一段时间的活动和调整，把岩层中剩余能量释放出来，从而引起一些小的余震。在地震现场，常可见到在破裂的地面上，又出现许多次一级裂隙，错杂其间，表明运动没有完全停止，直到使许多尚未破坏的地点彻底破坏，所剩余的应变能全部得到释放。这种情况类似压紧弹簧过程，当作用力消失后，所蓄位能即转化为动能反跳回来，恢复原来状态，但又难于一下复原，还需经过一段时间的慢慢颤动调整，才能恢复原来的平衡位置。这种现象称为弹簧效应。岩石也是具有弹性的，所以也应有这种弹性效应。1920年宁夏（原甘肃）海原大地震，余震三年未消。其强度与频度时高时低，但总的趋势是逐渐衰减直到平静下来。

2.地震序列类型

虽说构造地震常呈一定序列，但其能量释放规律、大小地震的活动时间和比例等又常各不相同。根据1949年10月以来的我国所发生强震的分析研究，地震序列可以归纳为3种类型：

（1）单发型地震

又称孤立型地震。这种地震的前震和余震都很少而且微弱，并与主震震级相差悬殊，整个序列的地震能量几乎全部通过主震释放出来。此类地震较少，1966年秋安徽定远地震、1967年3月山东临沂地震，均未观测到前震和余震，震级很小，只有4—4.5级。

（2）主震型地震

是一种最常见的类型，主震震级特别突出，释放出的能量约占全系列的90%以上；前震或有或无，但有很多余震。1975年2月4日辽宁海城地震（7.3级），发震前24小时内共发生了500多次前震，主震后又发生很多次余震。1976年7月28日唐山大地震（7.8级），则基本没有前震，但余震连续数年不断。

（3）震群型地震

由许多次震级相似的地震组成地震序列，没有突出的主震。此类地震的前震和余震多而且较大，常成群出现，活动时间持续较长，衰减速度较慢，活动范围较大。如1966年邢台地震，从2月28日至3月22日，震级由3.6、4.6、5.3、6.8、6.8逐步升到7.2，发生大震。有时这种类型的地震是由两个主震型地震组合或混淆在一起形成的。

有时地震序列比较复杂，仿佛是由若干单发型、主震型、震群型组合而成。如1971年8—9月四川省马边地震。

地震序列类型可能与岩石和构造的均匀程度及复杂性有关。据实验，当介质均匀，且介质内应力不集中时，主破裂前无小破裂，主破裂后也很少小破裂；当介质不均一且应力有一定的局部集中或高度集中时，主破裂前后都会产生一定的或很多的小破裂。

研究地震序列类型，可以有助于预测和预报地震活动的趋势。如1967年河间地震，当主震发生后，根据其前震少和震级小（2.3级），被判断为主震型地震，主震后不会有较大的余震。事实表明推断正确。

二、火山地震

指火山活动引起的地震。这种地震可以是直接由火山爆发引起地震；也可能是因火山活动引起构造变动，从而发生地震；或者是因构造变动引起火山喷发，从而导致地震。因此，火山地震与构造地震常有密切关系。

火山地震为数不多，约占总数的7%。震源深度不大，一般不超过10km。有些地震发生在火山附近，震源深度为1—10km，其发生与火山喷发活动没有直接的或明确的关系，但与地下岩浆或气体状态变化所产生的地应力分布的变化有关，这种地震称为A型火山地震。还有些地震集中发生在活火山口附近的狭小范围内，震源深度浅于1km，影响范围很小，称为B型火山地震。有时地下岩浆冲至接近地面，但未喷出地表，也可以产生地震，称为潜火山地震。

现代火山带如意大利、日本、菲律宾、印度尼西亚、堪察加半岛等最容易发生火山地震。

三、冲击地震

这种地震，因山崩、滑坡等原因引起，或因碳酸盐岩地区岩层受地下水长期溶蚀形成许多地下溶洞，洞顶塌落引起。后者又称塌陷地震。本类地震为数很少，约占地震总数的3%。震源很浅，影响范围小，震级也不大。1935年广西百寿县曾发生塌陷地震，崩塌面积约4万m2，地面崩落成深潭，声闻数十里，附近屋瓦震动。又如，1972年3月在山西大同西部煤矿采空区，大面积顶板塌落引起了地震，其最大震级为3.4级，震中区建筑物有轻微破坏。

四、水库地震

有些地方原来没有或很少发生地震，后来由于修了水库，经常发生地震，称为水库地震。说明这种地震与水的作用有关，当然也与一定的构造和地层条件有关，而水的作用只是一种诱发因素。如广东河源新丰江水库，自1959年蓄水后，在库区周围地震频度逐渐增加，于1962年3月19日发生了一次6.4级地震，震中烈度达到8度，是已知最大水库地震之一。截至1972年，该区共记录了近26万次地震（图8－4）。又如，著名的埃及阿斯旺水库，坝高110m，库容达165亿m3，1960年正式开工，1964年截流蓄水，1968年正式投入运行。此地区在建库前历史上无地震，从1980年起出现小震、微震，于1981年11月在坝址西南60km库区发生了5.6级地震；于1982年同一地点又发生了5级和4.6级地震。

此外，因深井注水、地下抽水等也可触发地震。如美国科罗拉多州有一座落基山军工厂，为处理废水凿了一口3614m的深井，用高压注水于地下，于1962年发生频繁的地震。以后停止注水，地震活动减弱；恢复注水，地震又有所增加。

上述地震，特别是水库地震的成因引起人们极大关注。一般认为，在一定的有利于发震的地质构造条件（如有活动断层、密集或交叉的断裂存在，或在升降差异运动的过渡部位等）下，水库蓄水可诱发地震。除去人为因素诱发地震外，某些自然因素如太阳黑子活动期，阴历的朔、望期等，也容易诱发地震。各种触发机理正有待于人们深入研究。现代科学对地震的成因作了以下解释：

由于地球在不断运动和变化，逐渐积累了巨大的能量，在地壳某些脆弱地带，造成岩层突然发生破裂，或者引发原有断层的错动，这就是地震。地震绝大部分都发生在地壳中。

地震共分为构造地震、火山地震、陷落地震和诱发地震四种。

构造地震是指在构造运动作用下，当地应力达到并超过岩层的强度极限时，岩层就会突然产生变形，乃至破裂，将能量一下子释放出来，就引起大地震动，这类地震被称为构造地震，占地震总数90%以上。

火山地震是指在火山爆发后，由于大量岩浆损失，地下压力减少或地下深处岩浆来不及补充，出现空洞，引起上覆岩层的断裂或塌陷而产生地震。这类地震数量不多，只占地震总数量7%左右。

陷落地震是由于地下溶洞或矿山采空区的陷落引起的局部地震。陷落地震都是重力作用的结果，规模小，次数更少，只占地震总数的3%左右。

人工地震和诱发地震是由于人工爆破，矿山开采，军事施工及地下核试验等引起的地震。由于人类的生产活动触发某些断层活动，引起的地震称诱发地震，主要有水库地震，深井抽水和注水诱发地震，核试验引发地震，采矿活动、灌溉等也能诱发地震。

地震(earthquake)就是地球表层的快速振动，在古代又称为地动。它就象刮风、下雨、闪电、山崩、火山爆发一样，是地球上经常发生的一种自然现象。它发源于地下某一点，该点称为震源(focus)。振动从震源传出，在地球中传播。地面上离震源最近的一点称为震中，它是接受振动最早的部位。大地振动是地震最直观、最普遍的表现。在海底或滨海地区发生的强烈地震，能引起巨大的波浪，称为海啸。地震是极其频繁的，全球每年发生地震约500万次，对整个社会有着很大的影响。

【地震现象】

地震发生时，最基本的现象是地面的连续振动，主要是明显的晃动。极震区的人在感到大的晃动之前，有时首先感到上下跳动。这是因为地震波从地内向地面传来，纵波首先到达的缘故。横波接着产生大振幅的水平方向的晃动，是造成地震灾害的主要原因。1960年智利大地震时，最大的晃动持续了3分钟。地震造成的灾害首先是破坏房屋和构筑物，造成人畜的伤亡，如1976年中国河北唐山地震中，70%～80%的建筑物倒塌，人员伤亡惨重。地震对自然界景观也有很大影响。最主要的后果是地面出现断层和地裂缝。大地震的地表断层常绵延几十至几百千米，往往具有较明显的垂直错距和水平错距，能反映出震源处的构造变动特征（见浓尾大地震，旧金山大地震）。但并不是所有的地表断裂都直接与震源的运动相联系，它们也可能是由于地震波造成的次生影响。特别是地表沉积层较厚的地区，坡地边缘、河岸和道路两旁常出现地裂缝，这往往是由于地形因素，在一侧没有依托的条件下晃动使表土松垮和崩裂。地震的晃动使表土下沉，浅层的地下水受挤压会沿地裂缝上升至地表，形成喷沙冒水现象。大地震能使局部地形改观，或隆起，或沉降。使城乡道路坼裂、铁轨扭曲、桥梁折断。在现代化城市中，由于地下管道破裂和电缆被切断造成停水、停电和通讯受阻。煤气、有毒气体和放射性物质泄漏可导致火灾和毒物、放射性污染等次生灾害。在山区，地震还能引起山崩和滑坡，常造成掩埋村镇的惨剧。崩塌的山石堵塞江河，在上游形成地震湖。1923年日本关东大地震时，神奈川县发生泥石流，顺山谷下滑，远达5千米。