汶川地震后龙门山断裂带活动特征

利用地震后2009 ～ 2011年GPS监测数据,获得了龙门山断裂带所在地区2009～2010年、2010～2011年以及2009～2011年GPS测站运动速度场,分析了区域地壳运动总体趋势及形变特征;通过分析龙门山断裂带北段、中段、南段横切剖面的测站运动速度变化,探讨了汶川地震后龙门山断裂带运动特征.分析表明:汶川地震前后,地壳运动总体趋势未变,作顺时旋转;断裂带西侧GPS测站运动速度变大,东侧运动速度变小;龙门山断裂带的断裂性质地震前后都为右旋走滑挤压,断裂带运动速率受汶川地震影响较大,震后运动速率较震前有显著的增加.龙门山断裂带震后各段次级断裂活动不同,中南段以前山断裂运动为主,其它各段以后山断裂运动为主.地震后龙门山断裂带表现出的运动特征主要与地震活动有关.受汶川地震的影响,区域动力学、运动学平衡被打破,龙门山断裂带东侧震后初期弹性回返,表现为低速反向运动.龙门山断裂带西侧震后松弛为拉张区,运动速度加大.地震对断裂带的影响不同,导致断裂带各段及次级断裂表现出不同的运动特征.     

基于GPS监测芦山MS 7.0级地震同震位移

高精度GPS测量是研究现今地壳运动和地壳形变的重要手段之一。2013年4月20日,龙门山断裂带南段芦山地区（30.3°N,103.0°E）发生了MS 7.0级地震。震后的野外考察表明,芦山地震在震中区没有形成具有构造地质意义的地震地表破裂带。文中根据震中附近监测站（BXB： 30.48°N,102.71°E和BXN：30.26°N,102.84°E）资料,通过对震前、震后的GPS监测数据反演、分析,推断芦山4·20地震发生机理为逆冲错动型地震。GPS监测结果显示,震区的同震位移量为：断裂北侧测站BXB即断层西北盘（上盘）东向同震位移量为34.0 mm,北向同震位移量为-28.2 mm,垂向抬升10.3 mm;断裂南侧测站BXN即断层东南盘（下盘）东向同震位移量为-45.5 mm,北向同震位移量为-25.9 mm,垂向同震位移下沉为67.8 mm。芦山4·20地震使得断层南北向缩短3～6 mm,水平错动位移78～82 mm,断裂垂向错动75～80 mm。     

芦山地震的发生对周围断层影响的数值模拟

芦山地震发生后,地震的发生造成周围断层应力变化值得关注。本文基于川滇地区的三维非线性有限元模型,利用芦山地震同震静态滑移量结果,分析地震的发生对川滇地区主要断裂的同震加卸载效应。初步结果表明,芦山地震的发生造成龙门山断裂中南段、岷江断裂、马尔康断裂、鲜水河断裂北西段、大凉山断裂南段、小江断裂南段不同程度的应力增加。其中龙门山断裂中南段增加最为显著,最大库仑应力增加量达0.035 MPa;岷江断裂次之,最大达0.0075 MPa;马尔康断裂增加量达0.0031 MPa;鲜水河断裂北西段达0.0008 MPa。而从断裂带同震应变积累与释放方面分析的结果同样表明上述四条断裂地震危险性增强。该结果可以为川滇地区地震危险性分析提供一定的参考依据。     

建立在雷达卫星影像判读基础上四川龙门山断裂晚第四纪活动特征研究

介绍了应用雷达卫星影像对四川龙门山活动断裂开展断错地貌判读结果,展示了龙门山构造带4条分支断裂9个点位的雷达卫星影像图像、11个点位的野外调查结果及6个点位与断层活动性有关的地层测年。在11个野外调查点位中,位于青城山北面4条断裂8个点位均出现2008年5.12汶川MS8.0地震的地表破裂,其中包括沿青川断裂青溪段及金山寺断层沟谷出现的两条地表破裂,沿后山断裂带茂县北断层和汶川南七盘沟断层出现的地表破裂;   沿中央断裂带北川和小鱼洞南2个点位出现的地表破裂;   以及沿前山断裂汉旺台地前缘和青城山山前地表破裂点位。在这些地表破裂中,中央断裂带地表垂直位移为 2～6m,青川断裂、后山断裂和前山断裂多数段地表断错垂直位移量为 10～40cm。后者位移量虽小,也不应被忽视。本项研究结果表明,雷达卫星影像显示青川断裂与后山断裂带和中央断裂带右旋走滑明显。雷达卫星影像实地调查表明,前山断裂带南段的水口场－横山庙断裂带醒目的断错地貌引人注目。     

2013年四川芦山7.0级地震发震构造机理及青衣江上游流域地貌的响应

2013年4月20日发生在四川芦山的7.0级地震位于龙门山断裂带南段,文中通过分析震区青衣江上游流域地貌的构造响应与典型的震灾特征,研究此次地震的发震构造机理。对穿越龙门山断裂带南段的青衣江上游水系地貌特征及流域盆地面积高程积分的分析结果表明：该地区流域地貌发育对龙门山断裂带的新活动具有明显的反馈作用。在芦山地震中,遭受严重破坏的建筑物呈条带状分布,并产生大量次生地表张性地裂缝、串珠状砂土液化等地表破坏现象,其展布方向均与震区中的主断裂和背斜隆起相平行。余震分布表明,芦山地震与本区的双石-大川断裂、新开店断裂和大邑断裂的新活动有关。龙门山断裂带为典型的逆冲推覆构造,具有前展式发育特征,芦山地震的发震构造就具有该特征。综合龙门山南段的地貌响应过程、芦山地震的地表破坏及余震分布特征,认为芦山7.0级地震应为龙门山断裂带持续向SE逆冲扩展、地壳挤压缩短的产物。     

基于GPS速度场的四川地区1999～2018年应变场特征演化分析

基于1999～2018年GPS水平运动速度场数据,解算并分析了四川“Y”形构造区各周期网格速度场、地壳应变率场,并讨论了近20年尺度的地壳应变场演化过程。研究表明：1）2008年汶川地震前1999～2007期GPS速度场相对稳定,整体“Y”型构造区地壳运动变化不大,但汶川地震后龙门山断裂带发生较大变化,由4.0 mm/a增至10.0 mm/a。2）1999～2007年,整个四川“Y”型构造区应变场演化特征微弱,而汶川地震之后的两个周期,最大剪应变自龙门山山前断裂向西到汶川一带,形成了由高到低、平行于龙门山断裂带走向的高密度梯度带。龙门山断裂带以ES或EES向的主压应变为主,其量值变化范围为 5.0×10^-8 /a～12.0×10^-8 /a;鲜水河断裂由震前主拉应变,改为震后近EW向的主压应变特征。面膨胀结果则显示龙门山断裂带由震前低密度梯度带瞬间变为平行于龙门山断裂带走向的高密度变化区。3）2008年汶川地震和2013年芦山地震是最为重要的时刻分割点。近20年的应变率场变化,更似一个“时间—地壳构造运动”的大轮回,目前四川“Y”型构造区整体处于2008年汶川地震前较为稳定的活动周期。龙门山断裂带仍值得我们做出更为深入的研究。     

龙门山断裂带南段晚第四纪逆冲活动的河流地貌研究

继2013年芦山M_s7.0地震发生之后,龙门山断裂带南段的地震危险性得到广泛的关注。为了深化对龙门山断裂带南段晚第四纪活动性的认识,我们对横跨该断裂带的青衣江上游河段开展了河流阶地调查与测量。在卫星影像和高分辨率DEM分析的基础上,基于SCCORS系统对河流阶地进行了精细测量和对比,建立了青衣江上游河流阶地纵剖面图。阶地面高程显示,耿达-陇东断裂、盐井-五龙断裂和小关子断裂均垂直断错了青衣江二级以上阶地,表现为逆冲活动,其晚第四纪平均垂直错动速率分别为0.21~0.30mm/yr/0.12~0.21mm/yr和0.10~0.12mm/yr。晚第四纪以来,大川-双石断裂垂直错动量不大,金汤弧形构造带没有活动。通过青衣江河流阶地变形得到龙门山断裂带南段晚第四纪地壳缩短速率为0.48~0.77mm/yr。该缩短速率约为龙门山断裂带中段的一半。结合前人研究,认为龙门山南段前陆区吸收了一半以上的地壳缩短量,其未来地震危险性不容忽视。     

青衣江中游晚第四纪河流阶地构造变形特征与芦山地震成因分析

2013年4月20日在四川芦山县境内发生了一次M_S 7.0级地震。芦山地震发生在青藏高原东缘龙门山南段,地震区没有产生明显的地表破裂带。本文以横穿地震区的青衣江中游河段为研究对象,通过河流阶地对比与精细测量,得出其阶地序列与阶地纵剖面图,揭示出褶皱变形是龙门山构造带南段芦山震区的主要变形样式,断裂晚第四纪以来活动性不明显,T_4、T_3、T_2、T_1阶地形成以来的最大抬升量分别为64.7m、61.6m、20.2m、6.8m。GPS同震垂直位移与阶地变形特征相一致,推断此次地震的震源破裂位移主要以褶皱隆起的形式表现出来,并在远离震中的局部地区有小幅下降。芦山地震发震构造符合断裂扩展褶皱模型。     

2008年5月12日汶川地震（Ms8.0）地表破裂带的分布特征

2008年5月12日14时28分,青藏高原东缘龙门山地区（四川汶川）发生了Ms8.0级地震。震后野外考察表明,5.12汶川地震发生在NE走向的龙门山断裂带上,该断裂带晚新生代以来的逆冲速率小于1mm/a,GPS观察结果表明其缩短速率小于3mm/a。这次5.12汶川地震造成了多条同震逆冲地表破裂带,总体长约275km,宽约15km,发震断裂机制主要为逆冲作用（由NW向SE逆冲）伴随右旋走滑。地表主破裂带沿龙门山断裂带的映秀—北川断裂发育,长约275km,笔者称为映秀—北川破裂带,破裂带具有逆冲兼右旋走滑性质。地表次级破裂带沿龙门山断裂带的前缘断裂安县—灌县断裂南段发育,长80km,笔者称为汉旺破裂带,破裂带基本为纯逆冲性质。在这两条破裂带之间发育两条更次一级的同震地表破裂带：一条长约20km呈NE走向的地表破裂带,笔者称为深溪沟破裂带,由于这条破裂带靠近主破裂带南段,并且与主破裂带变形特征一致,因此,笔者将深溪沟破裂带划归映秀—北川破裂带;另一条长约6km呈NW走向、由SW向NE逆冲并兼有左旋滑动的地表破裂带,笔者称为小鱼洞破裂带,它连接映秀—北川破裂带和汉旺破裂带,成为侧向断坡。另外,在灌县—安县断裂东侧的四川盆地内,由都江堰的聚源到江油发育一条NE向的沙土液化带,它可能是四川盆地西部深部盲断裂活动的结果。同震地表破裂带的分布特征表明,龙门山断裂带活动断裂具有强烈的逆冲作用并伴随较大的右旋走滑,断裂向四川盆地扩展。在龙门山断裂带上类似2008年5月12日Ms8.0汶川大地震的强震复发周期为3000～6000a。     

四川汶川Ms 8.0级地震的地表变形与同震位移

四川汶川Ms 8.0级强烈地震与青藏高原东部松潘-甘孜地块东向挤出导致的龙门山活动断裂右旋斜冲运动存在动力学成因联系。沿龙门山中央北川-映秀断裂发育长度超过250km的地震变形带,由地震陡坎、地震鼓包、地震破裂、地震断层组成,形成了较大的同震位移。在震中区映秀观测到的最大同震位移为7.6m,由右旋走滑位移6.1m和垂直位移4.6m 2个分量组成;虹口地区的右旋走滑位移为2.7m,垂直位移为4.6m,右旋斜冲总位移为5.3m;北川地区的右旋走滑位移为5.7m,垂直位移为3.4m,右旋斜冲总位移为6.6m;平通地区的右旋走滑位移为3.2m,垂直位移为3.0m,右旋斜冲总位移为4.4m。龙门山前缘的汉旺-漩口断裂及龙门山后缘的茂县-汶川断裂、青川断裂也发生了显著的同震断裂活动,但同震位移小于等于1.0m。根据同震位移实测数据和构造会聚速率的GPS观测资料,估算龙门山地区8.0级地震的复发周期为1150~2950年。     

The Seismogenic Structure and Deformation Mechanism of the Lushan (Mw 6.6) Earthquake,Sichuan, China

On April 20 th, 2013, an earthquake of magnitude MW 6.6 occurred at Lushan of Sichuan on the southern segment of the Longmenshan fault zone, with no typical coseismic surface rupture. This work plotted an isoseismal map of the earthquake after repositioning over 400 post–earthquake macro–damage survey points from peak ground acceleration(PGA) data recorded by the Sichuan Digital Strong Earthquake Network. This map indicates that the Lushan earthquake has a damage intensity of IX on the Liedu scale, and that the meizoseismal area displays an oblate ellipsoid shape, with its longitudinal axis in the NE direction. No obvious directivity was detected. Furthermore, the repositioning results of 3323 early aftershocks, seismic reflection profiles and focal mechanism solutions suggests that the major seismogenic structure of the earthquake was the Dayi Fault, which partly defines the eastern Mengshan Mountain. This earthquake resulted from the thrusting of the Dayi Fault, and caused shortening of the southern segment of the Longmenshan in the NW–SE direction. Coseismal rupture was also produced in the deep of the Xinkaidian Fault. Based on the above seismogenic model and the presentation of coseismic surface deformation, it is speculated that there is a risk of more major earthquakes occurring in this region.     

Seismogenic Structure of the April 20, 2013, Lushan Ms7 Earthquake in Sichuan

At 08:02 on April 20, 2013, a Ms7.0 earthquake occurred in Lushan, Ya'an, in the Longmenshan fault zone, Sichuan. The epicenter was located between Taiping Town and Shuangshi Town, Lushan County and the maximum earthquake intensity at the epicenter reached class IX. Field investigations in the epicenter area found that, although buildings were seriously damaged, no obvious surface rupture structure was produced, only some ground fissures and sand blows and water ejection phenomena being seen. An integrated analysis of high-resolution remote sensing image interpretation, mainshock and aftershock distribution, and focal mechanism solutions indicated that this earthquake was an independent rupturing event in the southwestern segment of the Longmenshan fault zone, belonging to the thrust-type earthquake. Ruptures occurred along the south-central segment of the Shuangshi-Dachuan fault and the principal rupture plane dipped SW at 33-43°. It is inferred that the Lushan earthquake might be related to the ramp activity of the basal detachment zone (13-19 km) of the Longmenshan fault zone. Historically, there occurred at least two Ms6-6.5 earthquakes along the Shuangshi-Dachuan fault zone; thus it is thought that the Lushan earthquake, different from the Wenchuan earthquake, was a characteristic one in the southwestern segment of the Longmenshan fault zone. In-situ stress measurements indicated the Lushan earthquake was the result of stress release of the southwestern segment of the Longmenshan fault zone after the Wenchuan earthquake. This paper analyzes the tectonic setting of the seismogenic structure of this earthquake.     

芦山地震发震构造及其与汶川地震关系讨论

芦山地震发生在巴彦喀拉块体与华南块体之间龙门山推覆构造带南段。野外考察表明,芦山地震在震中区没有形成具有构造地质意义的地震地表破裂带,仅在各山前陡坡地带出现平行于山麓陡坡的张性地裂缝、山地基岩崩塌、滑坡等边坡震动失稳现象和震动引起的砂土液化现象。重新定位的芦山地震余震分布、震源机制解和地表构造地质等分析表明,芦山地震的发震断层为一条现今尚未出露地表、其上断点仍埋藏在地下9 km以下地壳中的一条盲逆断层,走向212°,倾向NW,倾角38°±2°,上断点以上至地表的构造变形符合断层扩展背斜模型。根据汶川地震和芦山地震的余震空间分布、地震破裂过程、深浅构造关系等差异反映出它们是分别发生在龙门山推覆构造带中段和南段的两次独立地震破裂事件。     

四川芦山2013年Ms7.0地震发震构造初步研究

2013年4月20日8时2分,四川龙门山断裂带的雅安芦山发生Ms7.0级地震,震中位于芦山县太平镇和双石镇之间,震源深度13～14km,震中最大烈度达IX级。震中区野外调查发现,尽管房屋建筑损坏较严重,但这次地震没有产生明显的地表破裂构造,仅见少量的地裂缝和喷砂冒水现象。高分辨率遥感图像解译、主余震分布、震源机制解等综合分析认为,该地震是龙门山断裂带西南段一次独立的破裂事件,属于逆冲型地震,沿双石-大川断裂中南段发生破裂,主破裂面西倾,倾角33°～43°,推断芦山地震与龙门山构造带底部滑脱带(13～19km)断坡构造活动有关。历史上,沿双石-大川断裂发生至少2次Ms6～6.5级地震,由此认为芦山地震是龙门山断裂带西南段特征型地震,与汶川地震不同。原地地应力测量和监测数据表明这是汶川地震后龙门山断裂带西南段应力释放的结果。     

龙门山断裂带横断层成因类型及地质意义

目前,对龙门山冲断带内横断层研究较为薄弱.在综合分析区域地质和地球物理资料的基础上,利用野外考察和构造物理模拟等方法,对龙门山冲断带横断层成因类型及地质意义进行了探析.研究表明:(1) 龙门山断裂带中北段主要发育6条横向断层,其中虎牙横断层为中段与北段的分界,卧龙-怀远横断层为中段与南段的分界;(2) 横向断层主要有3种成因类型:先存北西向断裂或薄弱带再活化、主断裂带差异逆冲产生的撕裂(调节)断层、X共轭剪切断层和横张断裂;(3) 横断层调节了冲断带各段构造活动性、构造变形强度等多方面的差异,其可以独立发震、使龙门山主断裂带分段发震、与主逆冲断裂联合发震、在主震发生后控制余震分布、引发余震等.      

Crustal Motion Characteristics in the Eastern Margin of the Tibetan Plateau and Adjacent Regions after the Wenchuan Earthquake

The Wenchuan earthquake has altered the crustal motion characteristics in the eastern margin of the Tibetan Plateau and adjacent regions.Using discontinuous GPS survey data for 2008–2012, the velocity field for the Eurasia reference framework has been obtained, and the general trend of contemporary crustal motion after the occurrence of the Wenchuan earthquake has been studied.In addition, using the velocity field, the block movement velocity has been estimated by least-squares fitting.Furthermore, the properties and displacement rates of main faults have been obtained from the differences in velocity vectors of the blocks on both sides of the faults.The results reveal that there are no obvious changes in the general characteristics of crustal motion in this area after the Wenchuan earthquake.The earthquake mainly changed the rate of the movement of the Chuan-Qing block and caused variation in the movement direction of the South China block.The effect of the earthquake on faults is mainly reflected in variations in fault displacement velocity; there is no fundamental change in the properties of fault activity.The displacement rates of the Xianshuihe fault decreased by 3–4 mm/a, the Longmenshan fault increased by 9–10 mm/a, and the northern segment of the Anninghe fault increased by approximately 9 mm/a.Furthermore, the displacement rates of the Minjiang, Xueshan, Huya, Longquanshan, and Xinjin faults increased by 2–3 mm/a.This implies that the effects of the Wenchuan earthquake on crustal movement can mainly be observed in the Chuan-Qing, South China, and N-Chuan-Dian blocks and their internal faults, as well as the Xianshuihe and Longmenshan faults and the northern section of the Anninghe fault.The reason for this is that the Wenchuan earthquake disturbed the kinematic and dynamic balance in the region.     

Deep Seismogenic Environment in the Southern Section of the Longmenshan Fault Zone on the Eastern Margin of the Tibetan Plateau and Lushan Ms 7.0 Earthquake

The 2,026 earthquake events registered by the Sichuan regional digital seismic network and mobile seismic array after the April 20 th,2013 Lushan earthquake and 28,188 pieces of data were selected to determine direct P waves arrival times. We applied the tomographic method to inverse the characteristics of the velocity structure for the three-dimensional(3D) P wave in the mid-upper crust of the seismic source region of the Lushan earthquake. The imaging results were combined with the apparent magnetization inversion and magnetotelluric(MT) sounding retest data to comprehensively study the causes of the deep seismogenic environment in the southern section of the Longmenshan fault zone and explore the formation of the Lushan earthquake. Research has shown that there are obvious differences in velocity structure and magnetic distribution between the southern and northern sections of the Longmenshan fault zone. The epicenter of the Lushan earthquake is located near the boundary of the high and low-velocity anomalies and favorable for a high-velocity section. Moreover,at the epicenter of the Lushan earthquake located on the magnetic dome boundary of Ya’an,the development of high velocity and magnetic solid medium favors the accumulation and release of strain energy. Lowvelocity anomalies are distributed underneath the are of seismogenic origin,The inversion results of the MT retest data after the April 20 th Lushan earthquake also indicate that there a high-conductor anomaly occurs under the area of seismogenic origin of the Lushan earthquake,Therefore,we speculated that the presence of a high-conductivity anomaly and low-velocity anomaly underneath the seismogenic body of the Lushan earthquake could be related to the existence of fluids. The role of fluids caused the weakening of the seismogenic layer inside the mid-upper crust and resulted in a seismogenic fault that was prone to rupture and played a triggering role in the Lushan earthquake.     

基于形变观测分析中国台湾东部花东纵谷断层运动特征

花东纵谷断层是中国台湾动力作用和地壳运动变形最强烈的断层之一,其断层运动特征和强震危险程度一直备受学者的关注。文中分别以同震地表位移、1992-1999年震间形变数据为约束,反演2003年成功MW 6.8地震同震位错分布和花东纵谷断层震间运动特征。结果表明：花东纵谷断层北段处于强闭锁状态（闭锁率高达0.9）,闭锁深度深（约27 km）;南段闭锁程度较弱（闭锁率约0.5）,闭锁深度较浅（约12 km）;中段闭锁程度与闭锁深度介于南北段之间。另一方面,2003年成功MW 6.8地震微观震中位于震间无震滑移区与闭锁区的过渡带附近。依据同震位错、震间断层运动反演结果,以及历史强震破裂分布特征,分析认为,花东纵谷断层南北段运动方式存在差异性,北段主要以强震形式运动,南段以蠕滑和地震两种形式运动。自1951年花莲-台东ML 7.3地震序列后,花东纵谷断层南段、中段和北段至2016年所累积的矩能量分别等价MW 6.4、MW 7.0、MW 7.4地震;若发生级联破裂,整个断层至2016年所累积的矩能量等价MW 7.5地震。     

龙门山构造带南段向西南延伸的遥感影像证据及地震地质意义

在系统总结活动断裂遥感影像解译标志的基础上,利用Landsat ETM、Google Earth及ASTER GDEM等影像资料,结合前人研究成果,重点分析了龙门山构造带南段主要活动断裂的空间展布及几何学与运动学特征。研究结果表明,龙门山构造带在向南延伸过程中发生了明显的断裂分散现象,整个断裂带逐渐展宽,主要包括5条断裂带且其中包含多条次级断裂,至最南端被北西向鲜水河左旋走滑断裂带阻挡。其中活动性较为明显的断裂自西向东主要有4条:泸定断裂、天全断裂、芦山断裂和大邑-名山断裂,前两者是北川-映秀断裂的南延分支,而后两者是安县-灌县断裂的南延部分。由于龙门山构造带南段的构造变形被分解至多条次级断裂上,导致单条断裂错断地表的活动迹象明显变弱,因此单条断裂的潜在发震频率和强度也将相应变小,但潜在震源区会更为分散。结合已有的地震地质资料认为,未来应注意泸定和雅安2个地区的地壳稳定性及未来强震危险性问题。