活斷層

我們所說的活斷層是第四紀期間，尤其是距今10萬年來有過活動，今後仍可能活動的斷層。它的規模可大到板塊邊界，也可小到僅幾十公里長。那麼，地震帶與活斷層有什麼關係呢？下述現象能幫助回答這個問題。

1．絕大多數強震震中分佈於活斷層帶內。我們知道全球有兩個大的地震帶：環太平洋帶和地中海一喜馬拉雅帶。兩者釋放的能量佔全球地震總能量的95%，而這兩個帶部是活動的板塊邊界大斷層帶。

2．世界上著名的破壞性地震所產生的地表新斷層與原來存在的斷層走向一致或完全重合。如1906年美國舊金山發生的8．3級地震沿聖安德列斯斷層產生了450公里的地表破裂；我國1920年的寧夏海原地震、1931年的新疆富蘊地震、1932年的甘肅昌馬地震、1970年的雲南通海地震、1973年的四川爐霍地震、1988年的雲南瀾滄一耿馬地震等，都產生了與原斷層大體重合的新斷層。

3．在許多活動斷層上都發現了古地震（指有儀器記錄以前的地震）及其重複現象。每一發震斷層上的重複時間從幾百年至上萬年。我國建國以來受災損失最大的唐山地震，在斷層上也發現了古地震現象。這告訴我們：不僅是現在，而且過去的地震也是沿斷層分佈的。

4．大多數強震的極震區和等震線的延長方向和當地斷層走向一致。大地震的前震和餘震也沿斷層線性分佈。

5.震源力學分析（震源機制）得出，震源錯動面的產狀大部分和地表斷層一致。

總之，這些自然現象說明：地震帶與活斷層有著成因上的密切聯繫。因此可通過地震帶發現和研究活動斷層帶，而活動斷層帶的存在和斷層作用又是產生地震和地震成常分佈的根本原因。

在地質學中，活斷層一般是指晚更新世（約10萬年前）以來曾經活動、未來仍可能活動的斷層。這一概念最早由美國地質學家貝利·威利斯和 H. O. Wood 於20世紀20年代提出。活斷層是地質歷史中最新活動的產物，與地震活動有密切的聯繫，並且還直接影響工程的安全，故活斷層的研究一直是地球科學中的一個重要領域。

活斷層在全球範圍內廣泛分佈，中國也分佈較多，尤其在中國西部地區，活斷層規模大、活動性強，曾造成嚴重的地質災害。與活斷層相關的地質災害可分為活斷層快速活動災害、活斷層緩慢活動災害、活斷層次生災害三種類型。

活斷層的繼承性：活斷層通常是繼承老的斷裂而活動的。

活斷層的反覆性：活斷層的發震斷層往往是沿著某一活動斷裂有規律的重複分佈的。

活斷層的隱伏性通常是指斷層在第四紀有過活動，但未切穿全新世或現代最新地層。在城市規劃、大型工程場地選址、烈度區劃、地震危險性分析等方面都會考慮活斷層的隱伏性。

活斷層的分段性是指超長活斷層在地震中通常分為互不相同的地段。超長活斷層上發生一次地震並不是整個斷層帶破裂，而是破裂僅局限在一定段落，這是因為超長斷層在延伸方向上並不是連續的，特別是受到其他斷層的錯斷，使得超長斷層具有分段，在一些活動段存在鎖固段，當應變能積累達到這些鎖固段極限強度時，會產生突然錯斷，從而產生地震，這也正說明了地震發生的活斷層是分段的。

依據安德森的分類方法，活斷層分為三類，即正斷層、逆斷層及平移斷層。通常在地殼壓縮的地區（例如造山帶）容易產生逆斷層；在地殼伸張的地區（例如中洋脊）容易產生正斷層。平移斷層則發生在壓縮區與伸張區的轉移帶或各區內部局部應力狀況變化之處。

世界各先進國家的地質調查所在編製活斷層地質圖時，對於活動時代的分類略有不同。雖然在分類上未趨於一致，但仍可歸納為下列主要的四類：

1、歷史時期（隨世界各地歷史的長短而定）的斷層；

2、全新世（約一萬年以來）的斷層；

3、第四紀（約200萬年以來）的斷層；

4、第四紀以前的斷層。

第四紀以前的斷層通常不被認為是活斷層。在台灣這種地質作用變化快速的地區，第四紀早期活動過的斷層，並不一定都在第四紀晚期持續活動，故不一定可視為活斷層。但第四紀斷層在某些國家被視為活斷層。

根據滑移速率（slip rate），活斷層可以分為AAA、AA、A、B及C五個類型：

AAA級（活動度極高）： 1000-100 公尺／1000年

AA級（活動度甚高）： 100-10 公尺／1000年

A級（活動度高） ： 10-1 公尺／1000年

B級（活動度中等）： 1-0.1 公尺／1000年

C級（活動度低） ： 0.1-0.01 公尺／1000年

按滑動力學中粘滑（stick slip）及蠕滑（stable sliding）的不同，可將活斷層分為粘滑斷層及蠕滑斷層。

粘滑斷層：其內部一般含有較少的斷層泥，兩側岩盤並時有突起（asperity），故滑動時粘滯性高。在一定的區域位移速率下，它會有一個長時間的不動期，然後再來一個短時間的滑動期。這個滑動會釋放先前所蓄積的應變能，並以彈性波向四面八方傳遞，這也就是地震。

蠕滑斷層：其內部一般含有較厚的斷層泥，因斷層泥的強度極低，故絕大部份時間是處於塑性流狀態，滑動平穩，不會有地震發生或僅有極微小的地震發生。

若按切穿深度分類，斷層可區分為四種類型：

1、岩石圈斷層：切穿岩石圈而達到軟流圈，為大地構造一級單元的邊界，重磁力異常梯度帶及地震帶；

2、地殼斷層：切穿地殼而達到莫荷界面，為大地構造二級單元的邊界，重磁力異常梯度帶及地震帶；

3、基底斷層：切穿上部地殼花崗岩質地層而達到康拉德面，為大型構造盆地邊界、磁力異常帶和地震帶；

4、蓋層斷層：切穿沉積蓋層達到基底，常表現出地形差異。

這四種深度不同的斷層，有的可以切穿到地表，有的只發育在相應層圈而隱伏在地下。

考慮斷層與地震的關聯，可分出地震斷層（earthquake fault）及震源斷層（seismogenic fault）兩類。

地震斷層：它是地震發生時在震央地區因地層強烈扭曲變形而產生的地表斷裂，它不一定是釋放應變能的主要斷層。

震源斷層：即地震時釋放應變能的主要斷層，它不一定露出地表。

1、以地震方式產生間歇性的突然滑動。在這種活動方式中，圍岩強度高，兩盤粘在一起，不產生或僅有極其微弱的相互錯動，從而不斷積累應變能，當應力達到圍岩鎖固段的強度極限后，較大幅度的相互錯動在瞬間突然發生，引發地震。

2、斷層兩側岩層連續緩慢滑動。這種活動方式中，層圍岩強度低，斷裂帶內含有軟弱充填物或孔隙水壓、地溫高的異常帶內，斷裂鎖固能力弱，不能積累較大的應變能，在受力過程中會持續不斷的相互錯動而緩慢的滑動。

一個地區有沒有活斷層，採用的主要方法是根據活斷層的判別標誌來進行判斷的。

地貌上的標誌有：斷層崖、三角面、洪積扇疊置、河流裂點等標誌；河流、山脊或沖溝的水平位錯；全新世以來的最新地層被錯斷現象；地表疏鬆土層出現大面積有規律分佈的地裂縫，且其總體延展方向與基底斷層的方向大體一致；深斷裂第四紀新活動（復活）所形成的第四系內斷層等。

可以利用遙感影像解譯資料幫助判斷活斷層，地貌標誌中的斷層崖、三角面、洪積扇疊置、水系變遷、沖溝、山脊的水平位錯等在遙感影像上均有反映；沖積層中的活斷層帶經常構成地下水的障壁，往往沿活斷層出露一系列泉，或形成斷層兩側地下水位高程不同，致使地面的色調或植被不同，成為遙感影像判別活斷層的有力標誌。遙感影象解譯活斷層時應注意現場調查驗證。

可以用斷層新活動年齡測定的方法對活動斷層的最新活動年齡進行測定，用以確定斷層是否為活斷層或進一步確定其活動年代。如，14C法，熱釋光法、電子自旋共振法、鈾系測年法，以及光釋光法等。由於測年方法本身的局限性及樣品採集等方面的原因，測年數據的可信度還不太高，所以應注意綜合分析，不應僅根據單一標誌、單一方法來確定，而應採取綜合評判的方法。

對活斷層的研究可以通過航衛片解釋、地質地貌調查、地質填圖、探槽開挖等手段，在第四紀覆蓋地區則必須使用各種地球物理探測和工程地質勘探方法。其目的就是要查明活斷層的位置、活動時代、運動性質、滑動速率以及該斷層上曾經發生地震的情況。

20世紀70年代以來世界各國對活斷層的研究取得了巨大成就，形成了一套完整的研究活斷層活動習性的方法，特別是探槽開挖技術和古地震研究方法已非常成熟。研究表明活斷層具有分段破裂特性，一條活斷層的不同段落往往具有不同的破裂活動歷史，它們可能分別發生破裂，每一次破裂對應一次地震。因此，通過對活斷層破裂分段的研究，可以有效地提高地震預報的精度。

活斷層與地震災害關係密切，活斷層決定著多數破壞性地震的發生位置，活斷層的規模大小、運動性質和活動時代等屬性決定著地震震級的大小，同時，對強地震地面運動具有複雜的影響。城市及附近地震可加重發震活斷層沿線建築物的破壞和地面災害，特別是位於城市之下的活斷層突然快速錯動所導致的“直下型”地震能引起巨大的城市地震災害。

1976年，唐山7.8級地震造成了約24萬人死亡，其地震與活斷層有關。

1999年，土耳其伊茲米特7.8級地震死亡人數為18000。

1999年，台灣集集地震死亡人數為2375人，也與活斷層有關。

2001年11月14日，昆崙山8.1級地震發生在青藏高原的南緣斷裂帶上，這條斷裂帶是青藏高原內部的一條重要的左旋走滑斷裂帶，地震中沿斷裂區在地表形成了長度350公里的地表破裂帶。如此強烈的地震如果發生在城市及附近，在地震地表破裂帶上的所有建築物將遭受破壞，會產生巨大的人員傷亡和財產損失。

2012年3月26日，日本一家由海洋研究開發機構、廣島大學等組織組成的研究小組發布消息：在距離日本千葉縣房總半島南側100多公裡外的太平洋海底，新發現兩處活斷層。研究小組認為，由於斷層巨大，無論哪個斷層單獨出現整體運動，都將導致8至9級的地震。同時，地震引起的海嘯可能會波及關東地區南部和東海地區。

2012年5月11日，日本教育部一個研究小組稱，日本最高峰富士山正下方很可能存在活斷層，有可能引發強達7級的地震，而地震的晃動或將導致巨大山崩和泥石流，附近居民會遇到巨大災難。此次發現的斷層位於神繩·國府津-松田斷層帶的西延長線上。由於附近的泥流堆積層非常厚，所以一直不清楚其地下結構。日本政府2004年製作的富士山災害地圖沒有包含這個斷層，因此今後有必要制定新的防災措施。

2012年12月10日，日本原子能規制委員會委員長代理島崎邦彥表示，敦賀核電站2號機組正下方的D-1破碎帶“很可能為活斷層”。根據日本的規定，核電站不能建在活斷層上方。經過這次調查，日本原子能安全保安院要求原子力發電公司，追加對該斷層附近的挖掘調查及分析。