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.     

汶川地震后文家沟地表侵蚀及地貌演化约束研究

结合野外资料,利用GIS技术,提取了绵远河流域的坡度、地形起伏度等地貌参数,对绵远河流域的构造地貌进行了分析;以汶川地震重灾区绵远河流域的文家沟滑坡、泥石流为例,对该区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。研究表明,文家沟地处汶川地震震中区,映秀-北川断裂带(主断裂带)在其北西侧约3.6 km的地方切过,为引发滑坡提供了构造条件;地震之前,文家沟近百年内未发生过滑坡、崩塌;地震之后,触发了体积约为2 750×104m3的初始滑坡体,最终滑坡体堆积物多达5 000×104m3,是汶川地震中的第二大滑坡;从2008年9月至2010年10月,文家沟先后发生了5次规模较大的泥石流灾害,累积泥石流量达557×104m3,表明约有11%的震后滑坡转化为泥石流;汶川地震造成了文家沟约1 952.5×104m3的同震抬升量,而震后滑坡体堆积量约为5 000×104m3,说明震后的滑坡量远大于同震抬升量,山体平均海拔被降低。     

汶川大地震与龙门山构造带

汶川大地震与龙门山构造带紧密相关.构造带的分布和发育程度控制了大地震的主要范围和余震范围.构造带的推覆构造特征很可能控制了地震震源深度、震中区与烈度区的不同位等特征.构造破碎带的发育程度和次要断裂的发育程度及地形条件是引起次生灾害的主要原因,余震及天气条件是引起次生灾害重复率高、延续时间长的重要因素.灾后重建工作应充分考虑这些地质与气候条件.     

成都龙门山地震区波状剥蚀过程及其成因

针对2008年汶川震后湿润成都龙门山剥蚀与山地灾害发生的巨大变化问题,锁定龙溪-白沙河流域,通过对2009-2014年间具体的山洪泥石流事件引发的剥蚀数量展开调查,并参考震前的区域剥蚀研究成果和其他地震山区剥蚀特征来剖析该震区波状剥蚀过程及其成因。研究发现:(1)区域的剥蚀变化是一个先增后降的波状过程,其峰值变化呈现双曲线衰减趋势,这预示出成都龙门山为代表的区域经过81年后,剥蚀速率将回到地震以前的0. 3 mm,震后26年以后(即2034年后)难以暴发泥石流灾害;(2)震后剥蚀的变化受松散固体物质数量和降水的联合控制。松散固体物质决定了区域内总体的剥蚀变化趋势,而其本身受剥蚀数量、植被覆盖率与土体固结的影响。降水的变化则导致了剥蚀波动。     

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.     

龙门山造山带岩石圈演化的动力学模式

在对龙门山的构造变形、沉积环境、地层古生物、石油地质、遥感地质、地球物理、同位素地质等专题研究基础上,综合归纳出龙门山造山带岩石圈演化的动力学模式——为多层次、乡阶段、深层破裂控制浅层变形的陆内俯冲模式。它不同于A型俯冲带模式,也不同于阿尔卑斯碰撞型造山模式,而是具有中国特色的C型(中国型)俯冲造山模式。     

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.     

从汶川地震分析龙门山与四川盆地的动力耦合机制及其对川西深层油气运移聚散的影响

2008年的汶川地震为分析龙门山与四川盆地形成演化过程中的山-盆相互作用及其动力耦合机制提供了新的视角与依据.在总结分析龙门山与川西前陆盆地地层构造特点的基础上,从汶川地震的基本特征分析入手,探讨了龙门山与四川盆地的现代动力耦合作用机制及其对川西深层油气二次运移聚散的影响.龙门山的形成演化与地震孕育主要受其西侧松潘-甘孜地块的逆冲和其东侧四川盆地的俯冲的非对称相向挤压控制.龙门山南北两段的地质构造与构造动力环境有较大差异.龙门山晚三叠世开始隆升,其形成早于青藏高原的隆升,与印-亚板块的碰撞无关;但喜马拉雅期以来的演化受印-亚板块碰撞和太平洋板块俯冲的影响.龙门山的冲断褶皱变形垂直于山脉走向从西北向东南,即从松潘-甘孜地块向四川盆地逐渐扩展;平行于龙门山走向发育的断裂带控制川西油气聚散带的分布,前山断裂带上盘及以西地层中的油气基本散失,山前隐伏断裂带有利于深生浅储气藏的形成.     

龙门山茂汶─汶川变质带构造特征研究

龙门山中段茂汶─汶川韧性剪切带中可见到绿片岩相到角闪岩相的古生界。该地的巴罗型中压变质相相当于松潘—甘孜褶皱带中地壳的绿泥石带，构成了北东—南西向的茂汶—汶川变质带。雪隆包花岗岩体正位于该变质带的中心部位。三次韧性变形作用（Ｄ１～Ｄ３）造就了印支褶皱带，并在三叠纪末末形成了松潘—甘孜褶皱带。Ｄ１变形作用为北东—南西向的挤压作用和冲断作用，形成了大型的等斜褶皱，使古生界缩短和加厚。在持续的Ｄ２北京—南西向挤压作用下，松潘—甘孜褶皱带和稳定的扬子克拉通之间的差异应变由茂汶—汶川剪切带中非同轴左旋剪切作用所容纳。雪隆包花岗岩体是在Ｄ２变形作用的晚期侵入到剪切带的。产生蓝晶石的变质条件也是在Ｄ２或Ｄ２变形作用后出现的。Ｄ３变形作用为北西—南东向挤压，在局部地方形成糜棱岩状的道冲剪切带。这些特征与绿泥石退变质作用有关，揭示出在Ｄ３变形期间茂汶—汶川变质带有较大幅度的隆升。尽管雪隆包岩体在空间上与茂汶—汶川变质带有关，但作者认为其变质作用是岩层加厚引起的热作用重新达到平衡的产物，而不是由侵入作用引起的热接触变质作用。然而，与岩浆作用伴生的高温和活动性流体仍是产生Ｄ３局部变形和雪隆包岩体隆升的原因，这也是局部出现角闪告相     

米仓山与龙门山接合部叠加褶皱特征及构造演化

探讨米仓山和龙门山成生关系对于研究油气保存极为重要.对龙门山和米仓山接合部位叠加褶皱特征以及应力场恢复研究,表明该区域发育3组构造形迹,至少经历了4次构造作用.米仓山构造变形具有继承性,在晚三叠世第一期近S-N向挤压应力场下,形成了米仓山早期的隆起;晓白垩世-古新世的近S-N挤压应力场才使得米仓山急剧隆升;龙门山陆内复...     

龙门山北段早泥盆世Polygnathus的演化和古生态

龙门山北段早泥盆世牙形石动物群和Polygnathus的面貌与澳大利亚等地有惊人的相似之处。由Polygnathus dehiscens dehiscens→P.nothoperbonus→P.inversus→P.serotinus,以及由P.perbonus→P.labiosus→P.declinatus(=“P.pseudoserotinus”)的演化路线已经观察到。该序列主要繁盛于底栖相区。即使在同一生物地理区内,Polyg-nathus各分子的分布也受到相的控制,从而形成不同的演化路线。该文还简要描述了几个重要属种,其中有一新种和一未定种。     

汶川地震对普光气田开发影响分析

汶川地震前后,普光气田出现套管非正常变形,而常规理论无法解释这一现象。通过地震活动性和地震载荷分析得出,汶川地震是普光气田套管变形的一个重要因素,地震载荷引起静态应力变化和动态载荷,造成断层滑动、层间变形不协调和盐膏层蠕变加剧,从而套管变形。该研究还得到几点启示,不但应力大小会影响套管变形,应力的变化同样具有重要影响。在地震活动区钻井,须重视构造应力变化的影响。     

龙门山地震台网系统及维护

龙门山断裂带地震台网是由中国地质科学院地质力学研究所彭华研究员等负责设计安装的龙门山断裂带综合地应力监测站的重要组成部分之一。本文主要介绍龙门山断裂带地震台网监测系统在日常工作中所遇到的一些故障及排除方法。     

地震产生原因及汶川地震考察

一、地球自转是地震产生的主要原因 要有效防震,首先要正确认识地震的产生原因。在没有正确认识地震产生原因的情况下进行防震是盲目防震,不会有好的效果。     

利用面积高程积分方法研究龙门山断裂带地貌隆升特征

为对龙门山断裂带区域的构造与侵蚀现状进行分析,通过利用ArcG IS对龙门山断裂带内的ASTER-DEM30 m数据进行面积-高程积分计算,并结合构造、岩性、第四系以及河流等基础资料研究了该地区隆升差异。结果表明:面积-高程积分值(hypsometric integral,HI)0. 43区域主要集中在研究区的西部及北部同时,其值与区域内的夷平面具有较好的耦合性;HI 0. 60在松潘—甘孜褶皱带内的分布较广,在扬子地台分布范围最少,龙门山构造带无分布; HI 0. 35分布主要沿着龙门山构造带为中心进行展布,以侵蚀下切为主。在构造带较为活跃的区域,构造活动依然是区域作用的主要背景,在内动力直接作用的区域内,HI0. 43,以隆升为主;河流、岩性分布特征以及构造断裂的密度会随着后期作用逐渐对抬升起到抑制作用,断裂带发育密集、第四系分布较广以及岩性复杂的龙门山构造带,HI 0. 35,是以侵蚀下切为主;扬子地台河流发育密集且发育程度高,HI偏低,以隆升停滞或侵蚀为主。可见,构造、岩性、第四系以及断裂带的分布对区域地貌特征影响较为明显,而局部区域上的差异是由影响因素发挥作用差异决定的。根据值,为避免工程选址处于构造活动强烈区域提供一定依据。     

龙门山构造转换带对油气成藏的控制作用

龙门山冲断带前缘地区发育大量油气田或含油气构造,主要分布在安县构造转换带和灌县构造转换带,通过野外地质调查和典型地震资料解析,结合沉积相分布特征,研究其构造带对油气成藏的控制作用.结果表明,安县构造转换带和灌县构造转换带具有较好的陆相碎屑岩储集层展布特征,并且具有较为有利的构造圈闭,即中浅部发育冲起构造型圈闭,深部发育与滑脱层相关的双重构造圈闭,因此安县构造转换带和灌县构造转换带具有较好的油气勘探前景.