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。     

汶川8.0级地震地表破裂带

汶川8.0级地震的发震构造为龙门山断裂带。地震地表破裂分布在北川-映秀断裂和江油-灌县断裂上,长度分别为200km和70km。地震地表破裂表现为地表出露的地震破裂面、雁列分布的地震裂缝、地震断坎和断塞塘等。地表破裂的性质主要为右旋逆冲,最大同震位错的逆冲量和走滑量均为5.0m左右,分别位于擂鼓和虹口附近。地表破裂带的最大挤压缩短量为3.5m左右,最大宽度约为70～100m。     

汶川地震映秀-北川地表破裂带虹口乡段精细填图、位移特征和地震构造分析

同震地表破裂带是地震破裂最直观的表现。地表破裂带的精细填图对理解地震破裂过程及发震机理有着重要意义。我们对5.12汶川地震映秀-北川同震破裂带南部的虹口乡区段开展了较为精细的填图工作,该区段地表破裂带的平面几何和同震位移特征沿走向均显示出公里尺度的横向变化和复杂性。根据同震破裂不连续性特征可把地表破裂分为4段,自南向北依次为深溪沟段、庙坝段、高原新村段和八角庙段。其中,深溪沟段和八角庙段同震垂直位错较大,达.5～6m;庙坝段同震垂直位移量普遍较低,1～2m或更低;  在高原新村附近,地表破裂带分为近平行的南北两支,北支以右旋走滑为主,南支以南东盘逆冲抬升为主,这与与映秀-北川同震破裂总体北西盘抬升的性质相反。本文对高原新村附近的反向陡坎进行了深入的探讨,并综合前人的研究结果,认为是破裂在从深部往上扩展的过程中,在浅表部位顺着发育在虹口东南部的大鱼洞-龙溪飞来峰后缘的具南东倾向的断面继承而成。与北川沙坝附近的反向陡坎一样,说明老断裂带构造几何特征对单次地震破裂的扩展有牵引作用。最后,讨论了八角庙有切割关系的两组断层擦痕的地震学和地质学意义,指出可能指示了映秀-北川断裂面上局部区段震前的初始应力水平较低。     

汶川大地震（MS 8.0）同震变形作用及其与地质灾害的关系

2008年5月12日发生于四川盆地西部龙门山断裂带的汶川大地震（MS 8.0）波及半个亚洲,震撼整个中国。本文通过地震后的实地调查,对发育在龙门山断裂带上的同震地表破裂带的分布、产状、继承性复活与变形特征,以及同震变形与地震地质灾害的关系等进行了初步总结,分析表明这次汶川大地震(MS 8.0)沿北川-映秀逆冲断裂和安县-灌县逆冲断裂同时发生地表破裂,前者产生以高角度逆冲兼右旋走滑为特征的地表破裂带长约275 km,后者产生以缓倾角逆冲作用为特征的地表破裂带长约80 km。汶川大地震的同震地表破裂带分布具有分段性特征,并与地表破坏程度的分带性有着一定的内在联系,详细研究表明,同震地表破裂带的产状直接影响地表破坏程度和地震地质灾害的强度,汶川大地震（MS 8.0）沿呈高角度陡倾的北川-映秀逆冲断裂发育的同震地表变形所产生的地表破坏程度和地震地质灾害的强度比沿缓倾角的安县-灌县逆冲断裂要强。从各种类型的地震断裂来看,具有垂直运动的逆冲型地震断裂所造成的地表破坏程度和地质灾害强度比具水平运动的走滑型地震断裂要强。因此,汶川大地震发生的破裂过程和同震地表变形与地震地质灾害的关系值得深入研究。     

四川汶川Ms 8.0地震地表破裂构造初步调查与发震背景分析

5月16-24日对川西汶川大地震震中区的发震断裂地带进行的实地考察和初步测量,获得了宝贵的地表变形和同震位移最数据资料,证实汶川地震属于逆冲断裂型地震,主破裂沿映秀-北川断裂带发育,前山地区滑灌县-安县断裂也有地表破裂,同震位移量在3～5m.汶川地震产牛的地表破裂构造和运动性质显示明显分段特性,映秀-北川段以挤压逆冲为主,而北川以北段则伴有显著的右旋走滑分量.     

四川汶川5.12大地震同震滑动断层泥的发现及意义

2008年汶川8.0级地震沿龙门山断裂带内的映秀—北川断裂和灌县—安县断裂产生了近300 km的同震地表破裂带。震后地质科学考察发现地表变形以逆冲为主,并伴有右旋走滑。地震地表破裂带大多沿古生代碳质泥岩、页岩和三叠系煤系地层内的滑动面出露地表,这些软弱地层为地震破裂带冲到地表提供了超低摩擦滑动带。我们发现在同震垂直和水平位错达6m左右的地表破裂带,地震的同震滑动发生在厚度约0.5~2cm 的狭窄滑动带内,以发育新鲜的灰色断层泥为特征,这些断层泥是地震断层快速滑动过程中岩石—流体相互作用的结果。     

5.12汶川地震断层的同震位移构造意义与运动学模型

5.12汶川8.0级地震断层的同震位移方式、大小和空间变化为检验断层几何学、运动学与动力学分析理论与方法提供了一个现实范例。本文通过对汶川8.0级地震断层同震位移的几何学、运动学特征和可能的深部过程分析,并考虑到地震动力作用的影响,探讨了断层同震位移的地质意义和断层运动学模型问题,继而讨论了汶川8.0级地震过程中所呈现出的断层构造变形的现象对断裂构造分析的有关理论和方法的启示。提出了如下初步认识:(1)根据地震破裂面两侧地表高程差确定的断层垂直同震位移,并不完全是深部震源破裂的构造位移扩展到地表所致,而是包含了地震动力作用对断层破裂面两侧深部岩体的结构损伤破坏(膨胀)强烈程度差异所形成的非构造位移;(2)汶川地震的发震断层走滑-逆冲位移大小和方式的空间变化,可以用区域稳态构造应力和地震动力的联合作用给予合理解释,即断层的逆冲位移成分可以归因于为垂直断层的南东向的区域构造挤压应力作用之结果,而水平走滑位移则与震源体破坏过程形成的地震动力作用方向与不同区段断层的交角变化所致,即震源体上方映秀-北川断层南段和彭灌-江油断层,无论是区域构造应力,还是地震动力,都与断层走向近于直交,因此,断层以逆冲为主;而映秀-北川断...     

汶川地震（MS 8.0）地表破裂及其同震右旋斜向逆冲作用

2008年5月12日14时28分,青藏高原东缘龙门山地区发生了震惊世界的汶川地震（MS 8.0）,地震不仅造成巨大的人员伤亡和财产损失,并形成了迄今为止空间上分布最为复杂、长度最大的逆冲型同震地表破裂带。通过多次野外考查表明,汶川地震（MS 8.0）在龙门山断裂带上至少使两条NE走向、倾向NW的映秀-北川断裂和灌县-安县断裂同时发生地表破裂,并沿映秀-北川断裂产生的地表破裂带长度约275 km,以逆冲运动伴随右旋走滑为其破裂特征,最大垂直位移量约11 m,最大右旋走滑位移量至少约12 m;沿灌县-安县断裂产生的地表破裂带长度约80 km,表现为纯逆冲运动的破裂特征,最大垂直位移量约4 m;另外发育一条长约6 km呈NW走向连接于映秀-北川破裂带和汉旺破裂带的小鱼洞破裂带,以左旋走滑兼有逆冲运动为特征。地表破裂基本沿袭早先活动断裂带上,并使早先抬高的地貌更加抬高,表明龙门山地区地震在同一断裂带上重复发生过,并且无数次地震活动（包括类似汶川MS 8.0地震的强震）的累积,逐渐形成了现今的龙门山。根据同震断裂面以及断裂面上的擦痕分析表明,汶川地震是由两次破裂事件叠加而成,初期破裂以逆冲运动为主,后期破裂以右旋走滑为主,这种破裂过程与地震波数据反演结果（陈运泰等,2008;Ji, 2008;王为民等,2008）一致。在地表破裂带南段（映秀—清平段）叠加了两次不同性质的破裂过程,北段（北川—南坝段）只反映了第二次破裂事件的过程。利用长期滑移速率与汶川地震同震位移对比,估算出在龙门山断裂带上类似汶川地震（MS 8.0）的强震复发周期为3000~6000 a。通过对比研究,西昆仑山、阿尔金山和东昆仑山与龙门山具有很相似的转换挤压构造特征,斜向逆冲作用是青藏高原周缘山脉快速崛起的主要机制。     

四川汶川5.12大地震同震滑动断层泥的发现及构造意义

2008年汶川8．0级地震沿龙门山断裂带内的映秀-北川断裂和灌县-安县断裂产生了近300km的同震地表破裂带。震后地质科学考察发现地表变形以逆冲为主,并伴有右旋走滑。地震地表破裂带大多沿古生代碳质泥岩、页岩和三叠系煤系地层内的滑动面出露地表,这些软弱地层为地震破裂带冲到地表提供了超低摩擦滑动带。我们发现在同震垂直和水平位错达6m左右的地袁破裂带,地震的同震滑动发生在厚度约O．5—2cm的狭窄滑动带内,以发育新鲜的灰色断层泥为特征,这些断层泥是地震断层快速滑动过程中岩石-流体相互作用的结果。     

龙门山彭县－灌县断裂的活动构造于地表破裂

2008年5月12日在龙门山发生了8.0级特大地震,彭县－灌县断裂亦发生了同震地表破裂。在前期对龙门山活动构造研究的基础上,汶川特大地震发生后,在灾区进行了多次的野外调查和国际合作考察,重点对汶川地震的地表破裂和地质灾害开展了详细的详细野外地质填图,利用全站仪和GPS对地表破裂进行了精确的测量,研究了的地表破裂地貌错位、构造组合和运动学,已实地测得地表破裂数据70余组(其中彭县－灌县断裂地表破裂数据20余组)。文章以彭县－灌县断裂地表破裂为切入点,在彭县－灌县断裂的关键部位开展了详细的野外地貌测量,主要测量了彭州磁峰、白鹿、绵竹金花和汉旺等地的地表破裂,标定了彭县－灌县断裂破裂带的垂向断距和水平断距,结果表明该地表破裂南西起于彭州磁峰,向北东延伸经白鹿、绵竹金花至绵竹汉旺,全长约 40～50km。地表破裂带沿彭县－灌县断裂带的走向断续分布,单个破裂长度在几米到500余米不等,破裂带切割了多种类型的地貌单元,包括山脉基岩、河流阶地、冲洪积扇、公路、桥梁等,同时也使道路发生拱曲、破坏和桥梁垮塌或移位。其以脆性破裂为特征,以逆冲－右旋走滑为特点,断面倾角较陡,北西盘为上升盘,南东盘为下降盘,垂直位错介于 0.39～2.70m之间,水平位错介于 0.20～0.70m,平均垂直位错为1.6m,平均水平位错为0.6m; 地表最大错动量的地点位于彭州白鹿镇,其中最大垂直断错为 2.7±0.2m,最大水平断错为 0.7±0.2m。垂直位错与水平位错量之间的比值为2 ∶1,表明该地震地表破裂带不仅存在逆冲运动分量和右旋走滑运动分量,而且逆冲运动分量大于右旋走滑运动分量,显示了彭县－灌县断裂破裂带具有以逆冲和缩短作用为主、右旋走滑作用为辅的破裂性质。其与映秀－北川断裂带的地表破裂相比较,该断裂的地表破裂程度远小于映秀－北川断裂带的地表破裂程度,主要表现在地表破裂的长度较短,垂直位错和水平位错也相对较小,而且为以逆冲作用为主。初步研究结果表明,彭县－灌县断裂与映秀－北川断裂地表破裂的平面组合样式显示为两条在平面上近于平行的北东向地表破裂带,其间由一条南北向的次级地表破裂带(小鱼洞断裂)将它们相连结,地下破裂面的剖面组合样式显示为叠瓦状,并在汶川地震震源附近或震源的上方相连的,是同“根”的。     

Relationship between the Pre-existing Active Kunlun Fault and Co-seismic Surface Ruptures Produced by the 2001 Mw 7．8 Central Kunlun Earthquake，China

Field investigations allow to constrain the co-seismic surface rupture zone of ～400km with a strike-slip up to 16．3 m associated with the 2001Mw 7．8 Central Kunlun earthquake that occurred along the western segment of the Kunlun fault,northern Tibet．The co-seismic rupture structures are almost duplicated on the pre-existing fault traces of the Kunlun fault．The deformational characteristics of the co-seismic surface ruptures reveal that the earthquake had a nearly pure strike-slip mechanism．Theg eologic and topographice vidence clearly shows that spatial distributions of the co-seismic surface ruptures are re-stricted by the pre-existing geological structures of the Kunlun fault．     

Surface Rupture and Co-seismic Displacement Produced by the Ms 8.0 Wenchuan Earthquake of May 12th, 2008, Sichuan, China： Eastwards Growth of the Qinghai-Tibet Plateau

An earthquake of Ms 8 struck Wenchuan County,western Sichuan,China,on May 12~(th), 2008 and resulted in long surface ruptures (>300 km).The first-hand observations about the surface ruptures produced by the earthquake in the worst-hit areas of Yingxiu,Beichuan and Qingchuan, ascertained that the causative structure of the earthquake was in the central fault zones of the Longmenshan tectonic belt.Average co-seismic vertical displacements along the individual fault of the Yingxiu-Beichuan rupture zone reach 2.5-4m and the cumulative vertical displacements across the central and frontal Longmenshan fault belt is about 5-6 m.The surface rupture strength was reduced from north of Beichuan to Qingchuan County and shows 2-3 m dextral strike-slip component.The Wenchuan thrust-faulting earthquake is a manifestation of eastward growth of the Tibetan Plateau under the action of continuous convergence of the Indian and Eurasian continents.     

2001年昆仑山口西8.1级地震地表破裂带

2001年11月14日昆仑山口西8.1级地震是近50年来在我国大陆发生的震级最大、地表破裂最长的地震事件.地震地表破裂带全长426km,宽数米至数百米,总体走向90°～110°,具有明显的破裂分段特征,自西向东由5条次级破裂段组成.各破裂段又由若干更次级左阶或右阶斜列的破裂组成,具有自相似的分形结构特征.地震破裂带以左旋走滑为主,倾滑量很小.宏观震中区位于库赛湖东北93.0°～93.5°E一带的昆仑山南麓断层谷地内.最大地表同震左旋水平位移6.4m,最大垂直位移为4m.地表水平位移沿地震破裂带走向出现6个峰值,各峰值之间存在相对独立的衰减序列,这表明此地震具有多点破裂特征.     

GPS观测的2001年昆仑山口西MS8.1级地震地壳变形

2001年11月14日17时26分,在昆仑山口西青海和新疆交界处发生了M_S8.1级强烈地震。震后利用 GPS开展了相对密集的地壳形变观测。计算获得的同震位移表明,地震地壳形变影响范围大致为88°～97°E, 32°～38°N,断层运动具有明显的左旋兼挤压的特点。在昆仑山口附近GPS观测获得的地表破裂两侧的相对左旋 位移量约为2.6m,与地表野外调查获得的该处的地震破裂位移值符合的很好。断裂南侧垂直断裂走向同震位移 量逐渐衰减,位移方向相对稳定。而断裂北侧,同震位移主要集中分布在柴达木盆地南缘,位移方向变化较大,盆 地内部位移量迅速衰减,表明东昆仑断裂北侧柴达木盆地地壳介质性质与其南侧高原腹地有明显不同。GPS观测 得到的震后断层蠕动结果表明,最初两周内断层蠕动位移量就占了观测期(近1年时间)总位移量的47%还要多, 其后半年多的时间内断层蠕动位移量不到观测期总位移量的40%,而余下的近5个月时间断层蠕动位移量只占观 测期总位移量的13%。断层蠕动速率在最初两周内超过130cm/a,到2002年3月11日迅速下降到26cm/a,其后 则逐渐呈线性衰减。区域GPS观测的初步结果同时表明,尽管地震破裂附近断层两侧有较大的相对位移,但东部 甘青川一带相关断层上相对运动不明显,可能说明这一区域仍处在     

玉树地震地表破裂与宏观震中

2010年4月14日07时49分40.7秒, 青海省玉树藏族自治州玉树县发生M_S7.1级地震。通过现场调查发现, 玉树地震形成了东西两条地表破裂带——玉树地表破裂带和隆宝滩地表破裂带, 分别沿玉树活动断裂、隆宝滩活动断裂的上盘发育, 两条地表破裂带均呈NW向延伸, 二者之间相距22km。隆宝滩地表破裂带, 总体走向290°, 长21.5km, 呈左旋走滑运动, 左旋走滑位移量约1m。玉树地表破裂带, 总体走向310°, 长度23km, 可进一步分为三段。西段和中段表现为左旋走滑, 东段表现为左旋走滑逆冲运动。最大左旋走滑位移量在郭央烟宋多附近, 达2.4m。根据地震地表破裂的位移量大小和建筑物破坏情况认为, 玉树地震宏观震中在郭央烟宋多附近, 宏观震中坐标为:北纬33°03′11″、东经96°51′26″。      

四川汶川MS 8.0大地震地表破裂带的遥感影像解析

2008年5月12日发生于四川盆地西部龙门山断裂带的汶川MS 8.0级大地震造成巨大的人员伤亡和财产损失,并形成了空间上基本连续分布的地表破裂带（地震断层）。根据地表破裂带的解译标志及影像特征,我们充分利用震后中国科学院航空遥感飞机所获取的高分辨率航空遥感图像以及我国台湾福卫-2卫星遥感图像进行详细解译分析,并结合震后的多次野外科学考察与验证,初步查明了四川汶川MS 8.0级大地震所产生地表破裂带的空间分布特征。遥感解译分析表明汶川大地震产生的地表破裂带总计长约300 km,其几何学特征十分复杂,主要沿先存的NE走向活动断裂带呈不连续展布;变形特征以逆冲挤压为主兼具右旋走滑分量。按同震地表破裂带所在断裂带位置,可将其分为两条： 中央地表破裂带：沿映秀-北川断裂带分布,从西南开始呈北东向延伸至平武县水观乡石坎子北东一带,长约230 km,最大垂直位移量达6.0 m左右,最大右旋水平位移达5.8 m;山前地表破裂带：沿灌县-安县断裂带分布,由都江堰市向峨乡一带开始呈北东向延伸至安县雎水镇一带,长约70 km,以逆冲挤压为主,最大垂直位移量可达2.5 m。此外,遥感图像分析还表明上述地表破裂带与地质灾害分布在空间上具有十分密切的相关性,因此,挤压逆冲-走滑型地震断层的致灾效应研究是未来应该加以重视的研究课题。     

2010年玉树地震(Ms7.1)地表破裂特征、破裂机制与破裂过程

2010年4月14日,青海省玉树地区发生Ms7.1级地震,造成大量人员伤亡和财产损失.地震发生后,我们对地震地表破裂带进行了详细的考察,并对同震位移量进行了精确的测量.根据野外考察和测量的结果,对玉树地震的地表破裂特征、同震位移量及其分布特征进行了分析,并对地震的破裂机制和破裂过程进行了探讨,取得如下认识:(1)玉树地震形成了沿鲜水河断裂带西北段(甘孜-玉树断裂)分布的东、西两条地表破裂带,西段破裂带分布在微观震中附近的隆宝湖拉分盆地中,长约19km;东段破裂带沿扎曲河南岸及巴塘河西岸山坡展布,长度约31km;上述两条破裂带之间存在约15km的地表破裂空区;(2)野外测量获得玉树地震的最大同震位移量为2.3m,位于东段地表破裂带中部郭央烟宋多附近;(3)地表破裂和野外构造地貌特征均反映了发震断层处于走滑伸展环境,断层左旋走滑过程中伴随正断作用;(4)地震波反演结果和地表破裂分布特征表明,玉树地震的破裂过程包括两次子事件,分别在地表形成了隆宝湖破裂带和扎曲河、巴塘河破裂带,隆宝湖及玉树县城西侧的山间谷地是在甘孜-玉树断裂长期活动的破裂带阶区转换拉张过程中形成的两个拉分盆地.     

Co-seismic displacements, folding and shortening structures along the Chelungpu surface rupture zone occurred during the 1999 Chi-Chi (Taiwan) earthquake

A nearly 100-km-long surface rupture zone, called Chelungpu surface rupture zone, occurred mostly along the pre-existing Chelungpu fault on the northwestern side of Taiwan, accompanying the 1999 Chi-Chi Ms 7.6 earthquake. The Chelungpu surface rupture zone can be divided into four segments based on the characteristics of co-seismic displacements, geometry of the surface ruptures and geological structures. These segments generally show a right-step en echelon form and strike NE–SW to N–S, and dip to the east with angles ranging from 50 to 85°. The co-seismic flexural-slip folding structures commonly occurred in or near the surface rupture zone from a few meters to a few hundreds of meters in width, which have an orientation in fold axes parallel or oblique to the surface rupture zone. The displacements measured in the southern three segments are approximately 1.0–3.0 m horizontally and 2.0–4.0 m vertically. The largest displacements were measured in the northern segment, 11.1 m horizontally and 7.5 m vertically, respectively. The amount of co-seismic horizontal shortening caused by flexural-slip folding and reverse faulting in the surface rupture zone is generally less than 3 m. It is evident that the co-seismic displacements of the surface rupture zone are a quantitative surface indicator of the faulting process in the earthquake source fault. The relations between the geometry and geomorphology of the surface rupture zone, dips of the co-seismic faulting planes and the striations on the main fault planes generated during the co-seismic displacement, show that the Chelungpu surface rupture zone is a reverse fault zone with a large left-lateral component.     

龙首山南麓新发现的地震地表破裂带——兼论1954年山丹MS 7?地震发震构造

基于详细的遥感解译和野外调查,发现龙首山南缘断裂发育有较新的地震地表破裂遗迹,包括断层坎、地震鼓包、河道的系统位错等断层地貌标志,破裂带总长度超过20 km,沿断裂走向其垂向位移介于0.35~4 m,水平位移介于0.3~1.9 m,龙首山南缘断裂主体表现为逆冲性质,仅在西端表现为局部左旋走滑的性质。通过剖面和探槽揭示,龙首山南麓地区全新世以来发生多次断层活动,最新的一次在约3.96 ka以来。经过与区域内的强震记录比对,认为此次新发现的地震地表破裂带可能是1954年山丹M_S 7?地震所致。1954年山丹M_S 7?地震在浅表沿两条断裂同时发生了地表破裂,表现为正花状构造的变形样式。这种同震位移分配现象以往多发现于走滑型地震中,此次在逆冲型地震中发现。龙首山南缘断裂地表破裂带的发现为揭示1954年山丹地震的震源过程和破裂样式提供了新的证据和思路。