汶川8.0级大地震的孕育和发生的深层过程与动力成因探讨

汶川8.0级大地震发生在由3条NE向断裂带组成的龙门山逆冲走滑断裂系上,造成了以汶川、映秀为中心和其周边地域的严重破坏和人员的重大伤亡。然而强烈地震发生前却未见有可能的确切征兆或浅表层异常活动的迹象(相对于短期和临震预测),即浅层过程与地震发生的深层过程并不匹配。那么为什么在龙门山地区突然发生了这次大地震,它具有哪些特征?其成因机制又是什么?为此必须对这次大地震孕育、发生和发展的壳幔速度结构和其深层动力过程进行深入研究和探讨。通过松藩—甘孜,龙门山造山带和四川盆地地域人工源地震深部探测、天然地震层析成像、接收函数与面波频散反演、大地电磁测深和重力场研究,所得初步结果表明:①在印度洋板块与欧亚板块陆-陆板块碰撞、挤压作用下,形成了喜马拉雅造山带和东构造结,该东构造结似一尖楔向NNE方向顶挤并插入青藏高原东北缘,故迫使高原深部物质向东流展,在受到以龙门山为西北边界的四川盆地刚性物质阻隔下,一部分物质则转而向东南侧运移;②龙门山造山带与其西北侧地带地形高差达3500±500m左右,而地壳厚度在龙门山西北部为65±5km左右,四川盆地为40±2km,而龙门山地带与其东、西两侧相比则其地壳厚度变化幅度可达15~20km。这里恰为应力作用的耦合与集中地带;③下地壳和地幔盖层物质以上、中地壳(深20~25km)中的低速层为第一滑移面(并与上地壳解耦),以上地幔软流层顶面为第二滑移面,且在四川盆地深部壳、幔"刚性"物质阻隔下,下地壳和上地幔盖层物质以高角度在龙门山断裂系与四川盆地的耦合地带向上运移(或称逆冲),且在龙门山地表三条断裂构成的断裂系向下收敛到15±5km左右深处汇聚,二者强烈碰撞、挤压、震源介质破裂;即在物质与能量的强烈交换下,高度集中的应力得到急速释放,故形成了这次8.0级大地震;④汶川8.0级大地震的发震断裂是深部15±5km处的汇聚断裂带,且为在15±5km深处、半径为5km左右的柱状震源体积。为此通过该区的壳、幔速度结构变异,初步揭示了这次8.0级大地震孕育、发生和发展的深部介质和构造环境及其深层动力过程。

Deep processes and dynamic responses associated with the Wenchuan MS8.0 earthquake of 2008