汶川8.0级地震前断层形变异常及与其它大震的比较c

用蕴震系统信息合成和地壳形变图象动力学参量方法,对龙门山、鲜水河、安宁河断裂带69条跨断层形变观测时序（1997年1月——2008年1月）整体地作了数据处理,发现龙门山断裂带在汶川MS8.0地震前出现了整体活动强度增高（加速度运动）、突跳异常丛集和近震中断裂的快速滑动．汶川8.0级与唐山7.8级及丽江7.0级地震之前的断层形变异常具有相似性,呈现出一定的可重现性,但前者的异常强度偏低．用系统自组织理论、断裂力学、静地震、慢地震、蠕滑、亚板块挤压与深部物质向上运移的共同作用能初步解释这些异常现象．      

汶川8.0级地震及余震破裂的地质构造特征

汶川8.0级地震是发生在龙门山断裂带上的大地震,文中应用地震地表破裂调查资料、余震分布和震源机制资料,论述了该次地震的主破裂、次级破裂、触发破裂等方面的地质特征.认为该次地震的主破裂长约200 km,分为南、北两段.南段以逆冲破裂为主,由两条破裂带构成,并引起上盘多条近平行的次级断裂带的破裂;北段以右旋逆冲破裂为主,由单条破裂带构成;在主破裂的东北方向,触发了长约100 km的余震活动.汶川8.0级地震的破裂特征,对研究龙门山断裂带其他段落的强震危险性具有重要意义.     

汶川M_S8.0地震中央断裂北段地表破裂特征

研究了2008年汶川大地震的发震构造龙门山构造带的北段,即北川-南坝-林庵寺断裂的地表破裂.通过黄家坝、桂溪、平通、南坝、石坎子等地的考察和测量,显示该段地表破裂沿断裂带连续分布,走向为N45°～65°E.垂直位错与水平位错比值从西南段黄家坝的2.8:1逐渐降低到北东段南坝、石坎子的0.9:1.地表破裂特征表明,断裂以右旋走滑分量为主,并具有较高的逆冲分量.余震分布表明,青川断裂与北川-南坝-林庵寺断裂之间可能存在隐伏活动断裂.     

Stress changes on major faults caused by <Emphasis Type="Italic">M</Emphasis><Subscript>w</Subscript>7.9 Wenchuan earthquake,May 12, 2008

On May 12, 2008, a magnitude 7.9 earthquake ruptured the Longmenshan fault system in Sichuan Province, China, collapsing buildings and killing tens of thousands people. As predicted, aftershocks may last for at least one year, and moreover, large aftershocks are likely to occur. Therefore, it is critical to outline the areas with potential aftershocks before reconstruction and re-settling people as to avoid future disasters. It is demonstrated that the redistribution of stress induced by an earthquake should trigger successive seismic activity. Based on static stress triggering theory, we calculated the coseismic stress changes on major faults induced by the Wenchuan earthquake, with elastic dislocation theory and the multilayered crustal model. We also discuss the stress distribution and its significance for future seismic activity under the impact of the Wenchuan earthquake. It is shown that coulomb failure stress (CFS) increases obviously on the Daofu-Kangding segment of the Xianshuihe Fault, the Maqu and Nanping segment of the Eastern Kunlun Fault, the Qingchuan Fault, southern segment of the Minjiang Fault, Pengxian-Guanxian Fault, Jiangyou-Guangyuan Fault, and Jiangyou-Guanxian Fault. The increased stress raises the probability of earthquake occurrence on these faults. Since these areas are highly populated, earthquake monitoring and early disaster alarm system are needed. CFS increases with a magnitude of 0.03–0.06 MPa on the Qingchuan Fault, which is close to the northern end of the rapture of Wenchuan earthquake. The occurrence of some strong aftershocks, including three events with magnitude higher than 5.0, indicates that the seismic activities have been triggered by the main shock. Aftershocks seem to migrate northwards. Since the CFS change on the Lueyang-Mianxian Fault located on the NEE of the Qingchuan Fault is rather small (±0.01 MPa), the migration of aftershocks might be terminated in the area near Hanzhong City. The CFS change on the western Qinling Fault is around 10 Pa, and the impact of static triggering can be neglected. The increment of CFS on the Pengxian-Guanxian Fault and Beichuan-Yingxiu Fault southwest to the main rupture is 0.005–0.015 MPa, which would facilitate earthquake triggering in these areas. Very few aftershocks in these areas indicate that the accumulated stress has not been released sufficiently. High seismic risk is predicated in these areas due to co-seismic CFS loading. The Wenchuan earthquake released the accumulated CFS on the Fubianhe Fault, the Huya Fault, the Ha’nan-Qingshanwan Fault, and the Diebu-Bailongjiang Fault. The decrement of CFS changes on the Longquanshan Fault east to Chengdu City is about 0.002 MPa. The seismic activity will be depressed by decrement of CFS on these faults. Supported by Knowledge Innovation Program of Chinese Academy of Sciences (Grant No. KZCX-SW-153), National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 40574011 and 40474028)     

龙门山高倾角逆断层结构与孕震机制

针对汶川8.0级地震的主破裂面是否以陡立倾角延伸至地壳深部的争议,我们的研究旨在明确发震断层形态随深度分布的二维结构特征, 即断层的倾角及相应段落的深度, 并在此基础上分析发震断层的孕震和发震机理. 利用子空间置信域非线性反演方法, 通过拟合近场的同震水准变形, 获得了分别对应于清平-北川和南坝-青川发震断层的二维弹性位错模型. 结果显示, 此次龙门山中央断裂带的发震断层系统存在明显的南北分区特征. 以北川-南坝为过渡带, 北川以南至清平的发震构造为二元结构, 包括两部分:一是浅部高倾角的逆断层, 倾角在70°~80°以上, 底部深度可达10~15 km, 同震位错主要发生在10 km以上深度, 平均位错超过6 m;二是深部缓倾角的逆断层, 反演得其倾角约25°, 底部可达30 km深度, 位错主要分布于断层的顶部和底部, 平均位错约4 m. 南坝以北的发震断层为单一结构的逆断层, 倾角约60°~70°, 逆断层位错分布于10 km深度以上, 平均位错小于2 m.余震分布和主震震源机制也支持清平以南发震断层为二元结构的推论. 有限元模拟显示,在二元结构的逆断层系统中, 通过提高断层面上正的库仑应力, 深部缓倾角的逆断层活动对浅部高倾角逆断层有明显的促震作用. 模拟还显示地壳缩短不是现今松潘地块地表垂直变形的主要原因, 垂直变形更可能反映了青藏高原东缘相对四川盆地的差异抬升. 对高倾角逆断层的库仑应力作用显示, 差异抬升对龙门山逆断层活动有重要的促进作用.     

龙门山断裂活动和川西高原隆升历史的裂变径迹测年

通过12个构造岩、变质砂岩和花岗岩样品的磷灰石裂变径迹测年年龄分析, 结合前人研究成果, 初步确定了青藏高原东缘龙门山地区晚新生代主要断裂活动时期和区域隆升历史。结果表明, 龙门山逆冲推覆构造带2条主断裂:汶川-茂县断裂和映秀-北川断裂, 最晚一次强烈活动发生在早更新世(FT年龄为1.2~ 1.3 Ma), 高原内部北西向米亚罗断裂在中更新世(约0.5 Ma)发生过强烈活动; 后龙门山逆冲推覆构造带在中新世晚期开始快速隆升, 而高原内部强烈隆升发生在上新世末至中更新世。高原隆升导致深切河谷地貌的形成和发育。      

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.     

2013年4月20日四川芦山7.0级地震震源破裂特征

2013年4月20日四川芦山发生7.0级地震.本文运用反投影远震P波的方法研究了中心频率为1 Hz的芦山地震震源破裂特征.研究结果显示2013年芦山7.0级地震破裂长度约为20 km,震源破裂时间约为26 s.本文认为在芦山地震的开始阶段(0~4 s)震源的破裂是向震中位置两侧进行的.而芦山地震破裂的第二阶段(5~26 s)是单侧破裂.芦山地震最大能量释放区域位于震中以北.本文对比了运用相同方法研究的发生在同一断裂带上的2008年汶川地震震源破裂特征.发现2013年芦山地震和2008年汶川地震有三点相似之处,即,破裂主要沿北东走向的龙门山断裂带发展;最大能量释放区域没有位于震中;能量都是通过多次子事件来释放的,且第二次能量释放是最大能量释放.对比两次地震破裂区域,可以看出芦山地震的破裂区域是在2008年汶川地震破裂区域的西南端发展的.两次地震的破裂区域占了整个龙门山断裂带的三分之二.     

龙门山断裂带及其周边地区重力场 和岩石层力学特性研究

继2008年汶川M_S8.0地震之后, 2013年4月20日又发生了芦山M_S7.0地震, 两次地震的发震构造同属龙门山断裂带. 根据最新的重力和地形资料, 采用岩石层弹性板模型, 计算了龙门山断裂带及其周边地区的二维岩石层有效弹性厚度分布, 并从岩石层的力学特征分析了穿过两次地震震中位置的重力剖面特征; 结合以往在该地区的研究成果, 分析了岩石层的力学变形问题. 结果表明, 以龙门山为界, 四川盆地所在的扬子板块弹性厚度为33(±4) km, 龙门山西北的松潘—甘孜地块的弹性厚度为13(±4) km, 两侧岩石层存在明显的力学强度差异. 包括两次地震震中范围的龙门山断裂带南部区域的有效弹性厚度值小于北部地区, 说明该区域的岩石层更容易发生变形, 可以解释在构造上具备强震发生的岩石层动力学条件.      

四川省芦山MS7.0地震发震构造分析

2013年4月20日的芦山“4·20”MS7.0地震发生在龙门山断裂带西南段,震中地区分布多条NE向断裂,构造较为复杂.这次地震震源机制解显示为逆冲型地震,破裂面为NE走向,与龙门山断裂带的运动性质和走向一致.地表调查只在大川-双石断裂(前山断裂)和新开店断裂(大邑断裂南段)发现局部分布的NE向地表裂缝、沿地表裂缝分布的喷砂冒水和砂土液化,不规则的边坡开裂等地表变形,以及断裂沿线较严重的滑坡崩塌和房屋破坏.野外调查没有发现明显的地震地表破裂.GPS测量结果显示,此次地震的发震断裂位于芦山县城附近或其以东,而芦山西侧的断裂也可能参与了部分活动.根据野外地质调查、GPS观测、震源机制解、震源深度、余震分布等结果综合判定,芦山7.0级地震的主要发震构造是芦山之下、大川-双石断裂和新开店断裂之间的龙门山前缘滑脱带.此滑脱带在该段的运动导致了这次地震的发生,并可能带动了它上面的大川-双石和新开店等断裂的活动.