四川汶川8.0级地震地表破裂与震害特点

2008年5月12日四川汶川8.0级地震发生在青藏高原东缘的龙门山构造带上。通过野外实地调查与测量发现,汶川8.0级地震的地表破裂发生在龙门山构造带中的北川—映秀断裂之映秀南西—平武南坝石坎子段,彭县—灌县断裂的都江堰向峨—安县桑枣段也同时发生了同震地表破裂。北川—映秀断裂上的地表破裂长约220 km,表现为逆冲–右旋走滑运动特征,最大同震位错在6 m左右,水平与垂直位错量大致相当,与先期的研究成果一致;彭县—灌县断裂上的同震地表破裂长约100 km,表现为右旋–逆冲运动特征,最大垂直位错在2 m左右,水平与垂直位错量之比为1∶1～1∶3。地震地表破裂的空间分布及同震位错特征表明,汶川8.0级地震系北川—映秀断裂的逆冲–右旋运动所导致,并同时牵动了彭县—灌县断裂发生同震地表破裂。地震灾害的特点主要表现为地震波导致的强地面运动破坏、地震地表破裂带直接撕裂、地震导致的次生地质灾害(如崩塌和滑坡等)摧毁或掩埋建(构)筑物和堰塞湖等。根据地震考察资料并参考InSAR和强震仪记录,勾绘的该次地震等震线长轴方向沿龙门山构造带呈N40°～50°E方向延伸,出现了3个XI度的破坏区,具单侧多点瞬间破裂的典型特征,导致了四川北部、甘肃和陕西南部地区灾害较正常地震衰减破坏的显著加重。

汶川8.0级地震的基本特征及其研究进展

2008年5月12日在龙门山发生的汶川8.0级特大地震属于逆冲—走滑型地震。为了尽快和最好地利用汶川地震的资料,推动地震地质科学的研究。在论述了汶川地震科学研究的基本现状和研究进展的基础上,重点讨论了龙门山地震带的地质背景、活动构造、汶川地震的基本特征、地表破裂及组合样式、历史强地震复发周期、观测数据的积累与整合、构造运动学和动力学机制、地质灾害和灾后重建、龙门山地区未来地震的预测和预报等方面的内容。并建议从汶川大地震中汲取教训,整合地质学、地球物理和地球化学等多学科的综合研究,探讨汶川地震的形成过程和机制,以有效地减轻和逐步避免今后可能发生的类似的灾难。

新生地震构造带--马边地震构造带最新构造变形样式的初步研究

以雷波地区为例,通过野外地质地貌调查,结合探槽技术以及年代测试结果,获得了有关马边地震构造带最新构造变形样式及其性质的初步认识。研究结果表明:马边地震构造带内的雷波地区存在一条北东东向雷波断裂带,它断错的最新地层时代在40ka左右,属晚更新世活动断裂;在活动性质上,为一条以右旋走滑运动为主的断裂。北北西向玛瑙断裂在第四纪风化壳中存在两次突然位错事件,在剖面上的错距分别为0.5m和>0.7m;最新错动面产状陡立,存在水平左旋位错的构造地貌证据。马边地震构造带上北东东向断裂与北北西断裂不是一种从属关系,而是在现代构造应力场条件下两组呈共轭关系的剪切断裂,它们代表了马边地震构造带最新构造变形样式,具新生性。马边地震构造带的破坏性地震以中强地震为主,具有频度高、成带性差等特点,这符合共轭状构造变形样式可能引起的地震活动特征。马边地震构造带位于青藏高原东缘南部,初步分析表明:一种受重力作用控制的中下地壳塑性流展模型,可以对该地区包括大凉山断裂带、安宁河断裂带以及鲜水河断裂带在内的断裂构造的活动习性做出较合理的解释。伴随着高原内部中下地壳物质持续向外流展,高原边界向外扩张形成新的边界,并表现为一条新生地震构造带。

凤凰山地区蒲江-新津-德阳隐伏断裂反射波法地震勘探与断裂活动性研究

利用反射波法地震勘探确定了在凤凰山地区蒲江-新津-德阳隐伏断裂通过的具体位置以及断裂的规模和性质,证明了该断裂在向东俯冲的过程中错切了晚更新统沉积物,具有明显的第四纪活动性,对凤凰山台地的形成起到了一定的控制作用。地面地质调查及历史地震研究也证明蒲江-新津-德阳隐伏断裂具有晚更新世活动性,且断裂南段的活动性明显强于北段,表明该断裂的北段是成都平原内部的一条弱地震活动带。同时,文中还对在城市近郊人烟繁杂地带反射波法地震勘探中野外观测系统的布置及地震参数的选取进行了探索,小道间距、小偏移距、多接收道、短排列、多次覆盖、高频检波器接收的工作方法和野外地震参数的合理选取对实现主要干扰波和反射波信号的有效分离,提高地震勘探分辨率起到了至关重要的作用。

龙门山前缘的芦山地震与逆冲-滑脱褶皱作用

龙门山式构造以推覆作用和滑脱作用为主要特征,近5年来地震活动性显著,在2008年和2013年分别发生了汶川(Ms 8.0)地震和芦山(Ms 7.0)地震。根据已公开发布的芦山地震的震源机制解、破裂过程、地震烈度、地表变形特征、余震分布规律等方面的研究成果,结合本次对龙门山南段活动断裂和芦山地震构造变形与地表响应的野外实地调查等方面的科研成果,作者将龙门山南段和前缘地区划分为龙门山冲断带和前缘扩展变形带2个构造变形带,对比了它们在构造变形样式、活动断裂、历史地震的差异性,提出了以推覆-滑脱岩片为特点的龙门山冲断带地震构造模式和以逆冲断层-滑脱褶皱为特点的龙门山前缘扩展变形带地震构造模式。在此基础上,分析了龙门山前缘扩展变形带的逆冲-滑脱作用与芦山地震的发震断层模式与成因机制,认为芦山地震形成于龙门山前缘扩展变形带的逆断层-滑脱褶皱带,其发震断裂为大邑断层,该断层倾向北西,呈铲状向下并汇交于滑脱面。该滑脱面就是芦山地震的震源层。

龙门山地震带的地质背景与汶川地震的地表破裂

龙门山位于青藏高原与扬子地台之间,系由一系列大致平行的叠瓦状冲断带构成,自西向东发育汶川—茂汶断裂、映秀—北川断裂和彭县—灌县断裂,并将龙门山划分为3个构造地层带,分别为变形变质构造地层带(主要由志留系—泥盆系浅变质岩和前寒武系杂岩构成)、变形变位构造地层带(主要由上古生界—三叠系沉积岩构成)、变形构造地层带(主要由侏罗系至第三系红层和第四纪松散堆积构成)。龙门山断裂带属地震危险区,3条主干断裂皆具备发生7级左右地震的能力,其中映秀—北川断裂是引发地震的最主要断层,据对彭县—灌县断裂青石坪探槽场地的研究结果表明,在该断裂带上最晚的一次强震发生在930±40a.B.P.左右,据此,可以初步判定,这3条主干断裂的单条断裂上的强震复发间隔至少应在1000a左右,表明龙门山构造带及其内部断裂属于地震活动频度低但具有发生超强地震的潜在危险的特殊断裂,以逆冲-右行走滑为其主要运动方式。汶川地震属于逆冲—走滑型的地震,地表破裂分布于映秀—北川断裂带和彭县—灌县断裂带上。根据近南北向的断裂(小鱼洞断层、擂鼓断层和邓家坝断层)和地表断距可将映秀—北川断层的地表破裂带划分为两个高值区和两个低值区,两个高值区分别位于南段的映秀-虹口一带和位于中北段的擂鼓—北川县城—邓家坝一带;两个低值区分别位于中南段的白水河—茶坪一带和北段的北川黄家坝至平武石坎子一带,两个高值区分别与小鱼洞断层和擂鼓断层相关。根据保存于破裂面上的擦痕,可将该地震破裂过程划分为两个阶段,早期为逆冲作用,晚期为斜向走滑作用,其与地壳增厚构造模式和侧向挤出摸式在青藏高原东缘的推论具有不吻合性。鉴于龙门山的表层运动速率与深部构造运动速率具有不一致性,初步探讨了龙门山地区的地表过程与下地壳流之间的地质动力模型,认为下地壳物质在龙门山近垂向挤出和垂向运动,从而造成导致龙门山向东的逆冲运动、龙门山构造带抬升和汶川特大地震。在此基础上,根据汶川地震所引发的地质灾害,对地震灾后重建提出了的几点建议。

龙门山小鱼洞断裂在汶川地震中的地表破裂及地质意义

在龙门山中段小鱼洞地区映秀-北川断裂和彭县-灌县断裂发生了同震位移,同时在该地区新出现了一条北西向的同震破裂带——小鱼洞断裂的破裂带,并分割了两条近于平行的北东向逆冲-走滑型的主断裂。汶川特大地震发生后重点对小鱼洞断裂的地表破裂开展了详细的野外地质填图,利用全站仪和GPS对地表破裂进行了精确的测量。初步调查的结果表明,小鱼洞断裂位于映秀-北川断裂与彭县-灌县断裂之间,走向近于北西向,延伸约15km,以脆性破裂为特征,穿过小鱼洞大桥,并切割了多种类型的地貌单元,使道路发生拱曲、破坏和桥梁垮塌或移位。单个破裂长度在几米到300m不等,其南西盘为上升盘,北东盘为下降盘,平均垂直位错为1.0m,平均水平位错为2.3m,垂直与水平位错量之比1:1～1:2,显示为逆冲分量小于或等于左旋走滑分量,并以左旋走滑作用为主。同时,研究表明小鱼洞断裂属于映秀-北川断裂与彭县-灌县断裂之间的捩断层,其主要特征包括:1)是在汶川地震中由于龙门山逆冲体之间的差异逆冲运动过程中而形成的断裂;2)其走向近于北西向,垂直于龙门山北东向的主干断裂,而平行于逆冲体的逆冲运动方向;3)具有高角度断面的断层,以左旋走滑作用为主。

龙门山中央断裂分段地震震级及强震复发周期的预测

汶川Ms8.0级地震发生后,对于龙门山发震构造带长期地震危险性评估的研究越来越受到了关注,以定量的、概率性的评估强活动断裂段的地震危险性也成为了近年来国际上研究长期地震预测的方向之一。作者以前人对龙门山中央断裂(映秀-北川断裂)活动构造的研究成果和汶川地震后地表特征的实测数据为依据,在对其进行活动分段的基础上,通过震级-标量参数经验关系式和强震重复间隔计算方法对中央断裂未来地震的可能震级及强震复发周期进行了定量计算,预估了中央断裂的分段地震震级、级联破裂地震震级以及龙门山构造带的强震复发周期。

汶川Ms8.0级地震的水系响应

2008年5月12日龙门山汶川8.0级地震导致了映秀—北川断裂、彭县—灌县断裂、小鱼洞断裂和擂鼓断裂发生了地表破裂,在平面上显示为两条近于平行的北东向逆冲—走滑型断层,在剖面上显示为叠瓦状。汶川地震的地震破裂和同震变形在瞬间就改变了地形坡度,并导致地貌和河流体系产生相应的变化和调整,记录了整个区域的位移情况,为探索地震与水系之间的关系提供了关键信息。在整合汶川地震所导致的地表破裂、地形和水系变化相关数据的基础上,描述了汶川地震驱动的逆冲作用和右旋走滑作用引发的河道垂向位错和水平位错,标定了汶川地震导致的河道坡折点和河道转折点,刻画了映秀—北川断裂和彭县—灌县断裂和小鱼洞断裂等活动断裂对河床剖面、河道走向、河道分段性和不规则水系样式等方面的控制作用,探讨了汶川地震驱动了隆升作用对河流剖面的影响与调整,建立了汶川地震的水系响应及其识别标志。研究结果表明:汶川地震驱动的构造作用对该区水系的河道走向、河道坡折点、河道流转折点和河床剖面具有明显的控制作用,为重塑龙门山晚新生代构造-地貌-水系演化提供一个范例和定量约束条件。

从龙门山地质地貌分段性探讨芦山地震与汶川地震的关系

在龙门山中、北段发生汶川Ms8.0级特大地震5年之后,2013年4月20日在龙门山南段发生了芦山Ms7.0级地震。基于芦山地震基本特征及其所处的龙门山断裂带的构造特征、地貌水系特征、重力异常分布特征,分析芦山地震发生的区域地质背景,并探讨2013年芦山地震与2008年汶川地震之间的关系。初步获得以下认识:①芦山地震并不是汶川地震的余震,它们是两次独立的地震,芦山地震与汶川地震具有一定的关联性,汶川地震可能促进了芦山地震的发生;②下地壳流向上仰冲可能是芦山地震和汶川地震共同的成因机制,这一成因机制可以很好地解释汶川地震与芦山地震之间的空区;③龙门山南段在山前发育多条断裂和褶皱带,使得这一地区由北西向南东的应力在山前多个断裂和褶皱带得到一定的释放,因此不具备发生类似汶川地震这样特大地震的构造条件。

北川地区擂鼓断裂在汶川地震中的地表破裂及其意义

2008年5月12日汶川M_s8.0级特大地震发生后,在北川县擂鼓地区出露了一条擂鼓同震地表破裂带,该破裂带呈近南北向展布,位于映秀-北川断裂的中北段,其北东起于擂鼓镇柳林村北部,南西止于石岩村南部,以脆性破裂为特征,分别由3条呈北北东、北西西、北北东走向的地表破裂组成,延伸长度约4～5km,并切割了多种地貌单元,其平均垂直断距为1.5m,平均水平断距为1.4m,垂直与水平断距之比为1.07:1。通过对该地表破裂带野外测量数据、几何展布结构及其成因机制的初步分析表明:擂鼓断裂是出露于擂鼓地区的捩断层,具有捩断层的基本特性;其主要特征包括:1)擂鼓断裂的形成是由于在汶川地震中其东西两侧逆冲块体之间的差异性运动而引起;2)断裂呈近南北向展布,与映秀-北川主干断裂近垂直相交;3)断面倾角较陡,为高角度断面的逆断层,具有逆冲兼走滑特征。

汶川地震驱动的隆升、剥蚀作用与龙门山地貌生长——以映秀红椿沟为例

汶川(Ms 8.0)地震驱动的构造抬升作用和滑坡、泥石流剥蚀作用如何影响龙门山的地貌生长是目前争论的焦点。作者以位于汶川地震震中位置的映秀红椿沟泥石流为例,利用野外实测资料、航片和数字高程资料,开展了红椿沟流域汶川地震驱动的构造抬升与滑坡、泥石流的表面侵蚀过程及其对龙门山地貌生长约束方面的定量研究,获得以下初步认识:(1)红椿沟位于汶川地震震中区的高山峡谷,发震断裂——北川断裂从该沟切过。(2)汶川地震触发的同震滑坡体积达3.800 1×106 m3,是震前滑坡量的3倍。(3)2010-08-13和2010-08-18强降雨形成的震后泥石流体积为0.705×106 m3,表明震后强降雨使同震滑坡量的20%转化为泥石流。(4)红椿沟泥石流将0.485×106 m3固体物质输入岷江河道(主河),导致河道变窄、河床升高、河床比降增大。(5)冲入河道量与同震滑坡量之间的转化率约为13%,冲入河道量与泥石流量之间的转化率为70%。(6)在红椿沟流域同震的滑坡体积(3.800 1×106 m3)小于同震的构造抬升体积(6.67×106 m3),仅有约57%的构造抬升量转化为滑坡量,表明以逆冲-走滑作用为特征的汶川地震所导致的构造抬升量大于滑坡量,将使龙门山地貌产生新的抬升和生长。

汶川M_S 8.0地震的地表破裂过程——以都江堰八角庙村断层擦痕剖面为例

汶川M_s8.0地震在龙门山断裂带造成了严重的地表破裂,但能反映地震地表破裂过程的现象却很少,四川省都江堰市虹口乡八角庙村有一处保存基本完好的断层擦痕剖面,是惟一能反映地震地表破裂过程的露头。剖面上可见两种侧伏产状相差很大的擦痕,我们利用全站仪和GPS对擦痕进行总体和细部的测量,结果表明,一种擦痕接近垂直,侧伏角在76°～87°之间,另一种擦痕侧伏角相对较小,介于32°～33°之间。利用擦痕侧伏角、断层面倾角、岩石内摩擦角进行求解断层主应力方位的赤平投影,结果表明发震断层的运动方式为逆冲兼右行走滑。通过分析对比,我们认为断层面上近水平方向的擦痕切割了近垂直方向的擦痕,据此将地震的地表破裂过程分为两个阶段。阶段Ⅰ断层运动以逆冲向上为主,阶段Ⅱ以右旋走滑为主,这个结论与地震波数据反演结果是一致的。其中,阶段Ⅰ由两个子事件组成;第一个子事件断层以接近垂直的角度逆冲向上运动,运动方向为SW 85°～87°;第二个子事件断层的运动方向发生朝向NE方向的倾斜,运动方向为SW 76°～80°,表明断层运动性质为逆冲兼少量的右旋走滑。阶段Ⅱ断层的运动方向为SW 32°～33°,表明这一阶段断层运动以右行走滑为主,走滑分量大于逆冲分量。

基于COSMIC掩星数据探测汶川M_S8.0地震震前电离层异常

获取COSMIC掩星2级数据,基于球谐函数使用最小二乘拟合法计算模型值,为2008年5月12日汶川MS8.0地震前电离层电子密度变化提供背景依据.同时应用主成分分析法研究最大电子密度,得到各主成分所占能量百分比随时间的变化.研究结果发现,震前在震中邻近区域出现电离层扰动增强现象,且随高度不同存在一定差异,主要集中在F2层300—450km.主成分分析结果显示,4月15日—29日19:00—24:00(地方时)第三主成分能量百分比显著增加.上述结果表明,震前电离层存在异常扰动现象.这一研究结果有助于加强地震电离层耦合机理方面的研究.

龙门山南段前缘地区活褶皱-逆断层运动学机制——以芦山地震为例

2013年4月20日发生在龙门山南段的芦山MS7.0地震是继发生在龙门山中北段的汶川MS8.0地震之后的又一次强震。本文通过震后地表变形特征、余震分布、震源机制解、石油地震勘探剖面、历史地震数据等资料,结合前人对龙门山南段主干断裂、褶皱构造特征的研究以及野外实地考察,应用活动褶皱及"褶皱地震"的相关理论,初步分析芦山地震的发震构造模式。认为芦山地震为典型的褶皱地震,发震断裂为前山或山前带一隐伏断裂。构造挤压产生的地壳缩短大部分被褶皱构造吸收。认为龙门山南段前缘地区具有活褶皱-逆断层的运动学特征,表明龙门山逆冲作用正向四川盆地内部扩展。

龙门山断裂带南段耿达—陇东断裂的浅层地震反射波法探测

使用浅层地震反射波法研究龙门山南段耿达—陇东断裂的空间位置和展布形态,为该断裂最新活动性的评价和最大发震能力的评估提供依据。针对耿达—陇东断裂所经过山间峡谷场地的基岩界面埋藏较浅、来自浅部的有效信号容易被震源附近强烈的干扰波覆盖等问题,在浅层地震探测工作中采取了小道间距、小偏移距、多道短排列接收和共反射点多次覆盖观测的工作方式,经数据处理后获得浅层地震反射剖面图像,揭示了耿达—陇东断裂及其分支在宝兴县陇东镇若必沟一带的空间展布位置和近地表构造形态,耿达—陇东断裂为一条走向NE、倾向NW、近地表倾角约为65°~80°的逆断层,断裂通过处零星发育宝兴西河T1、T2阶地,但未见较大的河流冲沟发育和断错河流T1、T2阶地等现象。

2013年香格里拉-得荣M_S5.9级地震震中区地质地貌调查

2013年8月28日和8月31日在云南迪庆藏族自治州德钦县、香格里拉县与四川甘孜藏族自治州得荣县交界地区发生M_S5.2、M_S5.9地震,两次地震相距约10 km,期间又发生多次强余震,该地震的发震构造为川滇菱形块体西北边界的德钦-中甸-大具断裂带。我们通过对震中区断裂的野外地质调查,结合前人对该断裂第四纪活动研究方面的成果,对德钦-中甸-大具断裂带震中区附近的活动性、运动特征等进行了揭示和探讨。野外调查揭示该断裂在瓦卡镇至推改村沿线断裂在近地表为高角度逆冲性质,这与前人对香格里拉-得荣地震群序列的震源机制解研究揭示的该地区拉张应力环境不太协调,也与断裂整体的右旋走滑运动性质不太一致,这可能是由于走滑断裂在走向转变处于近地表形成的局部效应,并不能代表断裂带总体的运动性质。德钦-中甸-大具断裂为全新世活动断裂,总体表现为以右旋走滑为主的运动性质。

地震活动水平在潜在震源区判定中的应用——以甘肃酒西盆地为例

酒西盆地为河西走廊西段的一个压陷性盆地,其内发育了多条晚第四纪活动逆断裂、褶皱带,是未来具有发生破坏性地震的潜在震源区。通过对酒西盆地和邻近地区9个潜在震源区的长期地震活动水平的对比研究,发现不同震级档的潜在震源区基本处于各自的一个地震活动水平档上。据此将玉门潜在震源区地震活动水平与其它潜在震源区对比,并结合区内活动构造及历史地震等活动特征,判定其震级上限为MS7.0。指出地震活动水平对比方法可作为潜在震源区划分中的一个辅助手段。

“5·12”汶川8.0级地震机理及其破坏表现特征(摘要)

本文系一摘要式论文,该文对汶川8.0级地震发震构造背景、地震地表破裂特征、地震宏观烈度及强地面运动分布特征、地震震区地震动(PGA)区划结果、地震震害成因等进行了介绍和分析。

成都主城区为什么躲过了汶川地震这一劫?——龙门山构造带地质状况分析

从板块运动角度来看，印度板块以每年50mm的速度向欧亚板块俯冲，造成青藏高原快速隆升，同时，高原物质向东缓慢流动，在高原东缘地区沿龙门山构造带产生向东挤压，这种挤压受到四川盆地之下刚性地块的顽强阻挡（图1）。经过长期的构造应力能量的累积，最终在映秀地区发生突然释放，地震破裂沿龙门山中央断裂带迅速向北东扩展，产生了地震地表破裂带，表现为单侧多点破裂的典型特征。