丁国瑜 地震、活断层与震害防御

starbase

丁国瑜 地震、活断层与震害防御?

丁国瑜院士
    近些年来，有一些大地震发生在大城市的附近，造成了人员的大量伤亡，建筑物的严重破坏和财产的重大损失。例如：1995年1月发生在日本神户的7.2级地震、1999年8月17日发生在土耳其伊兹米特附近的7.4级地震和1999年9月12日发生在我国台湾的7.6级集集地震等。这些事件大大增加了人们对地震问题的关切。?
    对上述地震的许多报道都谈及了断层活动造成的地面破裂、变形和多种严重的灾害现象。地面大幅度地隆起、陷落、山体滑坍移位，田园、道路被切错，建筑物倒塌破裂，令人触目惊心，凡断层经过的地段地震灾害明显加重。?
    一、地震与断层是什么关系?
    断层是在地球表面沿一个破裂面或破裂带两侧发生相对位错的现象。它是由于在构造应力作用下积累的大量应变能在达到一定程度时导致岩层突然破裂位移而形成的。破裂时释放出很大能量，其中一部分以地震波形式传播出去造成地震。所以说地震是断层活动诱发的，地震是断层活动的一种表现，这两者密切关联。公元1872年美国的G.K.吉伯特已提出了这方面的看法，接着发生的一些突出的事件，如1891年在日本发生的浓尾8级大地震出现了明显的地表断层；1906年在美国发生的旧金山8.3级大地震形成了沿圣安德烈斯断层320km长的破裂带，断层面两侧位错达7m，这些事实开始令人们肯定了地震与断层相互关系的看法。近百年来积累的大量有关事实与研究成果，使断层活动是绝大部分浅源构造地震的起因这一观点得到了普遍的认同。断层的活动诱发了地震的发生，一次次地震破裂的发生又促成了断层的生长与发展。?
    断层有各种不同的尺度，从较小的破裂到上千km的板块边界的断裂带。小断层在地表的出露近似为一条线，很多大断层则常是包括多条断层集合的宽阔的地带。一般称单条的为断层，而多条断层的集合带则称作断裂带。断层存在的深度不同，较小的断层一般存在于地壳表部，巨大的断层一般可达到地壳的脆韧性转换带，在韧性区位错迹象难于长时间的保留，因此断层一般在中上地壳最为明显，大多数的地震也是发生在二三十km以上这一深度的范围内。深部的断层有的直接出露地表，有些则是隐伏的，它们在深部的位置和延伸情况要靠地球物理等方法间接测定。岩石发生相对位移的破裂面称为断层面，断层面之上的一侧称为上盘，之下的一侧称为下盘。上盘相对是下滑错动的称为正断层，多是由于受拉张造成；上盘相对是上冲错动的称为逆断层或逆冲断层，多是由于受挤压造成；两盘沿断层走向作相对水平错动的称为平移断层或走滑断层。最近的土耳其伊兹米特地震就是在走滑断层上发生的，而我国台湾的集集地震则是在一条逆冲断层上发生的。不同类型断层上发生的地震破裂具有各自的特点。?
    二、主要危险是活动着的断层?
    在漫长的地质历史过程中，地球表面曾形成过不计其数的大大小小的断层，它们形成与活动的时代新老不同，许多断层经过强烈滑动位移之后早已停止了活动，成为已愈合的死断层，这类断层一般不再具备发生地震的危险。对研究现代地震的危险性来说，更关心现代仍在活动着的断层，即活断层。?
    从地质学角度看，一条断层如果在现代构造应力场的背景下，或者说是在现代构造环境下曾是活动的，它就可被视为活动断层。因为许多地区的地质研究表明，断层一旦活动则在同一构造体系的环境下还会继续活动。这表明在最近地质时期内已发生多次运动的断层上还可能随时发生地表破裂。地震总在一定地带复发的现象显示了在现代构造体系下活断层就是应变能量重复释放的地带。因之要证明断层是否活动，所考虑的时间尺度应当是地壳运动最近这一构造阶段或现代构造体系下的这一时间范围。在这一阶段曾有过活动的断层都应当视为活断层。但是对“现代”或“最近”一词在时间尺度上又如何理解呢？结合我国地壳运动的实际情况看，一般是用第四纪这一地质时段即距今约240万年以来作为时限。第四纪以来有无活动是评价断层是否是活断层的重点。但是这一时限过长，在解决与重大工程有关的活断层问题时，则是考虑第四纪的晚期—晚更新世或大约10万年以来断层有无活动作为判定的时限。?
    最近土耳其的两次地震都是发生在阿拉伯板块、非洲板块与欧亚板块碰撞带北侧近东西方向的一条巨大的活断层上，它被称为北安纳托利亚断层。它是土耳其块体北部边界的一条活断层。在这条长达1000km的活断层上有过强地震多次活动的历史。最近一次发生的强震系列开始于1939年埃尔津詹8级地震，这次地震曾使北安纳托利亚断层产生了长达362km的破裂。其后，在1942～1967年间先后又有过9次强烈的地震，产生的地表破裂几乎贯穿了整个安纳托利亚断裂带。这些事件提供了对活断层的破裂和地震活动过程的许多新认识。安纳托利亚断层也从此成为一条倍受地震学家们重视的活断层。?
    台湾是环太平洋地震带的一部分，由于菲律宾板块与亚洲大陆发生碰撞，这里活断层十分发育，是我国地震活动频度最高的一个地区。东侧有作为菲律宾板块与亚洲板块间碰撞边界的台东纵谷断层，是一条走滑活断层，其东边与北边的海域，地震活动十分强烈，时有8级的强震发生。台湾岛中、西部，中央山脉及其西麓则有一系列北北东走向，向西北推覆的活动逆冲断层。在这一带的许多断层上发生过多次破坏性地震并产生了明显的地表断层。由于这一带的地震深度较浅，往往形成强烈的地面变形，造成的灾害较重。对这些逆冲断层的潜在地震危险性，地震学家和地质学家们都有一定的认识，甚至发出过警告，认为台湾西部地震活动近30年来的平静意味着有更大破坏力地震能量的聚集，但未料到竟这样突然地发生了。?
    三、建筑要避开活断层?
    从这些地震的一些情况可以看出，要减轻地震灾害需要依靠对地震现象已取得的科学认识，但是目前对已有的一些可以达到减轻地震灾害目的的知识还远远没有得到充分的、切实有效的应用。对一些已认识到有潜在地震危险的地区还往往缺乏或没有执行适宜的对策。例如最近的地震灾害情况再次表明了许多沿活断层带上的建筑物遭到了十分严重的破坏，而离开活断层的建筑则相对安全得多。建筑要考虑避开可能发震的活断层，这一明显可减轻地震灾害的经验却常常被忽视，从而重演了一次次血的教训。?
    当人们看到震后屋倒人亡的惨景时常常发出“造成伤亡的是建筑物而不是地震”的慨叹。这种因忽视建筑物的抗震设防或设防不当而加重灾害损失的例子太多了。我国的防震减灾法中有明确的规定，要求重大建设工程和可能发生严重次生灾害的工程必须进行地震安全性评价，并据评价结果确定抗震设防要求，进行抗震设防。有的建设单位为省事省钱而不这样做，实际是留下了重大的隐患。?
    我国是一个地震灾害严重的国家，由于人口的增长、城市化的迅速发展和工程建筑的日益复杂化及大型化，地震灾害及其诱发的次生灾害所造成的损失和影响也会增大。为此应特别加强有关地震危险性预测、地震区划的研究并认真地应用其成果。地震、规划、设计、施工等部门应当密切协作，共同提高防震减灾的实际能力。