北川地区擂鼓断裂在汶川地震中的地表破裂及其意义

2008年5月12日汶川MS8.0级特大地震发生后,在北川县擂鼓地区出露了一条擂鼓同震地表破裂带,该破裂带呈近南北向展布,位于映秀－北川断裂的中北段,其北东起于擂鼓镇柳林村北部,南西止于石岩村南部,以脆性破裂为特征,分别由3条呈北北东、北西西、北北东走向的地表破裂组成,延伸长度约4～5km,并切割了多种地貌单元,其平均垂直断距为1.5m,平均水平断距为1.4m,垂直与水平断距之比为1.07∶1。通过对该地表破裂带野外测量数据、几何展布结构及其成因机制的初步分析表明： 擂鼓断裂是出露于擂鼓地区的捩断层,具有捩断层的基本特性;其主要特征包括：1)擂鼓断裂的形成是由于在汶川地震中其东西两侧逆冲块体之间的差异性运动而引起; 2)断裂呈近南北向展布,与映秀－北川主干断裂近垂直相交;3)断面倾角较陡,为高角度断面的逆断层,具有逆冲兼走滑特征。     

2008年汶川大地震小鱼洞地表破裂带精细填图

5·12汶川Mw7.9级地震为罕见的、地壳尺度位移配分于多条平行断裂的板内逆冲走滑型地震。在2条北东走向、近平行的主要地表破裂间,发育北西走向的小鱼洞地表破裂。介绍了对小鱼洞北西向地表破裂的精细填图。小鱼洞地表破裂空间上位于灌县-江油与映秀-北川断裂间,全长约8km,总体走向310°,为南西盘抬升、逆冲兼具左旋走滑性质。地表破裂在南东端走向变化较大,从300~310°变为南北向,并与灌县-江油地表破裂带的磁峰段相连。小鱼洞地表破裂的垂向位错自北西往南东方向递减,北西端陡坎高度最大3.4m,南东端则小于0.2m,衰减梯度约为0.5m/km。左旋走滑位移测量点较少,集中在中段的小鱼洞镇附近,所测最大左旋走滑位移约为2.2m,一般走滑位错与同处垂直位错具有同步变化的特征。小鱼洞断裂近地表的倾角较缓,为30°±15°。结合已有地貌、地球物理和地质研究结果,提出小鱼洞断裂是向下与灌县-江油断裂交会的侧向断坡,位于映秀-北川断裂中南段间的断面倾角差异的撕裂部位,连接映秀-北川和灌县-江油断裂。在运动学上,认为小鱼洞断裂是以斜向断坡为几何形态的撕裂断裂,调节了北东走向的主断裂的运动学横向差异。小鱼洞断裂上的同震位移矢量与N70°、80°E的区域主压应力场方向匹配。这一方向与龙门山高原边界斜交。     

龙门山彭县-灌县断裂的活动构造与地表破裂

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,以逆冲一右旋走滑为特点,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.     

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。     

汶川地震小鱼洞活动断裂氡气异常及其水文地质意义

利用氡气测量的方法标定断裂(裂隙)构造及其开启程度,并反应断裂(裂隙)的水文地质特征是一种有效而且快速的方法。选取小鱼洞活动断裂三个试段进行了氡气(RaA)测量,并利用统计方法对测量数据进行分析,确定研究区氡气的背景值和异常值。根据氡气异常等级对小鱼洞活动断裂开启性进行了划分,并对其水文地质意义进行了讨论。在基岩裂隙地区可用氡气测量技术圈定蓄水构造,从而确定找水的有利孔位。     

龙门山地震带的地质背景与汶川地震的地表破裂

龙门山位于青藏高原与扬子地台之间, 系由一系列大致平行的叠瓦状冲断带构成, 自西向东发育汶川茂汶断裂、映秀北川断裂和彭县灌县断裂,并将龙门山划分为3个构造地层带,分别为变形变质构造地层带（主要由志留系泥盆系浅变质岩和前寒武系杂岩构成）、变形变位构造地层带（主要由上古生界三叠系沉积岩构成）、变形构造地层带（主要由侏罗系至第三系红层和第四纪松散堆积构成）。 龙门山断裂带属地震危险区,3条主干断裂皆具备发生7级左右地震的能力,其中映秀北川断裂是引发地震的最主要断层,据对彭县灌县断裂青石坪探槽场地的研究结果表明,在该断裂带上最晚的一次强震发生在93040a.B.P.左右,据此,可以初步判定,这3条主干断裂的单条断裂上的强震复发间隔至少应在1000a左右,表明龙门山构造带及其内部断裂属于地震活动频度低但具有发生超强地震的潜在危险的特殊断裂,以逆冲-右行走滑为其主要运动方式。 汶川地震属于逆冲走滑型的地震,地表破裂分布于映秀北川断裂带和彭县灌县断裂带上。根据近南北向的断裂（小鱼洞断层、擂鼓断层和邓家坝断层）和地表断距可将映秀北川断层的地表破裂带划分为两个高值区和两个低值区,两个高值区分别位于南段的映秀-虹口一带和位于中北段的擂鼓北川县城邓家坝一带;两个低值区分别位于中南段的白水河茶坪一带和北段的北川黄家坝至平武石坎子一带,两个高值区分别与小鱼洞断层和擂鼓断层相关。根据保存于破裂面上的擦痕,可将该地震破裂过程划分为两个阶段,早期为逆冲作用,晚期为斜向走滑作用,其与地壳增厚构造模式和侧向挤出摸式在青藏高原东缘的推论具有不吻合性。鉴于龙门山的表层运动速率与深部构造运动速率具有不一致性,初步探讨了龙门山地区的地表过程与下地壳流之间的地质动力模型,认为下地壳物质在龙门山近垂向挤出和垂向运动,从而造成导致龙门山向东的逆冲运动、龙门山构造带抬升和汶川特大地震。在此基础上,根据汶川地震所引发的地质灾害,对地震灾后重建提出了的几点建议。     

汶川8．0级地震地表破裂

2008年5月12日发生在汶川的8．0级地震,震中位于龙门山断裂带的映秀-北川断裂上。通过对震区的现场调查,这次地震在极震区造成的地表破裂带主要在龙门山断裂带的中央断裂即映秀-北川断裂和前山断裂即彭县-灌县断裂。通过调查发现,极震区的地表断层产状多为北东走向,以逆冲运动为主。而在极震区以北的四川平武、青川和陕西宁强等余震分布区,地表也发生破裂,但规模和产生的地表变形明显减弱,主要以地裂缝等地质灾害形式表现。     

2008年汶川Ms8.0地震北川以北段地表破裂变形的主要样式

2008年5月12日发生的汶川地震是由青藏高原东部龙门山断裂的活动所导致。震后的调查表明,北川县城以北的断裂段破裂了约90km。在北川县城以北,不同地点沿地震地表破裂所展现的地表变形差异很大,可能反映了断裂附近地表特性的变化。文章主要从5个典型地点来阐述5种代表性的地表变形模式。前两个地点,在北川县城以北几公里,反映了近地表基岩中的一种变形和从基岩向松散堆积物过渡区的一种变形模式。与此两种断裂陡坎变形不同,中间的两个点则阐述了褶皱陡坎,它们反映了2008年地震中断裂断错在地表以下终止的不同情形。最后一个点位于汶川地震地表破裂的北端,可能代表了当地表破裂结束时地表变形的模式。在北川以北段地表破裂上典型地点的详细测量的基础上,通过归纳野外获得的地表变形资料,构建出汶川地震地表破裂北川以北段的基本变形模型。     

映秀-北川断裂的地表破裂与变形特征

2008年5月12日在龙门山映秀北川断裂带发生的8.0级特大地震,属于逆冲—走滑型地震。本文以地表破裂为切入点,在映秀北川断裂的关键部位开展了详细的野外地貌测量,标定了映秀北川断裂带的垂向断距和水平断距,结果表明映秀北川断裂的地表破裂带从映秀向北东延伸达180~190 km,走向介于NE30°~50°之间,倾向北西,地表平均垂向断距为2.9 m, 平均水平断距为3.1 m;地表最大错动量的地点位于北川县擂鼓镇,垂直断错为6.2±0.1 m,水平断错为6.8 ±0.2 m , 逆冲分量与右行走滑分量的比值为3∶1~1∶1,表明该断裂以逆冲—右行走滑为特点,逆冲运动分量略大于或等于右行走滑运动分量。根据近南北向的分段断裂可将映秀北川断层的地表破裂带划分为两个高值区和两个低值区,其中两个高值区分别位于南段的映秀—虹口一带和中北段的擂鼓—北川县城—邓家坝一带。基于保存于破裂面上的擦痕,我们将该地震破裂过程划分为两个阶段,早期为逆冲作用,晚期为斜向走滑作用。     

5 12汶川地震震后龙门山山前地表塌陷成因探讨

5 12汶川地震20余天后, 在四川省安县的安昌镇东南的李家院子村附近陆续出现了几十个地表塌陷坑并持续扩大。本文以李家院子地表塌陷坑群为研究对象, 根据其所在的地层、岩性、地下水、溶蚀作用和上覆土体的工程地质特性定性的探讨了该塌陷坑群的成因。初步认定钙质胶结砂砾基岩的存在是地表塌陷的先决条件; 强烈的地震动导致基岩岩体碎裂、解体、塌陷、并压密, 同时出现超孔隙水压力, 这使上层土体失去支持并开始启动塌陷; 余震的地震振动荷载作用导致地下土洞的形成和发展, 地下水的变化起到加速作用; 上覆土体的工程地质特性决定了塌陷坑在地表的浑圆形状。同时本文也注意到机械溶蚀和隐伏断层活动两种诱导因素的可能, 并简要阐述了相关背景依据。     

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8.0地震地表破裂平通镇段的变形特征

2008年5月12日14时28分04秒,四川省汶川县发生MS8.0大地震。发震断裂为龙门山断裂带,地震地表破裂带分布在北川-映秀断裂上的映秀-石坎子段和江油-灌县断裂上的磁峰-睢水段。平武县平通镇地表破裂现象典型,在T1和T2阶地上形成了地震断坎和裂缝。应用高精度GPSRTK技术对平通镇地震断坎及两侧作详细的地形测量,并测量了线性显著的路面中线和鱼塘西边壁。在室内生成高分辨率DEM与大比例尺地形剖面图,量取同震垂直与水平位移,并估算压缩缩短量和断层产状。结果显示汶川8.0级地震在平通镇形成的同震垂直位移为3.0±0.1m,右旋水平位移为4.0±0.2m,压缩缩短量为2.5m,断层产状为NE40°/NW∠50°。平通镇的同震右旋位移与本次地震的最大右旋位移相近,而逆冲垂直位移有所降低。     

汶川地震(Ms8.0）地表建筑体变形特征及其构造意义

通过汶川地震震区大量的实地考察已证实沿着早先活动断裂主要发育了两条地表破裂带：一条是沿着映秀－北川断裂产生的逆冲伴随右旋走滑破裂带,长275km,最大垂直位移达11m,水平位移达12m; 另一条纯逆冲性质的破裂带,沿着灌县－安县断裂发育,最大垂直位移达4m。活动断裂之上的地表破裂带是野外工作中确定地震断裂性质的重要现象。另外,在活动断裂相邻区域和远离区域的路面以及建筑体还大量存在变形现象。通常沿活动断裂产生的地表破裂是典型的同震破裂,相邻区域的地表路面及建筑体发育的变形属于次生变形,远离区域发育的变形则属于震后变形。对次生变形和震后变形测量数据的应用容易影响活动断裂特征的确定和性质的判断,因为路面等建筑体上的挤压拱起、叠置以及水平错断等现象多是受到地震过程中通过断裂活动突然释放的巨大能量作用在局部地表建筑体产生的变形。但是,分布广泛的挤压现象暗示了区域上挤压应力场环境,有利于地表同震破裂位置的推测及地震断裂性质的判断。     

汶川Ms8.0地震平原区地表破裂的初步调查

2008年5月12日四川省汶川发生MS 8.0级地震,造成龙门山断裂带映秀－北川断裂长达240km和灌县－江油断裂72km的地表破裂。同时在龙门山山前的成都平原内出现了地表弯曲变形、地裂缝、河流跌水以及具有条带状分布的喷砂冒水点和建筑物破坏加剧的现象。为此,对这一地区进行了进一步的调查工作。调查采取以寻访形式为主,结合使用高精度3D扫描仪进行地形测量和探槽开挖。通过调查,发现平原区的隐伏断裂在汶川MS8.0地震中发生了错动,断层破裂面在地表未见有出露,而是在近地表形成弯曲变形。什邡市师古镇和隐丰镇之间存在两条地震灾害异常带,北北东向灾害异常带长约7km; 北北西向灾害异常带长约5km。通过探槽开挖和地形测量得到的汶川MS8.0级地震在平原区形成的垂直位移为20cm。     

汶川5．12地震引起的库仑应力变化及其对周边地震活动的影响

汶川"5.12"8.0级特大地震,造成重大人员伤亡和财产损失。地震对周围地区断层活动性的影响和余震发展方向是人们关心的一个问题。根据汶川地震同震静态位移我们计算了周围地区一些断层的库仑应力变化,并据此评价了震后周围地区断层和地震的活动性。计算结果表明,龙门山断裂带东北段,包括北川、青川、宁强等地,为库仑应力增强区,有利于地震的发生。较大的余震分布与库仑应力增强区有较好的对应关系。鲜水河断裂带主要为库仑应力下降区,只有一小段为增高区,鲜水河断裂带总体上不利于地震活动。成都地区的西北部库仑应力增强,东南部应力下降。库仑应力变化的研究对大震后地震趋势的分析有重要意义。     

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。     

震区地表破裂特征经验关系及其对隧道设计的意义

地震时活动断裂会对隧道产生巨大破坏,如何减轻地震对隧道的破坏,成为设计人员关注的热点问题。本文在研究大量关于震级与断层破裂参数及其位移量之间关系的基础上,利用 512 汶川地震的破裂参数进一步验证了Donald L.Wells等人关于震级与断层破裂参数和地表位移之间的经验关系式。结果显示,根据震级与地表破裂长度、地下破裂长度、破裂宽度以及平均位移的关系式得出的验证值与汶川地震的实际破裂参数相近,说明这些关系式可以在地震时估算破裂参数,并为地震区穿越潜在断层的隧道设计以及隧道安全性评价提供参考依据。