活动构造与城市直下型地震

作者：邓起东 徐锡伟

什么是活动构造？

我们居住的地球是一个不断运动的星球，在地球的运动过程中会产生各种变形，包括断层、褶皱、盆地、隆起和断块等，它们被统称为地震构造，断层是其中最重要的一类。这种变形发生在不同地质时期， 我们关心的是最新时期的变形，因为它们与地震和多种灾害的发生密切相关。

所谓活动构造是指现今正在活动，未来一定时期内仍可能发生活动的构造。为了更全面地了解与现在构造活动密切相关的最新构造活动， 我们取有人类活动出现以来这一段时期作为活动构造的时限，即第四纪晚更新世（10〜12 万年）以来。因此，活动构造就是在上述时间范围内正在发生活动的各类地质构造，包括活动断层、活动褶皱、活动盆地及活动地块等。

活动构造的类型

1. 活动断层是指晚第四纪（10〜12万年）以来有过活动的断层，它是活动构造中最重要的一种类型。断层在受力作用下发生错动，形成不同性质的断层。例如，由于拉张作用形成正断层，挤压作用形成逆断层，剪切作用形成走向滑动断层。不同性质的断层活动会产生不同类型的地震，即正断层型、逆断层型和走滑断层型地震。根据断层是否出露地表，活动断层可以分为裸露活断层和隐伏活断层， 裸露活断层是切割地表面的断层，在地表常表现为断层陡坎等地貌现象。
2. 活动褶皱是指晚第四纪以来有过活动的褶皱或现今正进行着的岩石弯曲变形。活动褶皱在现代挤压造山带和再生造山带，包括其前陆盆地、山间盆地内都十分常见。
3. 活动盆地是指晚第四纪以来有过活动或者继续发育的沉积盆地。可分为以张性构造为特征的地堑盆地和半地堑盆地，以挤压构造为特点的压陷盆地，以走滑构造为特点的拉分盆地。
4. 活动断块是指被活动断层带、活动褶皱带或活动盆地带围陷的地壳和岩石圈块体。活动断块有两种类型：第一类断块整体性好，内部结构完整，块体内部不发生明显的构造变形和差异构造活动。第二类断块内部存在一定的构造变形和差异活动，完整性和整体性较差，内部构造带的活动速率小于断块边界活动构造带。

中国活动构造与地震

中国大陆位于欧亚板块东南端， 挟持于太平洋板块和印度洋板块之间，其间为西太平洋板块边界构造带和地中海一喜马拉雅边界构造带， 西太平洋板块边界构造带通过我国台湾，纵谷是主要的活动边界，曾在1920 年和1972 年发生过两次8级地震。喜马拉雅主前缘断裂全新世缩短速率21±1.5毫米/年（Laveet al， 2000）， 带内已先后发生9次8级地震，2015年尼泊尔博克拉8级地震是最新的一次。

除上述板块边界构造带外， 中国板内一级活动构造区有青藏断块区， 新疆断块区， 华北断块区， 东北断块区， 华南断块区和南海断块区。 其中华北断块区、青藏断块区和新疆断块区是最主要的活动构造区和地震活动区。

华北断块区可分为东西两部分。西部鄂尔多斯断块整体稳定，断块内无明显的差异活动， 断块四周则均为活动断陷盆地， 断陷带内多发6〜8 级地震，如山西断陷带1303 年洪洞8 级地震、渭河断陷带1556 年华县8¼ 级地震和银川盆地1739 年平罗8 级地震等。东部华北平原内部表现出多拗、多隆、多凹、多凸的复杂格局， 也是一个大震多发区， 区内多发7 〜8 级地震，如1679 年三河平谷8 级地震、 1668 年山东郯城8½ 级地震和1976 河北唐山7.8 级地震等。

华北断块区可分为东西两部分。西部鄂尔多斯断块整体稳定，断块内无明显的差异活动， 断块四周则均为活动断陷盆地， 断陷带内多发6〜8 级地震，如山西断陷带1303 年洪洞8 级地震、渭河断陷带1556 年华县8¼ 级地震和银川盆地1739 年平罗8 级地震等。东部华北平原内部表现出多拗、多隆、多凹、多凸的复杂格局， 也是一个大震多发区， 区内多发7 〜8 级地震，如1679 年三河平谷8 级地震、 1668 年山东郯城8½ 级地震和1976 河北唐山7.8 级地震等。

青藏断块区内构造复杂，区内除了次级断块边缘为构造活动的边界构造带外，高原主体部分自南而北分布有拉萨、羌塘、巴颜喀喇、东昆仑一柴达木和祁连山断块等5个Ⅱ级断块。青藏断块区地震活动强烈， 1900年以来已发生多次8级强震， 三个地震系列的主体活动区为20世纪20〜30年代的海原—古浪地震系列， 20世纪50〜70年代的察隅—当雄地震系列和巴颜喀拉块体为中心的昆仑—汶川地震系列， 该地震系列自1997 年以来已先后发生8次≥7级以上的地震， 其中包括2001 年昆仑山口西8.1级和2008年汶川8级地震。

新疆断块区的活动构造以挤压断块型盆地为特征， 天山是—个典型的新生代再生造山带， 天山两侧多排逆断层由天山向外发展， 形成活动构造带， 并有多个山间盆地发育。天山两侧7 〜8级地震不时发生。在阿尔泰再生造山带发育有阿尔泰山和科不多地震带分布。 此外，东北断块区，华南断块区和南海断块区均为构造活动和地震活动较弱地区， 但东南沿海地区由于台湾动力触角的影响发生过多次7级地震。 总的来说， 中国活动构造格局控制了中国强震的分布。我们的研究结果表明，我国全部8级，绝大部分7〜7.9 级地震均发生在活动断块边界活动构造带内， 对内部有次级活动构造的块体而言， 少数7〜7.9 级地震和部分6〜6.9 级地震也可能发生在块体内部的活动构造带上。大地震与活动断层、活动褶皱和活动盆地的紧密关系还可以从全国70多次7 级以上地震的同震破裂带与活动构造展布的一致得到证明。

城市直下型活动断层与直下型地震

直下型活动断层及其危害

城市范围内发育的活动断层被称为直下型活动断层， 受它控制的地震被称为直下型地震。城市地震灾害主要是由位于城市之下的活动断层突发快速错动导致直下型地震发生， 产生地表破裂使断层线上的建（构）筑物造成严重破怀。7 级及7 级以上的地震可能形成同震地表破裂带。随着现代社会城市人口和财富高度集中， 城市范围内活动断层孕育和引发的直下型地震的破坏和危害也越來越大。

面对大中型城市遭受直下型地震灾害越来越严重， 一些国家和政府越来越重视城市地震的危害， 认识到城市防震减灾的重要性， 认识到需要开展城市活动断层探测工作， 查明城市内是否存在活动断层， 对活动断层的定位、活动性及其地震危险性——做出鉴定，制定相应对策， 特别是制定直下型地震和引发地表破裂带的预防对策， 在此基础上加强抗震设防管理， 提高抗震设防标准， 强化防震减灾意识， 建立突发公共安全事件应急处置预案。

城市活动断层探测的核心问题

开展城市活动断层探测， 评价其地震危险性和危害性，其核心是要解决城市范围内的断层定位，断层的最新活动和深部背景， 断层的地震危险性和地表错动的危险性及减灾对策。2001 年我们曾用6句话对这些科学问题加以概括。这6 句话是“有没有，活不活，深不深，震不震，错不错，好对策”。以下是对它们的简单的解释。

“有没有”是要解决城市范围内有无直下型断层及其定位问题。首先是要汇总已有的资料，包括已有的地质、地貌、遥感、钻探、地球化学和地球物理勘探等各种资料，研究城市范围和区域范围内的断层活动情况， 对断层分布做出判断，辅以控制性地球化学和地球物理勘探; 其次，是利用不同方法的综合剖面探测，对城市范围内的直下型断层进行初步定位; 最后，在详细探查中加大探测深度，逐步做到精确定位。

“活不活”是指对直下型断层的活动性进行评价。只有晚更新世（10 〜12 万年）以来仍然活动的断层才考虑具有发生中强地震的危险， 因此， 必须评价城市范围内直下型断层的活动性。更确切地说，调查断层切割的地层、地貌与断层的相互关系是活动断层研究的核心。

“深不深”是要解决直下型断层的切割深度或直下型断层深浅构造关系问题， 地壳浅表的断层不可能发生大的破坏性地震，板内地震一般震源深度可达10千米以上或接近10千米， 因此， 活动断层探测必须从浅部、中深部和深部等不同层次的探测查明活动断层的深浅构造特征， 是否可能形成具有一定特征的震源构造，最好应探测到莫霍面。

“震不震”是指在直下型断层定位、活动性和深部构造解决以后， 对那些晚更新世以来仍在活动，且具有一定深部活动背景的断层是否可能发生大地震做出评价，这涉及要查明断层的活动方式、运动特征和断层的活动历史，如断层活动的突发性和粘滑特性，突发错动的历史和重复模型，古地震及古地震重复间隔，高精度探槽和高密度钻探， 最后一次事件发生至今的时间（即离逝时间），活动断层的规模或活动断层的分段长度则与震级大小相关。在这一工作的基础上， 对未来一定时期内是否会发生直下型地震及其发震概率做出评价。

“错不错”是指直下型地震发生后发震断层是否会出露地表， 在城市范围内的地表是否出现同震地表破裂带， 若出现， 则评价其规模， 即地表破裂带长度、宽度、位移、性质及水平和垂直位移量， 确定避让带的范围， 向政府提出防御措施， 供城市规划建设使用，并做好宣传工作。