2008年汶川8.0级地震孕震机理研究

用三维流变非连续变形与有限元相结合（DDA+FEM）的方法,在青藏高原及邻近地区三维构造块体相互制约的大背景中,考虑了龙门山断裂带东西两侧地势、地壳厚度和分层的明显变化,及断裂带东侧四川盆地及鄂尔多斯块体坚硬地壳阻挡的影响,通过用GPS资料做位移速率边界约束和震源机制约束,计算得到研究区的速度场和应力场与该地区GPS测量结果和震源机制分布结果基本一致.在此基础上,模拟计算现今构造块体边界断层上表征剪应力及法向应力等综合影响的危险度分布.结果表明,上、中地壳层危险度分布中危险度较高的地段多数与近几十年来发生的七级以上大震区域基本一致.包括2008年汶川8.0级等大震的发震断层.通过分别对龙门山断裂带东西两侧的两种不同构造格局进行试算表明,龙门山断裂带东西两侧地势、地壳厚度、分层与物性明显变化对汶川大震的孕育发生均起了关键性作用.计算得到的应变率强度分布图可见,高原东部整个边缘地带均接近应变率强度的陡变带.其中以龙门山断裂带上的陡变最为明显,西侧应变率强度是东侧的近4倍,而且断裂带东侧应变率强度等值线衰减比西侧快.反映了汶川大震逆冲型发震断层地区独特的特征.此外,由计算得到的应变能密度分布图可见,龙门山断裂带在上、中地壳层中均位于宽度相同、其走向与龙门山断裂带走向一致的高应变能密度带中,在上地壳层这个带的东西两侧则是应变能密度较低的地区,而在中地壳层,其强度在断裂带东侧逐渐向东衰减,西侧应变能密度高,而东侧应变能密度较低.表明在印度板块强烈推挤作用和高原各构造块体相互制约及龙门山断裂带东西两侧特殊构造环境中,高原地壳物质向东水平运动,受到龙门山断裂带东侧介质刚性强度较大的四川盆地阻挡,使得汶川大震发震断层在大震前已积累了相当水平的应变能,并同时处于力学上的不稳定状态.     

龙门山及汶川M_S8.0级地震垂直形变场研究

2008年5月12日四川汶川MS8.0级大震,不但对震区人民群众生命财产带来重大灾难,也给地震工作者带来了一系列新的科学挑战。汶川地震发生之后,中国地震局迅速启动了汶川地震地表破裂地质调查、龙门山断裂带地壳结构地球物理探测、龙门山断裂带及汶川地震地壳形变场监测、汶川地震工程震害调查等一系列科学考察工作。本报告主要介绍本次科学考察工作就汶川8.0级地震及龙门山断裂带垂直形变所取得的监测研究成果。     

2008年5月12日汶川8.0级地震孕震机理研究

本文用三维流变非连续变形与有限元相结合(DDA+FEM)的方法,在青藏高原及邻近地区三维构造块体相互制约的大背景中,考虑了龙门山断裂带东西两侧地势、地壳厚度和分层的明显变化,及断裂带东侧四川盆地及鄂尔多斯块体坚硬地壳阻挡的影响,通过用GPS资料做位移速率边界约束和震源机制约束,计算得到研究区的速度场和应力场与该地区GPS测量结果和震源机制分布结果基本一致.     

汶川Ms8.0地震动力学背景的数值模拟实验

2008年5月12日汶川Ms8.0地震发生在龙门山断裂带.地球物理研究者利用多种方法对此次地震的动力学成因及过程进行了研究,本文从研究断层错动行为的角度出发来探索影响汶川地震断层初始破裂及破裂的传播过程的动力学因素.     

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MS8.0级地震余震分布及周边区域P波三维速度结构研究

利用川滇地区长期积累的地震走时观测资料和汶川地震余震观测资料对汶川地震震源区及周边区域地壳和上地幔P波三维速度结构进行了研究.结果表明,浅部P波速度分布与地表地质之间具有很好的对应关系.龙门山断裂带在20 km以上深度表现为高速异常带,彭灌杂岩体和宝兴杂岩体为局部高速异常区.龙门山断裂带中上地壳的局部高速异常体对汶川地震的余震分布具有明显的控制作用.在余震带南端,余震全部发生在与宝兴杂岩体对应的高速异常体的东北侧;在余震带的中段,与彭灌杂岩体对应的高速异常体在一定程度上控制了余震的分布;在余震带的东北端,宁强-勉县一带的高速异常体可能阻止了余震进一步向东北扩展.龙门山断裂带中上地壳的P波高速异常表明介质具有相对较高的强度,在青藏高原物质向东挤出过程中起到了较强的阻挡作用,有利于深部能量积累.在30 km深度之下,扬子地块具有明显的高速特征,其前缘随深度增加向青藏高原方向扩展,在下地壳和上地幔顶部已达到龙门山断裂带以西.     

四川芦山7.0级地震及其与汶川8.0级地震的关系

2013年4月20日在四川省雅安市芦山县发生M7.0级地震.根据四川省台网资料和收集的国内外相关资料,我们分析了芦山地震的基本参数、余震分布、序列衰减等特征.结果表明:芦山地震位于龙门山断裂南段,其震源力学机制显示为纯逆冲性质,与龙门山断裂构造特征相符合;芦山地震的余震较丰富,震后15天震区已发生7800多次余震,其中,5级以上余震4次,最大余震是4月21日17时5分芦山、邛崃交界M5.4级地震;余震分布形成的图形显示其长轴走向与龙门山断裂构造走向一致,余震分布显示密集区长轴约40 km,短轴约20 km.与汶川M8.0级地震在震源力学机制、破裂过程、余震空间展布以及地表破裂等对比分析后表明:芦山地震与汶川地震的震源错动类型、破裂过程、地表破裂以及余震活动等特征存在明显差异;芦山地震与汶川地震震中位置相距90 km,两次地震的余震密集区相距50 km;汶川8.0级地震造成龙门山断裂中北段较充分破裂,芦山7.0级地震则展布于龙门山断裂南段且破裂尺度有限;两者有发震构造上的联系,但两次地震是相对独立的地震事件.     

汶川8.0级地震前发震断裂带地震活动特征研究

设定两个不同研究区域,分别就汶川8.0级地震前地震活动特征进行研究,得出以下结论：①至少在2008年5月11日之前的38年时间中,龙门山断裂带中段出现M5.0以上地震空段,汶川巨大地震就发生在这一空段;②第一研究区域强震释放能量出现阶段性梯次减少现象;③至2008年初,估算出第一研究区域地应力积累量已达5.0136×1016J,相当于一次M7.9强震所能释放的能量;④第二研究区域中小地震在龙门山断裂带中段的南端形成了几乎垂直相交的两条地震带,小震活动明显增多.     

汶川8.0级地震前可能的测震学异常

笔者作了龙门山断裂带上2001-2007年每年ML3.0地震分布图和2008年1月至5月11日3级地震分布图,发现2008年1月至5月11日龙门山断裂带上发生的3级地震距离5月12日8.0级地震震中较近且较多;除2005年外,其他年份3级地震离8.0级地震震中较远;8.0级地震附近2008年2月14日和2月28日分别发生的3.7和3.8级地震,是该地2005年以来震级最高的地震,说明8.0级地震前震中附近地震活动有所增强.     

青藏高原东缘上地壳的拱起冲断作用与汶川地震的动力学机制

根据数字高程分析,青藏高原东部在侧向生长的过程中,其东缘的高程在龙门山一带不仅没有衰减,反而在强烈侵蚀的地表环境下,有600m左右的增高,隆起范围可达到150km宽,远远大于龙门山断裂带的宽度（图1）。野外地质调查与区域地质构造分析也揭示,龙门山一带上地壳的汇聚作用表现为松潘-甘孜块体东缘的褶皱拱曲与扬子克拉通西缘的高角度叠瓦状冲断,     

汶川8.0级地震前邻区远程动态触发小震活动异常特征研究

基于龙门山断裂带及邻区2000—2008年的小震目录资料,采用全球7级以上地震活动影响“叠加”的思路,系统分析震前邻区小震受远程动态触发的异常活动特征。结果表明：汶川8.0级地震前,龙门山断裂带及邻区的小震活动明显受全球7级地震活动的影响,震前1年左右龙门山断裂带及邻区小震活动受远震动态触发活动的异常特征显著。并采用随机检验方法和改变统计参数对计算结果的可靠性进行验证。该方法能够有效地突出震前发震断层上远程动态触发小震的异常活动特征,对区域强震危险性评估具有一定的参考意义。     

汶川8.0级地震序列动态跟踪过程对地震预报的启示

通过对汶川8.0级地震的类型和破裂特征分析, 讨论了龙门山构造带地震活动与甘肃省地震活动的关系.回顾了对汶川地震序列的动态跟踪过程以及余震活动在甘肃省的震情判定过程.认为地震预报应从地震的孕育、发展和发生过程中获得更多的物理信息,改变以往以经验、统计预报为主的模式,向以物理预报为主的预报模式迈进.     

2008年汶川8.0级地震序列震源参数分段特征的研究

本文利用四川省区域固定地震台网观测记录到的2008年汶川8.0级地震序列的资料,从中挑选部分台站和地震资料,在精确扣除了余震区地震波衰减与台站场地响应后,计算得到了汶川地震序列中1070次ML≥3.0级地震的震源参数,结果显示,地震矩与震级之间有较好的线性关系,应力降和视应力的大小与震级大小有关.利用ML3.0级地震资料得到的应力降的时空演变过程研究结果表明,汶川余震序列地震应力降总体上随时间是一个衰减过程,预示着主震发生后整个余震区应力降呈逐渐衰减的状态.主震发生之后,以虎牙—北川—安县为界,空间上龙门山断裂带上地震活动水平和应力降具有明显的分段性.5月17日之前ML≥5.0余震主要集中在龙门山断裂带北川以西,由于地震释放了较多应力,该地区应力降较低,而北川至青川之间地震活动水平相对较弱,应力降一直处于高值水平.5月17日之后,ML5.0余震活动主体地区则转移到北川至青川之间,在该段发生了5月25日青川6.4级最大余震,在这之后,整个余震序列应力降随时间变化开始趋于平稳.     

2008年汶川8.0级地震发生的历史与现今地震活动背景

为了了解2008年5月12日四川汶川M_S8.0地震发生的地震活动背景,本文综合历史与现代地震资料,从南北地震带中段及其邻区的视野研究了汶川地震前1~2千年的强震活动性,以及震前20年的地震活动性背景.结果主要表明：（1）至少在2008年之前的1100~1700年中,龙门山断裂带未发生M≥7的地震,相对其南、北两侧的其他活动断裂带（或段）形成一个地震空区,2008年汶川M_S8.0地震发生在该空区中;（2）17世纪以来,在由龙门山断裂带大部分地区、川北岷江-虎牙断裂带以及甘南文县-武都断裂带组成的巴颜喀拉块体东边界上共发生了12次M=6.5~8.0地震,显示出一个已持续了近400年、逐渐加速的应变能释放过程,2008年汶川M_S8.0地震属于该过程中两次巨大地震之一;（3）汶川地震前20年,龙门山断裂带中、南段不存在背景地震活动的平静,反而显示出比曾经发生过1879年M_S8地震的甘南文县-武都断裂带还略高的地震活动背景水平;（4）2008年汶川地震的强度远远超出龙门山断裂带的历史最大地震,说明仅基于数百年至一、两千年的历史地震记载,远不足以正确评估较低滑动速率的、大型活动断裂带的潜在地震危险性.     

关于四川汶川8.0级地震的思考

汶川8.0级地震给我们国家和人民带来巨大的灾难,也向我们提出许多值得进一步思考与吸取的教训。严重的震灾告诉我们:城镇建设必须进行地震地质环境评价和检查,避免不利地形地貌条件,避开容易产生滑坡、砂土液化和泥石流等非稳定地区;应严格按国家规定的抗震设防标准进行设防,房屋建筑,包括农村民房建筑都应严格执行有关抗震技术规程;应加强活动构造研究,查明活动断裂分布和可能的发震构造;由于历史地震记载时间太短,大陆内部地震复发周期又长,在进行地震危险性评价时,一定要慎用历史地震重复原则,而要加强活动构造与古地震研究,以尽可能全面掌握大地震复发的历史;低滑动速率的活动构造也可能发生大地震,但其重复间隔更长,要特别注意其最后一次事件至今的离逝时间;汶川8.0级地震震源破裂是一个多点破裂过程,是深部断裂由滑脱带向前端断坡扩展的结果,地表表现为双断坡活动,在震源破裂扩展的过程中,破裂性质发生转换,西南段以逆断层为主,东北段转变为以走滑作用为主,逆断层型初始破裂发生于龙门山构造带中段,随后的走滑破裂已突破中段,并穿过龙门山构造带的东北段,成为一条新生破裂带。1997年玛尼、2001年昆仑山口西和2008年汶川7～8级地震系列是巴颜喀喇     

2008年汶川8.0级地震孕育发生的机制与驱动力

2008年5月12日四川省汶川发生了Ms8.0强烈地震.发震断层是龙门山断裂带的映秀一北川断裂.分析震前的GPS速度场发现,从巴颜喀拉块体西部到龙门山断裂带沿大约N105°E方向的缩短速率约为11mm/yr,龙门山断裂带的右旋走滑速率为1.1mm/yr,断裂带处于强闭合状态.四川盆地沿大约N107°E方向有少量的压缩变形,而沿SW方向有少量的拉张变形.     

2008年汶川8.0级地震前横跨龙门山断裂带的震间形变

利用区域GPS和水准测量资料,结合地震构造背景的分析,本文研究2008年汶川8.0级地震前横跨龙门山断裂带地区的震间地壳形变,探讨引起这种形变的活动构造与动力学模式,并由此认识汶川地震的孕育与成因机制.主要结果表明：1997～2007年期间,自龙门山断裂带中段朝北西约230 km的地带内存在垂直于断裂的水平缩短变形、以及平行于断裂的水平右旋剪切变形,缩短率为1.3×10-8/a （即：0.013 mm/km/a）,角变形速率为2.6×10-8/a;同一地带在1975～1997年期间还表现出垂直上隆变形,上隆速率在龙门山前山断裂与中央断裂之间仅0.6 mm/a,而至龙门山后山断裂及其以西达2～3 mm/a.这些反映了在汶川地震之前至少10～30余年,龙门山断裂带中段的前山与中央断裂业已闭锁、并伴有应变积累.造成这种形变的主要原因是：以壳内的低速层为“解耦”带,巴颜喀拉地块上地壳朝南东的水平运动在四川盆地西缘受到华南地块的阻挡、转换成龙门山断裂带中段的逆冲运动;由于该断裂段的震间闭锁,致使西侧的巴颜喀拉地块的上地壳发生横向缩短以及平行断裂的右旋剪切变形.然而,龙门山断裂带北段在1997～2007年期间除了有大约0.9 mm/a的右旋剪切变形外,横向的缩短变形极微弱,这可能与该断裂段西侧的岷江、虎牙、龙日坝等断裂带吸收了巴颜喀拉地块朝东水平运动的大部分有关.另外,汶川地震前,横跨龙门山断裂带中段与北段的地壳形变特征的差异,与汶川地震时能量释放的空间分布吻合.     

汶川小断裂带地震机理与监测建议

龙门山断裂带全长约560 km,宽30~50 km,面积约20 000 km2,深度在40 km左右,本文将其定义为小断裂带,它是由3条主干断裂和若干个狭小断裂块体组成的小规模断裂带群。单个块体具有刚体特征,其内部缝隙、孔隙可以忽略,在挤压剪切破碎时将其假设为剪切面,块体剪切破碎或者块体间错位滑动,从而引发地震。当应力释放时,整体表现为下沉稳定,同时,与其邻近大块体接触面因卸荷而出现上、下、左、右相对滑动,从而引发余震。本文针对龙门山小断裂带卸荷前后各块体运动特征,提出监测建议。     

汶川8.0级地震房屋建筑震害特征

尽管在汶川大地震中大量房屋建筑遭受了严重破坏,然而,不同类型的房屋建筑所表现出的反应特征各不相同。本文在地震灾区震害现场调查所收集的大量资料的基础上,着重对几类主要房屋建筑,如砖木房屋、多层砌体房屋、钢筋混凝土房屋等在强烈地震作用下的地震反应及震害进行了总结和分析,以期从中得到一些有益的认识,为灾区恢复重建提供科学依据。     

汶川Ms8．0级地震余震分布及周边区域P波三维速度结构研究

利用川滇地区长期积累的地震走时观测资料和汶川地震余震观测资料对汶川地震震源区及周边区域地壳和上地幔P波三维速度结构进行了研究.结果表明,浅部P波速度分布与地表地质之间具有很好的对应关系.龙门山断裂带在20 km以上深度表现为高速异常带,彭灌杂岩体和宝兴杂岩体为局部高速异常区.龙门山断裂带中上地壳的局部高速异常体对汶川地震的余震分布具有明显的控制作用.在余震带南端,余震全部发生在与宝兴杂岩体对应的高速异常体的东北侧;在余震带的中段,与彭灌杂岩体对应的高速异常体在一定程度上控制了余震的分布;在余震带的东北端,宁强-勉县一带的高速异常体可能阻止了余震进一步向东北扩展.龙门山断裂带中上地壳的P波高速异常表明介质具有相对较高的强度,在青藏高原物质向东挤出过程中起到了较强的阻挡作用,有利于深部能量积累,在30 km深度之下,扬子地块具有明显的高速特征,其前缘随深度增加向青藏高原方向扩展,在下地壳和上地幔顶部已达到龙门山断裂带以西.