汶川地震地表破裂影响带调查与建筑场地避让宽度探讨

5.12汶川Ms8.0级地震沿龙门山中央断裂带形成长度约270km的地表破裂带,破裂带垂直和水平位移一般为1.0～5.0m,最大可达9.8m。在地表破裂带附近,建筑物破坏严重。笔者系统调查了龙门山中央断裂带地表破裂的垂直和水平位移以及地震地表破裂影响带宽度,并采用物探测试方法对部分影响带宽度进行了验证。统计结果表明,汶川地震地表破裂影响带宽度主要集中在16～60m,影响带宽度(D)与垂直位移(H)具有较好的线性关系,即D=10.11H+16.0。对于逆冲性质为主的地震地表破裂而言,上盘影响带宽度与下盘的比值一般为3:1～2:1,据此可确定地表破裂带上、下盘的避让带宽度。笔者根据现场调查并借鉴国外经验提出,上盘避让宽度下限一般不应低于15m,下盘避让宽度下限不应低于10m。本项研究对于汶川地震灾后重建场地选址具有重要的实际意义。     

玉树地震地表破裂特征及其破裂方式

北京时间2010年4月14日玉树Ms7.1级地震产生了长约50km的地表破裂带,地表破裂系统非常典型。本文通过对果庆益荣松多村附近河滩与结古镇西南河道两岸2个地表破裂点的野外观测和地表破裂的力学分析,探讨玉树地震地表破裂特征和方式。在果庆益荣松多村附近河滩地表破裂与地震陡坎呈间隔式左行右阶排列,具转换压缩性质;在结古镇西南河道北岸主地表破裂带中地表破裂非常发育,出露一处古断层面。地表破裂的野外调查与应力分析结果表明,玉树地震同震地表破裂带总体走向为125°,属于典型的左行走滑破裂带,最大左行走滑位移量1.75m,主压应力为近东西向,这一结果与美国地质调查局和中国地震局地震地球物理研究所公布的结果基本一致。     

玉树7.1级地震断裂特征与地震地表破裂带

2010年4月14日07时49分在青海省玉树县发生了7.1级地震,震中位于 33.2°N,96.6°E,自玉树县城至隆宝镇造成了大量房屋倒塌和人员伤亡.地震发生在NW向的玉树-甘孜断裂西段的玉树-治多断裂上,自隆宝镇东至玉树县城,地震引起了长约50km的地震地表破裂带,主要分布在第三纪红砂岩、高漫滩及河床中,致使公路错断、桥梁位错,并引发大量滑坡和崩滑.震中附近的调查表明,地表破裂带主要沿NW向的玉树-治多断裂展布,总体走向NW320°,分为两组,一组为NW向,另一组为NE向,NW向的破裂为左旋走滑,发育一系列小的类拉分盆地,NE向的破裂表现为正断性质.由震源机制解和断裂特征判定,NW向的玉树-治多断裂为此次地震的发震构造.     

青海玉树Ms7.1级地震同震地表破裂构造

分析了青海玉树Ms7.1级地震中形成的同震地表破裂分布与构造特征。本次地震造成的地表破裂长达46km,地震造成240cm的最大相对水平走滑错动量,最大垂直错动量60cm。地表破裂所经之处可看到原有断层新近活动的明显迹线。依次分析了按空间尺度划分的4个层次破裂的走向变化、同级破裂排列、破裂末端变化等构造特征。Ⅰ级破裂作为本次地震产生的整个破裂带,总体走向119°,由3段自然分开、左阶斜列的Ⅱ级破裂组成。3段Ⅱ级破裂自NW向SE依次为隆宝镇段、结古镇段和禅古寺段,破裂性质总体以左旋走滑为主,各段略有不同。各Ⅱ级破裂带内部,分别由若干Ⅲ级破裂段落组成,总体呈现右阶斜列排列模式。Ⅲ级破裂本身由一系列简单的Ⅳ级破裂雁列或羽列右阶斜列构成。不同层次的地表破裂具有简单剪切构造带的变形特征,共识别出R、R’、Y、T和P五组基本破裂面。其初始破裂面展布特征可以用库伦破裂准则来解释,其中岩土体材料的内摩擦角大致为26~44°。各级破裂端部出现分叉、转向及逐渐消失等变形特征。     

青海玉树Ms7.1级地震同震地表破裂构造

分析了青海玉树Ms7.1级地震中形成的同震地表破裂分布与构造特征。本次地震造成的地表破裂长达46km,地震造成240cm的最大相对水平走滑错动量,最大垂直错动量60cm。地表破裂所经之处可看到原有断层新近活动的明显迹线。依次分析了按空间尺度划分的4个层次破裂的走向变化、同级破裂排列、破裂末端变化等构造特征。Ⅰ级破裂作为本次地震产生的整个破裂带,总体走向119°,由3段自然分开、左阶斜列的Ⅱ级破裂组成。3段Ⅱ级破裂自NW向SE依次为隆宝镇段、结古镇段和禅古寺段,破裂性质总体以左旋走滑为主,各段略有不同。各Ⅱ级破裂带内部,分别由若干Ⅲ级破裂段落组成,总体呈现右阶斜列排列模式。Ⅲ级破裂本身由一系列简单的Ⅳ级破裂雁列或羽列右阶斜列构成。不同层次的地表破裂具有简单剪切构造带的变形特征,共识别出R、R’、Y、T和P五组基本破裂面。其初始破裂面展布特征可以用库伦破裂准则来解释,其中岩土体材料的内摩擦角大致为26～44°。各级破裂端部出现分叉、转向及逐渐消失等变形特征。     

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.     

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″。      

2010年青海玉树地震(Ms7.1)同震地表破裂及其与山脉隆升的关系

野外调查发现,2010年4月14日青海玉树Ms7.1级地震同震地表破裂带长约65km,破裂带走向为310°,破裂面向NE陡倾,地表破裂带由2部分组成,其中西侧部分长约19km,东侧部分长约30km,两者之间存在约15km的无破裂区。地表破裂以右阶雁行状破裂分布为主要特征,呈现左旋走滑性质,伴随有垂直位移。统计结果显示,同震地表破裂垂直位移 (dv)与水平位移 (dh)的比值在0.13~0.53之间,地貌累积dv与累积dh比值为0.27~0.63。同震dv/dh与地貌dv/dh的相似显示玉树南山的形成和玉树地震具有同样的运动学和动力学性质,玉树南山的形成是地质历史上沿玉树断裂多次类似于玉树地震的地震活动的结果,计算出需要1800~2600次地震才能造成玉树南山的隆升。前人研究本段断层地震复发周期为120~200年,计算出断层开始活动时间不晚于20万~40万年以前。     

2010年青海玉树地震(Ms7.1)同震地表破裂及其与山脉隆升的关系

野外调查发现,2010年4月14日青海玉树Ms7.1级地震同震地表破裂带长约65km,破裂带走向为310°,破裂面向NE陡倾,地表破裂带由2部分组成,其中西侧部分长约19km,东侧部分长约30km,两者之间存在约15km的无破裂区。地表破裂以右阶雁行状破裂分布为主要特征,呈现左旋走滑性质,伴随有垂直位移。统计结果显示,同震地表破裂垂直位移 (dv)与水平位移 (dh)的比值在0.13~0.53之间,地貌累积dv与累积dh比值为0.27~0.63。同震dv/dh与地貌dv/dh的相似显示玉树南山的形成和玉树地震具有同样的运动学和动力学性质,玉树南山的形成是地质历史上沿玉树断裂多次类似于玉树地震的地震活动的结果,计算出需要1800~2600次地震才能造成玉树南山的隆升。前人研究本段断层地震复发周期为120~200年,计算出断层开始活动时间不晚于20万~40万年以前。     

玉树地震地表变形InSAR观测及初步分析

采用玉树M_S7.1级地震前后两期PALSAR雷达数据(震前2010年1月15日, 震后4月17日)进行了“两轨+DEM”的InSAR处理, 获得了高质量的差分干涉雷达条纹图像和同震变形场。参考该区的基本构造格局, 根据干涉图像的变形范围、变形量和变形梯度可以初步判断:(1)玉树地震诱发了总体上NWW走向, 全长约70km地表陡变带, 陡变带南段位错及陡变梯度较大, 会在地表产生地表破裂;而西北部4段位错及陡变梯度较小, 不易在地表诱发破裂, 但可能在地下一定层位产生了隐伏破裂带;(2)陡变带两侧的雷达视线向运动方向预示发震断裂以左旋走滑运动为主;(3)宏观震中位于玉树县城西北约16km的地表陡变带上。D-InSAR解译结果与中国地震台网中心震源机制解、野外发震断裂调查结果及地貌特征吻合较好, 证明了干涉雷达解译成果的可靠性, 可以为准确定位玉树地震发震断裂地表行迹和快速评定震害损失提供有力的技术支持。      

Rapid Identification and Emergency Investigation of Surface Ruptures and Geohazards Induced by the M_s 7.1 Yushu Earthquake

<正>The rapid identification based on InSAR technology was proved to be effective in our emergency investigation of surface ruptures and geohazards induced by the Yushu earthquake.The earthquake-generating fault of the Yushu earthquake is the Yushu section of the Garze-Yushu faults zone.It strikes NWW-NW,23 km long near the Yushu County seat,dominated by left-lateral strike slip,and appearing as a surface rupture zone.The macroscopic epicenter is positioned at Guo-yang-yan -song-duo of Gyegu Town(33°03'11"N,96°51'26"E),where the co-seismic horizontal offset measured is 1.75 m.Geohazards induced by the Yushu earthquake are mainly rockfalls,landslides,debris flows, and unstable slopes.They are controlled by the earthquake-generating fault and are mostly distributed along it.There are several geohazard chains having been established,such as earthquake,canal damage,soil liquefying,landslide-debris flow,earthquake,soil liquefying,roadbed deformation,etc.In order to prevent seismic hazards,generally,where there is a visible surface rupture induced by the Yushu earthquake,reconstruction should be at least beyond 20 m,on each side,from it.Sufficient attention should also be given to potential geohazards or geohazard chains induced by the earthquake.     

玉树Ms7.1级地震甘达村段构造地球化学特征

为探究地震对断层带气体逸出的影响和震后气体地球化学特征随时间的变化,以及地震动力学特征,利用土壤气地球化学方法,于2010年4月14日青海玉树Ms7.1级地震断层甘达村段测量地表破裂特征和震后断层气氡和汞浓度,发现断层带土壤的气氡和汞浓度的平均值分别为9246 Bq/m3和4.2 ng/m3。破裂带中Rn浓度变化幅度大,而Hg的浓度变化较小。断层主滑面附近Rn浓度相对降低,为地表破裂后断层气逃逸所致。泉水气氡观测发现,震前氡浓度增高,表明地震断层活动性增强。因此巴颜喀拉地块向东不均匀挤压,使深部气体沿地震断裂逃逸至地表,这也是造成断层带气氡、汞浓度的增高的原因。     

青海玉树Mw6.9级地震震源破裂过程

针对2010年青海玉树藏族自治州发生的Mw6.9（Ms7.1）级地震,利用地震波形资料和InSAR获取的同震位移资料,根据同震形成的地表位移干涉图,构建三段式断层模型,反演重建地震的破裂过程。研究显示本次地震断层面走向为119°,倾角79°,滑动角-2.2°,最大滑动量达到200cm,震源深度12.5km,地震标量地震矩为2.18×1026dyn·cm。震源破裂特征表明,玉树地震主要是沿甘孜—玉树断裂发生的左旋走滑破裂事件,反映了印度板块向北的推挤作用下,青藏高原东部不同次级块体东向不均匀挤出的运动学特征。     

青海玉树Mw6.9级地震震源破裂过程

针对2010年青海玉树藏族自治州发生的Mw6.9(Ms7.1)级地震,利用地震波形资料和InSAR获取的同震位移资料,根据同震形成的地表位移干涉图,构建三段式断层模型,反演重建地震的破裂过程。研究显示本次地震断层面走向为119°,倾角79°,滑动角-2.2°,最大滑动量达到200cm,震源深度12.5km,地震标量地震矩为2.18×1026dyn·cm。震源破裂特征表明,玉树地震主要是沿甘孜—玉树断裂发生的左旋走滑破裂事件,反映了印度板块向北的推挤作用下,青藏高原东部不同次级块体东向不均匀挤出的运动学特征。     

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.     

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。     

2014年于田Ms7.3地震野外调查——特殊的地表破裂带

2014年2月12日在新疆于田县境内西昆仑山东段地区发生了Ms7.3级强烈地震, 震后快速野外考察表明, 这次地震在海拔4600~5100 m的地区形成了由一系列张裂隙、张剪裂隙、剪切裂隙以及挤压鼓包和裂陷等斜列状组合而成的地表破裂带, 整体呈NEE—SWW走向, 全长约25 km, 显示出左旋走滑伴随有正滑分量的特征, 最大左旋位移约1 m。地表破裂带分别沿两条平行的阿什库勒—硝尔库勒断裂和南硝尔库勒断裂分布, 这是一种特殊的地表破裂带。发震断裂属于阿尔金断裂带西南段尾端分支断裂, 它与郭扎错断裂和龙木错断裂构成“新阿尔金断裂”。