重要工程区活动断裂与区域地壳稳定性调查评价 区域地壳稳定性调查

一、内容概述

“重要工程区活动断裂与区域地壳稳定性调查评价”项目工作周期为2000～2015年，组织实施单位为中国地质科学院地质力学研究所。项目紧密围绕重大工程和重要经济区带规划建设中迫切需要解决的区域地壳稳定性和重大工程地质问题，在活动断裂、工程地质、地质灾害、地应力测量与实时监测、第四纪地质、地壳稳定性评价和重大工程地质问题研究等方面开展了一系列调查与评价工作。

主要成果：

（1）查明了青藏铁路沿线活动断裂基本特征、铁路周缘潜在地质灾害隐患点，首次在青藏高原内部获得高质量的地应力实测资料和昆仑山8.1级地震前后的地应力对比测量数据，为青藏铁路隧道工程稳定性分析和铁路安全运营提供了重要依据。

（2）综合活动断裂、地震活动、地热场、构造应力场、地形变场、区域工程地质岩组及地质灾害等因素，采用基于ArcGIS的信息加权叠加方法，评价了滇藏铁路沿线区域地壳稳定性评价和近场区工程地质稳定性，为铁路选线提供了重要的地质资料，其中滇藏铁路丽江-香格里拉段铁路走向方案提出的优化建议被铁路设计部门采纳，为铁路选线工作发挥重要指导作用。

（3）查明三峡引水工程秦巴段14条重要断裂的分布、活动性、地震活动等特征，并重点分析了与三峡引水工程秦巴段密切相关的4条中强活动断裂在挽近时期以来的活动性及其对引水工程的影响，综合分析评价了三峡引水工程秦巴地区的工程地质条件及其差异性，以及可能存在的重大工程地质问题。

（4）查明祁连山北缘和河西走廊盆地内活动断裂，评价了研究区地震活动的规律性及其与活动断裂、地形变的关系，开展了地壳稳定性评价，建议在玉门—嘉峪关一带、高台南一带和武威南一带的不稳定-极不稳定区段，开展断层位移和地应力实时监测，为工程建设和安全运营服务。

（5）建立了首都圈地区深孔地应力测量与实时监测网，揭示了首都圈现今地应力环境，为首都圈活动断裂评价以及首都重大工程规划、城市安全建设等提供科学依据，为首都安全增加一份保障。

二、应用范围及应用前景

（1）本项研究成果可以指导国家重大工程规划选址，特别是为新构造活动强烈的山区水电站工程、核电站工程、铁路工程、高速公路和重要基础设施等场地选址提供科学依据和技术支撑。

（2）对地震地质灾害早期识别和预警具有指导意义。可应用于地震多发区地质灾害和工程地质问题预测，指导防灾预案编制。

（3）地应力测量和监测结果将应用于地震活动监测预报，以及深埋隧道或地下工程稳定性评价，优化工程设计。

（4）为区域外动力地质灾害研究提供内动力地质作用方面的资料或信息，有利于提高防灾减灾成效。

三、推广转让方式

信息服务、技术咨询、项目合作、会议交流、人员培训、宣传报道等。

技术依托单位：中国地质科学院地质力学研究所

联系人：张永双

通讯地址：北京市海淀区民族大学南路11号

邮政编码：100081

联系电话：010-68412309

电子邮件：zhys100@sohu.com

城市区域地壳稳定性的分级与评价~

1.地壳稳定性的评价指标
地壳稳定性取决于各项地质、地球物理因素，判定区域地壳稳定性的指标有：①地壳结构与深断裂；②活动断裂与第四纪期间地壳沉降速率；③地壳现代应力场与叠加断裂作用；④重力场特征（重力异常梯度）；⑤重力均衡条件（地壳静压力强度偏差值）；⑥大地热流值；⑦地震震级、基本烈度和地壳应变能量；⑧现代地壳运动或其引起的地面形变。
上述各项指标的定义及其与地质灾害的相关性见表2-1-1。研究它们的内容与方法见图2-1-2。
表2-1-1 地质、地球物理指标的定义及其与地质灾害的相关性


2.城市地壳稳定性研究的范围
城市地壳稳定性研究的范围以地质构造单元或深断裂、地震带为界。若城市地质构造简单，地震活动微弱或为无震区，则只研究距城市数十公里的范围即可满足工程要求。
3.区域地壳稳定性分级和评价
区域地壳稳定性研究的目的是，研究和分析与内力作用有关的地质灾害的特征和分布规律，以及评价它们对人类和工程安全的影响程度，并预报它们发展的趋势，以便选择合适的工程区。因为我国缺乏现代火山活动，地面裂缝和由断裂活动引起的山崩、滑坡局限于少数地段，所以，我国区域地壳稳定性研究的重点是地震灾害。它影响面积广，灾害严重。据我国地震学专家提出的地震烈度——十二度划分，结合建筑物破坏和各类工程抗震要求，李兴唐（1987）提出，区域地壳稳定性程度分为四级：①稳定区；②基本稳定区；③次稳定区和④不稳定区。各区的地震指标、建筑物破坏程度、山体变形特征及工程抗震要求、建筑物适宜性见表2-1-2。

图2-1-2 区域地壳稳定性研究内容和方法

（据麦德维杰夫等，1981）
表2-1-2 地壳稳定性等级和特征


（据李兴唐，1987）
表2-1-3中按稳定性等级给出了上述地质、地球物理指标的特征和量值。从表中可看出，指标可分为定性、半定量和定量三类。利用这些指标可对研究地区进行区域地壳稳定性评价。
表2-1-3 地壳稳定性分级和指标综合表


（据李兴唐，1987）
注：①在缺乏q资料时可用地温梯度Gg（℃/100m）代替，稳定区Gg≤2.0；基本稳定区2.0≤Gg≤3.5；次稳定和不稳定区Gg> 3.5。
区域地壳稳定性评价最终成果是地壳稳定性分区（级）图和综合评价报告。地壳稳定性分区图的分区界线以地震基本烈度和深断裂为主，并参考其他指标。这一图件反映了研究地区地壳稳定程度的差异，是半定量性质的，其比例尺，在大面积评价时，可采用1:50万至1:100万；中等面积时，可采用大、中比例尺，即大于1:50万。

影响区域地壳稳定性的因素很多，不同学者有不同的侧重，不同地区也各有其本身的特点。但一般认为影响区域地壳稳定性的因素有地震活动、构造活动、岩浆活动、物理地质作用、人类工程活动和场地特征等。考虑到地应力是引起一切内动力地质作用的根本原因，许多学者也把地应力作为影响区域稳定性的因素之一。因此，区域稳定性的研究就包括影响区域稳定性的内、外动力因素、研究地区现今地壳及其表层特征两个方面的内容，涉及构造活动、地震活动、岩浆活动、区域性物理地质作用、人类工程活动、岩土性质等方面。
CO2地质储存作为一项建立在各项地质工作基础上的环保型工程项目，继承性与综合性较强，区域地壳稳定性的专项调查应以资料搜集分析、遥感解译与野外地质验证为主。
（一）地震
地震是影响区域地壳稳定性最重要的因素之一，也是对工程建设破坏最大的因素之一。区域地壳稳定性研究地震的任务是评价和预报工程区发生地震的性质、地球物理条件和可能活动的断裂，以及地震作用下断裂位错、地基变形、破坏的可能性。概括之，即是地震对工程区地壳和地质体稳定性的影响。
（二）构造活动
构造活动包括历史时期的构造活动和现今构造活动，历史时期的构造活动是现今构造活动的基础，现今构造活动是在历史构造活动所留下的构造背景上活动的。研究现今构造活动需要了解历史构造背景。但区域稳定性评价中涉及的构造活动主要是指构造的现今活动情况。现今构造活动的表现有多个方面，如活动断裂、地形变等，特别是活动断裂。
（三）火山活动
火山活动是地壳活动的标志之一，尤其是活火山。活火山分布地区不仅地壳活动性强，而且火山活动本身就会对火山附近地区的稳定性造成很大影响，对附近的建筑物造成破坏。
火山活动的调查在核安全导则HAF0109《核电厂厂址查勘》 中，把火山活动列为与安全有关的具体厂址特征，并规定“在火山活动区域，紧邻可能活动火山的地区在区域分析时常被否定。能影响可能厂址的火山现象的严重性可作为筛选厂址的一个因素。优先选用受火山影响现象可能性最小的厂址。紧邻可能活动的火山的候选厂址应予否定”。
火山活动的调查国内尚没有完善的调查技术方法，在CO2地质储存目标靶区与场地选址过程中，要在资料搜集与分析的基础上，选择沉积盆地无火山活动的地区开展分析研究。
（四）地壳升降速率
现今地壳表面的升降运动直接影响地表建筑物的安全，地面沉降、地面差异沉降部会对地表建筑物的稳定性造成不利的影响。
第四纪以来或新近纪以来的地壳相对升降量或升降速率与地壳结构、应力状态和岩石圈动力条件密切相关。垂直差异运动大的活动带常是地震带。大面积地壳均匀上升区常是地壳稳定区。相对沉降地带大多是地壳稳定条件差的地区。因此，地壳升降速率也是影响区域稳定性的因素之一。
地壳升降速率属于构造地质学与地震地质研究范畴，CO2地质储存目标靶区与场地选址调查涉及时，以资料搜集整理与分析为主。
（五）地应力
力与介质是任何物体运动的两个基本要素。一切构造活动和构造变形都是地应力作用的结果。地壳现今应力场的特征和量级是论证区域地壳稳定性的重要基础。
地应力包括地应力的大小、性质和方向。确定现今地应力的大小和方向有许多方法，如震源机制解法、现场地应力测量方法、地质构造分析方法和地应力模拟研究方法等。构造活动的强度和性质与地应力的大小和方向密切相关。地应力集中区往往是地震活动区。

地壳稳定性分区
答：为满足浙江经济社会发展的需要，尤其是重大型工程建设对地壳稳定性评价的实际要求，根据浙江区域内断裂和地震的活动特点，我们将浙江省地壳稳定性划分为三种类型，即：弱活动区、次稳定区、稳定区，划分依据概括如下。图7.23　...

区域地壳稳定性评价与减轻灾害措施
答：区域地壳稳定性评价研究的理论基础,就是李四光教授“安全岛”理论的不断扩展和延伸,即在不稳定区域或构造活动区寻找相对稳定地块,进行工程安全建设,对地质灾害进行合理安全设防,以达到安全合理、节约建设、减灾防灾的目标。近50年来,我国地...

烟台市区域地壳稳定性分析与评价
答：区域地壳稳定性主要包括由内动力因素引起的断裂构造活动、地震、火山活动等，以及由外动力因素引起的重力地质作用、岩溶地质作用及人类工程构筑活动等对本区域地壳稳定性所起的控制作用。其中断裂构造和地震是影响和控制本区稳定性...

活动断裂的涵义及研究方法
答：自20世纪20年代Willis和Wood提出活断层的概念以来,活动断裂的研究一直受到各国际地学组织、地质学家和工程地质专家的重视,这是因为活动断裂不仅为研究现今地球动力学提供了最为重要和直接的证据,而且活动断裂控制了内外动力地质灾害的发生,同...

活动断裂的主要活动方式及其动力学机制分析
答：活动断裂的活动性及其活动方式研究既是青藏高原隆升机制与动力学过程所需要依据的基础信息，又是进行区域地壳稳定性评价的重要指标。较为详细的野外地质调查成果、GPS位移场观测数据和构造应力场数值模拟结果为系统分析滇藏铁路沿线...

十二年地质大调查成果回顾“十二五”期间水工环地质调查工作思路及重点...
答：选择我国重要经济区和城市群开展环境地质调查,查明区域构造格架和地壳稳定性以及城市群核心区断裂带活动性、工程地质条件和水文地质条件,进行重点城市环境地质安全评价,开展重大环境地质问题专题调查研究,提出对策建议,建立环境地质可视化信息平台...

工作布局
答：针对活动断裂与地震活动影响，开展主要活动断裂与区域地壳稳定性调查，查明地质构造格架、主要活动断裂空间分布规律与活动特征，为国土空间开发规划编制和重大工程建设与运营提供地质依据。对于沈阳经济区、太原城市群、冀中南地区等...

开展地质环境保障调查服务曹妃甸区域规划建设
答：曹妃甸新区地质环境条件在渤海湾沿海地区相对较好,承载大规模工程建设的地质环境容量也相对较大,但存在不可忽视的重大地质环境问题,即活动断裂与区域地壳稳定性、地面沉降、海岸和海底地质稳定性、水资源紧缺、供需矛盾突出等问题...

实例——大连经济技术开发区地壳稳定性的初步评价
答：重大工程区、城市和港口的规划和设计应该进行区域地壳稳定性评价和研究,尤其是在断裂发育、地震活动较强的地区必须进行此项工作,否则工程规划、设计将出现错误,从而给工程造成重大损失。这里通过实例,介绍如何运用物探、地质相结合对城市区域...

区域稳定性分区及评价
答：在上述基础上,根据地震烈度区划图,并参考震中分布图和活动断裂图,结合稳定性分区指标,编制出分区草图,再依据深断裂和地壳结构类型进行界线修正。最后,根据区域稳定性分区图最终确定界限,并对各区地壳稳定性条件逐个给予概括性评价,指出可能...