汶川地震地表破裂面形貌特征

准确描述破裂面形貌对于我们理解地震断层作用是非常重要的,破裂面的形貌特征包含许多关于地震和断层机制的有用信息。在Mw7.9 2008汶川地震中断层活动产生了两个新鲜的破裂面,八角庙破裂面和沙坝破裂面。我们使用3D便携式激光扫描仪(Tri mble GX)对两个破裂表面进行测量,在野外微观尺度上研究了破裂面形貌特征。通过能谱密度和均方值两个方法分析破裂面形貌,新鲜的破裂面表现为自相仿性,能谱密度和均方值均与剖面长度存在幂律关系。在能谱密度与空间频率的对数图中,能谱密度曲线存在明显的拐点,该拐点所对应的波长称为"特征波长",表明单一分形不能准确描述破裂面形貌。八角庙破裂面在平行滑动方向上的特征波长为7 mm,在垂直方向上特征波长略大一些(区域Ⅰ为10 mm,区域Ⅱ为9 mm);沙坝破裂面在平行滑动方向上的特征波长为8 mm,但垂直方向上特征波长略小(6 mm)。均方值曲线的最小二乘拟合直线的斜率为Hurst指数,该指数依赖于剖面线方向并描述破裂面形貌的各向异性,H指数的最小值和最大值分别与平行擦痕和垂直擦痕方向对应,这与野外断层面擦痕测量结果一致。沙坝破裂面的H指数极坐标图中存在次级H指数峰值(对应剖面线方向为85°和160°),这揭示破裂面上存在一组隐匿擦痕。该组隐匿擦痕为汶川地震之前断层活动中形成的,但这还不足以推测上一次断层活动的时间和规模。另外,通过比较新鲜节理面和破裂面表明H指数是否大于0.8反映了断层类型。在整个空间频率域上,能谱密度曲线斜率(-α)和均方值曲线斜率(H)的线性拟合关系为α=1.22+1.72H,并不严格满足两者之间理论关系式,α=1+2H。这个差异是由于测量信号噪音、破裂面的多分形性和分析方法的差异造成的。     

青藏高原昆仑—汶川地震系列与巴颜喀喇断块的最新活动

青藏高原是中国最主要的地震活动区之一。最近十多年来,在青藏高原中部连续发生了1997年西藏玛尼Ms7.5级地震、2001年青海昆仑山Ms8.1级地震、2008年3月新疆于田Ms7.3级地震和5月四川汶川Ms8.0级地震及2010年青海玉树Ms7.1级地震,它们相继发生于青藏断块区巴颜喀喇断块四周边界活动断裂带上,是该断块最新活动的结果。发生于断块南北边界断裂上的3次地震都是走滑断裂错动的结果,发生在断块东南端的汶川地震则是挤压逆冲断裂的产物,而西北端的于田地震则呈现出张性特征,它们共同反映青藏断块区巴颜喀喇条状断块向东南方向滑动的最新活动。自1900年以来,青藏断块区和巴颜喀喇断块的强震活动表现出多期活动和区域性转移的特征,20世纪早期Ms7.0级以上强地震活动的主体地区在青藏断块区北部边界构造带,中期转移到高原南部喜马拉雅板块边界构造带和断块区南部断块,最近十多年来则在巴颜喀喇断块及周缘边界断裂上活动。青藏高原这种块体活动和地震活动与澳大利亚-印度板块对亚洲大陆的推挤作用相关,因而,青藏高原和巴颜喀喇断块的强震活动与澳-印板块边界苏门答腊强震活动相对应。目前苏门答腊地区强震活动仍在继续,因此,近期对巴颜喀喇断块及青藏高原南部地区的强震活动和强震危险性仍需加以注意。     

汶川地震遗迹旅游资源分类及特色评价

汶川地震造就了大量地震遗迹景观, 成为了地震科学研究及旅游开发活动的重要资源基础。对地震遗迹景观分类没有形成统一的认识, 广义与狭义视角并存, 两分法与一分法并现。充分考虑地震遗迹旅游资源成因及景观特征, 强调地震活动对地震遗迹旅游资源成景过程的影响及响应, 将其分为2个景观型, 4个景观域、6个景观段、13个景观元及若干典型地震遗迹景观; 重点介绍了北川县城地震遗址、都汶公路百花大桥、都江堰虹口深溪沟地表破裂、北川县唐家山堰塞湖、北川县城城西滑坡遗迹等典型地震遗迹旅游资源; 提炼出“国际意义的地质科学研究对象、全球吸引力的典型地震遗迹、国际品质的地震遗迹旅游资源开发条件、世界级震撼力的地震灾难性事件”四大特色。研究结论有利于地震遗迹旅游资源的保护及震区旅游恢复重建, 为高烈度山区地震专项旅游产品开发提供科学依据。     

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。     

老鹰岩滑坡成因机制与运动特征研究

老鹰岩滑坡是汶川地震触发的大型岩质滑坡,滑坡纵长450 m,最大展宽430 m,体积约1 500×104m3。滑坡掩埋了一座中型水电站,造成20余人死亡,巨大的滑体堆积厚达100余米的滑坡坝,形成了汶川震区库容量仅次于唐家山的第二大堰塞湖。强震触发形成老鹰岩滑坡分为三个阶段,即:①后缘震动拉裂阶段。老鹰岩滑坡后缘为一突兀山脊,地形对地震动力放大效应明显,震动拉裂沿长大结构面形成了一个陡峭、粗糙,与重力作用下呈光滑、有一定弧形的后缘拉裂面迥异的边界。②摩擦阻力降低、滑体溃滑阶段。地震动力的持续作用,地震波不断在滑面处发生反射和折射,使得滑面处摩擦阻力迅速降低,进而岩体内"锁固段"剪断,滑体顺层面高速下滑。③滑体高速流动堆积阶段。规模巨大的滑体,冲入姜巴沟,并对沟两侧的山体产生强烈的铲刮,高速碎屑流受到黄洞子沟左侧山体强力阻挡后折返,并震动堆积形成堰塞湖。     

四川汶川七盘沟“7·11”泥石流破坏建筑物的特征与力学模型

2013年7月11日,四川省汶川县威州镇七盘沟暴发大规模泥石流。通过实地调查和测量,获取了98份建筑物破坏样本。泥石流中大石块、漂木和生活废弃物是参与破坏的主要介质;建筑物长轴方向与流向垂直时,更易遭受破坏;而长轴方向与流向平行且规则分布时,首个遭遇泥石流的建筑物会严重破坏,但也起到阻挡泥石流和耗能的作用,较好地保护了其后的建筑物;当建筑物分布不规则时,首个和凸出的建筑物均遭受冲击破坏;距泥石流出口和主流线越近,建筑物破坏越严重。分析建筑物破坏特征发现:受损建筑物表现的破坏模式因结构类型不同而异;若以梁和柱为承重构件,其破坏主要因柱体受冲后产生塑性铰或被剪断,致建筑物倾斜或倒塌,而以砌体为承重构件者,其破坏表现为承重墙体产生裂缝或垮塌致建筑物整体倒塌。参照建筑物破坏模式,以静力学极限平衡理论为基础,提出建筑物柱体和墙体破坏的临界条件计算公式。最后,依据泥石流的破坏方式和建筑物受损模式,将七盘沟建筑物的破坏划分为5个等级,并讨论了甘肃舟曲泥石流和本次灾害期间建筑物破坏特征的异同。本研究从案例分析的角度,为泥石流危险区城镇及居民点建筑物规划布局和结构设计提供参考。     

汶川地震引发的次生山地灾害链及人工断链效果——以小岗剑泥石流沟为例

汶川地震后,小岗剑沟由于滑坡、崩塌产生了大量松散物质,其地势陡峻,暴雨频率高,2009—2011年连续暴发10场泥石流,损毁公路,规模大时会堰塞绵远河,形成以频发性泥石流为主的典型地震次生山地灾害链。2012年完成泥石流治理工程,同年8月小岗剑沟再次发生泥石流,破坏了部分工程。以小岗剑沟为例,通过整理现场采集的图片和数据,并对比以往资料,研究次生山地灾害链链式反应过程以及经过工程治理后的灾害链人工断链效果。研究表明:小岗剑沟频发型次生灾害链的衰减不仅体现在引起下一级次生灾害的土石方量逐级减小上,而且体现在随时间变化的灾害激发条件提高上;虽然泥石流发生条件提高,但由于泥石流沟沟床不断被切深,小岗剑沟危险性随着可动势能增大而逐年增大,人工断链失败后,沟床再次下切,建议使用阶梯-深潭结构增加沟道阻力,保护沟道底部,避免可动势能继续增大;对比小岗剑沟、文家沟和红椿沟泥石流治理工程,发现灾害链总能量与投资正相关,要根据灾害能量进行合理投资,当能量到达一定量时,单位能量所需要的投资大幅度降低。     

强震区都江堰市龙池镇泥石流物源的遥感动态演变

"5·12"汶川大地震导致大量碎屑物质在陡峭的斜坡积累,当遇到强降雨时极易成为泥石流的物源地。2010-08-13一场暴雨导致都江堰市48条沟同时暴发泥石流。选择汶川地震高烈度区的龙池镇境内12条泥石流沟为研究区,采用基于遥感的手段研究"5·12"震前、震后、"8·13"暴雨后泥石流流域内物源的变化特征。强震后研究区泥石流流域物源重要变化是大量的崩滑体被诱发。暴雨后研究区泥石流流域物源变化是震后产生的滑坡产生了不同程度的滑移扩张。通过开展遥感解译,结合野外调查,详细论述了研究区泥石流物源的变化情况。将"5·12"汶川地震前(2007-09-18)经波段融合后15 m的TM影像与地震后(2009-02-10)的2.5 m全色SPOT5影像相比较,发现泥石流流域内的滑坡体积由震前的0.86×106m3增加到地震后的42.30×106m3,即汶川高烈度区经过地震后新增滑坡体积达4 835.94%。而经过暴雨后(2011年7月)的0.5 m全色波段WorldView-2影像,泥石流流域内的滑坡体积又增加到68.85×106m3,即研究区经过暴雨后新增滑坡体积达62.76%。研究结果表明,汶川震区在地震及暴雨下物源量猛增,导致泥石流暴发的概率很高。     

汶川地震断裂带科学钻探项目WFSD-4孔定向钻进技术应用

介绍了汶川地震断裂带科学钻探项目四号孔定向钻进的施工情况,包括定向钻孔的设计、造斜工具的选择、定向方法、钻孔轨迹控制以及无线随钻定向钻进施工、利用钻具组合进行定向钻进施工、侧钻绕障和定向钻进效果。     

汶川地震断裂带科学钻探项目WFSD-4孔钻探施工概况和关键技术

介绍了汶川地震断裂带科学钻探项目WFSD-4孔钻探施工概况及采用的关键技术,包括螺杆马达-液动锤-长半合管取心钻进技术、偏心扩孔取心技术、防冲蚀取心钻头技术、大斜度定向钻进技术、活动套管技术、新型钻井液体系和新型深孔取心钻机等。