汶川地震構(gòu)造初步分析

1、汶川地震構(gòu)造初步分析區(qū)域構(gòu)造背景地震是地殼中累積的構(gòu)造應(yīng)力集中引起地殼巖石突然破裂的結(jié)果。印度板塊以每年50mm的速度向亞洲俯沖，造成青藏高原快速隆升。同時(shí)，高原物質(zhì)向東緩慢流動(dòng)，在高原東緣地區(qū)沿龍門山構(gòu)造產(chǎn)生向東擠壓，這種擠壓受到四川盆地之下剛性地塊的頑強(qiáng)阻擋。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的構(gòu)造應(yīng)力能量的累積，最終在映秀地區(qū)發(fā)生突然釋放，破裂構(gòu)造沿龍門山中央斷裂帶迅速擴(kuò)展，產(chǎn)生了地震破裂帶。導(dǎo)致本區(qū)構(gòu)造活動(dòng)頻繁，地應(yīng)力集中，是地震的多發(fā)區(qū)（圖1）。 圖1 龍門山主體長(zhǎng)期以來(lái)的應(yīng)力蓄積，蓄積到了一定程度， 地殼破裂，發(fā)生地震 從區(qū)域上說(shuō)，四川地塊巖石圈根極其穩(wěn)定（深約200千米），自晚侏羅紀(jì)（一億六千萬(wàn)年）以來(lái)深

2、深地扎根于地球的深部，猶如“地軸”和磐石，堅(jiān)強(qiáng)地抵抗著青藏高原的向東擠壓，迫使向東流動(dòng)的地殼物質(zhì)沿高原東緣推積，并向四川地塊超覆，形成寬大的南北向擠壓構(gòu)造帶（東經(jīng)105-110°），成為我國(guó)、乃至全球最活躍的地震帶，這就是著名的中國(guó)中部南北向地震帶。龍門山斷裂帶是這個(gè)帶中最東緣的逆沖斷層帶（圖2）。2001年11月昆侖山8.1級(jí)地震后，汶川地震發(fā)生表明青藏高原的擠壓應(yīng)力集中區(qū)由北部轉(zhuǎn)向東部，沿龍門山北川-映秀斷裂帶北東方向約300千米長(zhǎng)的地帶釋放。 圖2 龍門山及其附近地震構(gòu)造圖 龍門山斷裂帶特征 龍門山構(gòu)造帶主要有三條斷裂帶組成：從西向東分別為汶川-茂縣斷裂、北川-映秀斷裂和安縣-

3、灌縣斷裂（圖3），這三條斷裂新生代以來(lái)的活動(dòng)特征均表現(xiàn)出由南西向北東斜向逆沖，并伴隨右旋滑動(dòng)分量。根據(jù)這次地震震源機(jī)制解資料推斷，汶川強(qiáng)震的發(fā)震構(gòu)造是因龍門山構(gòu)造帶中央斷裂帶，也稱北川-映秀斷裂，該斷裂在北西西-南東東向擠壓應(yīng)力作用下，發(fā)生逆沖運(yùn)動(dòng)，屬于逆沖型地震，與臺(tái)灣1999年集集7.3級(jí)強(qiáng)震的類型一致。地震破裂滑動(dòng)面向西傾，傾角約60°。根據(jù)主震和余震分布情況，初步推斷這次大地震屬于單向破裂地震，由南西向北東遷移。破裂方向主體受北東向龍門山構(gòu)造帶控制。 這次汶川地震的發(fā)震斷裂，北川-映秀斷裂，同樣表現(xiàn)出相同的運(yùn)動(dòng)特征。據(jù)地震資料反演得出的震源深度在12-19千米，投影結(jié)果正好處

4、在深部北川-映秀斷裂帶上（圖3）。從現(xiàn)場(chǎng)獲得的震中區(qū)的同震地表破裂特征，清楚地指示了發(fā)震斷裂上盤由西向東的逆沖和右旋走滑活動(dòng)分量（圖4，圖5A、B）。圖3 龍門山斷裂構(gòu)造系與在遙感影像圖上強(qiáng)震震中位置 圖4 汶川強(qiáng)震震中構(gòu)造示意圖與震源機(jī)制解釋圖5A、B 汶川地震震中區(qū)地表破裂構(gòu)造指示由西向東逆沖運(yùn)動(dòng)，裂縫雁行斜列指示右旋走滑分量 發(fā)震斷裂動(dòng)力學(xué)性質(zhì)分析 據(jù)分析和對(duì)比，汶川強(qiáng)震有兩個(gè)顯著特征： 其一，這是逆沖型地震。世界上許多大陸地震為平移斷裂地震或正斷層地震。也就是說(shuō)，地震發(fā)生在兩個(gè)地塊平行邊界，或一個(gè)地塊相對(duì)另一個(gè)下落的斷面上。而汶川地震運(yùn)動(dòng)是一個(gè)地塊逆沖到另一個(gè)地塊之上。這種地震類型主要

5、發(fā)生在板塊匯聚邊界帶上，如喜馬拉雅構(gòu)造帶、臺(tái)灣地震帶、天山構(gòu)造帶等。在中國(guó)大陸，大部分地震構(gòu)造為平移斷裂或正斷裂型。逆沖型地震主要沿青藏高原東北緣和東緣分布。震源機(jī)制分析表明，龍門山向東逆沖作用伴有向北的滑移，致使余震明顯地向北東方向擴(kuò)展，使茂縣、綿竹、北川、青川等縣市，甚至陜甘地區(qū)遭受重大損失(圖6)。 其二，震源淺，破壞性巨大。汶川地震的另一個(gè)特征是震源深度淺，屬于淺震。關(guān)于震源深度，美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局開始認(rèn)為位于10千米，后來(lái)定在19千米。中國(guó)國(guó)家數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)確定的震源深度為10千米。淺層地震具有巨大的破壞性，1995年神戶7.2級(jí)地震的震源深度也約10千米，1976年唐山7.8級(jí)地震深度22千米，也屬淺源地震。 洋板塊俯沖帶的地震最深可達(dá)數(shù)百千米，如西太平洋俯沖帶最為典型。印度板塊向北俯沖到亞洲板塊之下，主俯沖面也深達(dá)40-80千米。通常認(rèn)為地震多發(fā)生在兩個(gè)板塊的界面附近，多為深源地震。而汶川地震不屬深板塊邊界的效應(yīng)，震源深度（10-20千米）發(fā)生在地殼脆-韌性轉(zhuǎn)換帶。最新的構(gòu)造動(dòng)力學(xué)認(rèn)為，青藏高原東部并非上百千米厚的巖石圈（地球的最外層的固體圈）整體向東同步擠壓，而是分層向東流動(dòng)，并且各層的流動(dòng)速度不同，造成地殼的分層運(yùn)動(dòng)。就如五屜櫥在搬運(yùn)推擠時(shí)，各個(gè)抽屜分別抽拉的效果一樣。汶川淺源地震