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。     

汶川地震触发崩塌滑坡数量及其密度特征分析

“5·12”汶川地震由于震级高、持续时间长、震区地质环境复杂,因而触发了大量的崩塌、滑坡。地震一年来,作者根据灾后对崩滑地质灾害的应急排查,并结合震后有限的ALOS、ASTER以及航空摄影等多源数据对地震重灾区的崩滑体数量进行了统计分析,获得确定性的崩滑灾害点有16704处,但是,由于排查范围及遥感数据的局限性,上述数据并不能代表这次地震触发崩塌滑坡总的数量。为了查明这个问题,本文在上述资料的基础上,采用不同烈度地区典型抽取样本统计的方法,获得了不同烈度区崩塌滑坡的发育密度,进而根据不同烈度区面积统计得出了本次地震触发崩塌滑坡数量的估计值,并与国际上若干大地震触发崩塌滑坡数量及分布面积进行了对比分析。最后,作者给出了灾区地震触发崩塌滑坡的密度分布图,并讨论了其分布特征。本文的研究结果表明：汶川地震触发的崩塌滑坡数量约为3．5万处,分布面积约为10×10^4km^2,发育密度最高在映秀一北川断裂上盘都江堰和彭州段以及沿岷江河谷的映秀一草坡段,约为5～6处／km^2。     

汶川8级地震地质灾害的类型及实例

龙门山地区活动断裂右旋斜冲运动与汶川8级强烈地震存在成因联系。汶川8级地震造成了惨重的人员伤亡和巨大的财产损失,地震地质灾害主要类型有地震灾害、地震触发地质灾害和地震引发地质灾害隐患。严重地震灾害包括房屋倒塌与部分坍塌、房屋平移、房屋倾斜变形、墙体破裂与结构破坏、桥梁垮塌等。地震触发严重地质灾害包括山体滑坡、山体滑塌、岩块崩塌,局部产生泥石流与沙土液化。地震引发地质灾害隐患包括潜在滑坡、不稳定边坡与滑塌隐患、危岩体与崩塌隐患及泥石流灾害隐患。地震地质灾害分布与活动断层存在密切关系,沿北川映秀断裂地震地质灾害最为严重,沿汉旺漩口断裂、茂县汶川断裂、青川断裂地震地质灾害也比较严重。在活动断裂之间相对稳定地块远离活动断裂超过3~5 km,地震灾害和地震触发地质灾害显著减轻。     

汶川大地震触发地质灾害的断层效应分析

512汶川大地震(Ms=8.0)触发了数以万计的崩滑地质灾害,分布范围约10万km2。这些地质灾害的空间分布固然受地形地貌、地层岩性和人类工程活动等因素的影响,然而主要还是受到发震断层的控制,沿发震断裂呈带状分布。通过都(江堰)汶(川)路、北川安县、马公红光3个地质灾害集中发育区的研究,发现汶川地震地质灾害具有以下断层效应:（1）由于属逆断型发震,地质灾害的分布表现出了明显的上/下盘效应,发震断层上盘较下盘地质灾害分布密度高、范围广、规模大;（2）断层上盘0~7km范围为地质灾害强发育区,断层上盘7～11km范围和下盘0～5km范围为地质灾害中等发育区;绝大多数的大型滑坡都分布在距断层5km范围内;（3）断裂的转折和错列部位是地质灾害集中发育部位,大型地质灾害也往往发生在这些部位;（4）滑坡滑动的优势方向为NW-SE, 与映秀北川断裂的空间展布方向基本垂直,这与地震波垂直于断层方向传播有密切的关系;（5）地震地质灾害主要集中发育在Ⅸ度及其以上烈度的区域。其中,Ⅺ度区发育密度与Ⅹ度区的基本相当,Ⅸ度区灾害密度只有前两者的1/3,而Ⅷ度区发育密度只有Ⅺ度区或Ⅹ度区的1/10。     

龙门山前山断裂大地震原地重复发生的地质地貌证据

龙门山前山断裂大地震是原地重复发生的吗？针对这一问题,对前山断裂的同震地表形变带进行了追踪,并选择5.12汶川地震区九龙、白鹿以及汉旺等3个地点开展了古地震探槽研究工作。调查结果是： 前山断裂5.12地震地表形变带基本沿1 ∶200000地质图上先存基岩断裂发育,但仅限于通济－安昌以南段; 白鹿－八角一带同震地表形变带继承先存断层陡坎或断层沟谷发育; 偏离先存断裂而被一些学者视为断裂全新世活动重要证据的永安附近T1阶地上线性陡坎实为废弃河岸; 白鹿、汉旺探槽剖面揭示这两个地点5.12汶川地震之前至少有过一次古地震事件。这些研究结果表明前山断裂大地震是沿晚第四纪活动断裂原地重复发生的,此次地震是沿先存活动断裂又一次发生的大地震事件,为大地震原地复发模型提供了一个新的震例支持。在沿该断裂周边进行规划建设时应当合理避让。     

中国地质科学院对5.12汶川地震的快速反应与调查研究

面对5.12汶川8级地震突发灾害,中国地质科学院组织专家,科学分析发震动力学背景,第一时间奔赴震中地区开展地表破裂变形与地震地质灾害调查,随后系统开展地震科学钻探选址、活动断裂与地震变形观测、地应力测量、地质灾害地面调查、堰塞湖与水工环综合评价。6位专家参加国家汶川地震专家委员会,编辑出版《汶川地震灾区地震—地质灾害图集》,组织召开汶川地震动力学分析研讨会,2位专家参加国土资源部抗震救灾前方指挥部工作。在第33届国际地质大会期间,组织汶川地震大型展览,应邀作汶川地震、地震科学钻、地表破裂等学术报告,受到国际同行的高度关注。组织申报汶川地震断裂带科学钻探工程,2008年11月第一口地震科学钻开工;组织落实国家专项、973课题、地质调查项目等科研任务,有效地调整了面向地质灾害的学科结构和人才布局。     

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。     

Secondary geological hazard analysis in Beichuan after the Wenchuan earthquake and recommendations for reconstruction

The Wenchuan earthquake, also known as 2008 Sichuan Earthquake, occurred along the Longmenshan fault zone on 12 May 2008 at 14:28:01.42 CST (06:28:01.42 UTC). It caused serious damage to structures in the region. Beichuan is a town which is within these severely damaged areas. According to the earthquake intensity distribution map of 2008 Wenchuan earthquake officially released by the China Earthquake Administration, the earthquake intensity in Beichuan was XI on the China seismic intensity scale. As the earthquake occurred in a mountainous area, there were thousands of landslides, rockfalls, debris flows, and surface ruptures triggered by the earthquake over a broad area. These secondary geological hazards substantially increased the human, social and economic impact of the earthquake. This paper presents a post-earthquake analysis on the secondary geological hazards in Beichuan. The risk analyses associated with construction of the National Earthquake Memorial Museum in Beichuan are assessed and recommendations on risk mitigations for the mass reconstruction over the ruins are also provided based on this field study.     

四川龙门山安县-灌县断裂带的特征——以汶川地震断裂带科学钻探3号孔(WFSD-3)岩心为例

汶川地震断裂带科学钻探(WFSD)是由科技部、国土资源部和中国地震局联合组织实施的汶川地震断裂带科学钻探研究项目,计划在同震地表破裂带(龙门山映秀-北川断裂和安县-灌县断裂)的上盘布置5口科学群钻:WFSD-1、WFSD-2、WFSD-3、WFSD-3P和WFSD-4,其中WFSD-3和WFSD-3P位于龙门山前山断裂安县-灌县断裂的上盘。以WFSD-3钻孔岩心为研究对象,进行详细的岩石学、构造学、野外编录等研究。WFSD-3钻孔岩心中的断裂岩主要由断层角砾岩、碎裂岩和断层泥组成,未见假玄武玻璃。钻孔中存在26条规模不等的断裂带,断裂密度显示FZ634、FZ1215和FZ1250为主要断裂带,而FZ1250可能为2008年汶川地震的主滑移带。安县-灌县断裂在地表和WFSD-3P、WFSD-3钻孔岩心中的断层倾角分别约为60°、46°和38°,显示安县-灌县断裂倾角从地表至深部逐渐变缓,为一铲式逆冲断层。     

汶川特大地震中山岭隧道变形破坏特征及影响因素分析

汶川大地震造成位于震中附近的都江堰-汶川公路多座隧道严重受损。本文通过现场调研、资料收集与分析,将地震区山岭隧道变形破坏的基本类型概括为洞口边坡崩塌与滑塌、洞门裂损、衬砌及围岩坍塌、衬砌开裂及错位、底板开裂及隆起、初期支护变形及开裂等。分析其影响因素,认为发震断裂的次级断层、基覆界面、洞口不稳定斜坡、高地应力环境下的软弱围岩对隧道强烈震害具有控制作用。以汶川地震给予隧道抗震的启示,建议强震区的山岭隧道应将洞口边坡防护、洞口明洞和洞门结构作为一个系统进行综合设计,在条件允许的情况下尽可能采用削竹式洞门结构;隧道穿越活动断裂带的次级断层时在其两侧一定范围内二次衬砌应采用钢筋混凝土结构;基覆界面、围岩软岩与硬岩之间的过渡地带、围岩质量突变地带等应采用改善围岩力学性质且让其渐变的措施进行处理。     

汶川8.0级地质发震断层逆冲活动的地震地貌与古地震初步研究

与河流阶地相关的地震地貌包括地震阶地和阶地断错两方面。地震阶地是古地震事件的直接反映; 阶地断错则是多次古地震事件的累积效应。文章在汶川8.0级地震破裂带调查的基础上,讨论了平行断裂的河流和横穿断裂的河流两种情况下的阶地发育特征。在此基础上,应用差分GPS测量技术,分别对虹口附近的地震阶地和映秀附近阶地断错现象进行了测量。研究结果表明,虹口附近地震阶地反映了自白沙河Ⅱ级阶地形成以来发生了5次规模基本相当的断错事件; 映秀附近的阶地累积位错量反映了不同级阶地经历了不同数量的地震事件,其中,Ⅱ级阶地形成以来大致经历了5次与汶川8.0级地震位错相当的地震事件。两个地点的地震阶地和阶地位错研究得到了一致的古地震次数。本文进一步讨论了前人对该区阶地的测年数据,从而推测得到汶川8.0级地震发震断层的古地震复发间隔约为4ka。     

汶川震区暴雨泥石流危险范围预测研究

汶川地震发生后,灾区暴雨泥石流活动进入一个新的活跃期。根据对北川震区2008年9月24日暴雨泥石流调查,泥石流流域中地震诱发大量滑坡导致松散物源巨大,泥石流过程的洪峰流量比通常的要大数倍,应用以往泥石流危险范围预测模型进行计算的结果与实际的误差较大。因此,需要建立适用于强震区的泥石流危险范围预测方法。本文以9.24北川暴雨泥石流为典型实例,结合野外调查,利用震后高分辨航空图像和9.24暴雨后SPOT5图像分别提取泥石流发生前流域中滑坡物源储量及发生后形成的堆积扇特征数据,应用多元回归方法建立了汶川震区泥石流危险范围预测模型,该方法可用于估算泥石流最大堆积距离和堆积宽度。验证和应用结果表明:该模型适用于强震区泥石流危险范围的预测,模型方法可为震区重建中安全地段选择和未来地震区风险管理提供重要依据。     

汶川地震和科学钻探

2008年5月12日,在我国四川省发生了震撼世界的汶川特大地震,给人民的生命财产造成了巨大的损失。在汶川特大地震发生及其余震尚在继续的特殊时期,快速实施汶川地震断裂带的科学钻探（WFSD）,是认识地震发生的机制、继续对余震进行有效监控以及提高地震监视和预警的能力的极佳机遇。2008年11月6日,汶川地震断裂带科学钻探工程开工典礼在四川省都江堰市虹口乡举行,标志着地震机制的研究跨上了新的台阶。通过对科学钻孔的直接取样,多学科观测和测试,揭示地震断裂带的深部组分、结构和构造属性,重塑地震断裂带的物理和化学过程,为提高未来地震的监测、预报或预警能力提供重要信息。     

汶川8.0级大地震震源机制与构造运动特征

根据地震震源机制、断层参数结果,结合GPS测定的同震位移场与构造研究的最新结果,综合分析研究了2008年汶川8级大地震汶川地震发生的地震活动背景、震源应力场、断层构造运动特征及其动力学机制。地震活动性分析研究结果表明,2008年汶川8级大地震是在青藏高原与其周边地域构造运动剧烈,2001年起始的地震活动高潮期的背景下发生的。其长达300km的地震震源断层填补了青藏高原东缘1900年以来存在的8级地震活动的空区。震源机制与区域应力场特征及其动力学机制研究表明,汶川8级地震震源处于南北地震带中南段东部,青藏高原东向扩张与四川盆地的抵抗是该区构造运动的主要特征。汶川地震及其强余震是在一个稳定的、主压应力P轴以北西西-东南东方向为主的震源应力场控制下发生的。说明汶川地震震源区域主要受到四川盆地、华南块体区域应力场的控制并发震的。龙门山断裂带西侧的青藏高原相对于四川盆地发生的东向上升;而东侧的四川盆地相对于青藏高原发生的西向下降构造运动是2008年汶川8级地震发生的主要地震成因即地震发生机制。     

汶川地震滑坡与地震参数及地质地貌因素之间的相关关系

在对汶川地震诱发的典型滑坡进行野外调查和相关资料收集、分析和整理的基础上,对汶川地震滑坡与地震参数及坡度、岩土体特性等地质地貌因素之间的相关关系进行了统计分析。结果表明: (1)汶川地震滑坡主要发生在Ⅶ～Ⅺ烈度区, Ⅵ度及以下烈度区中发生的滑坡较少; (2)汶川地震滑坡主要发生在距震中300km的范围内,且距震中200km的范围内滑坡分布最为集中; (3)汶川地震滑坡的易发斜坡坡度为30～50,其中30～40是汶川地震滑坡发育最为敏感的坡度; (4)汶川地震滑坡主要发生在600～1500m的高程范围内,在600～1000m高程范围内的中低山和丘陵区滑坡分布最为集中; (5)砂泥岩、板岩、片岩、千枚岩等软岩类和土质类岩性是汶川地震滑坡的易发岩性,其次是软硬岩组合类,在统计的47个典型滑坡中,花岗岩、碳酸盐岩等硬岩类中发生的滑坡最少,而且由汶川地震直接导致复活的老滑坡也比较少。     

Sr、He同位素指示河西走廊中西部地震活动性

河西走廊地处青藏活动地块东北部边缘,为祁连山地震构造带和南北地震构造带的交汇部位,历史上曾发生过多次中强以上的破坏性地震。2008年5月12日汶川80级特大地震发生后,河西地震带是否会发生中强震是一个较受关注的问题。文中分析了河西走廊张掖、武威、酒泉盆地地下水中的Sr、He同位素特征。结果显示,这3个地区的地下水经历了3种不同的循环路径,不是源自黑河、石羊河、疏勒河的地表径流,而是祁连山降水在出山前下渗深大断裂后的补给。这表明河西走廊盆地内的断裂带现今活动性仍然很强,玉门、高台、民乐、永昌等位于断裂带交汇处或附近的区域未来发生中、强震的可能性较大,应加强对这些地区地下水的实时监测。     

基于包络的汶川大地震高频地震波辐射区域反演及近场加速度合成

合理地估计汶川破坏区域的地震动有助于地震灾害的研究.通过利用芦山地震记录建立的加速度包络衰减关系和汶川地震近场30个台站的加速度包络,基于线源模型,采用差分进化方法反演了汶川地震断层面上高频 (＞1 Hz) 辐射区域分布.结果表明:断层面上高频辐射分布很不均匀,辐射较强的区域主要位于:(1) 产生较大地表破裂的映秀、北川和南坝区域;(2) 映秀和北川等凹凸体的周边区域,包括震中东北侧60~90 km区域、北川和南坝东北侧30 km处;(3) 断层破裂停止的东北端约30 km长的区域.其中,破裂贯穿到地表的映秀、北川和南坝是低频和高频辐射都很强的区域.对于无观测记录场点,选择其临近且场地条件类似的台站加速度提取平稳随机过程,结合高频辐射分布和衰减关系得到的包络,合成了加速度时程,可为汶川地震结构震害分析提供地震动输入.      

汶川震区北川9.24暴雨泥石流特征研究

2008年9月24日汶川震区的北川县暴雨导致区域性泥石流发生,这次9.24暴雨泥石流灾害导致了42人死亡,对公路和其他基础设施造成严重损毁。本研究采用地面调查和遥感解译方法分析地震与暴雨共同作用下的泥石流特征,获取的气象数据用于分析泥石流起动的临界雨量条件。本文探讨了研究区泥石流起动和输移过程,并根据野外调查,分析了泥石流形成的降雨、岩石和断层作用,特别是强降雨过程与物源区对泥石流发生的作用。根据应急调查发现北川县境内暴雨诱发的泥石流72处,其分布受岩石类型、发震断层和河流等因素控制。根据对研究区震前和震后泥石流发生的临界雨量和雨强的初步分析,汶川地震后,该区域泥石流起动的前期累积雨量降低了14.8%～22.1%,小时雨强降低25.4 %～31.6%。震区泥石流起动方式主要有二种,一是由于暴雨过程形成的斜坡表层径流导致悬挂于斜坡上的滑坡体表面和前缘松散物质向下输移,进入沟道后转为泥石流过程;二是消防水管效应使沟道水流快速集中,并强烈冲刷沟床中松散固体物质,导致沟床物质起动并形成泥石流过程。调查和分析发现沟内堆积的滑坡坝对泥石流的阻塞明显,溃决后可导致瞬时洪峰流量特别大。研究结果表明了汶川震区已进入一个新的活跃期。因此,应该开展对汶川地震区的泥石流风险评估和监测、早期预警,采取有效的工程措施控制泥石流的发生和危害。     

A study of the human-fatality rate in near-fault regions using the Victim Attribute Database

After the 1999 Chi-Chi earthquake, the Taiwanese government immediately issued new guidelines prohibiting the construction of structures for human occupancy within the Chelungpu fault zone. However, these guidelines were not based upon an in-depth hazard analysis of the near-fault regions. The positions of more than 80% of the 2,492 victims of the Chi-Chi earthquake were found by our research team. A Victim Attribute Database has been compiled that includes the GPS coordinates of the positioned victims as well as other attribute data associated with the victims. The human-fatality rates in the near-fault regions have been analyzed with regard to distances from the Chelungpu fault, the hanging-wall and footwall areas, as well as building type. The severity at the human-fatality rates in the near-fault regions is inversely proportional to distances from the causative fault, i.e., the closer the distance, the higher the human-fatality rate observed. The human-fatality rate for victims who lived in closer proximity to the hanging-wall areas is also significantly higher than those who lived in closer proximity to the footwall areas, especially in areas on either side of the fault and within 1,000 m of the fault surface trace. In terms of different building types, factors that include the capacity of the buildings to resistant strong shaking and the level of strong ground-motion greatly affected the human-fatality rates in the hanging-wall and footwall areas. Therefore simply prohibiting the construction of buildings within the active fault zone would be an insufficient method of reducing the number of potential victims; a nationwide effort should be undertaken to upgrade the capacity of buildings to resist strong shaking.     

Post-Bam earthquake: recovery and reconstruction

This paper gives a brief explanation of the earthquake in Bam. It also reports on the rescue and relief operations, including the construction of emergency shelters and temporary housing, and on the country’s plan for the reconstruction of the city, which includes debris removal, the rebuilding of rural and urban residential and commercial units, the reconstruction of state and public buildings and public facilities such as schools, rural and urban water aqueducts and grids, the construction of a sewage system, power network and telecommunication system, the provision of water to orchards and farmlands, the renovation of industries and the revival of the cultural heritage, particularly the historical Bam citadel, among others. We also report briefly on the effect of the Bam earthquake on the Iran Earthquake Risk Reduction Strategy and actions.