李 玶 黃廣思 李松林 楊美娥 趙東芝

強(qiáng)震發(fā)生斷層的發(fā)現(xiàn)及其對(duì)所引發(fā)次生災(zāi)害的防治

李 玶 黃廣思 李松林 楊美娥 趙東芝

專(zhuān)家檔案：

李玶，中國(guó)工程院院士、地震構(gòu)造專(zhuān)家。1947年畢業(yè)于國(guó)立中央大學(xué)，獲學(xué)士學(xué)位。中國(guó)地震局地質(zhì)研究所研究員，中國(guó)國(guó)際工程咨詢(xún)公司專(zhuān)家委員會(huì)委員和顧問(wèn)。曾任北京大學(xué)地質(zhì)系、中國(guó)科學(xué)院研究生院兼職教授。

長(zhǎng)期從事地震構(gòu)造的研究，為我國(guó)許多重大工程的地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)提供了重要的科學(xué)依據(jù)。發(fā)現(xiàn)我國(guó)東部具有新生代斷塊升降運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，并據(jù)此對(duì)三峽壩區(qū)進(jìn)行了地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)，認(rèn)為壩址下不存在強(qiáng)震發(fā)生斷層，是一個(gè)難得的好壩址。

在深圳大亞灣核電站廠址斷層活動(dòng)性評(píng)價(jià)中，查明了核電站外圍活斷層的分布，核島地區(qū)無(wú)能動(dòng)斷層存在，這為我國(guó)第一座核電站的選址取得重要依據(jù)。

強(qiáng)震發(fā)生斷層特指未來(lái)可能發(fā)生強(qiáng)震的斷層。它源于三次重要地質(zhì)事件：侏羅紀(jì)地殼裂開(kāi)形成許多斷塊，各斷塊以垂直升降為主；新第三紀(jì)晚期印度板塊向北東推擠俯沖;第四紀(jì)晚更新世軟流層流動(dòng)方向改變，致使各斷塊以水平走滑為主。最終形成強(qiáng)震發(fā)生斷層的網(wǎng)絡(luò)。

強(qiáng)震發(fā)生斷層規(guī)模宏大。地表上為斷續(xù)延伸數(shù)百公里的條帶，寬數(shù)米—數(shù)百米。深部呈板狀，可切穿地殼。

強(qiáng)震只發(fā)生在強(qiáng)震發(fā)生斷層上。斷層上各處都可能發(fā)生6級(jí)左右地震，特殊部位會(huì)發(fā)生7級(jí)以上強(qiáng)震。地震時(shí)斷層內(nèi)比斷層外的烈度陡增23度或更多，斷層外側(cè)烈度7°~8°的抗震設(shè)防是足夠了。

強(qiáng)震的發(fā)生，乃系上地殼沿剪切面脆性破裂的結(jié)果。

強(qiáng)震發(fā)生斷層具有極大的潛在危害。大壩、核電等重要工程及城鄉(xiāng)建設(shè)均應(yīng)重視。如果確定有強(qiáng)震發(fā)生斷層，能避開(kāi)則避開(kāi)之，否則應(yīng)采取相應(yīng)的抗震措施。建議強(qiáng)震發(fā)生斷層范圍內(nèi)設(shè)置地磁或其他預(yù)警系統(tǒng)，以確保安全。

強(qiáng)震發(fā)生斷層 遙感識(shí)別 地磁預(yù)警器

圖1 兩大地震帶（高建國(guó)提供）

中國(guó)位于環(huán)太平洋地震帶、喜馬拉雅—地中海地震帶交匯處（圖1），地震頻發(fā)，20世紀(jì)我國(guó)大陸震害統(tǒng)計(jì)：6.0~ 6.9,380次；7.0~ 7.9,65次；8.0以上,7次；8.5以上,2次；造成的災(zāi)害慘重。1556年1月23日，陜西省華縣發(fā)生的 81／4級(jí)強(qiáng)烈地震，死亡83萬(wàn)余人[1]。2008年汶川地震，經(jīng)濟(jì)損失上萬(wàn)億元。不過(guò)這里要特別指出：“雖然我國(guó)地處兩個(gè)地震帶交匯處，但地震帶內(nèi)不是任何地方都會(huì)發(fā)生強(qiáng)震，只有極少數(shù)的斷層才會(huì)發(fā)生強(qiáng)震，所占面積不足地震帶的1%，我們特稱(chēng)之為強(qiáng)震發(fā)生斷層。

一.強(qiáng)震發(fā)生斷層的發(fā)現(xiàn)

1.定義：強(qiáng)震發(fā)生斷層是指在未來(lái)數(shù)年、數(shù)十年、數(shù)百年內(nèi)有可能發(fā)生破壞性地震（6級(jí)左右或6級(jí)以上）的斷層。

2.提出強(qiáng)震發(fā)生斷層概念的依據(jù)：a.1955年魚(yú)鲊-拉鲊63/4級(jí)地震極震區(qū)昔格達(dá)地層的構(gòu)造變形[2]（圖2）。

a 剖面圖

b 平面圖

圖2 安寧河谷紅格昔格達(dá)村昔格達(dá)層構(gòu)造變形示意圖

昔格達(dá)層是一套疏松、半膠結(jié)、軟弱的淡水湖相沉積層，由細(xì)砂、中砂、黏土和亞黏土互層組成，在德昌白馬火車(chē)站見(jiàn)到的最大厚度達(dá)300m。a圖中昔格達(dá)層發(fā)生構(gòu)造變形和未變形兩部分，界限分明，變形部分（斷層內(nèi)）昔格達(dá)層被一系列小斷層切割，東倒西傾，有的近乎直立，顯示地震波縱波的影響；分界處A點(diǎn)附近，有兩組逆斷層向軸部逆沖，形成小褶曲，顯示橫波的影響。未變形部分（斷層外）昔格達(dá)層大范圍平整展布直到金沙江邊，約有8~9公里。

b圖為斷層的水平展布圖，在離斷面一、二百米寬度的昔格達(dá)層內(nèi)見(jiàn)到左旋斜列式小褶曲，乃是斷裂面發(fā)生左旋錯(cuò)動(dòng)時(shí)，斷層外上覆的昔格達(dá)層被牽動(dòng)，發(fā)生拖曳扭曲。

b.1999年臺(tái)灣集集7.6級(jí)地震建筑物破壞情況和強(qiáng)震儀記錄（照片1~3）。

照1 石岡大壩遭地震破壞

此壩為鋼筋混凝土重力壩，高20余米，未進(jìn)行地震動(dòng)態(tài)分析，抗震設(shè)計(jì)用0.15g。地震時(shí)，壩體破壞部分遭受了0.9-1.0g的破壞。完整的壩體部分也遭受了0.5g的影響，大壩遭破壞部分同兩端完整的壩體，界限分明（據(jù)程禹來(lái)信）。（據(jù)《臺(tái)灣9·21地震災(zāi)害》圖錄 中國(guó)地震局震害防御司編）

照2 建筑物破壞情況

斷層通過(guò)處的高樓大廈受地震的影響如骨牌傾倒而其旁的高樓仍聳立。（據(jù)《臺(tái)灣9·21地震災(zāi)害》圖錄，中國(guó)地震局震害防御司編）

照3 南投縣鐵路軌道因斷層通過(guò)發(fā)生隆起而扭曲變形

鐵軌的扭曲，反映斷層的右旋水平扭動(dòng)，而未產(chǎn)生位錯(cuò)。（據(jù)《臺(tái)灣9·21地震災(zāi)害》圖錄，中國(guó)地震局震害防御司編）

c.汶川和其它強(qiáng)震區(qū)的地震構(gòu)造（照片4~8）（圖3~6）。

照4 北川縣城乃極震區(qū)所在

遠(yuǎn)處山體因地震引發(fā)的構(gòu)造崩塌，滿(mǎn)山遍野都是新鮮的巖石碎屑，形成巨型倒石堆。近處為北川城關(guān)、建筑物保存不少，這些建筑物都是地震前建的，其抗震設(shè)計(jì)一般為7-8度。城關(guān)與崩塌帶相距僅100-200米。白花花的碎石山即強(qiáng)震發(fā)生斷層所在。

照5 彭州市白鹿鎮(zhèn)中心學(xué)校

汶川地震形成褶皺陡坎，坎高1.8m,走向N20°E,陡坎與北西側(cè)教育樓最近距離為3m,樓房完好無(wú)損，而遠(yuǎn)景和近景處跨褶皺陡坎的建筑全部倒塌或傾斜。鏡向WN。（據(jù)《5·12汶川8.0級(jí)地震地表圖集》2009.徐錫偉主編）

照6 曲山鎮(zhèn)北沙壩村

汶川地震時(shí)，最大垂直位移達(dá)6.5m±0.5m。（據(jù)《5·12汶川8.0級(jí)地震地表圖集》2009.徐錫偉主編）

照7 湔江灣階地構(gòu)造變形

（據(jù)《5·12汶川8.0級(jí)地震地表圖集》2009.徐錫偉主編）汶川地震時(shí)，北川縣曲山鎮(zhèn)北川大酒店附近湔江灣階地上部堆積礫石層和中部褐紅色磚塊層褶皺彎曲,形成高約3.1m的褶皺陡坎，馬路水泥路面脆性破裂，中心線(xiàn)右旋錯(cuò)動(dòng)2.4m。強(qiáng)震發(fā)生斷層處巖石破碎疏松。鏡向NNW。

照8 唐山市面粉加工廠的破壞

唐山市面粉加工廠磨粉車(chē)間，為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的五層樓完好站立；但與其同樣結(jié)構(gòu)的五層左配樓倒塌，因其位于強(qiáng)震發(fā)生斷層上。（據(jù)國(guó)家地震局地質(zhì)研究所《中國(guó)八大地震震害攝影圖集》1983，地震出版社）

圖3 云南川西地區(qū)強(qiáng)震震中，活動(dòng)性斷裂、斷陷盆地分布圖

圖4 云南川西地區(qū)斷陷盆地橫剖面示意圖

(1) 侏倭斷陷谷橫剖面；(2)石龍斷陷谷橫剖面；(3)西昌斷陷盆地橫剖面；(4) 魚(yú)鲊-拉鲊斷陷谷橫剖面；(5)永勝-金官斷陷盆地橫剖面。*地震斷層所在位置

a 嵩明海風(fēng)園強(qiáng)震發(fā)生斷層剖面

b 嵩明七孔坡剖面

圖5 云南嵩明強(qiáng)震發(fā)生斷層所經(jīng)之處，呈現(xiàn)復(fù)式地塹地壘系列，一離開(kāi)斷層，兩盤(pán)巖石完整，界限分明

圖6 西昌大箐梁子強(qiáng)震7次原地重復(fù)

兩條北西向則木河支流所夾部分即強(qiáng)震發(fā)生斷層的寬度。近東西向的7條干谷，即7次強(qiáng)震時(shí)所引起隆起的分界（圖a點(diǎn)點(diǎn)所示），7次強(qiáng)震發(fā)生年代，均根據(jù)斷層泥的測(cè)年。

3.主要特點(diǎn)：

a.發(fā)生在強(qiáng)震發(fā)生斷層上的地震一般在6級(jí)或6級(jí)以上，少數(shù)小于6級(jí)。

b.規(guī)模宏大—長(zhǎng)度斷續(xù)延伸數(shù)十公里、數(shù)百公里，甚至更多，寬：數(shù)米、數(shù)十米，有的數(shù)百米；作單一的條帶、斜列節(jié)理帶，或呈拉分盆地和擠壓拱曲等以體現(xiàn)斷層的寬度；深：數(shù)公里、一二十公里、有的切穿地殼，常有基性巖、超基性巖或熱液侵入，由于活動(dòng)年代較新，巖石破碎，表現(xiàn)為疏松的斷層角礫巖、未膠結(jié)的構(gòu)造裂隙巖，“糜棱巖”、斷層泥、斷層殘山等。

c.強(qiáng)震發(fā)生斷層在地面上不是一條簡(jiǎn)單的線(xiàn)，而是一條有一定寬度的條帶，在地下它是有一定寬度的板狀體。作為震源一旦發(fā)生強(qiáng)震，它的地震烈度較之帶外陡增2°~3°或更多。斷層內(nèi)、外界限分明，強(qiáng)震只發(fā)生在斷層內(nèi)，斷層外不會(huì)發(fā)生強(qiáng)震。

d.強(qiáng)震原地重復(fù)—間隔一定時(shí)間強(qiáng)震可在原地重復(fù)發(fā)生，現(xiàn)在所發(fā)生的強(qiáng)震，都位于強(qiáng)震發(fā)生斷層上，鑒于這些特點(diǎn)，確定一個(gè)地方是否有強(qiáng)震發(fā)生斷層和圈定它的分界線(xiàn)，是有頭等重要意義的。

e.強(qiáng)震發(fā)生斷層上，任何點(diǎn)都會(huì)發(fā)生6級(jí)左右的強(qiáng)震，在一些特殊構(gòu)造部位（結(jié)點(diǎn)），可發(fā)生7級(jí)以上的強(qiáng)震。結(jié)點(diǎn)指的是強(qiáng)震發(fā)生多次或與另外方向活動(dòng)斷層的交叉點(diǎn)、強(qiáng)震發(fā)生斷層的轉(zhuǎn)折處、斷層兩盤(pán)陡升陡降處等、斷層位錯(cuò)時(shí)的阻礙點(diǎn)。結(jié)點(diǎn)愈大、震級(jí)愈大。

4.重要意義：

在地震預(yù)報(bào)上，要求預(yù)報(bào)出強(qiáng)震的三要素，即地震發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)和強(qiáng)度。若能勾劃出強(qiáng)震發(fā)生斷層的分布范圍，也即強(qiáng)震發(fā)生地點(diǎn)確定了；根據(jù)強(qiáng)震發(fā)生斷層的不同結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，也可大致對(duì)未來(lái)發(fā)生強(qiáng)震的震級(jí)大小作出判斷；如果立足于震，提高警惕，盡快采取抗震措施。變不利因素為有利因素，就能滿(mǎn)足防震減災(zāi)的需要。

強(qiáng)震發(fā)生斷層的發(fā)現(xiàn)，對(duì)于重大工程場(chǎng)地的地震安全評(píng)估、地震預(yù)測(cè)預(yù)警和抗震減災(zāi)規(guī)劃設(shè)計(jì)等方面有重要的參考價(jià)值，希望引起專(zhuān)家們的重視和思考。

二.強(qiáng)震發(fā)生斷層的形成機(jī)理

在中國(guó)大陸地質(zhì)史上，中生代三迭紀(jì)大陸由海洋逐漸變?yōu)殛懙?，侏羅紀(jì)早期，發(fā)生了重要地質(zhì)構(gòu)造事件，地殼破裂，形成大小不等的斷塊，斷塊參差升降，有的隆起，有的斷陷成盆地，盆地邊斷陷、邊沉積，堆積了數(shù)千米厚的沉積層，斷塊邊緣出現(xiàn)了宏偉的大斷層，此乃強(qiáng)震發(fā)生斷層的可能基礎(chǔ)。新生代晚第三紀(jì)，印度板塊向北北東推進(jìn)與歐亞板塊碰撞，菲律賓板塊、太平洋板塊向北西推進(jìn)，中國(guó)西部近北西西向斷層作南北向仰沖，近北北東向斷層水平走滑；東部大致沿島弧帶、大陸的濱海帶、郯廬帶等作幾條斜列式巨型北東向大斷層，構(gòu)成我國(guó)強(qiáng)震發(fā)生斷層的主體架構(gòu)。

由于印度板塊對(duì)歐亞板塊的強(qiáng)烈擠壓，青藏高原地殼厚度倍增，第四紀(jì)中更新世末—晚更新世初，在重力均衡調(diào)整背景下及還有一些殘存古陸的阻擋，致使軟流層流動(dòng)方向改變[3]，這個(gè)改變使斷層逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐宰呋瑸橹?。地殼形成以青藏高原隆起為中心，外圍為由新疆?jīng)甘、青到云、貴、川的弧型斷塊山和深陷盆地帶，東部臺(tái)灣中央山脈斷層帶作為菲律賓板塊向西北的仰沖，歐亞板塊在這里向東傾伏[4][5]，一邊仰沖，一邊傾伏導(dǎo)致強(qiáng)震頻繁發(fā)生；大陸濱海帶和郯廬帶是一系列斜列式高角度斷層帶。與西部構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一復(fù)雜的地應(yīng)力場(chǎng)。這就是中國(guó)處于環(huán)太平洋地震帶和喜馬拉雅—地中海地震帶的大體格局。

因?yàn)榈貞?yīng)力場(chǎng)沒(méi)有大的改變、強(qiáng)震發(fā)生斷層的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)條件沒(méi)有改變，強(qiáng)震發(fā)生斷層作為一個(gè)早已存在的脆弱帶，受一定程度的剪應(yīng)力而發(fā)生破裂，產(chǎn)生地震，它的模式是：壓實(shí)→破裂（強(qiáng)震）→再壓實(shí)→再破裂（強(qiáng)震）→……在原地重復(fù)發(fā)生。這就是強(qiáng)震在強(qiáng)震發(fā)生斷層上，經(jīng)一定時(shí)間間隔原地重復(fù)發(fā)生，且震級(jí)近似的原因。斷層外側(cè)巖體完整，顯然是不會(huì)發(fā)生強(qiáng)震的。

強(qiáng)震發(fā)生斷層表現(xiàn)為長(zhǎng)距離斷續(xù)延伸。斷面有的是單一的剪切面，有的作眾多的斜列面的條帶、有的作兩個(gè)方向的共軛剪切面（共軛軸近乎垂直或近乎水平）、有的表現(xiàn)為斜列拉分盆地、有的表現(xiàn)為斜列擠壓褶曲，反映斷層是剪切破裂的結(jié)果；7~8級(jí)地震在地表可引發(fā)2~8米的位錯(cuò)，這也又一次說(shuō)明強(qiáng)震的發(fā)生是地應(yīng)力使巖體沿剪切面破裂所致。

大震前產(chǎn)生的破裂和微破裂，給次聲波[6]、HRT波[7][8]即地電波法（聲波：潮汐力諧振共振波）、地應(yīng)力[9]等地震預(yù)測(cè)預(yù)警方法提供可能[10]。這里特別提出林云芳等《震前特大地磁異常及其短臨預(yù)警意義》的方法[11]，該法預(yù)警的地點(diǎn)可準(zhǔn)確到幾平方公里內(nèi)，時(shí)間在震前幾小時(shí)到幾分鐘，亦能估計(jì)震級(jí)大小，這在地震預(yù)測(cè)預(yù)警上，確實(shí)是個(gè)亮點(diǎn)。林教授在該文中提到的“電荷運(yùn)動(dòng)……導(dǎo)致電導(dǎo)率陡增，使局部磁場(chǎng)突變”。我的理解：這似乎正好應(yīng)對(duì)了地應(yīng)力集積達(dá)到臨界點(diǎn)，由剪切運(yùn)動(dòng)釋放應(yīng)力，巖層大規(guī)模錯(cuò)斷，發(fā)生強(qiáng)震。

三.強(qiáng)震發(fā)生斷層的識(shí)別

1.地震構(gòu)造研究：查清中生代侏羅紀(jì)以來(lái)形成的板塊與板塊間、板塊與斷塊間、或者斷塊與斷塊間的分界線(xiàn)，它們往往是強(qiáng)震發(fā)生斷層的可能基礎(chǔ)。區(qū)域斷裂帶、深大斷裂帶的有無(wú)，研究其展布和中更新世晚期以來(lái)有無(wú)活動(dòng)情況。

2.地貌及第四系分析：山區(qū)和平原的分界、第四系厚度陡變帶，若長(zhǎng)距離延伸，應(yīng)結(jié)合區(qū)域構(gòu)造，判定是否可能為強(qiáng)震發(fā)生斷層的潛在位置。

3.重、磁場(chǎng)分析：重磁異常梯級(jí)帶的展布，畸變點(diǎn)的有無(wú)，交切的先后，其最新者可作為決定強(qiáng)震發(fā)生斷層有無(wú)的參考。在重、磁陡變帶的背景上，更進(jìn)一步進(jìn)行高精度磁測(cè)、微重力測(cè)量、瞬變電磁(TEM)法或高密度電法、微動(dòng)測(cè)量等探測(cè)方法，以確定強(qiáng)震發(fā)生斷層的存在[12]。

4.衛(wèi)星遙感：強(qiáng)震發(fā)生斷層自第四紀(jì)以來(lái)的持續(xù)強(qiáng)烈活動(dòng)，在基巖出露區(qū)形成了顯著的構(gòu)造地貌；強(qiáng)震發(fā)生斷層控制了第四紀(jì)沉積物的分布，致第四系覆蓋區(qū)的斷層兩側(cè)在沉積物、水文地質(zhì)條件等方面明顯不同；強(qiáng)震發(fā)生斷層往往成為深部地?zé)帷⒌叵滤鹊叵铝黧w的上升通道，斷層帶多成為富熱異常帶、富水異常帶。這些地表顯露是衛(wèi)星遙感識(shí)別強(qiáng)震發(fā)生斷層的標(biāo)志。

衛(wèi)星遙感識(shí)別活動(dòng)斷層基本上是成熟方法。根據(jù)強(qiáng)震發(fā)生斷層與一般活動(dòng)斷層在結(jié)構(gòu)、構(gòu)造上的差別，確定強(qiáng)震發(fā)生斷層的識(shí)別標(biāo)志，補(bǔ)充并完善圖像處理方法和相應(yīng)的軟件開(kāi)發(fā)，最終形成專(zhuān)用于衛(wèi)星遙感識(shí)別強(qiáng)震發(fā)生斷層的專(zhuān)家系統(tǒng)。

強(qiáng)震發(fā)生斷層上最易發(fā)生強(qiáng)震的地段就是強(qiáng)震“穴位”。強(qiáng)震發(fā)生斷層的地表顯露主要是斷層的最新活動(dòng)造成的，由此可以判識(shí)該斷層最新活動(dòng)的性質(zhì)、規(guī)模和活動(dòng)方式。根據(jù)具體地段的構(gòu)造特點(diǎn)，找出強(qiáng)震“穴位”，對(duì)發(fā)生強(qiáng)震的地段和震級(jí)作出預(yù)測(cè)。

5.人工地震探測(cè)：強(qiáng)震發(fā)生斷層的最大特點(diǎn)，即其規(guī)模宏大，活動(dòng)很新，破碎帶深達(dá)數(shù)十公里，可將地殼切穿。這些深層特點(diǎn)，只有用人工爆破所探測(cè)到的波譜，才能分析得出強(qiáng)震發(fā)生斷層的具體空間分布。在斷層自深部向淺部延伸傾角明顯變化，在上部變成蓮花狀構(gòu)造，它往往又是發(fā)生大于7級(jí)地震的地點(diǎn)。

6.微震資料分析：在目的地區(qū)鑒定強(qiáng)震發(fā)生斷層有無(wú)，可建臨時(shí)的地震臺(tái)陣，觀察2~4個(gè)月，結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造，以確定強(qiáng)震發(fā)生斷層的有無(wú)。強(qiáng)震發(fā)生前，在臨近地區(qū)有3~4級(jí)中、小地震的活動(dòng)，形成圍空現(xiàn)象，不多時(shí)日，最終以強(qiáng)震來(lái)填空而結(jié)束。汶川地震和海城地震就有此現(xiàn)象。

圖7 1966年邢臺(tái)地震6.8級(jí)的發(fā)震構(gòu)造

這是邢臺(tái)地震區(qū)人工地震深反射探測(cè)結(jié)果[13]。可以看出，這是一典型的蓮花狀構(gòu)造。在剖面的中到下地殼部分，以震源為界，其東西兩側(cè)的反射事件具有不同的能量、傾向和傾角，推斷存在一條高角度的斷裂，從滑脫面下方直至莫霍過(guò)渡帶。

圖8 1906年瑪納斯7.7級(jí)地震的發(fā)震構(gòu)造

這是人工地震深反射和寬角反射聯(lián)合得到的1906年瑪納斯7.7級(jí)地震的發(fā)震構(gòu)造[14]。瑪納新地震的發(fā)震構(gòu)造是由準(zhǔn)噶爾南緣斷裂、清水河逆沖斷裂、滑脫面和瑪納斯淺部斷坡組成的蓮花狀構(gòu)造，這就是強(qiáng)震發(fā)生斷層的深部體現(xiàn)。像這類(lèi)發(fā)震構(gòu)造，我們還可結(jié)合遙感資料對(duì)其進(jìn)行綜合判斷和研究。

圖9 1920年海原（8.5級(jí)）地震的發(fā)震構(gòu)造

該圖為兩條深地震反射剖面連接解釋?zhuān)Y料反映了海原地震的發(fā)震構(gòu)造是一組規(guī)律的弧形構(gòu)造帶。這些弧形構(gòu)造帶從空間上來(lái)看幾乎呈等間距分布，且均傾向西南。從力學(xué)上來(lái)看，主要表現(xiàn)為逆沖性質(zhì)。從介質(zhì)的破碎程度來(lái)看，存在一個(gè)逐漸變化的過(guò)程，越靠近青藏高原一側(cè)，介質(zhì)越破碎，反射界面越不清楚。海原地震發(fā)生在破碎程度高的F1斷裂。

根據(jù)以上幾點(diǎn)的綜合分析，可以判定出一個(gè)地區(qū)強(qiáng)震發(fā)生斷層的有無(wú)。顯然有的地方現(xiàn)象清楚，用一、兩種方法即可識(shí)別出來(lái)，就無(wú)需全部方法上馬了。強(qiáng)震發(fā)生斷層邊界的確定，是至關(guān)重要的，概括為以下幾點(diǎn)：

1）基巖裸露區(qū)，即基巖露頭出露好的地方，強(qiáng)震發(fā)生斷層有一定的表露，如以上2、4所列的現(xiàn)象，應(yīng)用衛(wèi)星遙感高分辨率（如ETM彩色合成影像和SPOT-4全色黑白影像以及紅外影像等）分析，都能取得很好的判斷，再對(duì)關(guān)鍵地點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)，從微地貌就可以劃出準(zhǔn)確的邊界；或進(jìn)行山地工作，劃分出斷層破碎帶（角礫巖帶、劈理帶、節(jié)理帶、糜陵巖帶、斷層泥帶、破裂巖帶等）與完好基巖的分界線(xiàn)，即強(qiáng)震發(fā)生斷層的邊界。

2）在平原區(qū)，被第四紀(jì)地層覆蓋，判別有無(wú)強(qiáng)震發(fā)生斷層比較困難。建議首先從外圍基巖出露區(qū)進(jìn)行衛(wèi)片分析，判斷出外圍強(qiáng)震發(fā)生斷層的分布，以此推斷它們有無(wú)延伸到覆蓋區(qū)內(nèi)。這是鑒定覆蓋區(qū)有無(wú)強(qiáng)震發(fā)生斷層的重要步驟之一。進(jìn)一步查清是否延伸可進(jìn)行以下工作：

①做衛(wèi)片高精度分析，查明延伸土層的微地貌反映，用淺層人工地震探測(cè)判明土層破碎帶與非破碎帶的分界。

②注意地表，在斷層沿線(xiàn)常會(huì)有溫泉、冷泉、沼澤、池塘、湖泊、沖溝等，或有菱形的土林呈長(zhǎng)距離斷續(xù)分布。

③注意強(qiáng)震發(fā)生斷層沿線(xiàn)，因斷層范圍內(nèi)的濕度較大，故其土層的色調(diào)與外側(cè)有所不同。

④用射氣測(cè)量方法，有時(shí)可測(cè)得來(lái)自深部的放射性氣體（氡、汞等）的分布及其濃度變化。

⑤為查清破碎土層與完整土層的邊界，為查清射氣穿越斷層邊界的具體地點(diǎn)，需進(jìn)行淺層鉆探，取原狀土樣測(cè)定之，可獲所需結(jié)果。

⑥城市區(qū)由于建筑物和道路的遮掩，可輔以槌擊人工地震法較為安全有效。

⑦大地人工地震探測(cè)所測(cè)得的強(qiáng)震發(fā)生斷層的邊界，垂直投影至地表，即為抗震所需的強(qiáng)震發(fā)生斷層邊界。

⑧大地電磁測(cè)深所測(cè)得的強(qiáng)震發(fā)生斷層的邊界。

⑨斷層圍陷波所確定的強(qiáng)震發(fā)生斷層的邊界[15]。

強(qiáng)震發(fā)生斷層的鑒定，無(wú)論是在基巖裸露區(qū)，還是在第四紀(jì)地層覆蓋區(qū)，采用以上諸方法，即可勾畫(huà)出強(qiáng)震發(fā)生斷層的具體范圍。當(dāng)然，第四紀(jì)覆蓋區(qū)所采用的方法較為多種復(fù)雜，但是以上述我們現(xiàn)在已掌握的技術(shù)是可以辦到的。

利用衛(wèi)星技術(shù)探測(cè)強(qiáng)震發(fā)生斷層，也是有可能的。例如，衛(wèi)星載荷的測(cè)量磁場(chǎng)信號(hào)的儀器，對(duì)于較大尺度的斷層，可能顯示磁異常的分布。對(duì)于活動(dòng)的和不活動(dòng)的斷層，也有可能從磁異常分布圖中顯示出來(lái)[16]。

四.強(qiáng)震發(fā)生斷層引發(fā)次生災(zāi)害的防治

1.高度重視強(qiáng)震發(fā)生斷層引發(fā)次生災(zāi)害的特殊性

很多實(shí)例顯示，在強(qiáng)震發(fā)生斷層上發(fā)生強(qiáng)震時(shí)，斷層內(nèi)的烈度比斷層外的兩側(cè)顯著增高。這是因?yàn)閺?qiáng)震發(fā)生斷層具有增震作用，這種增震作用大大提高了斷層內(nèi)的地震烈度。因此，在城市抗震規(guī)劃、重要工程場(chǎng)地地震安全性評(píng)價(jià)等工作上必須引起高度重視。

中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖中北京市及其臨近的幾個(gè)縣都是0.2g（相當(dāng)于VIII°）區(qū)。定為VIII°的主要依據(jù)是區(qū)內(nèi)有幾條北東向和北西向的活斷層存在，在活斷層上曾發(fā)生多次破壞性地震。根據(jù)我們提出的強(qiáng)震發(fā)生斷層的認(rèn)識(shí)，則必須在地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖中圈劃出強(qiáng)震發(fā)生斷層的分布范圍，以人為本，用確定性方法使建筑設(shè)計(jì)首先避開(kāi)強(qiáng)震發(fā)生斷層，強(qiáng)震發(fā)生斷層外，當(dāng)前所采用的VII°~VIII°的設(shè)防是合適的。這種考慮不僅適用于北京，也適用于全國(guó)其它的城市。

唐山地震(M=7.8，實(shí)際上是8級(jí))將唐山市建筑物基本摧毀，給人一個(gè)錯(cuò)覺(jué)：大地震的破壞力，建筑物是無(wú)法抗御的。其實(shí)，全市建筑物全部被摧毀的主要原因在于：舊建筑物基本上沒(méi)有抗震能力；新建筑物也頂多只有抗御VII°的能力；而當(dāng)時(shí)實(shí)際遭受的地震烈度卻達(dá)VII°以上，顯然大量的建筑物無(wú)法逃脫被摧毀的厄運(yùn)。假若當(dāng)時(shí)掌握了臺(tái)灣集集地震的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，事先找出強(qiáng)震發(fā)生斷層的分布范圍，并且考慮強(qiáng)震發(fā)生斷層的增震作用，建筑物避開(kāi)在斷層范圍內(nèi)（烈度達(dá)Ⅸ°~Ⅺ°）興建，對(duì)斷層范圍外的建筑物，采用0.15g(Ⅶ°)設(shè)計(jì)，使建筑物壞而不倒，那么在強(qiáng)震中大量的生命也就能免于遭劫。為了唐山的災(zāi)難不再重演，目前國(guó)家規(guī)定災(zāi)后的重建工作，設(shè)計(jì)時(shí)采用基本烈度為VIII°（0.2g~0.3g），這對(duì)于強(qiáng)震發(fā)生斷層范圍外的地方，抗震設(shè)計(jì)是足夠了。但在強(qiáng)震發(fā)生斷層范圍內(nèi)，由于它的增震作用，這樣的抗震設(shè)計(jì)顯然不夠安全。由此可見(jiàn)，對(duì)強(qiáng)震發(fā)生斷層引發(fā)次生災(zāi)害應(yīng)該予以高度重視。

2.對(duì)城鄉(xiāng)及重大工程建設(shè)防震減災(zāi)的幾點(diǎn)建議

（1）城市

1）規(guī)劃時(shí)首先查清城市中強(qiáng)震發(fā)生斷層的有無(wú)。若有，則需進(jìn)一步查清生斷層的有無(wú)。若有，則需進(jìn)一步查清其分布范圍。

2）建筑物避免建在強(qiáng)震發(fā)生斷層上。若不能避開(kāi)，則應(yīng)采取特殊的抗震措施，使建筑物不至于垮塌，最多傾倒，不危及生命。

3）不位于強(qiáng)震發(fā)生斷層范圍的地方，應(yīng)對(duì)已有建筑物進(jìn)行抗震能力的測(cè)試，查明有無(wú)抗御VIIo（0.1~0.15g）

的破壞能力，如無(wú)，則需加固之。這是借鑒臺(tái)灣集集地震的經(jīng)驗(yàn)，即VIIo的抗震設(shè)計(jì)，事實(shí)上能抗御IXo的破壞，建筑物可保持壞而不倒。當(dāng)然，臺(tái)灣的VIIo抗震和大陸的VIIo抗震，其抗震能力是否一致，需要注意。

4）北京作為我國(guó)的政治中心，其周緣歷史上曾發(fā)生多次強(qiáng)震。要盡快查清首都圈的強(qiáng)震發(fā)生斷層。

5）上海作為經(jīng)濟(jì)中心，在附近海域曾發(fā)生數(shù)次中強(qiáng)地震。需查清其強(qiáng)震發(fā)生斷層是否延伸到上海、崇明兩地。

（2）村鎮(zhèn)

在有強(qiáng)震發(fā)生斷層分布的地區(qū)，絕大多數(shù)民房難以抗御VIIo的破壞。一個(gè)簡(jiǎn)易且經(jīng)濟(jì)的抗震辦法就是推行抗震床?？拐鸫餐顿Y不高，一個(gè)抗震床就可保全一家三口的性命。

（3）水利工程

我國(guó)已建成的大、中型水庫(kù)大壩有2000多座，若包括小型水庫(kù)，則達(dá)8.6萬(wàn)座。有些壩因興建較早、或規(guī)模較小，當(dāng)時(shí)沒(méi)有進(jìn)行地震安全性評(píng)價(jià)，也沒(méi)有考慮任何抗震措施。

由于強(qiáng)震發(fā)生斷層內(nèi)巖石高度破碎疏松，易被水流沖刷，常常形成洼地、峽谷而成為修建水庫(kù)大壩的有利地段。選在這些地段筑壩，就恰好面臨著強(qiáng)震破壞的危險(xiǎn)。擁有數(shù)千座大、中型水壩，數(shù)萬(wàn)座小型水壩的我國(guó)，加之又是一個(gè)強(qiáng)震多發(fā)的國(guó)家，尤其是西部地區(qū)、東部沿海和東南沿海，難免有位于強(qiáng)震發(fā)生斷層上的可能性。例如四川冕寧的錦屏山雅礱江普斯羅溝大壩壩址可能就位于強(qiáng)震發(fā)生斷層上[17]；雅礱江大河灣東西兩支河道，均應(yīng)為近場(chǎng)潛在震源，萬(wàn)一發(fā)生強(qiáng)震，大壩潰決，所引起的災(zāi)難是不堪設(shè)想的。

鑒于上述的潛在危險(xiǎn)，建議應(yīng)該采取以下措施：

①組織專(zhuān)業(yè)鑒定小組，查清重要的大中型水庫(kù)壩址下有無(wú)強(qiáng)震發(fā)生斷層；

②若有強(qiáng)震發(fā)生斷層，則應(yīng)建立地震預(yù)警系統(tǒng)。

又如怒江水電開(kāi)發(fā)。據(jù)2003年國(guó)家發(fā)改委評(píng)審的報(bào)告，怒江全梯級(jí)總裝機(jī)容量比三峽還大，年發(fā)電量是三峽的1.215倍，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益，每年的經(jīng)濟(jì)效益達(dá)5000億人民幣。但怒江也存在嚴(yán)重的強(qiáng)震問(wèn)題。此外，怒江和雅魯藏布江是我國(guó)目前僅存的兩條未被規(guī)模開(kāi)發(fā)的大河，是我國(guó)乃至世界上不可多得的物種基因和世界自然遺產(chǎn)地，其潛在的生態(tài)價(jià)值、科學(xué)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值不可估量。因此對(duì)于是否開(kāi)發(fā)怒江的水電，有很大爭(zhēng)議。一種觀點(diǎn)認(rèn)為怒江是一條巨型活動(dòng)性深大斷裂帶，本身即有強(qiáng)震危險(xiǎn)。西南地區(qū)又是強(qiáng)震頻發(fā)的地區(qū)，即使附近地區(qū)的強(qiáng)震也易引起山崩、滑坡、泥石流等災(zāi)害，如舟曲之受災(zāi)乃因汶川地震而引發(fā)。因此反對(duì)修壩。另一種觀點(diǎn)認(rèn)為大壩面臨的地震風(fēng)險(xiǎn)沒(méi)有那么高，如果對(duì)壩址區(qū)的斷層進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，設(shè)計(jì)壩址避開(kāi)活動(dòng)斷層，即使發(fā)生地震，也可以采取有效措施減輕地震災(zāi)害。因而可以修壩。

我們?cè)诖颂岢鲆粋€(gè)方案，也許能兩全其美：

①調(diào)查清楚怒江河道強(qiáng)震發(fā)生斷層的準(zhǔn)確位置，選擇適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)避開(kāi)斷層修建簡(jiǎn)易攔河壩；

②在攔河壩附近開(kāi)挖一條弧形隧道，以引水進(jìn)山，流過(guò)隧道內(nèi)的發(fā)電機(jī)組后，再流入怒江。發(fā)電機(jī)組不在河道（可能是強(qiáng)震發(fā)生斷層的位置）上，沒(méi)有被錯(cuò)斷的危險(xiǎn)；攔河壩除抬高水位外，更可開(kāi)閘泄洪、排沙、排淤、排強(qiáng)震引發(fā)的崩塌巨石及泥石流等。

這個(gè)方案既避免了強(qiáng)震發(fā)生斷層可能造成的錯(cuò)斷，又沒(méi)有破壞自然景觀，給子孫后代留下了一條原始生態(tài)環(huán)境相對(duì)完整的生態(tài)河流，保持其世界罕有的立體地貌、原始生態(tài)香格里拉佳境。

（4）核電工程

日本福田的9級(jí)地震和海嘯給我們敲響了警鐘：必須高度重視核電安全。有些國(guó)家根據(jù)此教訓(xùn)，采取逐步停止使用核電的對(duì)策，如德國(guó)、日本。

我國(guó)電能相對(duì)匱乏，發(fā)展核電是解決能源不足的重要舉措。如果采取逐步停止使用核電的對(duì)策，將會(huì)嚴(yán)重影響我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和民生需求。

我們認(rèn)為，關(guān)鍵的問(wèn)題是安全。安全有把握，就可以繼續(xù)運(yùn)行以解決能源問(wèn)題，不能因噎廢食。強(qiáng)震發(fā)生斷層的發(fā)現(xiàn)和地磁預(yù)警器的發(fā)明可能是保障核電站安全運(yùn)行的重要條件。在選址上，避開(kāi)強(qiáng)震發(fā)生斷層就可以避免錯(cuò)斷；在已建核電站周?chē)荚O(shè)地磁預(yù)警器，在大震前安全停堆。這樣就可以排除核放射的危險(xiǎn)。

五.結(jié)束語(yǔ)

強(qiáng)震發(fā)生斷層是發(fā)震斷層中的一個(gè)特別類(lèi)型，其特別之處就是只有強(qiáng)震發(fā)生斷層才有可能發(fā)生強(qiáng)震。由于強(qiáng)震發(fā)生斷層具有極大的潛在地震危險(xiǎn)，在城鄉(xiāng)建設(shè)的防震減災(zāi)規(guī)劃中、重要工程的地震安全性評(píng)價(jià)中以及地震監(jiān)測(cè)網(wǎng)站的布設(shè)中，應(yīng)該高度重視強(qiáng)震發(fā)生斷層。

在強(qiáng)震發(fā)生斷層引發(fā)次生災(zāi)害的防治方面，確定強(qiáng)震發(fā)生斷層的具體位置至關(guān)重要。我國(guó)每年對(duì)全國(guó)劃出10個(gè)左右的地震危險(xiǎn)區(qū)，每個(gè)面積都很大（達(dá)數(shù)萬(wàn)平方公里）。強(qiáng)震發(fā)生斷層可以通過(guò)衛(wèi)星遙感技術(shù)予以識(shí)別，再通過(guò)人工地震、大地電磁測(cè)深等勘查方法加以鑒定。若能在每年所提出的地震危險(xiǎn)區(qū)，用衛(wèi)星遙感即時(shí)劃出強(qiáng)震發(fā)生斷層，這對(duì)預(yù)測(cè)、預(yù)警儀器的布置，當(dāng)收到事半功倍的效果。地磁預(yù)警可能是一種大有希望的強(qiáng)震預(yù)警方法，若與強(qiáng)震發(fā)生斷層結(jié)合，通過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)，爭(zhēng)取短臨預(yù)報(bào)突破，則是人類(lèi)的大幸。對(duì)于核電站、水庫(kù)大壩等重大工程，查清強(qiáng)震發(fā)生斷層，并布設(shè)地磁預(yù)警或其它有效的預(yù)警方法，可能對(duì)保障地震安全方面起到重要作用。

本文在強(qiáng)震發(fā)生斷層引發(fā)次生災(zāi)害的防治方面提出一些意見(jiàn)，目的是拋磚引玉，希望能在此基礎(chǔ)上有更多的防治辦法來(lái)解決強(qiáng)震短臨預(yù)報(bào)和工程的抗震問(wèn)題。問(wèn)題。

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黃廣思 中國(guó)地震局地震研究所
李松林 中國(guó)地震局地球物理勘探中心
楊美娥 趙東芝 中國(guó)地震局地質(zhì)研究所