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.

     

汶川8.0级地震前龙门山地区小震活动与固体潮的关系

通过对汶川8.0级地震前,龙门山地区小震活动与月球上中天、下中天时刻对应关系的讨论,得到龙门山小震活动与月球引潮力的低潮对应关系不明显.另外,对龙门山小震与固体潮理论曲线对应的讨论,得到每组小震的头震在接近固体潮曲线的谷底发生,即地震的发生与固体潮的低潮有关.在临近大震前,地震多发生在固体潮曲线的上升部位,即引潮力增长...     

汶川地震以来龙门山断裂带地震矩张量时空演化特征

<正>在地壳内部存在大量的地震断裂带,地震的发生是断裂带上应力不断积累的结果,而地震发生的地点和时间取决于断裂带之间的应力传递。地震矩张量分析是研究断裂活动应力性质的重要手段。2008年5月12日汶川8.0级地震极大地改变了区域应力场,在附近多个断     

龙门山和相邻地域航磁场特征与汶川大地震

本文应用化极、水平及垂向导数、向上延拓、视磁化强度填图及磁性界面反演等方法处理了龙门山及相邻地域最新的航空磁测数据,分析了龙门山及相邻地域的航磁异常展布特征.研究结果表明:1)龙门山造山带与其东、西两侧可划分为三个磁异常区:松潘—甘孜磁异常区、龙门山负磁异常带、四川盆地磁异常区;三个区、带的地壳介质磁性结构存在明显差异.2)根据该区航空磁异常场的分布特征分别研究了,松潘—甘孜地块、龙门山造山带和四川地块的磁场特征.3)除识别前人识别的断层外,还推断鲜水河ES延伸甘洛—雷波北断裂作为四川盆地与滇西的界带.4)航空磁异常,磁性体上、下界面及磁源体深度的空间分布特征与汶川MS8.0大地震及芦山地震发生相关.     

龙门山地区的P波速度结构与汶川地震的深部构造特征

利用四川地震台网2000年1月～2008年4月的地震数据,使用地震层析成像方法反演了龙门山及其邻近地区的地壳P波速度结构,以此为依据分析了龙门山断裂带和汶川Ms8.0地震的深部构造特征.研究结果表明,龙门山的地壳速度结构和深部动力学性质与汶川Ms8.0地震的破裂起始点、震源深度以及破裂传播方向密切相关.龙门山西侧的彭灌杂岩体是地壳内部应变强度较大、易于应力长期积累的主要载体,汶川Ms8.0地震即位于彭灌杂岩体的南端,毗邻四川盆地的西部边缘,该块体与四川盆地地壳的碰撞是引发汶川Ms8.0地震的直接原因.在汶川以北,沿着龙门山断裂的高速异常有利于破裂的发生和传递,而汶川以南地壳强度相对较弱,不易产生脆性破裂而引发地震,这可能是地震破裂自汶川向东北方向延伸、汶川以南缺少地震活动的重要原因.汶川Ms8.0地震的深部动力成因与龙门山断裂两侧的构造差异有关,松潘-甘孜造山带中下地壳强度较弱,青藏高原的向东运动受到四川盆地刚性岩石层阻碍,迫使龙门山发生垂向变形,中下地壳厚度增加,莫霍面弯曲下沉,基底则褶皱抬升向山前盆地逆冲,地壳形变所产生的应力积累为汶川地震的发生提供了深部动力来源.     

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。     

对2008年汶川MS8.0地震沿龙门山后山出现地表破裂现象的讨论

介绍了汶川地震沿龙门山后山汶川-茂县断裂带11个点位出现的地表破裂现象.这些地表破裂点位南起汶川卧龙乡鱼丝洞,向北经耿达乡牛坪、草坡乡金波、漳排、足湾、绵虒乡高东山、玉龙乡岭岗、威州镇七盘沟到茂县壳壳寨、凤仪镇马良沟,长度达100 km.尽管这些地表破裂点位多数断续展布在高山山顶或山体一侧,与山体走向一致,但仍有少数地...     

龙门山构造带及汶川震源区的S波速度结构

利用四川地震台网的观测资料和体波地震层析成像方法反演了龙门山地区的S波速度结构,据此分析了龙门山断裂带的地壳结构和汶川震源区的深部构造特征.反演结果表明,地震破裂与龙门山断裂及其两侧的地壳结构差异存在明显的对应关系,汶川以北的龙门山上地壳具备较高的强度且明显抬升,灌县至江油是龙门山西侧应力积累的主要地区,汶川8.0级地震位于其南部边缘;四川盆地的刚性地壳向西俯冲于龙门山之下,其凸出部与造山带古老基底在汶川附近发生碰撞是汶川成为8.0级地震破裂起始点的主要原因.汶川以南的龙门山地区地壳上层具有较大的韧性,岩石强度相对减弱,与龙门山北部相比不易于应力积累和产生破裂,因而汶川以南的龙门山断裂缺少余震活动.龙门山地区地壳厚度明显增加,其原因与中下地壳具备较大的柔韧性有关.由于青藏东部向东挤出时受到四川盆地刚性岩石层的阻挡,龙门山中下地壳的塑性变形和垂向物质的增加导致地壳厚度加大和莫霍面下沉,以此方式吸收了龙门山地区的大部分地壳缩短量,地表则强烈褶皱抬升形成数千米的龙门山脉.     

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MS8.0汶川地震诱发滑坡灾害在映秀地区的演化特征

强烈的地震不仅能够在山岳地区触发大量的同震滑坡,对震后灾区地质灾害的发育水平也存在重要影响。因此,研究地震滑坡的演化特征对于强震区地质灾害防治具有重要作用。文中以2008年M_S8. 0汶川地震震中附近受到强震扰动的映秀为研究区,通过对该区域(面积约66km²)震前1期(2005年4月)、震后5期(2008年6月、2011年4月、2013年4月、2015年5月和2017年5月)的高分辨率影像进行滑坡解译和编录,借助GIS平台,获取了高程、坡度、坡向、曲率、地层岩性、距最近水系的距离和距发震断裂的距离这7个主要因子的数据,研究地震滑坡的长期演化特征;同时,应用相关分析方法对比了不同时期的滑坡活动性强度,对该区域内汶川地震诱发的滑坡灾害的演化规律进行了研究。结果表明,2008—2017年,研究区内的滑坡总面积急剧减少,同震滑坡面积从21. 41km²降低到1. 33km²,表明震后滑坡的灾害活动程度已经恢复或接近震前水平。整体而言,研究区内滑坡的规模不断减小,滑坡活动性随着时间减弱,再活动滑坡和新增滑坡数...     

Emergency assessment of seismic landslide susceptibility： a case study of the 2008 Wenchuan earthquake affected area

The 8.0 Mw Wenchuan earthquake triggered widespread and large scale landslides in mountainous regions.An approach was used to map and assess landslide susceptibility in a given area. A numerical rating system was applied to five factors that contribute to slope instability. Factors such as lithology, topography, streams and faults have an important influence as event-controlling factors for landslide susceptibility assessment. A final map is provided to show areas of low,medium, and high landslide susceptibility. Areas identified as having high landslide susceptibility were located in the central,northeastern, and far south regions of the study area. The assessment results will help decision makers to select safe sites for emergency placement of refuges and plan for future reconstruction. The maps may also be used as a basis for landslide risk management in the study area.     

地壳流变结构控制作用下的龙门山断裂带地震发生机理

青藏高原东缘低地形变速率的龙门山断裂带上相继发生了2008汶川Mw7.9级地震和2013芦山Mw6.6级地震.地震勘探与震源定位结果揭示了龙门山区域地震空间分布特征：纵向上,龙门山断裂带这两次地震主震均发生在龙门山断裂带上地壳的底部（14~19 km）,绝大部分余震均发生在上地壳范围（5~25 km）,而在其中、下地壳深度范围内鲜见余震发生;横向上,地震（Mw>3）在龙门山断裂带青藏高原一侧密集分布且曾有大震发生,而四川盆地地震稀少（Mw>3）.为探讨龙门山断裂带地震发生机理,并解释以上龙门山区域地震空间分布特征,本文建立了龙门山断裂带西南段跨芦山地震震中区域的四种不同流变结构的龙门山断裂带三维岩石圈模型,以地表GPS观测资料为约束边界条件,数值模拟龙门山断裂带岩石圈在数千年以上长期匀速构造挤压作用下的应力积累特征,探讨了地壳分层流变性质对地壳应力积累的影响,分析了该区域地震空间分布与构造应力积累速率的关系.计算结果表明：该区域在数千年的应力积累过程中,脆性上地壳中应力表现近于恒定值的线性增长趋势,龙门山断裂带上地壳底部出现应力集中积累现象,这一应力集中现象可以解释龙门山断裂带汶川地震与芦山地震主震的发生,及其大部分余震在脆性上地壳中的触发;青藏高原一侧上地壳应力积累速率远远高于四川盆地的应力积累速率,这一应力积累分布现象可以解释龙门山区域青藏高原一侧地震密集而四川盆地地震稀少的地震空间分布特征;通过比较不同流变结构模型中的应力积累状态,认为导致这一应力积累空间分布状态的重要控制因素在于青藏高原中、下地壳较低的黏滞系数与四川盆地中、下地壳较高的黏滞系数的差异.在柔性的中、下地壳内,应力增长近于指数形式,稳定状态之后其应力增长速率近于零,构造应力积累难以达到岩石破裂强度,因而鲜见地震发生.地壳各层位的应力增长率差异与地震成层分布的现象共同揭示了龙门山区域岩石圈分层流变结构：脆性上地壳、韧性中、下地壳（青藏高原一侧较弱,四川盆地一侧较强）、韧性岩石圈上地幔.     

Perturbation of fluvial sediment fluxes following the 2008 Wenchuan earthquake

Quantifying the removal of co‐seismic landslide material after a large‐magnitude earthquake is central to our understanding of geomorphic recovery from seismic events and the topographic evolution of tectonically active mountain ranges. In order to gain more insight into the fluvial erosion response to co‐seismic landslides, we focus on the sediment fluxes of rivers flowing through the rupture zone of the 2008 M_w 7.9 Wenchuan earthquake in the Longmen Shan of the eastern Tibetan Plateau. Over the post‐seismic period of 2008–2013, we annually collected river sediment samples (0.25–1 mm) at 19 locations and measured the concentration of cosmogenic ¹⁰Be in quartz. When compared with published pre‐earthquake data, the ¹⁰Be concentrations declined dramatically after the earthquake at all sampling sites, but with significant spatial differences in the amplitude of this decrease, and were starting to increase toward pre‐earthquake level in several basins over the 5‐year survey. Our analysis shows that the amplitude of ¹⁰Be decrease is controlled by the amount of landslides directly connected to the river network. Calculations based on ¹⁰Be mixing budgets indicate that the sediment flux of the 0.25–1 mm size fraction increased up to sixfold following the Wenchuan earthquake. Our results also suggest that fluvial erosion became supply limited shortly after the earthquake, and predict that it could take a few years to several decades for fluvial sediment fluxes to go back to pre‐earthquake characteristics, depending on catchment properties. We also estimate that it will take at least decades and possibly up to thousands of years to remove the co‐seismic landslide materials from the catchments in the Longmen Shan. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.     

2008年汶川8.0级地震发震断裂的滑动速率、复发周期和构造成因

2008年5.12汶川大地震发生在中国大陆南北地震带中段.由于龙门山断裂带历史上只发生过3次6～61/2级强震,而且其晚第四纪构造活动速率很低,以至于对其潜在地震危险性认识不足.为什么在龙门山地区突发大地震,该地震具有哪些特征？其成因机制是什么？本文在地震地质科学考察的基础上,利用震前的GPS观测结果,试图对上述问题进行一些初步的思考和探讨.结果表明,5.12汶川大地震是龙门山断裂带的映秀—北川断裂突发错动的结果,地表上形成200多公里长的地表破裂带;灌县—江油断裂在地震中也发生了破裂,形成的地表破裂带长达60多公里.震前的GPS观测表明,横跨整个龙门山断裂带的滑动速率不超过～2 mm/yr,单条断裂的活动速率不超过～1 mm/yr,与地震地质研究结果和历史地震记录相一致.利用地震地质考察和地震波反演得到的最大同震位移可以获得相当于5.12汶川大地震的强震复发周期为2000～6000年.龙门山断裂带发育在破裂强度很大的变质杂岩体中,断裂带本身在剖面上呈“犁形”或“铲形”结构,有利于能量积累,形成破坏性巨大的地震.所以,5.12汶川大地震是一次低滑动速率、长复发周期和高破坏强度的巨大地震,是一种值得高度重视和深入研究的新的地震类型.     

汶川地震和九寨沟地震断层作用及动力学过程研究进展——纪念汶川地震十周年

2008年5月12日汶川地震（MS8.0）发生后,各部门组织开展了一系列汶川地震相关的地学研究,包括国家科技专项"汶川地震断裂带科学钻探"项目.经过十年的持续探究,在地震地质、震源物理、地震实验、地震动力学、深部地球物理和长期监测等方面研究取得了一系列重大突破与重要成果.在汶川地震十周年之际,《地球物理学报》集中在2018年第5期刊发39篇文章作为汶川地震十周年专辑,专辑涵盖了汶川地震和九寨沟地震断层作用与动力学过程以及相关领域的一批最新研究成果.这些工作涉及汶川地震断层作用、地震参数及地震动力学数值模拟、汶川地震前地震活动性与多参数异常、晚第四纪构造与地震活动及其地表作用、青藏高原东部壳幔结构与龙门山断裂带深部构造和九寨沟地震等六方面的研究.本文将从这六个研究方向简要介绍收入本专辑论文的研究工作,呈现地震断层作用及动力学过程等研究成果,为深入认识大地震孕育和发生过程提供重要的基础.     

Evaluation model of landslide hazards induced by the 2008 Wenchuan earthquake using strong motion data

Landslides induced by the 2008 Wenchuan earthquake in the Longmenshan area were relatively well instrumented,which makes it possible to investigate the landslides using ground motion records.Firstly,this paper analyzes the data from Wenchuan earthquake on both regional and local site scale.The analyses show that the Newmark accumulative displacement calculated from the ground motion recorded in a particular geological hazard zone corresponds to the hazard intensity in that zone;the larger the displacemen...     

Analysis of landslide damage caused by the 2008 Wenchuan earthquake using strong motion data: A case study in the Beichuan county town

The county town of Beichuan county, China, experienced catastrophic destruction due to landslides induce by the 2008 Wenchuan earthquake. In consideration of the special location of the county town, this paper selected the landslides induced in the town as representative of large-scale near-rupture landslides, and quantitatively analyzed why the landslide damage was so destructive in the town by using strong motion data obtained from the Wenchuan earthquake in the Longmenshan area. Three methods were employed to estimate the landslide damage using strong motion data. (1) Peak ground accelerations (PGAs) on the hanging wall were used to evaluate the PGAs on the landslide sites in the town. The evaluated average PGAs were all greater than 1 g, indicating that the ground motion intensity was very strong during the earthquake. (2) Acceleration time histories, from another station with similar geological conditions to the town, were used to evaluate the critical acceleration changing range, and the estimated values showed the geological conditions were very susceptible to earthquakes. (3) Acceleration time histories, from two stations on the hanging and foot walls of the rupture, and near the town, were used to calculate the Newmark displacements, and all the evaluated displacements indicated that landslides were very likely. The results show that the slopes, susceptible to earthquakes in the Beichuan county town, were easily triggered under such strong ground-motion intensity and developed into large-scale catastrophic events.     

龙门山山前彭州隐伏断裂高分辨率地震反射剖面

彭州断裂是龙门山山前一条重要的隐伏断裂.为了调查彭州断裂的位置、性质及其活动性,5·12汶川MS8.0地震发生后,作者采用可控震源和高精度的地震反射勘探方法,对彭州隐伏断裂进行了高分辨率地震反射成像.本文利用获得的浅层地震剖面资料并结合石油地震反射剖面,给出了彭州断裂的空间展布特征以及断裂两侧的新生代地层厚度.结果表明,彭州断裂为一条走向NE、倾向NW、倾角约为58°～62°的逆断层,该断层向上错断了第四纪沉积层,具有明显的第四纪活动,向下大约在深度8～10 km左右收敛到向西缓倾的滑脱面之上.研究结果为评价断裂的活动性和灾后重建提供了地震学证据.