不能忽略地壳均衡

正致编者——Parker等(2011)在对中国四川2008年汶川地震后发生的滑坡细致分析中指出,地震滑坡物质估计方量是同震地壳抬升方量的约2~6倍。基于滑坡内的物质会很快被运移出龙门山地区的合理逻辑,他们利用这种差异证明侵蚀看来对物质的移除比地球动力学对龙门山生长作用的过程更快。我赞赏他们的分析,但是我认为他们忽视了一个方面,从而使这一推论变得至多仅仅为似乎合理的,甚至非常可能是虚假的。     

2008年汶川地震触发滑坡量大于造山作用生长量

浅源地震是山区地壳抬升的主要驱动力（Avouac,2008）。然而,浅源大地震也触发大范围的同震滑坡,造成显著、但在空间上不均匀的侵蚀（Keefer,1994;Malamud et al,2004;Larsen et al,2010）。因此地壳抬升与同震滑坡的分布及规模间的相互作用就引发了一个根本的问题,即大地震及其相关的滑坡是创生还是消毁了山区地形。2008年中国四川Mw7．9汶川地震触发了超过56000处滑坡（Dai et al,2011）,其空间分布仅仅部分与构造变形样式有关（Shen et al,2009）。通过将滑坡面积一体积标度关系（Larsen et al,2010;Guzzetti et al,2009）应用于高分辨率卫星影像,我们仔细检查了造山方量的潜在变化。我们估计,同震滑坡产生了约5～15km^3的可侵蚀物质,大于2．6±1．2km^3（deMichele et al,2010）的同震地壳抬升净方量。这种差异表明,在可能的2000-4000年的地震复发周期中（Shen et al,2009）,即使只有小部分滑坡物质从造山带中运移走,汶川地震也会在龙门山导致物质净亏损。我们的结果对长期以来广泛持有的大倾滑或走滑地震能造山的观点提出了挑战,并希望引起对同震滑移、滑坡量与地形生成之间的关系更多的思考研究。     

龙门山地区类似2008年汶川大地震滑坡物质河流卸载时间的定量估算

定量研究地震滑坡物质河流卸载时间对理解地震与造山带地貌演化之间的关系有着十分重要的意义.本文以青藏高原东缘龙门山构造带内岷江流域为例,定量估算了2008年汶川大地震滑坡物质的河流卸载时间.研究结果表明,如果以位于龙门山构造带内的岷江河段现有搬运能力计算,并且岷江可以有效地搬运汶川地震滑坡物质,地震滑坡物质至少在3100 yr内被岷江卸载出龙门山.而龙门山构造带中段类似2008年汶川M_s8.0级大地震的复发周期约为3000 yr左右,暗示大地震所产生的滑坡物质量可以在大地震复发周期内基本上被侵蚀和剥蚀所平衡,并被卸载出龙门山构造带. 因此,我们推断:除了周期性大地震造成的地表抬升的累积外,龙门山地区地震及其它地表过程所产生的剥蚀物质通过河流快速卸载驱动了地壳均衡反弹和深部物质上涌,形成了青藏高原东缘的高陡地形梯度带. 相关的地球物理证据表明在青藏高原东缘可能存在由地表快速剥蚀(或侵蚀)所引发的地球深部地幔软流圈物质上涌.     

汶川地震同震滑坡物质在震区的滞留和运移及其对龙门山地形演化的影响

2008年M_W7.9汶川地震导致龙门山断裂发生强烈地壳变形,同时引发的巨量同震滑坡加速了该地区的地表剥蚀和河流侵蚀.然而,目前尚缺少系统的数据定量研究滑坡物质的运移以及河流侵蚀速率随时间的演化规律,这些对理解龙门山前缘物质的再分配以及强震对活动造山带地形塑造的作用至关重要.为此,本研究在汶川地震后的6年间,对震区沱江上游3条支流湔江、石亭江、绵远河流域进行了多期次的定点现代河沙采样.通过系统测量河沙中的石英¹⁰Be浓度,并与震前已发表的数据进行对比,发现如下基本特点：（1）震后河沙¹⁰Be浓度均有明显降低,表明同震滑坡物质对河沙的稀释作用;（2）震后河流对河沙的运移量增加为震前的1.3~18.5倍,因此震后龙门山地区侵蚀速率短期显著增加;（3）初步估计得到汶川地震产生的滑坡物质被完全运移出造山带所需要的时间至少为100~4000年,接近龙门山地区强震复发周期;（4）震间和同震产生的构造变形和地表剥蚀在空间上具有互补性.考虑到地表剥蚀引起的地壳均衡反弹效应,认为类似汶川地震的强震有利于龙门山的隆升.认识震前、震时和震后的地壳变形及侵蚀过程有助于更好地理解单次强震事件对高原边界龙门山地形演化的作用.     

龙门山构造带深部动力学过程与地表地质过程的耦合关系

发生在地球浅层的2008年汶川地震驱动了龙门山及前陆地区的地表同震垂向位移.根据冲断带-前陆盆地弹性挠曲模型理论,在进行弹性挠曲模拟反演的基础上,结合对深部地球物理特征(泊松比、电性结构)的分析,发现龙门山前陆盆地现今岩石圈有效弹性厚度(T_e)具有自东向西逐渐减薄的趋势,自川中地区的30~40 km减至龙门山地区的10~20 km.在对晚三叠世以来前陆盆地各阶段盆地结构进行刻画的基础上,进行弹性挠曲模拟反演,推断龙门山前陆盆地的前渊地区(四川盆地西部)岩石圈的T_e值自晚三叠世以来具有逐渐减薄的趋势.这可能与松潘一甘孜地块下方广泛存在的软流圈热物质对四川盆地西部岩石圈下部的长期加热而导致的熔融有关,反映了地球深部动力学过程与地球表层盆地演化之间的耦合关系.     

汶川Ms8.0级地震后龙门山构造地貌及地表侵蚀过程研究——以湔江海子段河为例

汶川Ms8.0级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。本文运用GIS技术,定量计算了湔江流域的坡度、地形起伏度、面积—高程积分等地貌参数,根据这些参数的计算结果,对湔江流域的构造地貌特征进行了量化分析;以汶川Ms8.0级地震重灾区湔江海子河右岸流域的滑坡、泥石流为例,并且利用野外实测资料、卫星照片及数字高程资料等,对于汶川地震驱动的构造抬升与滑坡、泥石流的表面侵蚀过程进行研究,获得以下初步认识:(1)湔江流域的映秀—北川断层以北地区地貌处于"壮年期",坡度、地形起伏度大;(2)汶川Ms8.0级地震后该地区发生了严重的同震滑坡及震后滑坡、泥石流灾害,海子河右岸流域的同震抬升量为5 339×104m3,同震滑坡量为3 852×104m3,同震抬升量大于同震滑坡量,地貌出现生长现象;(3)地震产生的泥石流量应略大于1 000×104m3,同震滑坡物质的30%转化为了泥石流量,因其海子沟右岸陡峻的坡度,绝大部分的泥石流冲入海子河,成为河道沉积物;(4)以目前湔江海子河流水搬运能力,在能够完全搬运出同震滑坡物质的前提下,同震滑坡物质搬运出龙门山至少需要283.2 a,表明在一个地震周期内,龙门山的同震滑坡物质可以搬运出龙门山;(5)准周期性相当震级地震引起的构造抬升及其均衡反弹作用也是龙门山的形成有重要作用的因素之一。     

2008年汶川MS8.0地震发生过程的动力学机制研究

2008年5月12日汶川地震突发在现今并不活动的龙门山断裂带上,该地震发生的动力学机制问题引起广泛关注.文中利用黏弹性接触问题的有限元方法,考虑重力作用,对青藏高原东缘的应力场空间分布及其随时间的演化进行了数值模拟,结果显示应力在空间由分散分布逐渐向龙门山及周边地区转移集中.基于前人的研究成果及计算分析,初步认为汶川地震孕育发生的动力学过程如下：青藏高原的物质东流在向东运动过程中由于受到稳定的四川盆地的阻挡,一部分东流物质在川西地区囤积,造成龙门山隆升;高角度(50°~70°)、犁状的龙门山断层面上的正应力随着川西高原向东运动而不断增大,导致该断层的闭锁性逐步加强,并且分布在断层附近的变质杂岩为存贮高密度弹性应变能提供物质保障.但另一方面随着青藏高原较柔软的下地壳物质的不断向东运动,囤积的东流物质对龙门山断裂带上盘的推挤作用会不断加强,从而导致断裂带上剪应力越来越大;当剪应力超过摩擦强度时,断层解锁产生滑动,发生地震.模拟结果还表明龙门山断层面上的摩擦系数较高,断裂带上地震的平均复发周期约为3163年,这与其他资料结果有一致性.     

紫坪铺水库沉积物Sr同位素及元素组成变化对2008年汶川大地震的响应

2008年5月12日里氏7.9级汶川大地震引发了超过56000多个山体滑坡,在龙门山地区产生巨量的碎屑物质,极大地影响了流域的地表过程.然而,地震对河流碎屑物质组成及沉积过程的改变却知之甚少.紫坪铺水库超高沉积速率（平均74 cm/a）的沉积物完整记录了汶川地震前后的沉积过程,为研究2008年汶川地震对流域地表物质搬运及沉积物组成的影响提供了宝贵的素材.本研究测试了汶川地震前后紫坪铺水库沉积物的Sr同位素以及元素组成,结果表明其在地震之后均发生了显著变化.震后沉积物⁸⁷Sr/⁸⁶Sr与Rb/Sr比值同步降低,并且和沉积物化学蚀变指数（CIA）呈正相关性,反映了地震滑坡导致的新鲜物质对沉积物的贡献,特别是地震后强径流的2010—2011年.地震前后沉积物组成的差异性,为利用沉积物反演水文气候和构造事件及其环境效应提供了基础和潜在指标.     

2008年汶川Ms8．0地震发生过程的动力学机制研究

2008年5月12日汶川地震突发在现今并不活动的龙门山断裂带上,该地震发生的动力学机制问题引起广泛关注.文中利用黏弹性接触问题的有限元方法,考虑重力作用,对青藏高原东缘的应力场空间分布及其随时间的演化进行了数值模拟,结果显示应力在空间由分散分布逐渐向龙门山及周边地区转移集中.基于前人的研究成果及计算分析,初步认为汶川地震孕育发生的动力学过程如下:青藏高原的物质东流在向东运动过程中由于受到稳定的四川盆地的阻挡,一部分东流物质在川西地区囤积,造成龙门山隆升;高角度(50°～70°)、犁状的龙门山断层面上的正应力随着川西高原向东运动而不断增大,导致该断层的闭锁性逐步加强,并且分布在断层附近的变质杂岩为存贮高密度弹性应变能提供物质保障.但另一方面随着青藏高原较柔软的下地壳物质的不断向东运动,囤积的东流物质对龙门山断裂带上盘的推挤作用会不断加强,从而导致断裂带上剪应力越来越大;当剪应力超过摩擦强度时,断层解锁产生滑动,发生地震.模拟结果还表明龙门山断层面上的摩擦系数较高,断裂带上地震的平均复发周期约为3163年,这与其他资料结果有一致性.     

倾斜和应变固体潮中的海潮负荷改正

引言 到目前为止,地球内部的弹性性质均由地震学方法获得。用地震记录可研究弹性波(压缩波、剪切波)和地下物质的弹性性质。研究海潮负荷作用下弹性地球的响应问题可对观测资料进行负荷改正并对地球内部的弹性参数进行反演研究,这是区别于地震学的又一行之有效的研究手段。多年来许多人在该领域作了大量的研究,已取得了一定的成     

天水市水眼寨滑坡特征及稳定性分析

在对天水市水眼寨滑坡进行地质勘察和现场调查的基础上,结合区域环境研究滑坡的主要特征,分析地形条件、地层岩性、地质构造、地震、降水和人类活动对滑坡的影响,并利用GeoStudio计算软件,运用多种稳定性评价方法对滑坡静力和不同地震强度作用下的动力稳定性进行计算分析。结果表明,水眼寨滑坡属于黄土—泥岩滑坡,经过多期滑动,滑坡物质和滑坡体具有显著地平面分区性和剖面分层性,地层岩性和地质构造运动是其形成的主要内因,降水和地震是影响其稳定性重要外因。滑坡目前处于稳定状态,但未来环境变化会导致该滑坡稳定性降低,在Ⅶ度地震作用影响下该滑坡处于极限平衡状态,在Ⅶ度强以上地震作用影响下（＞0.15 g）,该滑坡稳定性大为降低,存在复活的可能性。     

利用强震数据分析北川县城地震滑坡灾害

汶川地震触发了极为严重的滑坡灾害,北川县是本次地震受地震滑坡灾害影响最为严重的地区之一,其中的王家岩、唐家山滑坡分别是本次地震造成人员伤亡最多和危险性最高的滑坡.本文利用在龙门山地区获得多组主震数据资料对震时北川县城的震动情况及滑坡破坏情况进行了定量计算和论证.     

地震滑坡在活跃造山带侵蚀和风化中的作用:进展与展望

以地震为代表的构造运动在地球地貌演化中起着根本性的作用,其过程包括同震抬升或沉降和地震滑坡侵蚀.地震诱发的滑坡向河流输送大量的松散物质,可造成流域物质输移通量成倍增加,且持续时间可达几十年或更久.在暴露新鲜岩石的同时,地震滑坡还剥蚀植被和土壤,这些作用都极大地影响着区域的碳输移.越来越多的研究尝试量化地震对地表过程影响...     

汶川8.0级地震前龙门山断裂带孕震构造运动特征分析

根据弹性回跳理论,利用1999至2007年相对中国大陆的三期GPS水平运动速度场资料,着重对每一期跨龙门山断裂带的GPS站点运动速度,在平行龙门山断裂带上的投影速度进行计算,在此基础上,以图示和幂函数拟合方式,分析了龙门山断裂带两侧地面相对运动变形情况。结果显示:汶川8.0级地震前龙门山断裂带两侧地面相对运动出现了右旋剪切运动,且这种右旋剪切运动受阻于龙门山断裂带。这对于识别判定孕震弹性应变能积累变形异常,进而开展地震预测与研究具有积极意义。     

2008年5月12日汶川MS8.0地震动力学背景的数值模拟实验

2008年5月12日汶川M_S8.0地震发生在龙门山断裂带.本文基于龙门山断裂带的地质与地球物理研究结果,以及高精度的地形数据、大地热流测量数据,建立了以龙门山断裂带为主要研究对象的有限元模型;以GPS观测数据、构造应力场和震源破裂过程研究结果为约束,研究了此次强烈地震的动力学背景.模拟实验结果显示:在考虑青藏高原物质向东挤压流动的同时,青藏高原与四川盆地的地形差异和流变强度差异、断层摩擦强度差异和断层产状形式均对地震起始破裂的发生位置和断层错动形式有着重要影响.本文利用地球动力学的有限元软件模拟了汶川地震地表破裂在龙门山断裂带上传播的过程.     

汶川地震滑坡崩塌的空间分布特征

汶川地震发生在青藏高原东部边界的龙门山断裂带.该区域由一系列叠瓦状冲断带构成,在大地构造上是连接青藏高原与扬子地台的过渡地带.此次地震引发了大规模的滑坡、崩塌、碎屑流等地质灾害,造成严重的人员伤亡和社会经济财产损失.震后的凋查和研究结果表明,在龙门山断裂带的两侧,滑坡崩塌灾害的分布很不均匀.大多数的滑坡崩塌存在于龙门山...     

四川省理县西山村滑坡运动变形过程中的微震研究

西山村滑坡位于地震活动性剧烈的龙门山地区,这个区域有大量的滑坡在汶川地震中被触发,此后西山村滑坡发生持续变形.为了监测该滑坡体的运移和局部破裂产生的微弱的地震信号,由微震事件获取滑坡滑动和变形模式,2015年八月底至十一月底,我们在滑坡上布置了30套地震仪.首先通过信号到时和波形特征把滑坡上的微震信号从人类活动产生的信号和滑坡体以外的区域地震信号区分开来.然后以识别到的微震波形为模板,用滑动时窗互相关的方法匹配其他的微震事件.结果表明,96个微震事件能被30个台站都记录到.通过对这些事件的定位,我们发现大部分（80个）能被所有台站记录到的事件发生在滑坡的底部,其他的少部分（16个）发生在滑坡的顶部.这意味着有相当多的能量积聚在滑坡的顶部和底部,而滑坡的底部则更活跃.除此外,在滑坡的中部有较多更微弱的事件被周围的部分仪器记录到.基于这些微震事件的位置,我们发现四个辐射地震信号的不稳定区域和钻孔监测到的不稳定区域比较吻合.这些辐射地震信号的不稳定区域应该和滑坡体的运动和内部变形相关.由此表明,地震学方法也是监测滑坡的变形的有效手段,是现有监测手段的有力补充.     

山体轰然倒塌

大地震可以产生造山作用,但是也可以触发滑坡从而消磨自然景观。根据2008年汶川地震的分析表明,滑坡毁坏了更多的地形,高于地壳抬升的方量。     

断裂带两侧地震诱发滑坡空间分布差异性的主要影响因素研究——以北川地区的地震滑坡分布为例

目前在地震滑坡影响因素的研究中,一般认为岩性、地形地貌、坡度、地震烈度、震中距等因素对滑坡的空间分布有重要的影响作用,忽视了发震断裂的运动方式对滑坡分布所起作用.5.12汶川地震诱发的大量滑坡崩塌灾害主要沿龙门山断裂带发育,但在断裂带两侧呈不对称分布,80%以上的滑坡、特大型滑坡主要分布于断裂带的上盘.这一现象在汶川地...     

汶川和芦山地震之间地震空区综合研究进展

为了探索汶川与芦山地震之间的地震空区的深部结构,探讨该地区的物质运移方式及动力学模式,评价区域断层的地震活动性,本研究小组于2015年5月至今共开展了2期共约3年的地震观测.前期得到的主要结论包括：（1）地震空区两端应力状态差异显著,且存在沿断裂带的横向应力差;（2）接收函数分析发现一个平行于马尔康断裂的Moho面上隆,泊松比较高的条带状结构从地震空区延伸到龙日坝断裂,可能是下地壳撕裂和部分熔融的结果;（3）地震空区以下,上地壳速度相对偏低,在下地壳存在明显的部分熔融体,这可能是地震能量不能积累的原因之一;（4）地震空区完整性震级M_c=0.2以上的地震的活动性仍然很低;基于密集的监测台阵（约70台地震计）的走时定位也初步显示了龙门山断裂带的地震空区段仍然很平静,但是其东边的断裂带（包括大邑断裂等以及一些隐伏断裂）上地震活动比较活跃.判断这些断裂可能是该区域应力积累的主要断裂,值得进一步关注;（5）提出了地震空区产生的机制：空区北东-南西两端水平应力差导致空区地壳的撕裂,地幔物质上涌,产生部分熔融,空区地壳抬升以塑性形变为主,穿过空区段的龙门山断裂带地震活动性低,地表地形较平滑.