2008年汶川地震破裂的滑移向量

估计同震滑移向量对于认识和理解破裂方式和破裂过程具有重要意义。2008年汶川大地震在青藏高原东缘龙门山推覆构造带的中央断裂和前山断裂上各形成了一条长250 km和72 km的地表破裂带。地震发生后至今,已经发表了大量有关同震位错沿破裂带分布的论文和报告,但绝大部分都仅仅是破裂的走向位错和垂直位错,极少有同震滑移向量的报道。这不仅是因为野外难以直接测量到水平缩短量(或拉张量),而且还因为这些走滑位错实际上是视走滑位错,部分或全部来自水平缩短或拉张。因此,仅仅根据视走滑同震位错和垂直同震位错估计的同震总滑移量肯定包含了相当大的误差。尝试利用据不同走向参考线测量到的一组(两个以上)视走滑位错来计算水平滑移向量的这一新方法,获得了中央破裂带上的7个水平同震滑移向量,并结合垂直位错量进一步计算了走滑、倾滑和水平缩短三个同震滑移分量以及断层倾角和破裂面上的同震滑移向量,综合出露破裂面的擦痕所指示的滑移向量,并对比根据矩张量解获得的震源深度的滑移向量,得出以下认识:(1)破裂南段的地表滑移向量的方位角明显小于震源深度滑移向量的方位角,表明在破裂从震源向地表传播过程中破裂面上的滑移向量发生了逆时针旋转;(2)滑移方位角向北东方向逐渐增大,表明地平面上水平滑移向量表现出顺时针旋转的趋势,而且在破裂向北东方向传播过程中近地表的走滑分量逐渐减小而倾滑分量逐渐增大;(3)几乎在每一个观测点倾滑分量都大于走滑分量,表明汶川地震的破裂方式在任何地点都是以逆冲运动为主;(4)破裂面倾角在10.4°～64.7°,平均值为41°,与天然破裂露头和探槽揭示的结果基本一致;(5)滑移向量沿破裂带的分布显示,走滑分量中段大而两端小,倾滑分量则相反,中段小两端大。     

汶川地震(Ms 8.0)地表破裂及其同震右旋斜向逆冲作用

2008年5月12日14时28分,青藏高原东缘龙门山地区发生了震惊世界的汶川地震（MS 8.0）,地震不仅造成巨大的人员伤亡和财产损失,并形成了迄今为止空间上分布最为复杂、长度最大的逆冲型同震地表破裂带。通过多次野外考查表明,汶川地震（MS 8.0）在龙门山断裂带上至少使两条NE走向、倾向NW的映秀-北川断裂和灌县-安县断裂同时发生地表破裂,并沿映秀-北川断裂产生的地表破裂带长度约275 km,以逆冲运动伴随右旋走滑为其破裂特征,最大垂直位移量约11 m,最大右旋走滑位移量至少约12 m;沿灌县-安县断裂产生的地表破裂带长度约80 km,表现为纯逆冲运动的破裂特征,最大垂直位移量约4 m;另外发育一条长约6 km呈NW走向连接于映秀-北川破裂带和汉旺破裂带的小鱼洞破裂带,以左旋走滑兼有逆冲运动为特征。地表破裂基本沿袭早先活动断裂带上,并使早先抬高的地貌更加抬高,表明龙门山地区地震在同一断裂带上重复发生过,并且无数次地震活动（包括类似汶川MS 8.0地震的强震）的累积,逐渐形成了现今的龙门山。根据同震断裂面以及断裂面上的擦痕分析表明,汶川地震是由两次破裂事件叠加而成,初期破裂以逆冲运动为主,后期破裂以右旋走滑为主,这种破裂过程与地震波数据反演结果（陈运泰等,2008;Ji, 2008;王为民等,2008）一致。在地表破裂带南段（映秀—清平段）叠加了两次不同性质的破裂过程,北段（北川—南坝段）只反映了第二次破裂事件的过程。利用长期滑移速率与汶川地震同震位移对比,估算出在龙门山断裂带上类似汶川地震（MS 8.0）的强震复发周期为3000~6000 a。通过对比研究,西昆仑山、阿尔金山和东昆仑山与龙门山具有很相似的转换挤压构造特征,斜向逆冲作用是青藏高原周缘山脉快速崛起的主要机制。     

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.     

5.12汶川地震断层的同震位移构造意义与运动学模型

5.12汶川8.0级地震断层的同震位移方式、大小和空间变化为检验断层几何学、运动学与动力学分析理论与方法提供了一个现实范例。本文通过对汶川8.0级地震断层同震位移的几何学、运动学特征和可能的深部过程分析,并考虑到地震动力作用的影响,探讨了断层同震位移的地质意义和断层运动学模型问题,继而讨论了汶川8.0级地震过程中所呈现出的断层构造变形的现象对断裂构造分析的有关理论和方法的启示。提出了如下初步认识:(1)根据地震破裂面两侧地表高程差确定的断层垂直同震位移,并不完全是深部震源破裂的构造位移扩展到地表所致,而是包含了地震动力作用对断层破裂面两侧深部岩体的结构损伤破坏(膨胀)强烈程度差异所形成的非构造位移;(2)汶川地震的发震断层走滑-逆冲位移大小和方式的空间变化,可以用区域稳态构造应力和地震动力的联合作用给予合理解释,即断层的逆冲位移成分可以归因于为垂直断层的南东向的区域构造挤压应力作用之结果,而水平走滑位移则与震源体破坏过程形成的地震动力作用方向与不同区段断层的交角变化所致,即震源体上方映秀-北川断层南段和彭灌-江油断层,无论是区域构造应力,还是地震动力,都与断层走向近于直交,因此,断层以逆冲为主;而映秀-北川断...     

汶川Ms8.0级地震断层同震位移特征对断裂构造分析的启示

断裂构造是地壳浅层次最重要的构造现象,也是构造地质学研究的主要领域之一.以稳态区域构造应力作用下的岩石变形破坏过程为基础的断裂构造分析理论和方法,受到强地震过程中断裂构造复杂同震变形的挑战.汶川Hs8.0级地震过程中断层同震变形的几何学、运动学特征及其空间变化,为检验断裂构造的几何学、运动学分析的相关理论和方法提供一个现实的范例.本文通过对汶川Ms8.0级地震断层同震位移的方式、规模和空间变化特征分析,提出沿断层走向的位移方式和位移规模的空间变化是区域构造应力和地震动力复合作用的结果.汶川地震过程中地震断层的位移方式和位移规模的空间变化以及同一构造部位的断层摩擦镜面中却出现了不同运动学指向的擦痕线理等特殊的构造现象,对历史断裂构造变形分析中所遵循的某些原则提出了挑战,需要重新审视和研究.     

汶川地震最大垂直位移处同震滑移带特征及其高磁化率意义

本文根据映秀-北川地表破裂带最大垂直位移观测点(31°50'21.2"N,104°28'09.7"E)测量数据,结合同震滑移面特征、擦痕产状等,重新讨论了汶川地震地表破裂带展布特征、过程、最大同震位移值等基本参数。该观测点对应约7.0m的垂直位移,水平位移约为5.0m。同震断层滑移面上只发育一组侧伏向为SW、侧伏角约55°擦痕,说明汶川地震破裂在映秀-北川断裂北段主要经历了一次破裂过程。使用U形槽连续采集同震滑移带断层泥样品,在2G-760岩石磁学系统自动控制平台上利用Bartington MS2磁化率仪的环形探头,按每1cm间距采集数据。测试结果说明同震滑移带断层泥具有高磁化率特征,增强机制可能是由于地震滑移作用产生的高摩擦温度导致断层岩中高磁化率新矿物的形成所致。本研究对于鉴定断层岩经历摩擦生热作用提供了一种定量分析新尝试。     

汶川8级大地震同震破裂的特殊性及构造意义——多条平行断裂同时活动的反序型逆冲地震事件

汶川地震是有仪器记录以来发生的世界上最大的板内逆冲型地震之一。野外调查表明,沿北东走向的龙门山断裂带上,至少有两条逆冲断裂同时参与汶川地震的同震破裂过程,即北川断裂和安县灌县断裂（彭灌断裂）。倾向北西的高角度北川逆冲断裂上的地表破裂长度大于200 km,可能达225 km。运动方式在南部表现为以北西盘抬升的逆冲为主,往北东转为逆冲右旋走滑,走滑分量与垂向陡坎高度相当,陡坎高度最大值约为11 m。在彭灌断裂上,地表破裂表现为北西盘抬升的近纯逆冲性质的破裂,破裂长度达70 km,陡坎最高达3~3.5 m。汶川地震是世界上第一次明确记录到多条平行断裂参与同震破裂的逆冲型地震,而且因发震断层是龙门山断裂带内部的高角度逆冲断裂,而非断裂带前锋的低角度逆冲断裂,所以汶川地震属于反序型逆冲断裂活动。这与1999年我国台湾7.5级集集地震和2005年克什米尔7.6级地震类似,说明反序型逆冲地震具有普遍性。汶川地震这一震级大、破裂长的逆冲地震事件是对目前流行的青藏高原下地壳流动的变形假说提出的严峻挑战,同时也表明加强青藏高原东缘南北地震带上其他滑动速率较低但同样具有发生大地震可能性的活动断裂的滑动速率和古地震定量研究的紧迫性,因为这一地区人口密度与东部相当,但发生强震的频率更高。     

关于汶川地震发震机制

2008年5月12日汶川8级地震的发震断层是四川龙门山逆冲带的前锋灌县—安县断层,或此断层附近新产生相同产状的断层。发震断层走向NE倾向NW,逆冲兼右行平移。汶川地震的发震机制是印藏陆-陆碰撞后,印度次大陆活塞状嵌入欧亚板块造成青藏高原东部向SEE方向近水平挤压,在龙门山冲断带前锋向东南逆冲到四川盆地,构造应力积累和释放的结果。汶川地震演示了一个青藏高原东缘龙门山隆起的构造模型,即其经由龙门山冲断带的地壳冲断作用和缩短作用而隆升。这与Burchfiel的模型不同,该模型认为龙门山上升是由于韧性下地壳流受到四川盆地高强度地壳阻挡而上涌所致。这两种模型可能各有其适用时间阶段,然而本文的模型是不可或缺的,因汶川地震已显示了它的真实性。     

四川汶川Ms 8.0级地震的地表变形与同震位移

四川汶川Ms 8.0级强烈地震与青藏高原东部松潘-甘孜地块东向挤出导致的龙门山活动断裂右旋斜冲运动存在动力学成因联系。沿龙门山中央北川-映秀断裂发育长度超过250km的地震变形带,由地震陡坎、地震鼓包、地震破裂、地震断层组成,形成了较大的同震位移。在震中区映秀观测到的最大同震位移为7.6m,由右旋走滑位移6.1m和垂直位移4.6m 2个分量组成;虹口地区的右旋走滑位移为2.7m,垂直位移为4.6m,右旋斜冲总位移为5.3m;北川地区的右旋走滑位移为5.7m,垂直位移为3.4m,右旋斜冲总位移为6.6m;平通地区的右旋走滑位移为3.2m,垂直位移为3.0m,右旋斜冲总位移为4.4m。龙门山前缘的汉旺-漩口断裂及龙门山后缘的茂县-汶川断裂、青川断裂也发生了显著的同震断裂活动,但同震位移小于等于1.0m。根据同震位移实测数据和构造会聚速率的GPS观测资料,估算龙门山地区8.0级地震的复发周期为1150~2950年。     

四川汶川Ms 8.0级地震同震变形特征和分段性

汶川地震发育2条地表破裂带,一条沿中龙门山活动断裂带分布,另一条沿前龙门山活动断裂带分布,前者长超过200km,后者长约80km。同震变形在地表表现为逆冲膝折带,走向N45～60°E,形成公路路面隆起和农田陡坎。逆冲膝折带西北侧抬高,东南侧下降。在剖面上冲断带倾向北西,倾角50～60°。膝折带两侧相对高差沿映秀－北川断裂一般为2.5～3.0m,沿都江堰－汉旺断裂为1.5～1.1m。沿中龙门山活动断裂带,同震变形运动方式具有明显的分段性,映秀－擂鼓镇段,表现为逆冲,走滑现象不明显;北川－青川段既有逆冲又有右旋走滑分量。沿前龙门山活动断裂带,同震变形运动方式主要表现为逆冲,走滑位移和分段性不明显。     

汶川地震破裂带白沙河段同震水平缩短量的估算

同震位移向量由垂直、走滑和水平缩短(或拉张)三分量构成,合理估计各分量是全面认识地震地表变形特征的基础。汶川地震后的现场调查,获得了大量的同震位移数据,但是绝大部分是垂直和走滑两个分量,水平缩短(或拉张)分量十分缺乏,这必然导致我们对汶川地震破裂特征认识的偏差。本文通过对变形的天然地貌面和人工建筑的测量和复原,获得了白沙河破裂段8个观察点水平缩短量数据。同震水平缩短量在白沙河段的分布显示出了其由南西向北东逐渐减小的趋势,它与其他研究获得的垂直和走滑同震位移的分布基本一致。此外,同震水平缩短与同震垂直位移量在该破裂段上的分布,表现为峰、谷互补,可能暗示了地震破裂面倾角沿该破裂段的变化过程： 南段为高角度,中段逐渐转变为低角度,最后在北段再次转为高角度。     

西安地铁二号线沿线地裂缝未来位错量估算及工程分级

地裂缝在地铁设计使用期内的最大垂直位错量是西安地铁二号线穿越地裂缝结构设计的一个十分重要的参数。本文以历史水准监测资料为基础,分析了西安地铁二号线沿线各地裂缝在不同历史阶段的活动特征与活动原因,对各地裂缝的未来活动趋势进行了预测。然后通过基于不同时间段地裂缝活动速率的最大垂直位错量估算结果的对比分析,得出了地铁设计使用期内各条地裂缝与地铁交汇点处地裂缝的最大垂直位错量,并以此为依据,将西安地铁二号线沿线地裂缝分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ级等4个工程级别。     

汶川地震映秀-北川地表破裂带虹口乡段精细填图、位移特征和地震构造分析

同震地表破裂带是地震破裂最直观的表现。地表破裂带的精细填图对理解地震破裂过程及发震机理有着重要意义。我们对5.12汶川地震映秀-北川同震破裂带南部的虹口乡区段开展了较为精细的填图工作,该区段地表破裂带的平面几何和同震位移特征沿走向均显示出公里尺度的横向变化和复杂性。根据同震破裂不连续性特征可把地表破裂分为4段,自南向北依次为深溪沟段、庙坝段、高原新村段和八角庙段。其中,深溪沟段和八角庙段同震垂直位错较大,达.5～6m;庙坝段同震垂直位移量普遍较低,1～2m或更低;  在高原新村附近,地表破裂带分为近平行的南北两支,北支以右旋走滑为主,南支以南东盘逆冲抬升为主,这与与映秀-北川同震破裂总体北西盘抬升的性质相反。本文对高原新村附近的反向陡坎进行了深入的探讨,并综合前人的研究结果,认为是破裂在从深部往上扩展的过程中,在浅表部位顺着发育在虹口东南部的大鱼洞-龙溪飞来峰后缘的具南东倾向的断面继承而成。与北川沙坝附近的反向陡坎一样,说明老断裂带构造几何特征对单次地震破裂的扩展有牵引作用。最后,讨论了八角庙有切割关系的两组断层擦痕的地震学和地质学意义,指出可能指示了映秀-北川断裂面上局部区段震前的初始应力水平较低。     

CENOZOIC FAULTING ALONG THE SOUTHEASTERN EDGE OF THE TIBETAN PLATEAU IN THE YANYUAN AREA AND ITS TECTONIC IMPLICATIONS

CENOZOIC FAULTING ALONG THE SOUTHEASTERN EDGE OF THE TIBETAN PLATEAU IN THE YANYUAN AREA AND ITS TECTONIC IMPLICATIONS     

逆断层型地震地表破裂带滑动矢量计算方法探讨——以汶川地震为例

大震地表破裂带滑动矢量及其分布特征,是震后调查需要获得的最重要的资料之一。由于逆断层型地震地表破裂带运动性质(正向逆冲或斜向逆冲)、破裂带走向的变化以及断错标志线、断层运动方向与断层走向间夹角的变化等等,均会导致视位移的产生,使得野外位移测量数据复杂化。滑动矢量作为一个三维空间的量,代表了各破裂点或破裂面在地表或近地表的运动轨迹,较之其各分量,能够更准确更直观地反应出破裂带的性质和运动学特征。文章讨论了滑动矢量的计算方法,重点讨论了利用两条不平行断错标志线计算滑动矢量的方法。利用这些方法,我们对汶川地震映秀－北川地表破裂带北段北川县城附近若干点的滑动矢量进行了计算,对地表破裂带的性质和运动学特征进行了讨论。     

红河断裂带两侧地震震源机制及构造意义

红河断裂带是一条大型的走滑断裂带。根据印支半岛前新生代的古地块与华南地块的接触关系 ,将红河断裂带海陆部分分为两段。断裂带自第三纪以来 ,经历了左旋运动、右旋运动 ,南北两段的活动性有一定的差异。根据断裂带两侧地震和震源机制解分析 ,震源深度 0～ 33km的地震在整个区域密集分布 ,较深的地震分布在断裂的北东侧。断裂带西北部断裂活动方式为逆冲型 ,北部为正断型 ,南部为走滑型 ,其它地方为奇异型 ,也即是逆冲型、正断型、走滑型 3种方式的过渡类型 ,反映了红河断裂带及其周围地区受到来自北北西向的推挤力和北东东向的正压力的联合作用 ,使受力区的断裂发生挤压逆冲、水平走滑和拉张正断运动。     

青海南部高原近450年来春季最高气温序列及其时变特征

根据采自青海南部高原曲麻莱、治多地区的圆柏树轮样芯建立的树木年轮年表,重建了近450年来高原春季(4～6月)的最高气温序列。采用多窗谱分析、小波分析和Yamamoto突变检测分析等方法综合研究了重建的高原春季最高气温序列的准周期性及多尺度突变特征。结果显示,青海南部高原地区春季最高气温的变化存在较明显的31～54年低频和2～4年高频准周期波动特征。在30～54年时间尺度上,青海南部高原春季最高气温变化经历了1622～1639年、1798～1816年、1896～1913年和1933～1951年的偏冷期以及1684～1703年、1779～1797年、1817～1835年和1914～1932年的偏暖期。分析还发现,青南高原地区春季最高气温在冷暖期的转换过程中存在着较明显突变现象,在30～40年时间尺度上,Tm序列在1610年、1668年、1816年、1915年和1934年前后的突变是明显的。交叉相关分析显示,在滞后7.5年左右,青海南部高原春季最高气温波动与太阳黑子周期长度的变化呈显著负相关。     

深部地震资料的处理和解释方法

深部地震资料的处理类似于油气地震资料,但也有其自身的一些特点。在水平叠加处理前后,分别使用强有力的去噪和归位处理技术是获取高质量深部地震剖面的保证。在深地震时间剖面上,强能量条带的分布是大地构造格架的反映。综合测区重磁电等物化探资料进行解释,有利于提高解释精度和进一步探讨造山带的构造演化     

龙门山构造带南段向西南延伸的遥感影像证据及地震地质意义

在系统总结活动断裂遥感影像解译标志的基础上,利用Landsat ETM、Google Earth及ASTER GDEM等影像资料,结合前人研究成果,重点分析了龙门山构造带南段主要活动断裂的空间展布及几何学与运动学特征。研究结果表明,龙门山构造带在向南延伸过程中发生了明显的断裂分散现象,整个断裂带逐渐展宽,主要包括5条断裂带且其中包含多条次级断裂,至最南端被北西向鲜水河左旋走滑断裂带阻挡。其中活动性较为明显的断裂自西向东主要有4条:泸定断裂、天全断裂、芦山断裂和大邑-名山断裂,前两者是北川-映秀断裂的南延分支,而后两者是安县-灌县断裂的南延部分。由于龙门山构造带南段的构造变形被分解至多条次级断裂上,导致单条断裂错断地表的活动迹象明显变弱,因此单条断裂的潜在发震频率和强度也将相应变小,但潜在震源区会更为分散。结合已有的地震地质资料认为,未来应注意泸定和雅安2个地区的地壳稳定性及未来强震危险性问题。