不能忽略地壳均衡

致编者——Parker等（2011）在对中国四川2008年汶川地震后发生的滑坡细致分析中指出,地震滑坡物质估计方量是同震地壳抬升方量的约2～6倍。基于滑坡内的物质会很快被运移出龙门山地区的合理逻辑,他们利用这种差异证明侵蚀看来对物质的移除比地球动力学对龙门山生长作用的过程更快。我赞赏他们的分析,但是我认为他们忽视了一个方面,从而使这一推论变得至多仅仅为似乎合理的,甚至非常可能是虚假的。这一方面就是地壳均衡,即应用于地球的阿基米德原理。该原理当推广到包括弹性表层时,要求在弹性层下面地幔的任何深度压力均相等（Gunnand Frankl,1943）。     

汶川地震同震滑坡物质在震区的滞留和运移及其对龙门山地形演化的影响

2008年M_W7.9汶川地震导致龙门山断裂发生强烈地壳变形,同时引发的巨量同震滑坡加速了该地区的地表剥蚀和河流侵蚀.然而,目前尚缺少系统的数据定量研究滑坡物质的运移以及河流侵蚀速率随时间的演化规律,这些对理解龙门山前缘物质的再分配以及强震对活动造山带地形塑造的作用至关重要.为此,本研究在汶川地震后的6年间,对震区沱江上游3条支流湔江、石亭江、绵远河流域进行了多期次的定点现代河沙采样.通过系统测量河沙中的石英¹⁰Be浓度,并与震前已发表的数据进行对比,发现如下基本特点：（1）震后河沙¹⁰Be浓度均有明显降低,表明同震滑坡物质对河沙的稀释作用;（2）震后河流对河沙的运移量增加为震前的1.3~18.5倍,因此震后龙门山地区侵蚀速率短期显著增加;（3）初步估计得到汶川地震产生的滑坡物质被完全运移出造山带所需要的时间至少为100~4000年,接近龙门山地区强震复发周期;（4）震间和同震产生的构造变形和地表剥蚀在空间上具有互补性.考虑到地表剥蚀引起的地壳均衡反弹效应,认为类似汶川地震的强震有利于龙门山的隆升.认识震前、震时和震后的地壳变形及侵蚀过程有助于更好地理解单次强震事件对高原边界龙门山地形演化的作用.

     

汶川M_S8.0级地震发震构造大震复发间隔估算

汶川Ms8．0级地震发生在青藏高原东缘著名的龙门山断裂带上,造成了中央断裂和前山断裂共约330kin的地震地表破裂带。初步研究表明,龙门山断裂带上大震复发可能属特征地震模式。结合龙门山断裂带的地震地质情况和汶川地震地表破裂带的基本参数综合分析,本文从地质学、地震学和GPS数据分析三个方面评估了龙门山断裂带的大震复发周期。结果表明,上述三种方法获得的龙门山断裂带Ms8．0级地震的复发间隔分别为：3185a、170（02264a和4310a,平均为3000a左右：Ms7．5级地震的平均复发间隔为1000a左右;Ms7．0级地震的平均复发间隔为500a左右。这些结果与其他学者的研究结果相比,相差不多,基本反映了龙门山断裂带的地震能量水平和累积速度。     

甘孜-玉树断裂带的近代地震与未来地震趋势估计

通过对甘孜－玉树断裂带上近代地震的震级、震中位置和地震地表破裂的空间展布特征的研究，采用Ｎｉｓｈｅｎｋｏ和Ｂｕｌａｎｄ（１９８７）发展的“特征地震复发时间通用分布”概率模型，即“ＮＢ”模型，对甘孜－玉树断裂带各段落未来５０ａ内强震趋势进行了估计。根据研究结果识别出，未来５０ａ内本断裂带内马尼干戈断裂段具有强震复发的高危险性，当江断裂段强震复发的可能性也不能排除，这为地震中长期预报提供了重要依据     

龙门山断裂带横断层地质特征及其控震作用

利用区域地质、构造、遥感地貌、地球物理、野外露头等多方面的证据,标定出龙门山断裂带横断层。在分析卧龙—怀远、虎牙断裂南段和白龙江等横断层特征及分布的基础上,探讨了横断层的控震作用。研究认为,龙门山断裂带横断层具有独立发震、使龙门山主断裂带分段活动及分段发震、与主逆冲断裂联合发震、在主震发生后控制余震传播和引发余震等多种方式的控震作用。     

对2008年汶川MS8.0地震沿龙门山后山出现地表破裂现象的讨论

介绍了汶川地震沿龙门山后山汶川-茂县断裂带11个点位出现的地表破裂现象.这些地表破裂点位南起汶川卧龙乡鱼丝洞,向北经耿达乡牛坪、草坡乡金波、漳排、足湾、绵虒乡高东山、玉龙乡岭岗、威州镇七盘沟到茂县壳壳寨、凤仪镇马良沟,长度达100 km.尽管这些地表破裂点位多数断续展布在高山山顶或山体一侧,与山体走向一致,但仍有少数地...     

汶川Ms8.0级地震后龙门山构造地貌及地表侵蚀过程研究——以湔江海子段河为例

汶川Ms8.0级地震驱动的构造抬升作用和滑坡、泥石流剥蚀作用如何影响龙门山的地貌生长是目前争论的焦点。本文运用GIS技术,定量计算了湔江流域的坡度、地形起伏度、面积—高程积分等地貌参数,根据这些参数的计算结果,对湔江流域的构造地貌特征进行了量化分析;以汶川Ms8.0级地震重灾区湔江海子河右岸流域的滑坡、泥石流为例,并且利用野外实测资料、卫星照片及数字高程资料等,对于汶川地震驱动的构造抬升与滑坡、泥石流的表面侵蚀过程进行研究,获得以下初步认识:(1)湔江流域的映秀—北川断层以北地区地貌处于"壮年期",坡度、地形起伏度大;(2)汶川Ms8.0级地震后该地区发生了严重的同震滑坡及震后滑坡、泥石流灾害,海子河右岸流域的同震抬升量为5 339×104m3,同震滑坡量为3 852×104m3,同震抬升量大于同震滑坡量,地貌出现生长现象;(3)地震产生的泥石流量应略大于1 000×104m3,同震滑坡物质的30%转化为了泥石流量,因其海子沟右岸陡峻的坡度,绝大部分的泥石流冲入海子河,成为河道沉积物;(4)以目前湔江海子河流水搬运能力,在能够完全搬运出同震滑坡物质的前提下,同震滑坡物质搬运出龙门山至少需要283.2 a,表明在一个地震周期内,龙门山的同震滑坡物质可以搬运出龙门山;(5)准周期性相当震级地震引起的构造抬升及其均衡反弹作用也是龙门山的形成有重要作用的因素之一。     

地震活动时空演化中看到的龙门山断裂带地震孕育的几个现象

龙门山断裂带在先后5年中发生了2008年汶川M S8强震和2013芦山M S7强震。研究龙门山断裂的地震活动特点,分析地震发展形势成为人们关注的焦点。文中从龙门山断裂带40多年的地震时空演化出发探讨了汶川地震孕育过程中的几个现象:1)孕震范围远小于发震范围,说明在有限断层段上孕育的地震在快速失稳过程中可以连接和扩展成规模很大的失稳断层;2)汶川地震前孕震区小震密集,持续了8年以上,而无明显错动和变形,意味着汶川断层段可能经历了强烈的碎裂方式的挤压应变,在碎裂达到一定程度后失稳;3)为进一步了解震前主震区附近的变化,研究了紫坪铺水库专用台网记录的2004年以来主震附近区域的小震活动的时空过程。结果显示,震前主震附近区域的地震活动曾在2005年10月和2006年10月发生过2次沿断层走向的扩展,扩展时间恰巧与紫坪铺水库2次高水位相呼应。其中,2006年10月地震活动的扩展范围大,震级高。这对说明汶川地震最后的失稳过程十分重要。此外,文中还讨论了汶川地震的发生过程与断层几何相关以及芦山地震没有直接发生在汶川地震后,而是发生在多年后的可能原因。研究结果有助于认识逆断层型强震孕育过程。     

龙门山断裂带中北段大震复发特征与复发间隔估计

汶川MS8.0地震发生在青藏高原东缘著名的龙门山断裂带上,造成了从映秀、北川至南坝长约240km的同震地表破裂带．然而目前关于龙门山断裂带的大震复发特征研究较少．通过地震地质科学考察和断层断错地貌的差分GPS测量,发现第一级河流阶地、河床和河漫滩上的垂直断距大致相当,均代表汶川地震的位错,而第二级河流阶地上的累计位移大致是最新地震垂直位移的2倍．利用断错地貌、地震矩率和滑动速率3种方法,分别估算了龙门山断裂带大地震的复发间隔．结果表明:龙门山断裂带中北段可能发生与汶川大地震相当的地震,大震复发符合特征地震模型;大震复发间隔为3000——6000a．该结果可为龙门山断裂带的大震预测和地震危险性评价等研究提供重要的定量数据．      

汶川地震小鱼洞地区的地表破裂和同震位移及其机制讨论

2008年5月12日在四川西部发生的汶川地震是一次以逆冲运动为主,兼有右旋走滑运动的斜滑型地震,形成了有史以来最长、最复杂的地表破裂之一.其中,很多复杂现象到目前为止还没有得到很好的解释或一致的认识,如小鱼洞地区出现的NW走向的小鱼洞断裂,在小鱼洞以北出现的2条相距llkm的平行断裂同时破裂的现象等.通过在小鱼洞地区的详细野外调查,获得了详细的地表破裂分布及同震位移分布,在此基础上对小鱼洞地区地表破裂的机制进行了分析.结果表明,造成上述复杂地表破裂的根本原因是汶川地震的主断层北川-映秀断裂的产状变化,即北川-映秀断裂在小鱼洞以北向NW偏移约3.5km.其破裂机制是:1)北川-映秀断裂的右旋走滑运动在小鱼洞西侧的左阶挤压阶区引起的挤压隆升形成前冲断层,即小鱼洞断裂;2)由于北川-映秀断裂在小鱼洞以北向NW偏移3.5km,导致其断层面倾角变大,逆冲运动引起的断层上盘对下盘的挤压方向变化,结合右旋走滑引起的上盘对下盘的侧向推挤,两者共同作用突破了彭灌断裂,从而形成了2条相距llkm的平行断裂同时错动的现象.另外,文中建议应该重视北川-映秀断裂右旋走滑运动分量、断层产状变化以及断层上、下盘的岩性差异对汶川地震地表破裂过程及地表破裂分布的影响.     

汶川M_s 8.0地震大震复发周期的研究进展

汶川Ms8.0地震发生在青藏高原东缘NE向龙门山断裂带上,造成以映秀、北川为中心的长达300km的同震地表破裂带.初步研究认为,龙门山断裂带大震复发属于特征地震模式.本文在考虑地形差异影响下,用有限元数值模拟方法对汶川地震的大震复发周期进行研究.初步结果表明:龙门山断裂带大震复发周期为3908～4482a,该结果与古地震、断层滑动法、地震矩率、GPS数据确定等给出的结果具有较好的一致性,为龙门山断裂带的地震活动性及地震危险性研究提供重要的定量依据.     

5·12汶川地震地表破裂基本参数的再论证及其构造内涵分析

地震地表破裂基本参数是反演地震破裂过程的基本约束条件和预测其他活动断层地震危险性不可缺少的物理量.以野外地表破裂带重要观测点全站仪或差分GPS仪实测数据为基础,结合高分辨率遥感资料解译、先存断层陡坎构造地貌标志的识别、以及地形测绘资料的考证等,重新论证了5·12汶川地震地表破裂带展布样式、长度、最大同震位移值等基本参数.结果表明,地震地表破裂带长度可达240 km,最大垂直位移为6.5±0.5 m,最大右旋走滑位移4.9 m,基于倾角向下变缓逆断层模型推测汶川地震在龙门山推覆构造带中段产生了最大~7 m的地壳缩短量,说明青藏高原东缘横向逆断层为将高原内部东向水平运动转换为高原隆升的转换构造,这一研究结果有助于深化认识青藏高原东缘隆升机理.     

龙门山和相邻地域航磁场特征与汶川大地震

本文应用化极、水平及垂向导数、向上延拓、视磁化强度填图及磁性界面反演等方法处理了龙门山及相邻地域最新的航空磁测数据,分析了龙门山及相邻地域的航磁异常展布特征.研究结果表明:1)龙门山造山带与其东、西两侧可划分为三个磁异常区:松潘—甘孜磁异常区、龙门山负磁异常带、四川盆地磁异常区;三个区、带的地壳介质磁性结构存在明显差异.2)根据该区航空磁异常场的分布特征分别研究了,松潘—甘孜地块、龙门山造山带和四川地块的磁场特征.3)除识别前人识别的断层外,还推断鲜水河ES延伸甘洛—雷波北断裂作为四川盆地与滇西的界带.4)航空磁异常,磁性体上、下界面及磁源体深度的空间分布特征与汶川MS8.0大地震及芦山地震发生相关.     

汶川M_S8.0地震地表破裂带及其发震构造

震后应急野外考察表明,2008年5月12日汶川MS8.0地震在青藏高原东缘龙门山推覆构造带上同时使北川-映秀断裂和灌县-江油断裂两条倾向NW的叠瓦状逆断层发生地表破裂。其中,沿北川-映秀断裂展布的地表破裂带长约240km,以兼有右旋走滑分量的逆断层型破裂为主,最大垂直位移6.2m,最大右旋走滑位移4.9m;沿灌县-江油断裂连续展布的地表破裂带长约72km,最长可达90km,为典型的纯逆断层型地表破裂,最大垂直位移3.5m;另外,在上述两条地表破裂带西部还发育着1条NW向带有逆冲垂直分量、左旋走滑性质的小鱼洞地表破裂带,长约6km。这一地表破裂样式是近期发生的特大地震中结构最复杂的一次逆断层型地表破裂,地表破裂的长度也最长。利用已有的石油地震剖面,结合余震分布和地表破裂带特征等资料构建的三维发震构造模型表明,龙门山推覆构造带现今和第四纪时期以地壳缩短为主,斜滑逆冲型地震表明青藏高原中东部的水平运动在华南地块与巴颜喀拉地块之间的龙门山推覆构造带上转化为地壳的缩短和隆升     

龙门山断裂带最新地震活动特征及其意义

综合最新布设的龙门山断裂带地震空段台阵（LmsSGA）与四川省地震局固定地震台网数据,对龙门山断裂带新近一年（2016年11月21日到2017年10月28日）的23479个地震事件开展双差定位工作,共获取包括汶川地震余震和芦山地震余震在内的6111个重定位地震事件.在此基础上,分别与汶川地震和芦山地震的早期余震空间分布特征进行比较.研究发现在汶川地震发生近十年后,其余震活动依旧活跃.汶川地震现今余震活动主要分布在10~25 km的深度区间,震源深度呈现西南段较东北段偏深的特征.此外,汶川近年余震分布相比早期余震偏深,破裂带西南段的余震活动有向深部迁移的趋势.对于芦山地震,其近期余震活动较弱,余震主要分布在10~15 km的深度区间,比早期余震的分布区间偏浅.龙门山断裂带最新余震活动分布特征表明,余震活动随着时间的推移有迁移的现象.考虑到距离主震事件已分别有5~10年的流逝时间,余震迁移现象可能由以流体扩散方式为主的准静态应力机制触发.

     

龙门山构造带壳幔电性结构特征及其与汶川、芦山强震关系

青藏高原东缘龙门山构造带是研究青藏高原地壳物质向东侧向挤出的焦点地区.为探索龙门山构造带活动构造特征及其与发震构造的关系,本文通过布置垂直龙门山构造带南段芦山地震震源区的大地电磁测深剖面,运用多种数据处理手段,得到研究区可靠的电性结构,并通过与已有龙门山中段和北段剖面进行对比分析.研究表明：（1）青藏高原东缘岩石圈存在明显的低阻异常带——松潘岩石圈低阻带,该低阻异常带沿龙日坝断裂—岷山断裂—龙门山后山断裂分布,形成松潘—甘孜地块向扬子地块俯冲的深部动力学模式,通过统计研究区的历史强震,发现震源主要沿低阻异常带东侧分布,同时,低阻异常带也是低速度、低密度异常带,松潘岩石圈低阻带可能是扬子地块的西缘边界;（2）青藏高原物质东移过程中,受到克拉通型四川盆地的强烈阻挡,龙门山构造带表层岩块和物质发生仰冲推覆,表现为逆冲推覆特征的薄皮构造,中下地壳和上地幔顶部物质向龙门山构造带岩石圈深部俯冲,印支运动晚期,扬子古板块持续向华北板块俯冲,在上述构造运动作用下,呈现出刚性的上扬子地块西缘高阻楔形体向西插入柔性青藏块体的楔状构造;（3）根据电性结构推断,芦山地震受到深部上里隐伏壳幔韧性剪切带向上扩展的影响,构成芦山地震的深部主要动力来源;汶川地震的发生,在龙门山南段形成应力加载区,是触发或加快芦山地震孕育发生的另一个动力来源.

     

汶川8.0级地震构造动力成因分析

汶川8.0级地震发生在青藏活动地块区的东部边界带, 是继2001年昆仑山口西大地震之后青藏块区的又一次巨大地震。 根据龙门山推覆逆冲断裂带深浅部构造背景和壳幔结构特征, 文中构建了汶川地震的震源简化模型。 并依据震源模型的力学抽象建立了孕震过程的动力学方程组, 且在简化解释下给出了孕震过程中的应力、 应变的解析表达式。 应用模型的解析解, 并参照龙门山构造区的构造形变观测结果, 初步讨论了汶川地震的孕震过程, 给出了汶川8.0级地震的孕育过程可达3000多年的结果, 指出由于龙门山地区构造形变速率很低, 因而导致孕震过程缓慢, 大震复发期较长的基本结果。     

山体轰然倒塌

正大地震可以产生造山作用,但是也可以触发滑坡从而消磨自然景观。根据2008年汶川地震的分析表明,滑坡毁坏了更多的地形,高于地壳抬升的方量。多山地带的地形演化被最简单地看作地形建造的构造过程与地形破坏并带走沉积物的侵蚀过程之间的竞争。在构造活动的山脉,这些侵蚀过程主要包括陡峭河流的下切和物质输送、以滑坡和冰川磨损形式的大规模物质输送。每种作用的贡献随时间而变化,受气候的变化而不同。当构造抬升的过程超过侵蚀过程时,造山带生长;当两者平衡时,造山带保持稳定;而当侵蚀超过抬升     

汶川8.0级地震陡坎(北川以北段)探槽的记录特征

汶川8.0级地震在龙门山中央断裂(北川-映秀断裂)上形成了长度约240km的地震地表破裂带,同时在前山断裂(灌县-江油断裂)上形成了长约72km的地震地表破裂带。我们在中央断裂北段(北川以北)的地震陡坎上开挖探槽,揭露了本次地震的构造变形特征,同时通过对探槽内所揭露地层的相互关系的讨论,以及邻近区域内地貌面的对比,认为该段断裂在本次汶川8.0级地震之前可能还存在一次震级相当的地震事件,其发生时间至少早于该区域内T1阶地形成的最新年龄3000 a     

龙门山地区类似2008年汶川大地震滑坡物质河流卸载时间的定量估算

定量研究地震滑坡物质河流卸载时间对理解地震与造山带地貌演化之间的关系有着十分重要的意义.本文以青藏高原东缘龙门山构造带内岷江流域为例,定量估算了2008年汶川大地震滑坡物质的河流卸载时间.研究结果表明,如果以位于龙门山构造带内的岷江河段现有搬运能力计算,并且岷江可以有效地搬运汶川地震滑坡物质,地震滑坡物质至少在3100 yr内被岷江卸载出龙门山.而龙门山构造带中段类似2008年汶川Ms8.0级大地震的复发周期约为3000 yr左右,暗示大地震所产生的滑坡物质量可以在大地震复发周期内基本上被侵蚀和剥蚀所平衡,并被卸载出龙门山构造带. 因此,我们推断:除了周期性大地震造成的地表抬升的累积外,龙门山地区地震及其它地表过程所产生的剥蚀物质通过河流快速卸载驱动了地壳均衡反弹和深部物质上涌,形成了青藏高原东缘的高陡地形梯度带. 相关的地球物理证据表明在青藏高原东缘可能存在由地表快速剥蚀(或侵蚀)所引发的地球深部地幔软流圈物质上涌.