对四川汶川大地震有关问题的思考与初步认识

汶川大地震破坏性强,次生地质灾害严重,论文介绍了汶川大地震的地质构造背景与基本情况,以及作者对汶川大地震的发震构造、震后龙门山的地震安全期、成都-德阳-绵阳经济带的地震安全性及龙门山地震对川西油气聚散的影响等问题的认识.作者认为;(1)汶川大地震的发震构造可能是彭灌断裂而非普遍认为的北川-映秀断裂,(2)成-德-绵经济带中心城市市区范围内发生灾难性地震的可能性很小,这些城市的地震威胁依然主要来自龙门山,对来自龙泉山的地震威胁也应予以考虑;(3)地震可能造成了龙门山深层天然气的散失,但有利于川西坳陷裂缝性油气藏的形成;(4)龙门山的隆升演化与地震活动可能受制于西侧松潘-甘孜地块的推覆与东侧四川盆地的俯冲双向挤压力的作用.论文提出了从龙门山压缩应变能积聚与耗散均衡估算入手推算震后的地震安全期、利用油气生产井压力数据监测地应力变化、通过地震模拟计算定量评价成-德-绵经济带地震安全性等设想与建议.     

龙门山前缘的芦山地震与逆冲-滑脱褶皱作用

龙门山式构造以推覆作用和滑脱作用为主要特征,近5年来地震活动性显著,在2008年和2013年分别发生了汶川(Ms 8.0)地震和芦山(Ms 7.0)地震。根据已公开发布的芦山地震的震源机制解、破裂过程、地震烈度、地表变形特征、余震分布规律等方面的研究成果,结合本次对龙门山南段活动断裂和芦山地震构造变形与地表响应的野外实地调查等方面的科研成果,作者将龙门山南段和前缘地区划分为龙门山冲断带和前缘扩展变形带2个构造变形带,对比了它们在构造变形样式、活动断裂、历史地震的差异性,提出了以推覆-滑脱岩片为特点的龙门山冲断带地震构造模式和以逆冲断层-滑脱褶皱为特点的龙门山前缘扩展变形带地震构造模式。在此基础上,分析了龙门山前缘扩展变形带的逆冲-滑脱作用与芦山地震的发震断层模式与成因机制,认为芦山地震形成于龙门山前缘扩展变形带的逆断层-滑脱褶皱带,其发震断裂为大邑断层,该断层倾向北西,呈铲状向下并汇交于滑脱面。该滑脱面就是芦山地震的震源层。     

龙门山中段构造特征与汶川地震

通过地表地质调查、钻井资料和各种地球物理资料分析,剖析了龙门山中段的构造特征和岩石圈结构特征的特殊性:(1)10 Ma以来龙门山中段隆升幅度和速率最大,(2)龙门山中北段喜马拉雅期构造活动较南段弱;(3)龙门山中段主构造带之下存在有大干10 000 Ω·m的高阻异常体;(4)龙门山中段具有 0.015 cm/s2的剩余(60 km×60 km～120 km×120 km)布格重力异常,(5)龙门山中段为正的均衡重力异常区.在此基础上,结合汶川地震主震和余震的分布特征,得出:(1)四川汶川地震主震和绝大多数余震震源多位于映秀-北川主断层下盘(扬子地块上),断层活动的主动盘是下盘,映秀-北川主断层的活动为俯冲兼左旋走滑;(2)此次地震是扬子板块向西俯冲(L型俯冲)、四川盆地顺时针旋转和青藏高原隆升逆冲相互作用的产物;(3)四川汶川地震有可能是构造地震的一种新类型,其孕育巨大能量的最重要条件为地块坚硬(能量不易释放)和位于地块边缘(构造作用强烈,有能量来源).最后,建议有关部门和地学界重视中国主要地块边缘的重力场,尤其是剩余布格异常和均衡重力异常的研究.这也许对地震的长期预测有所帮助.     

用非均匀速度模型对汶川8.0级地震余震重新定位

为了进一步探讨龙门山断裂带深部结构,根据四川省地震局提供的地震原始资料,采用Hypo 2000对汶川大地震以及震后M≥2.0级余震进行重新定位。从2008年5月12日汶川发生8.0级大地震后,截止到2011年4月15日,获得了26 278个地震记录。重新定位后对结果的总结为:(1)主震发生在龙门山推覆构造带中央断裂中段的北川-映秀断裂上,余震主要沿龙门山断裂带方向延伸,呈南北分段分布。重新定位后的到时残差为±0.35s,水平误差为±1.32km,深度误差为±5km。(2)在主震附近的映秀、理县和黑水有一条北西向的余震带与龙门山断裂带的捩断层一致。(3)在青川附近(龙门山断裂带的北端),此段成为余震密集地区,这与历史上此地很少有地震发生不吻合。     

龙门山岩石圈地壳三维结构及汶川大地震成因浅析

地质构造研究和地震测深剖面的构造解析显示,龙门山碰撞遣山带岩石圈存在既有显著差异又有密切联系的两套断裂系统:一是以地壳表层脆性剪切带为主的浅层断裂系统;另一是以切割莫霍界面或壳幔过渡带的壳幔韧性剪切带为主的深部断裂系统.根据地质构造和地震测深成果的综合研究,在建立起龙门山遣山带及邻区岩石圈地壳结构模型的基础上,论述了两套断裂系统的特征与相互关系,提出岩石圈壳幔韧性剪切带可能是四川汶川8.0级强烈地震的发震构造之一,以及强烈地震形成的动力学模式等.     

汶川地震驱动的隆升、剥蚀作用与龙门山地貌生长——以映秀红椿沟为例

汶川(Ms 8.0)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。作者以位于汶川地震震中位置的映秀红椿沟泥石流为例,利用野外实测资料、航片和数字高程资料,开展了红椿沟流域汶川地震驱动的构造抬升与滑坡、泥石流的表面侵蚀过程及其对龙门山地貌生长约束方面的定量研究,获得以下初步认识:(1)红椿沟位于汶川地震震中区的高山峡谷,发震断裂——北川断裂从该沟切过。(2)汶川地震触发的同震滑坡体积达3.800 1×106 m3,是震前滑坡量的3倍。(3)2010-08-13和2010-08-18强降雨形成的震后泥石流体积为0.705×106 m3,表明震后强降雨使同震滑坡量的20%转化为泥石流。(4)红椿沟泥石流将0.485×106 m3固体物质输入岷江河道(主河),导致河道变窄、河床升高、河床比降增大。(5)冲入河道量与同震滑坡量之间的转化率约为13%,冲入河道量与泥石流量之间的转化率为70%。(6)在红椿沟流域同震的滑坡体积(3.800 1×106 m3)小于同震的构造抬升体积(6.67×106 m3),仅有约57%的构造抬升量转化为滑坡量,表明以逆冲-走滑作用为特征的汶川地震所导致的构造抬升量大于滑坡量,将使龙门山地貌产生新的抬升和生长。     

龙门山造山带构造演化模式的建立

龙门山造山带是扬子板块的西延部分,主要受到3条断裂的控制,分别是汶川-茂汶断裂、北川-映秀断裂和江油-灌县断裂.在扬子板块与松潘-阿坝地块的挤压下,龙门山于印支晚期开始褶皱隆升造山,在造山的过程中控制造山带的3条主要断层由正断层转换成为逆断层.综合前人的观点,通过野外基础地质调查并利用平衡剖面法恢复了龙门山的造山过程,并建立了造山带构造演化模式.结果表明,龙门山在造山初期主要是受到北西方向力的作用;晚三叠世末期主要受到由于东南方向太平洋板块的挤压而迫使扬子板块挤压的应力作用;燕山期龙门山造山带继承了印支期的逆冲推覆构造作用继续上升;喜玛拉雅期推覆构造进一步发展,在推覆构造活动加剧的同时,由于重力作用,使被推到高处的不稳定岩体大量下滑,形成滑覆体和推覆体叠加的构造格局,最终演化为现今的构造样式.     

龙门山造山带构造演化模式的建立

龙门山造山带是扬子板块的西延部分,主要受到3条断裂的控制,分别是汶川-茂汶断裂、北川-映秀断裂和江油-灌县断裂.在扬子板块与松潘-阿坝地块的挤压下,龙门山于印支晚期开始褶皱隆升造山,在造山的过程中控制造山带的3条主要断层由正断层转换成为逆断层.综合前人的观点,通过野外基础地质调查并利用平衡剖面法恢复了龙门山的造山过程,并建立了造山带构造演化模式.结果表明,龙门山在造山初期主要是受到北西方向力的作用;晚三叠世末期主要受到由于东南方向太平洋板块的挤压而迫使扬子板块挤压的应力作用;燕山期龙门山造山带继承了印支期的逆冲推覆构造作用继续上升;喜玛拉雅期推覆构造进一步发展,在推覆构造活动加剧的同时,由于重力作用,使被推到高处的不稳定岩体大量下滑,形成滑覆体和推覆体叠加的构造格局,最终演化为现今的构造样式.     

汶川地震驱动的剥蚀作用及对龙门山地貌演化的影响

探讨汶川地震驱动的剥蚀作用及其在龙门山地貌演化过程中的作用。根据卫星影像处理和实地观测,对同震滑坡的空间分布特征进行了精确刻画,结合对该地区地貌高度、地形起伏度、降水特征等数据,进行地貌演化的综合分析。结果表明汶川地震发震断裂控制了剥蚀作用的空间分布,地形起伏度也是控制汶川地震剥蚀作用的因素之一。汶川地震驱动的剥蚀作用不会造成龙门山宏观地貌高度的降低,受上冲断裂带的影响,龙门山可以维持现今的高度或者继续隆升。     

中国西南地区活动断裂特征及工程安全评价要点

基于新构造断块协同运动模式对中国西南地区第四纪时期以来活动断裂特征进行了概略的描述和探讨,并重点讨论活动断裂地震危险性及活动断裂在一定的工程使用期内的位错量的评估方法.     

汶川地震的地表破裂与逆冲-走滑作用

2008年5月12日在龙门山映秀-北川断裂带发生的8.0级特大地震,属于逆冲-走滑型地震.作者以地表破裂为切入点,在映秀-北川断裂和彭灌断裂的关键部位,对断错山脊、洪积扇、河流阶地、边坡脊、断层陡坎、河道锴断、冲沟侧缘壁位错、小路位错、公路位错、公路拱曲、构造裂缝、断层偏转、擦痕、挤压脊、坡中槽等汶川地震所导致的地表破裂和断裂带开展了详细的野外地貌测量,标定了映秀-北川断裂带和彭灌断裂的垂向断距和水平断距,结果表明汶川地震的地表破裂带沿北东东向延伸,走向介于NE30°～50°之间,倾向北西,倾角介于30°～40°之间.其中北川-映秀断裂带的破裂带从映秀向北东延伸达180～190 km,属于单侧多点破裂型,以逆冲-右行走滑为特点,垂直位错为1.60～6.00 m,水平位错为0.20～6.50 m;彭灌断裂的地表破裂出露于彭州磁蜂场-绵竹汉旺之间,长度为30～40 km,以逆冲-右行走滑为特点,垂直位错为0.39～2.00 m之间,水平位错为0.20～0.70 m.表明该地震地表破裂带存在逆冲运动分量和右行走滑运动分量,逆冲运动分量略大于或等于右行走滑运动分量.根据历史地震和活动构造地貌的年龄测定资料,作者认为该区单条断裂的强震复发间隔在1～3ka.在此基础上,初步编制了龙门山地区的地质动力模型图,并认为下地壳物质在龙门山的近垂向挤出和垂向运动,导致了龙门山断裂带的向东逆冲运动、龙门山构造带抬升和汶川特大地震.     

四川汶川大地震与C型俯冲的关系和防震减灾的建议

四川汶川大地震发生在龙门山冲断带,属构造地震.龙门山冲断带与川西前陆盆地是中国西部典型大陆构造,属C型俯冲(陆内俯冲)模式.C型俯冲不仅控制油气资源分布,还孕育着发震机制.作者从龙门山冲断带地史演化、变形特征、深部地球物理信忠,建立起龙门山C型俯冲构造运动模式.汶川大地震发震与此模式的地质构造背景关系密切,是现今发生的陆内俯冲引起的地震.当时可能发生了两次强烈地震,这才可能是北川县城遭到毁灭性破坏的原因.汶川大地震可能发生在上地壳底至中地壳深12～24 km的高导层上,属中国陆内俯冲型地震,很可能是太平洋板块推挤中国大陆的远端效应触发作用所引起,与印度板块推挤作用关系不大.     

汶川地震的岩石圈深部结构与动力学背景

中国西部地区由于受到印度板块向北推移挤压,青藏高原强烈变形,高原内部及其边缘的活断层上经常发生强烈地震,是大陆内部最活跃的地震区.汶川8级地震就发生在青藏高原东缘的松潘一甘孜地块与扬子地块交界的龙门山主中央断裂带上.作者利用面波层析成像、跨龙门山的被动源地震观测、爆破地震剖面的结果对震源附近的岩石圈结构和动力学特征进行研究,发现松潘一甘孜地块与扬子地块的岩石圈结构与性质有重大差异.扬子地块岩石圈显示为高速、坚固和稳定特性,而松潘-甘孜地块为低速、软弱及易于破碎.在松潘-甘孜地块中,中地壳内普遍存在一个低速层,它是引起中上地亮推覆运动的滑脱层,龙门山的推覆构造就是上部地壳仰冲的结果.汶川地震震源深度为14 km,正好位于龙门山推覆体的映秀-北川主中央断裂带上.     

龙门山汶川地震特征及构造运动学初析

2008年5月12日发生的龙门山汶川地震具有震级巨大、波及面宽、震中成线性展布的特点.根据震后构造地质调查,引发本次地震的断层活动主要表现为幕式斜冲与逆冲,其运动学特征是:断裂具有先走滑后逆冲,总体表现以逆冲运动为主.根据断裂面多期擦痕特征确定,断层活动主要为三期幕式活动,第一期为逆冲走滑,第二期为逆冲冲断,第三期为走滑逆冲.由地震破裂构造确定的主压应力方向为北西一南东方向.     

龙门山造山带地质和地球物理资料的综合解释

通过对航磁、重力、深部地壳测深、大地电磁测深及地热流值估算等多种地球物理资料和地质资料的综合研究，提出了龙门山造山带地壳、上地幔结构模式，并通过平衡剖面恢复结合地史资料对龙门山造山带的演化进行了探讨。     

基于经验公式的湖北省历史地震目录修订研究

本文通过对不同版本的历史地震目录的收集和整理,利用已掌握的历史地震资料,结合地震学、地震地质学等相关学科的研究成果,对湖北省历史地震进行了全面、系统地整理和修订。我们收集了湖北省区域内地震地质资料和1990年以来发生地震的现场考察资料,结合当地经济、地质和建筑特点对有感区域的地震烈度进行了重新判定,通过选取多个地区的地震烈度衰减关系,对烈度-震级的对应关系进行重新标定,并利用经验公式对地震目录中部分历史地震的震级、时间等参数进行了修订。本文最终提取并重新确定了15个遗漏的历史地震,另对3个历史地震做出地震参数的校改建议,研究结果对新的地震区划工作和历史地震研究有重要意义。     

茂汶韧性断裂带(耿达—汶川段)的基本特征

茂汶断裂耿达—汶川段主要发育于以花岗岩为主的前寒武系彭灌杂岩体中，韧性变形特征十分明显，在龙门山主干断裂带中具有重要地位。研究表明它是一个由多条断层组成的一个构造应变强化地带，也是一个具多期活动性的破裂带。它是龙门山区发育最早、规模最大的断裂之一。文章还对其形成的构造物理条件和构造意义等进行了讨论     

龙门山逆冲推覆作用的地层标识

文章详细论述了龙门山前陆盆地充填地层中所记录的能反映龙门山冲断带道冲推覆作用的地层标识。根据地层标识,并结合龙门山冲断带构造分带、主干断裂与地层切割关系,以及岩浆岩和变质岩年龄频谱,将龙门山冲断带自诺利克期以来的道冲推覆作用分为６个边冲推覆构造幕和１１个逆冲推覆构造事件。龙门山冲断带过冲推覆作用在时间上具多幕性和周期性,在空间上具前展式渐进推覆的特点;逆冲推覆作用的强度具有由北东向南西迁移的特点,并具左旋剪切的特征。