龙门山断裂带科学探源
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2008年5月12日汶川地震(Ms8,0)地表破裂带的分布特征李海兵王宗秀付小方侯立玮司家亮邱祝礼李宁吴富峣提要:2008年5月12日14时28分,青藏高原东缘龙门山地区(四川汶川)发生了Ms8.0级地震,震后野外考查表明5.12汶川地震发生在NE走向的龙门山断裂带上,该断裂带晚新生代以来的逆冲速率小于1mm/a,GPS观察结果表明其缩短速率小于3mm/a。
这次5,12汶川地震造成了多条同震逆冲地表破裂带,总体长约275km,宽约15 km,发震断裂机制主要为逆冲作用(由NW向SE逆冲)伴随右旋走滑。
地表主破裂带沿龙门山断裂带的映秀一北川断裂发育,长约275km,笔者称为映秀一北川破裂带。
破裂带具有逆冲兼右旋走滑性质。
地表次级破裂带沿龙门山断裂带的前缘断裂安县一灌县断裂南段发育,长80km,笔者称为汉旺断裂带,破裂带基本为纯逆冲性质。
在这两条破裂带之间发育两条次一级的同震地表破裂带:一条长约20km呈NE走向的地表破裂带,笔者称为深溪沟破裂带,由于这条破裂带靠近主破裂带南段,并且与主破裂带变形特征一致,因此,笔者将深溪沟破裂带划归映秀一北川破裂带;另一条长约6km呈NW走向,由SW向NE逆冲并兼有左旋滑动的地表破裂带,笔者称为小鱼洞破裂带,它连接映秀一北川破裂带和汉旺破裂带,成为侧向断坡。
另外,在灌县一安县断裂东侧的四川盆地内,由都江堰的聚源到江油发育一条NE向的沙土液化带,它可能是四川盆地西部深部盲断裂活动的结果,同震地表破裂带的分布特征表明,龙门山断裂带活动断裂具有强烈的逆冲作用并伴随较大的右旋走滑,断裂向四川盆地扩展。
在龙门山断裂上类似2008年5月12日 Ms 8.0汶川大地震的强震复发周期为3000-6000a。
关键词:地震地表破裂;地震断层;发震构造;龙门山1、前言2008年5月12 日14时28分,在青藏高原东缘龙门山地区(四川汶川)发生了强烈地震(Ms8.0)(图1),地震导致大量房屋倒塌,并诱发了强烈的山崩、滑坡、塌方和泥石流等次生地质灾害,致使8万多人死亡,造成了巨大的经济损失和人员伤广。
龙门山断裂带晚第四纪的大地震活动——来自古地震研究的资料冉勇康;王虎;陈立春;陈文山;梁明剑;徐锡伟【期刊名称】《地球物理学报》【年(卷),期】2018(061)005【摘要】2018年5.12汶川地震后,龙门山断裂带的大地震活动特征一直是倍受关注的科学问题.而探槽古地震研究是最直接揭示活断层带晚第四纪大地震活动规律的重要途径.本文通过系统总结龙门山断裂带近十年来探槽古地震研究成果,全面分析了龙门山断裂带不同段落的晚第四纪大地震活动与复发特征.结果显示:龙门山断裂带的大地震活动具有明显的分段性,北川—映秀断裂和江油—灌县断裂中段(包括小鱼洞断裂)是全新世以来,最为活跃的段落,约距今6000年以来,发生过3次位移量近似相等的事件,分别发生在5920-5730 cal BP和3300 2300 cal BP,大地震活动具有3000年左右的准周期复发特征;北川—映秀断裂的北段具有独立破裂的能力,该段汶川地震前一次事件发生在大约665-1030 AD,可能是历史上记载的942 AD 地震事件,另一次事件发生在8240-7785 BC;江油—灌县断裂的南段(大川—双石断裂)发震能力明显弱于断裂带中段和北段.现有古地震数据表明,沿北川—映秀断裂,除汶川地震以外,并未显示出不同段落间在全新世期间存在级联破裂的证据,这可能意味着2008年汶川M8地震是龙门山断裂带上罕见的巨大地震事件.另外,青川断裂上探槽揭露的古地震变形事件不像是断裂直接位错的结果,更可能是被动响应北川—映秀断裂右旋位错的现象.【总页数】11页(P1938-1948)【作者】冉勇康;王虎;陈立春;陈文山;梁明剑;徐锡伟【作者单位】中国地震局地质研究所,活动构造与活动火山重点实验室,北京100029;西南交通大学地球科学与环境工程学院,成都611756;中国地震局地质研究所,活动构造与活动火山重点实验室,北京100029;中国地震局地质研究所,活动构造与活动火山重点实验室,北京100029;台湾大学地球科学系,台北106;中国地震局地质研究所,活动构造与活动火山重点实验室,北京100029;四川省地震局,成都610041;中国地震局地壳应力研究所,北京 100085;中国地震局地质研究所,活动构造与活动火山重点实验室,北京100029【正文语种】中文【中图分类】P541;P315【相关文献】1.建立在雷达卫星影像判读基础上四川龙门山断裂带晚第四纪活动特征研究 [J], 江娃利;张景发;谢新生;刘旭东;龚丽霞;姜文亮;孙昌斌2.龙门山断裂带西南段晚第四纪活动性调查与分析 [J], 张岳桥;李海龙3.龙门山断裂带晚第四纪活动性分段的初步研究 [J], 陈国光;计凤桔;周荣军;徐杰;周本刚;黎小刚;叶友青4.龙门山断裂带北段晚第四纪活动性讨论 [J], 李传友;宋方敏;冉勇康5.龙门山断裂带中段晚第四纪活动速率 [J], 马保起;苏刚;侯治华;舒赛兵因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
四川盆地龙门山山前断裂带侏罗系油砂油的特征及成因林雪梅;王旭;黄思钦;宋世荣【期刊名称】《自然科学》【年(卷),期】2017(005)004【摘要】江油厚坝处于龙门山构造带的山前带,据调查现厚坝地区侏罗系的油气显示好,油苗分布范围较广。
通过GC-MS分析等方法对研究区油砂样品的分析,研究区的样品生物标志化合物特征表现为三环萜烷丰富,以C23为主峰,规则甾烷具有C29 > C27 > C28的反“L”型特征;伽马蜡烷指数为0.56,Ts/Tm < 1,成熟度约1.99%,说明原油来自于海相高盐度还原环境。
该地区主要发育下寒统筇竹寺组与上三叠统须家河组两套规模的烃源岩,由于该样品成熟度与寒武系更加接近,芳烃特征与须家河组差别太大,且萜烷和甾烷分布特征与寒武系烃源岩具有一定的相似性。
因此分析认为厚坝地区侏罗系油砂岩中的原油来源是寒武系黑色泥质烃源岩。
【总页数】11页(P387-397)【作者】林雪梅;王旭;黄思钦;宋世荣【作者单位】[1]成都理工大学,油气地质及开发工程国家重点实验室,四川成都;;[1]成都理工大学,油气地质及开发工程国家重点实验室,四川成都;;[1]成都理工大学,油气地质及开发工程国家重点实验室,四川成都;;[2]中国石油长庆油田分公司第三采油厂,陕西西安【正文语种】中文【中图分类】P61【相关文献】1.龙门山北段山前带侏罗系油砂岩成因研究 [J], 戴鸿鸣;刘文龙;杨跃明;李跃纲;段勇2.四川盆地江油厚坝油砂有机地球化学特征与成因研究 [J], 罗茂;耿安松;廖泽文;单玄龙3.川西地区龙门山前带侏罗系物源与沉积体系演化 [J], 邓莉;刘君龙;钱玉贵;张世华;王天云;于海跃4.四川盆地龙门山前复杂构造带北段精细构造建模及对油气勘探的启示 [J], 梁瀚;肖富森;冉崎;关旭;韩嵩;陈骁;狄贵东;谢枕;刘冉5.龙门山山前带侏罗系近源冲积体系沉积特征与成因模式 [J], 于海跃;尹伟;刘君龙因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
第35卷第5期 2013年9月 (692—703) 地震 学 报
ACTA SEISMOI OGICA SINICA Vo1.35,NO.5
Sept.,2013
陈石,徐伟民,石磊,卢红艳,郭凤义.2013.龙门山断裂带及其周边地区重力场和岩石层力学特性研究.地震学报, 35(5):692-703. Chen Shi,Xu Weimin,Shi Lei,Lu Hongyan,Guo Fengyi.2013.Gravity field and lithospheric mechanical properties of I,ongmenshan fault zone and its surrounding areas.Acta Seismologica Sinica,35(5):692 703.
龙门山断裂带及其周边地区重力场 和岩石层力学特性研究
陈 石 徐伟民 石 磊 卢红艳 郭凤义 (中国北京100081中国地震局地球物理研究所) 摘要 继2008年汶川I M。8.0地震之后,2O13年4月20日又发生了芦山Ms7.0地震,两次 地震的发震构造同属龙门山断裂带.根据最新的重力和地形资料,采用岩石层弹性板模型, 计算了龙门山断裂带及其周边地区的二维岩石层有效弹性厚度分布,并从岩石层的力学特征 分析了穿过两次地震震中位置的重力剖面特征;结合以往在该地区的研究成果,分析了岩石 层的力学变形问题.结果表明,以龙门山为界,四川I盆地所在的扬子板块弹性厚度为33(±4) km,龙门山西北的松潘 甘孜地块的弹性厚度为13(±4)km,两侧岩石层存在明显的力学 强度差异.包括两次地震震中范围的龙门山断裂带南部区域的有效弹性厚度值小于北部地 区,说明该区域的岩石层更容易发生变形,可以解释在构造上具备强震发生的岩石层动力学 条件.
关键词 汶川地震芦山地震岩石层有效弹性厚度重力异常龙门山断裂 doi:10.3969/j.issn.0253 3782.20l3.05.008 中图分类号:P315.72 6 文献标志码:A
汶川MS8.0地震对龙门山断裂带附近地应力环境影响初探——以北川、江油地区为例丰成君;陈群策;谭成轩;吴满路;秦向辉;廖椿庭【摘要】为探讨汶川Ms8.0地震对龙门山断裂带现今地应力环境的影响,2009年10-12月,在龙门山断裂带的北川、江油地区开展了3个200 m深度钻孔水压致裂地应力测量,获得了汶川Ms8.0地震发生1年多以后断裂带附近地壳浅表层地应力环境.根据研究区内的原地应力测量结果及汶川M8.0地震引起的断层错动等资料,运用线弹性有限元数值模拟方法,计算得到了由断层错动位移所产生的附加应力,并推算了ZK02和ZK03位置震前应力分布特征.通过对比分析,揭示了断裂带附近地应力场的变化规律,探讨了汶川Ms8.0地震对龙门山断裂带附近地应力环境的影响.%In order to investigate the influence of Wenchuan MS8. 0 earthquake on in-situ stress state near the Longmenshan fault zone, hydraulic fracturing measurements in three 200 m-deep boreholes were carried out in Beichuan and Jiangyou areas near the fault zone from Oct. to Dec, 2009, and the distribution of current in-situ stress there at the time more than 1 year after the earthquake was analyzed. Based on the in-situ stress measurements and coseismic fault displacement in the study areas, the distribution of additional stress induced by fault motion was calculated with a linear-elastic finite element simulation, and then distribution of the principal stress at the two boreholes before the earthquake was calculated. Finally, the influence of Wenchuan MS8. 0 earthquake on in-situ stress state in a superficial zone near Longmenshan fault was discussed through comparative analysis.【期刊名称】《地震学报》【年(卷),期】2013(035)002【总页数】14页(P137-150)【关键词】龙门山断裂带;水压致裂地应力测量;地应力环境;线弹性有限元数值模拟【作者】丰成君;陈群策;谭成轩;吴满路;秦向辉;廖椿庭【作者单位】中国北京100081 中国地质科学院地质力学研究所;中国北京100081 中国地质科学院地质力学研究所;中国北京100081 国土资源部新构造运动与地质灾害重点实验室;中国北京100081 中国地质科学院地质力学研究所;中国北京100081 国土资源部新构造运动与地质灾害重点实验室;中国北京100081 中国地质科学院地质力学研究所;中国北京100081 国土资源部新构造运动与地质灾害重点实验室;中国北京100081 中国地质科学院地质力学研究所;中国北京100081 国土资源部新构造运动与地质灾害重点实验室;中国北京100081 中国地质科学院地质力学研究所【正文语种】中文【中图分类】P315.72+7引言地应力是导致地震发生的重要因素之一,大地震的孕育和发生是在特定构造部位地应力长期积累、集中、加强,最终导致应变能突然释放的过程(李四光,1977).大震发生前后,断裂带附近及外围地区应力分布发生明显变化的现象已被我国研究人员所证实.Liao等(2003)捕捉到昆仑山MS8.1特大地震前后地表浅部(深度h<60m)地应力变化,测量得到大地震前最大主应力为12MPa,地震后下降到3—4MPa,证实了大震前应力高度集中和大震后应力大幅降低的现象.郭啟良等(2009)在汶川MS8.0地震发生前1个月在龙门山断裂带广元—青川附近,测量得到350—420m深度范围内的最大主应力为21—22MPa;大震后1个星期,重复测量得到相同深度范围内的最大主应力约为15MPa,同样为该现象提供了佐证. 大震发生前后,断裂带附近及外围地区最大(水平)主应力方向发生不同程度变化和调整的现象也已得到证实.1966年邢台MS6.8地震和1976年唐山MS7.8地震后,李方全和王连捷(1979)、李方全等(1982)、李方全和刘光勋(1986)在震中区及外围地区测得最大水平主应力方向分别为N54°W和N47°W,与区域构造应力场方向(近EW向)有较大的差别.Tanaka和Oka(1979)在阪神MS7.2地震后,在震中区附近的平木和宝殿得到最大水平主应力方向与区域构造应力场相比分别逆时针偏转了35.8°和25°.2008年5月12日汶川MS8.0地震发生在龙门山断裂带上.此次地震沿龙门山断裂带造成250余千米的地表破裂,主要沿龙门山中央断裂的中、北段及前山断裂的中段呈平行展布,沿破裂带河流阻塞、山体崩塌、大量房屋倒塌、人员伤亡严重(徐锡伟等,2008;中国地震局监测预报司,2009).如此大的地震及其造成的地表破裂势必会对龙门山断裂带附近的应力场造成不同程度的影响.讨论大震活动对断裂附近地应力环境的影响,在一定程度上对于认识地震的孕育、发生及发展的整个动力学过程有着重要的意义.1 区域地质概况龙门山断裂带作为青藏高原东部巴颜喀拉块体与华南块体的分界线,是中国南北地震带中段的重要组成部分,是我国最重要的地震活动带之一(邓启东等,1994;张培震等,2003;马保起等,2005;易桂喜等,2006).断裂带南起泸定、天全,经宝兴、灌县、江油、广元进入陕西宁强、勉县一带,全长约500km,宽约40—50km,是一条大型的活动断裂.断裂带总体走向N40°—50°E,倾向北西,主要由4条主断裂组成(图1),由西北向东南方向依次为:龙门山后山断裂(耿达—陇东断裂、茂县—汶川断裂、青川断裂)、龙门山中央断裂(盐井—五龙断裂、北川—映秀断裂、茶坝—林庵寺断裂)、龙门山前山断裂(大川—双石断裂、灌县—安县断裂、江油—广元断裂)及山前隐伏断裂带(陈国光等,2007).对龙门山断裂带的地貌、地质构造、GPS观测资料和地震活动等研究表明,整个龙门山断裂带的活动程度在其几何展布上具有明显的非均一性,大致以北川—江油一线为界把龙门山断裂带划分为西南段和东北段.西南段晚更新世以来活动强烈,活动方式以逆冲为主兼具右旋走滑;东北段第四纪活动微弱,显示出右旋走滑-逆冲的运动方式(唐荣昌等,1995;李勇等,2006,2008;陈国光等,2007;杨晓平等,2008;中国地震局监测预报司,2009).此外,GPS观测结果表明,断裂带西南段运动速率介于2.0—3.0mm/a之间,而东北段运动速率只有1.5mm/a(唐文清等,2004;张培震,2008).图1 研究区地质背景与地应力测量位置示意图(据杨晓平等(2008)补充绘制)F1-1:耿达—陇东断裂;F1-2:茂县—汶川断裂;F1-3:平武—青川断裂;F2-1:盐井—五龙断裂;F2-2:北川—映秀断裂;F2-3:茶坝—林庵寺断裂;F3-1:大川—双石断裂;F3-2:灌县—安县断裂;F3-3:江油—广元断裂;F4:山前隐伏断裂带;F5:龙泉山断裂带;F6:鲜水河断裂带;F7:丽江—小金河断裂;F8:峨边断裂;F9:岷江断裂;F10:虎牙断裂Fig.1 Neotectonic setting and in-situ stress measurement sites(modified after Yang et al,2008)F1-1:Gengda--Longdong fault;F1-2:Maoxian--Wenchuan fault;F1-3:Pingwu--Qingchuan fault;F2-1:Yanjing--Wulong fault;F2-2:Beichuan--Yingxiu fault;F2-3:Chaba--Lin’ansi fault;F3-1:Dachuan--Shuangshi fault;F3-2:Guanxian--Anxian fault;F3-3:Jiangyou--Guangyuan fault;F4:Potential piedmont fault zone;F5:Longquanshan fault zone;F6:Xianshuihe fault zone;F7:Lijiang--Xiaojinhe fault;F8:Ebian fault;F9:Minjiang fault;F10:Huya fault自公元638年有历史地震资料记载以来,青藏高原东缘地区共发生MS≥4.7地震66次.这些破坏性地震主要集中在岷山断块和龙门山断裂带西南段,而龙门山断裂带东北段尚未有破坏性地震记载(中国地震局监测预报司,2009).在过去的约350年中,龙门山断裂带附近发生的地震活动大致以平武—江油一线为界.断裂带西南段在过去发生MS≥6.0的地震至少有3次,分别为1657年4月21日汶川6.5级、1958年2月8日北川6.3级和1970年2月24日大邑西6.3级地震;而东北段则无6级以上强震发生的记录(图1)(唐荣昌,韩渭宾,1993;国家地震局震害防御司,1995).2 汶川MS8.0地震后龙门山断裂带附近地应力场研究2.1 原地应力测量结果水压致裂地应力测量方法是国际岩石力学学会试验方法委员会建议的确定岩体应力的有效方法之一(国际岩石力学学会试验方法委员会,1988;Haimson,Cornet,2003).2008年5月12日汶川8.0级地震发生后,于2009年10—12月在龙门山断裂带附近北川、江油地区3个钻孔中开展了水压致裂地应力测量,测量钻孔编号分别为ZK01、ZK02和ZK03,钻孔深度均为200m,钻孔位置见图1,各钻孔基本情况见表1,水压致裂地应力测量结果见表2.表1 3个测量钻孔基本情况介绍Table 1 Information on the 3boreholes钻孔深度km ZK01 31°49′09″ 104°44′58″ 583 200 主要为泥岩、砂岩、泥灰岩,岩芯节理不发育,较完整编号北纬东经高程/m /m 岩性描述距龙门山中央断裂距离/10 ZK02 31°57′46″ 104°39′59″ 628 200 主要为泥灰岩和石灰岩,岩芯节理不发育,完整2.5 ZK03 31°57′17″ 104°40′20″ 624 200 主要为泥灰岩和石灰岩,岩芯节理不发育,较完整3.52.2 震后龙门山断裂带附近地应力状态1)3个主应力值之间的关系.在测试深度内,3个主应力的关系表现为SH>Sh>Sv,表明水平构造应力占主导作用.2)最大水平主应力值分布特征.ZK01在85.50—178.50m深度内,最大水平主应力SH 为3.86—10.66MPa;ZK02在58.00—195.00m 深度内,SH 为2.78—7.07MPa;ZK03在77.00—193.00m深度内,SH为4.14—16.19MPa.在距断裂最近的ZK02位置,最大水平主应力值要明显低于距断裂稍远的ZK01和ZK03,呈现出随着距断层距离的增大而增加的趋势.3)最大剪应力值分布规律.ZK01最大剪应力值为0.67—2.97MPa,平均为1.81 MPa;ZK02为0.04—1.76MPa,平均为0.88MPa;ZK03为0.89—5.54MPa,平均为2.52MPa.在距离龙门山中央断裂最近的ZK02,最大剪应力平均值最小,随着距断裂带距离的增大,最大剪应力也有增加的趋势(图2c).这种变化趋势一定程度上与Zoback和Roller(1979)及Zoback等(1980)在圣安德烈斯断层附近得到的最大剪应力的变化趋势(图2a),以及李方全等(1982)、李方全和刘光勋(1986)在郯庐断裂带附近得到的结果较为类似(图2b).图2c显示的龙门山断裂带附近最大剪应力分布形态与图2a,b显示的略有不同.作者认为是由于ZK01位于龙门山山前断裂的下盘,距离山前断裂较近,其剪应力值有所降低.这种现象在郯庐断裂带附近的青岛和宿县两个测点中也有所体现.表2 3个测量钻孔水压致裂地应力测量结果Table 2 Results of hydraulic fracturing measurements at the 3sites注:Pb为岩石原地破裂压力;Pr为破裂面重张压力;Ps为破裂面瞬时关闭压力;Po为孔隙压力;SH为最大水平主应力;Sh为最小水平主应力;Sv为用上覆岩层(密度2650kg/m3)重量估算的垂直应力.钻孔编号压裂段深度/m最大水平主应力方向ZK01 85.50 12.315.51 4.20 0.866.23 4.20 2.27 N压裂参数Pb/MPa Pr/MPa Ps/MPa Po/MPa应力值SH/MPa Sh/MPa Sv/MPa 60°E 94.94 15.13 4.803.20 0.95 3.86 3.20 2.52 104.50 9.245.02 4.06 1.056.11 4.06 2.77 123.50 13.75 6.46 4.78 1.24 6.64 4.78 3.27 N53°E 134.50 12.467.32 4.88 1.35 5.98 4.88 3.56 152.50 12.22 5.52 5.29 1.538.82 5.29 4.04 N71°E 163.47 13.35 8.75 6.19 1.63 8.19 6.19 4.33 178.50 16.019.72 7.39 1.79 10.66 7.39 4.73 N61°E ZK02 58.00 5.32 2.47 1.82 0.53 2.78 1.82 1.54 80.00 7.27 4.44 2.75 0.75 3.06 2.75 2.12 N33°E 91.85 11.07 7.03 4.180.87 4.64 4.18 2.43 N55°E 117.00 9.05 5.05 3.70 1.12 4.93 3.70 3.10 N53°E 124.00 8.756.34 4.58 1.19 6.21 4.58 3.29 N87°E 133.00 10.51 6.98 4.61 1.28 6.52 4.61 3.52 148.00 10.75 5.75 3.86 1.43 4.40 3.86 3.92 N58°E 185.00 13.13 10.57 6.48 1.807.07 6.48 4.90 195.00 9.03 7.605.35 1.906.55 5.35 5.17 ZK03 77.00 7.59 6.02 4.25 0.74 6.004.25 2.04 N33°E 86.00 4.58 3.38 2.78 0.83 4.14 2.78 2.28 95.50 7.79 4.08 3.10 0.92 4.31 3.10 2.53 N37°E 105.50 8.676.50 5.54 1.02 9.09 5.54 2.80 N73°E 123.00 9.267.23 5.48 1.208.02 5.48 3.26 133.00 8.78 6.47 5.41 1.30 8.45 5.41 3.52 144.009.91 7.13 5.77 1.41 8.76 5.77 3.82 152.20 10.76 7.09 5.11 1.49 6.74 5.11 4.03 166.00 11.49 10.08 7.59 1.63 11.05 7.59 4.40 176.78 10.557.57 6.85 1.73 11.26 6.85 4.68 193.00 14.35 9.47 9.19 1.90 16.19 9.19 5.11图2 圣安德烈斯断层附近(a)、郯庐断裂带附近(b)和龙门山断裂带东北段(c)最大剪应力分布横坐标为测点距断层的垂直距离Fig.2 Distribution of maximum shear stress near San Andreas fault(a),Tanlu fault(b)and the northeastern segment of Longmenshan fault zone(c)Abscissa indicates vertical distance from measuring sites to fault4)最大水平主应力方向.3个钻孔中得到的最大水平主应力方向为N33°—87°E,受钻孔所在地形、岩性差异等因素的影响,最大水平主应力方向较离散;排除浅部结果(约80 m以上),最大水平主应力方向介于N53°—87°E之间.该结果与龙门山断裂带东北段右旋走滑方式为主的运动特征所反映的力学机制较相符.3 汶川MS8.0地震对断裂带附近地应力环境影响初探3.1 研究思路基于汶川MS8.0地震在研究区内产生的断层错动位移资料,运用线弹性有限元数值模拟方法,计算得到了由断层错动位移所产生的附加应力场;依据附加应力模拟结果,结合ZK02和ZK03震后地应力实测结果,运用弹性力学中的基本公式,推算了ZK02和ZK03钻孔在同等深度上震前主应力分布特征;最后通过对比分析,讨论了汶川MS8.0地震对龙门山断裂带附近地壳浅表层地应力场的影响.1)震前ZK02和ZK03位置初始应力状态(未知).建立平面直角坐标系x′oy′.其中,x′正方向与正东方向一致,y′正方向与正北方向一致.设在直角坐标系x′oy′下,地震前ZK02和ZK03在200m深度内的最大、最小水平主应力分别为σbmax,σbmin,最大水平方向与坐标轴x′正方向的夹角为θ0,二维平面应力状态下的初始应力张量表示为2)ZK02和ZK03位置附加应力状态(由数值模拟得到).假设大震前断裂附近初始应力场连续,大震活动产生的断层错动位移势必会对初始应力场产生影响.由断层错动位移产生的对初始应力场的影响量或调整量我们称之为附加应力.设该附加应力在直角坐标系x′oy′下,ZK02和ZK03在200m深度内最大、最小水平主应力分别为Δσmax,Δσmin,最大水平方向与坐标轴x′正方向的夹角为θ1,二维附加应力张量表示为3)震后ZK02和ZK03位置应力状态(由地应力实测结果计算得到).在直角坐标系x′oy′下,设ZK02和ZK03位置在200m深度内震后最大、最小水平主应力分别为σamax,σamin,最大水平方向与坐标轴x′正方向的夹角为θ2(注:σamax,σamin和θ2为已知量,且σamax=SH,σamin=Sh),震后二维应力张量为4)震前ZK02和ZK03位置初始应力张量求解.根据关系式“初始应力张量(震前)+附加应力张量=新应力张量(震后)”,可得由式(4)可求出ZK02和ZK03位置对应深度段上震前应力张量σ,再根据式(5)、式(6)和式(7),则可计算出汶川MS8.0地震前ZK02和ZK03在同等深度上的最大、最小水平主应力及最大水平主应力方向为5)对比分析.通过对比两钻孔的地应力推算结果(震前)与实测结果(震后),可初步讨论汶川MS8.0地震对断裂附近地壳浅表层地应力环境的影响.然而,按照上述思路分析,还需满足一定的假设或限定:1)水压致裂应力测量方法假设3个主应力(σ1,σ2,σ3)中两个主应力为水平,另外一个为垂直,大小近似等于上覆岩石自重,故本文认为大震前后垂直主应力没有发生变化,只计算两个水平主应力及在该平面应力状态下的应力张量.2)文中有限元数值模拟得到的附加应力张量是三维的,而所有的应力张量计算均为二维.因此,只有附加应力模拟结果中两个主应力(最大、中间主应力)均为水平或近水平时,才能近似用三维附加应力结果中的二维应力张量参与式(4)的计算.3)为便于计算,在直角坐标系x′oy′下,对截面上的正应力和剪应力做如下规定:正应力均以压为正,拉为负;剪切应力以使微元体或单元体产生顺时针方向转动时为正,反之为负.3.2 断层错动位移引起附加应力场模拟研究1)三维有限元地质体模型.以1∶50 000DEM图为基础,取ZK02和ZK03所在位置周围约42km2的区域作为三维地质模型的范围(模型东西长7km,南北宽约6.1km)(图3a).ZK02和ZK03的连线近似垂直于龙门山中央断裂的走向.由于地质条件比较复杂,在三维地质体建模过程中进行了简化.主要包括:①由于两个地应力测量钻孔位于龙门山中央断裂的下盘,故模型中只考虑了龙门山中央断裂的下盘(图3a);②将龙门山中央断裂作为一个面处理,断裂面总体走向N40°E,倾向NW,倾角约60°(中国地震局监测预报司,2009);③ 在模型中不考虑地层和岩石物性随深度的变化;④ 模型的下表面仅取-1 500m高程面;⑤ 参考室内岩石物理及力学性质实验结果,我们对模型中两种不同的介质参数取值如下:图3 三维有限元模型(a)和有限元网格划分(b)Fig.3 Three-dimensional finite element model(a)and division of the finite element mesh(b)ZK02所在岩体:弹性模型E=18 200MPa,泊松比ν=0.22,ρ=2 650kg/m3. ZK03所在岩体:弹性模型E=20 000MPa,泊松比ν=0.21,ρ=2 700kg/m3. 本次三维有限元模型采用4面体4节点单元,共划分单元229 842个,节点个数48 719(图3b).2)约束条件.对模型北侧和南侧边界y方向的位移进行约束,对模型东侧和西侧边界x方向的位移进行约束,对模型下界面即-1 500m高程面的z方向的位移施加约束.3)载荷条件.汶川MS8.0地震造成的地表主破裂带显示,在ZK02和ZK03所在的北川县桂溪乡凤凰村一带,地表主破裂带错断乡村公路,水平位移至少为3.0m,垂直位移约为2.5m,断层运动性质为右旋-逆冲(徐锡伟等,2008).在计算过程中,沿断层走向和倾向分别给断层面施加3.0m的走滑分量和2.5m的逆冲分量(图3a).图4 附加应力场中最大主应力分布(ZK02—ZK03剖面)Fig.4 Distribution of the maximum principal stress among the additional stress near the fault (ZK02—ZK03profile)4)附加应力分布特征(ZK02和ZK03位置).① 最大主应力分布:在200m深度范围内,ZK02处为11.37—15.66MPa(图4),方向为N70°W(图5a);ZK03处为6.80—7.80MPa(图4),方向为N65°W(图5b).两钻孔位置最大主应力均为拉应力,且为水平,因此,该最大主应力可近似代表二维附加应力场中的最大水平主应力Δσmax.② 中间主应力分布:在200m深度范围内,ZK02处为1.70—2.64MPa;ZK03处为3.83—4.12MPa(图6),均为拉应力(图5),且倾角均小于15°,近似水平,故可用该中间主应力值近似代表二维附加应力场中的最小水平主应力Δσmin.图5 ZK02附近(a)和ZK03附近(b)最大水平主应力方向Fig.5 Orientationof the maximum principal stress near the holes ZK02(a)and ZK03(b)5)ZK02和ZK03位置二维附加应力张量模拟结果.由模拟结果可得到ZK02和ZK03中不同深度段上二维附加应力张量(表3).为合理对比试验数据,我们只选取两个钻孔中已做定向印模试验深度段上的应力张量(ZK02中共5段,ZK03中共3段).图6 附加应力场中间主应力分布(ZK02—ZK03剖面)Fig.6 Distribution of the intermediate principal stress among the additional stress near the fault (ZK02—ZK03profile)表3 ZK02和ZK03位置附加应力分量模拟结果Table3 Simulated additional stress components at various depths of the holes ZK02and ZK03钻孔编号计算深度/m 附加应力分量模拟值Δσx′/MPa Δσy′/MPa Δτx′y′/MPa ZK02 80.00 -12.45 -3.55 3.73 91.85 -12.27 -3.50 3.68 117.00 -11.90-3.38 3.57 124.00 -11.80 -3.35 3.55 148.00 -11.45 -3.24 3.44ZK03 77.00 -7.14 -4.74 1.43 95.50 -7.12 -4.70 1.44 105.50 -7.11 -4.68 1.443.3 ZK02和ZK03位置震后二维应力张量求解已知受力物体内某点A处于平面应力状态,已知应力分量为σx≠0,σy≠0,τxy≠0,σz=0,τxz=0,τyz=0,根据二维平面应力张量坐标转换方程(8)、(9)、(10),可求得任意方向x′(与坐标轴x正方向夹角为θ,θ角以x轴正方向为起始线,逆时针取正,顺时针取负)(图7a)上的正应力σx′和切应力τx′y′(石耀霖,2004).建立平面直角坐标系xoy.其中,x正方向与两钻孔得到的最大水平主应力方向一致,y正方向与最小水平主应力方向一致(图7b).已知应力分量为,,和=SH,==Sh,==0),由二维平面应力张量坐标转换方程(8)、(9)、(10)可计算ZK02和ZK03在平面x′oy′上的各深度段的应力张量值和τ(表4).由关系式+=+可验证表4中的计算结果是正确的.图7 平面直角坐标系(a)及应力分量(b)Fig.7 Plane Cartesien coordinates (a)and stress components(b)表4 ZK02和ZK03位置震后应力分量计算结果Table 4 Calculated stress components at ZK02and ZK03(after Wenchuan MS8.0earthquake)钻孔编号计算深度/m水平主应力参数σamax/MPa σamin/MPa σamax方向θ2/°水平应力分量计算值σax′/MPa σa y′/MPa τax′y′/MPa ZK02 80.003.06 2.75 N33°E -57 2.84 2.97 0.14 91.854.64 4.18 N55°E -354.49 4.33 0.22 117.00 4.93 3.70 N53°E -37 4.48 4.15 0.59 124.00 6.21 4.58 N87°E -3 6.21 4.58 0.09 148.00 4.40 3.86 N58°E -32 4.25 4.01 0.24 ZK03 77.00 6.00 4.25 N33°E -57 4.775.48 0.80 95.50 4.31 3.10 N37°E -53 3.54 3.87 0.58 105.50 9.09 5.54N73°E -17 8.79 5.84 0.993.4 ZK02和ZK03位置初始(或震前)应力张量及主应力计算根据式(4)—(7)可计算出ZK02和ZK03在对应深度段上的二维初始应力张量值,最大、最小水平主应力值,以及最大水平主应力方向(表5).由关系式σbx′+σb y′=σbmax+σbmin可验证表5中初始最大、最小水平主应力的计算结果是正确的.表5 ZK02和ZK03位置初始应力分量及水平主应力计算结果Table 5 Calculated initial horizontal stress components and horizontal principal stress atZK02and ZK03注:σbv为垂直应力,根据上覆岩层(密度2650kg/m3)重量估算.钻孔编号深度/m MPa ZK02 80.00 15.29 6.52 -3.59 -19.66N70.34°W 16水平主应力分量值σbx′/MPa σby′/MP a τbx′y′/MPa θ0/°水平主应力参数计算值σbmax方向σbmax/MPa σbmin/MPa σbv/.57 5.24 2.25 91.85 16.76 7.83 -3.46 -18.90 N71.10°W 17.94 6.65 2.43 117.00 16.39 7.53 -2.98 -16.98 N73.02°W 17.30 6.62 3.10 124.00 18.00 7.93 -3.46 -17.25 N72.75°W 19.08 6.86 3.29 148.0015.69 7.25 -3.20 -18.58 N71.42°W 16.77 6.17 3.92 ZK03 77.00 11.91 10.22 -0.63 -18.40 N71.60°W 12.12 10.01 2.04 95.50 10.66 8.57 -0.86 -19.75 N70.25°W 10.96 8.27 2.53 105.50 15.89 10.53-0.45 -4.78 N85.22°W 15.9310.49 2.80由表5可得到汶川MS8.0地震前龙门山断裂带附近浅表层地应力分布特征:1)3个主应力值之间的关系.3个主应力的关系表现为σbmax(最大水平主应力)>σbmin(最小水平主应力)>σbv(垂直应力),与震后相比无变化.2)最大水平主应力值分布规律.ZK02最大水平主应力σbmax为16.77—19.08MPa;ZK03为11.18—15.50MPa.距断裂最近的ZK02最大水平主应力值明显高于距断裂距离稍远的ZK03,呈现出随着距断层距离的减小而增加的趋势. 3)最大剪应力值分布.在ZK02中,初始最大剪应力τbmax在80—150m范围内为6.43—7.90MPa,平均为7.27MPa;在ZK03中,约77—106m 范围内为4.33—6.35 MPa,平均为5.23MPa.此结果显示出越靠近断裂,最大剪应力值越高的趋势.最大剪应力的这一分布态势与郭啟良等(2009)的研究结果和认识一致. 4)最大水平主应力方向.计算得到北川、江油地区震前的最大水平主应力方向约为N67°—88°W,即WNW--EW向(表5).该结果与龙门山地区构造应力场的主压应力方向基本吻合(刘光勋等,1986;崔效锋,谢富仁,1999;谢富仁等,2003;安其美等,2004),与汶川MS8.0地震的震源机制解的P轴方向(WNW),以及4.7级以上多数余震震源机制解P轴方位(N60°—70°W)比较一致(胡幸平等,2008;郑勇等,2009;崔效锋等,2011).该方向同样有利于研究区域内该段断裂带产生的右旋走滑活动.3.5 汶川MS8.0地震对龙门山断裂带附近浅表层地应力环境的影响1)对初始最大水平主应力值的影响.受断层错动位移引起的附加应力的影响,龙门山断裂带附近北川、江油地区的初始最大水平主应力值有所降低,越靠近断裂带,初始最大水平主应力的降低值也越多(图4、图8).图8 ZK02和ZK03位置初始最大水平主应力(SH)降低值比较(h<200m)Fig.8 Contrast of decreased initial maximum principal stress betweenZK02and ZK03(h<200m)比较ZK02与ZK03地震前后最大水平主应力值(表2、表5),还可以明显看出,在相同位置上,震前断裂带附近最大水平主应力高度集中,震后该值又大幅降低.此外,距断层不同位置处最大水平主应力值在地震前后的分布规律也有明显差异.表现为:震前,最大水平主应力值与断裂垂直距离呈反比的趋势;震后,最大水平主应力值与断裂垂直距离呈正比的趋势.2)对最大剪应力的影响.发震断裂附近最大剪应力值在地震前后的分布规律有明显差异.表现为:震前,最大剪应力与断裂垂直距离呈反比的趋势;震后,最大剪应力与断裂垂直距离呈正比的趋势.3)对初始最大水平主应力方向的影响.在ZK02和ZK03位置,计算得到的震前最大水平主应力方向平均约为N73°W;震后地应力实测得到的最大水平主应力方向介于NNE--ENE之间,优势方向为N53°—65°E,平均约为N58°E,与震前相比逆时针偏转了约49°.4 讨论与结论汶川MS8.0地震发生约1年后,地应力测量结果显示断裂带附近最大水平主应力方向与区域构造应力场方向存在明显的差异,对产生该差异的解释不同学者的观点也不尽相同.有研究表明,汶川MS8.0地震后,在北川、平武以及汶川地震破裂带的最北端有相当一部分4.7级以下余震的P轴方向为ENE,认为可能是由于汶川地震主断裂上除了发生余震外,同时引发了某些未知的NNW走向的次级小断裂活动(崔效锋等,2011).本文研究区ZK02和ZK03位置测量得到的最大水平主应力方向(NE--ENE)与该类余震的震源机制解P轴方位比较一致,因此,不排除研究区附近隐伏的NNW向次级小断裂活动对浅表层应力环境的影响.此外,还有研究认为,岷山隆起可能对来自西侧的中下地壳软流层物质起阻挡作用,使其发生北东方向分流.其上部的上地壳物质也发生了同方向的运动,从而应力方向由NW向NE转换.而远离岷山隆起带的区域,应力方向又逐渐趋于NW向,在中央断裂的北川县—南坝镇段主应力方向为NE--ENE(刘健等,2012).该观点也值得进一步商榷.本文根据地震活动产生的附加应力场对初始应力场的影响,认为造成该差异的原因主要是大震活动使得主压应力方向在震后发生偏转.通过对比龙门山断裂带附近北川、江油地区两钻孔地震前后的地应力分布特征,可以得出如下结论:1)在断裂带附近地壳浅表层,3个主应力的关系在地震前后均表现为SH>Sh>Sv(或σbmax>σbmin>σbv),显示出研究区域内水平构造应力作用占主导. 2)在断裂带附近相同位置上,最大水平主应力值在大震前后分别呈现出高度集中和大幅降低的现象.3)在断裂带附近不同位置上,最大水平主应力和最大剪应力值的分布规律在地震前后均表现出明显差异:震前,最大水平主应力和最大剪应力值与断裂垂直距离呈反比的趋势;震后,最大水平主应力和最大剪应力值与断裂垂直距离呈正比的趋势. 4)大震发生约1年后,断裂带附近北川、江油地区地壳浅表层构造应力场的优势方向为NE--ENE,与震前相比,逆时针偏转了约49°.然而,相对于汶川MS8.0地震震源深度,本文研究区中地应力测量钻孔的深度较浅,用地壳浅表层的地应力测量结果分析构造应力场、解释地震等现象难免存在片面性;在断层错动位移引起的附加应力场模拟计算中所采用的本构关系、地质模型及施加载荷条件等与实际情况难免存在差异,且整个过程属于静态模拟,也并没有考虑大震后大量余震活动对断裂带附近应力场的影响.此外,已有认识表明,大震活动对发震断裂及附近地区浅表层最大水平主应力的影响往往具有时间效应,随着。
龙门山断裂带上的历史地震———重读《四川地震资料汇编》为接受唐山大地震的惨痛教训,防止此类突发事件的再次发生,国务院于1977年批准中国社会科学院、中国科学院、国家地震局《关于汇编出版中国地震历史资料》的请示报告,并发文各省先行编纂出版,然后汇编成全国地震历史资料汇编。
这一决策是正确的。
《四川地震资料汇编》工作起步很早,1977年由四川省社会科学院、四川省地震局派历史、地震方面学者,于1979年底编成一、二卷50万字,1980年由四川人民出版社出版,当时引起全国地震界的赞许,并获四川省科技二等奖。
此后,四川省地震局又编成第三卷52万字,由成都地图出版社于2000年出版发行,成为经济建设、抗震防震的不可或缺的参考资料。
特别是在受印度板块对亚洲次大陆的挤压,造成喜马拉雅山的抬升,四川地壳满布伤痕,历史地震连年不断的情况下,更加引起社会的严肃关注。
此皆说明当时领导和各界的重视;但事过境迁,这部书的有力提示,就逐渐被人们淡忘了,就连嗣后由江在雄研究员主编的《四川地震志》,也未引起人们的阅读兴趣。
但现在来读《四川地震资料汇编》,当翻阅到四川大地震的有关条目时,你会如同看到5·12汶川大地震惨景那样,泪洒衫襟……这里专述龙门山断裂带历史诸地震,以印证这里在历史上是最强烈地震发震区。
龙门山断裂带地震有规律可循,震级7级以上每三五十年就发生一次,5、6级及有感地震记载更多。
且不说那些“蜀地震”、“西川大震”,难确定震中的记载,仅自公元278年阴平、广武(今青川)有地震记载以来,这条死亡谷中,已不知埋葬了多少藏、羌、汉、回各民族百姓,甚至包括土司、汉官全家。
其中威州、茂州、汶川地震就有50余次(由于记载不详,难定震级)。
现摘数例,以供研究。
一、1657年大地震1657年(清顺治十四年)4月21日,威州、茂州、汶川、平武、江油、石泉(北川)、彰明(今并入江油)等处地震,“山崩石裂,江水皆沸,房屋城垣多倾,压死男妇无数,并成都西南俱动”。
范晓:汶川大地震地下的奥秘原载《中国国家地理》2008年5月12日,汶川发生了8级大地震。
四川省青川县、北川羌族自治县、茂县、汶川县、都江堰市等受灾严重的地区,究竟处于什么样的地质构造带上?龙门山地震带是历史上的地震活跃区域吗?岷江上游的水电开发以及工业开发区的扩展等挖掉了大量山体的坡脚,改变了岷江上游河谷的地形地貌,这对地质稳定的影响到底有多严重?修建水坝到底会不会诱发地震?地质专家范晓从地质角度深刻剖析了这场特大地震灾害。
满目废墟的绵竹市汉旺镇,镇中心孤兀残立的钟楼,指针停止在14时28分,它记录了2008年5月12日这个永远难以抹去的惨痛时刻,这个地覆天翻、山河巨变的惨烈一幕。
和唐山大地震一样,汶川大地震来得似乎没有一点征兆,而当它一出现,便让整个中国乃至世界大惊失色。
地震发生时,我乘坐的越野车正行驶在成都望江楼附近的府河边。
“我当时感觉到汽车在发飘”,驾驶员老赵事后这样说。
因汽车在行驶,我当时并未感觉到震动,只看到路旁楼群里冲出大批脸色煞白、惊恐万状的人们,向着府河边狂奔。
我们以为河里出了事,便停下车观看,这时才感觉到汽车在剧烈地左右摇晃,我们终于明白,地震!汽车不停地在晃,我打开车门下车,地面也在剧烈晃动,感觉像是踩上了软软的东西,有点站立不稳和下坠。
最让人不敢相信的是,成都竟会有这么强烈的震感,这是所有在成都生活过的人都不曾经历过的。
我当时想到的是,成都附近一定有地方发生了罕见的强烈地震。
下午3点多钟,在川大校园里,一位学生骑车过来说,“汶川,7.8级”。
这是我最初得到的信息。
从沉寂到复活,龙门山地震带一反常态美国地质调查局测定的汶川地震震级为里氏7.9级,中国地震局公布的数据先后有8.0级、7.6级、7.8级,尔后又修订为8.0级。
震级的差别看似不大,但地震释放的能量,8.0级可以是7.8级的2—3倍,也大致相当于6.0级的900倍。
震中位置,中国地震局和美国地质调查局公布的数据非常接近,分别为:北纬31.0°,东经103.4°;北纬30.989°,东经103.329°。
四川龙泉山断裂带及其活动性与潜在地震危险性讨论黄伟;江娃利【摘要】The Longquanshan fault zone is a regional fault which is located between strongly concaved block of western Sichuan basin and stably uplifted block of middle Sichuan. After the Wen-chuan earthquake in 2008, the earthquake risk potential of this fault has been greatly concerned. In this paper, the distribution, late Quaternary activity, deep structure and formation mechanism of Longquanshan fault zone are discussed. It's possible that the north segment section of Longquanshan fault zone is distributed along the west side of Lonquanshan mountain at east of Deyang city. The fault emerges in both wings of anticline on the middle segment of the fault; and the south segment of the fault is mainly W-dipping. The fault has been active since Late Pleistocene. The previous terrace investigation demonstrated that the fault zone even actived in Hol-ocene. Considering the evaluating the earthquake risk potential of this fault, further investiga-tiong on the activity time, deep structure and movement mode of the fault zone is deserved to be done.%龙泉山构造带是四川盆地内川西强烈断陷区和川中稳定隆起区之间的一条区域性断裂.2008年汶川地震后该断裂带未来的强震潜势备受关注.本文对该断裂带的展布、晚第四纪活动性、深部构造形成机制以及断裂带未来的地震危险潜势进行了讨论.断裂带北段位于德阳东侧龙泉山脉西缘;龙泉山脉中段的山体两翼存在断裂;断裂带的南段以向西倾斜的断裂为主.这些断裂在晚更新世以来曾有活动,前人阶地调查显现该断裂带全新世存在活动.考虑到该断裂带未来的地震潜势评估,值得对该断裂带的活动性及断裂带深部构造和运动方式开展进一步的调查.【期刊名称】《地震工程学报》【年(卷),期】2012(034)001【总页数】7页(P50-56)【关键词】四川盆地;龙泉山构造带;晚第四纪活动;前陆盆地前隆;未来地震潜势【作者】黄伟;江娃利【作者单位】中国地震局地壳应力研究所,北京 100085;中国地震局地壳应力研究所,北京 100085【正文语种】中文【中图分类】P315.240 引言龙泉山构造带是四川盆地内喜山构造期形成的一条NNE方向展布的褶皱构造带。
龙门山断裂带晚第四纪活动性分段的初步研究陈国光;计凤桔;周荣军;徐杰;周本刚;黎小刚;叶友青【期刊名称】《地震地质》【年(卷),期】2007(29)3【摘要】NE向展布于松潘-甘孜造山带与扬子陆块之间的龙门山断裂带,是由后山断裂等4条主干断裂及其控制的冲断构造岩片组成的具前展式发育特点的推覆构造带.它形成于印支运动,此后多次活动,第四纪以来活动强烈,但不同地段活动程度具有明显的非均一性.根据地貌、地质构造、布格重力异常和地震活动等资料的综合分析研究认为:1)以位于虎牙-北川-安县一线的近SN向虎牙断裂和擂东断裂为界划分出断裂带西南段和东北段,其活动性迥然不同,西南段晚更新世以来活动强烈,中小地震频繁;东北段第四纪活动微弱,仅偶有小震分布.2)在青藏高原被挤压隆升和块体侧向滑移的作用下,川青地块向SEE滑动,使它东缘发育的岷山隆起与被其截切的龙门山断裂带西南段一起构成了川青地块东部的活动边界,而龙门山断裂带东北段则被遗弃.【总页数】17页(P657-673)【作者】陈国光;计凤桔;周荣军;徐杰;周本刚;黎小刚;叶友青【作者单位】中国地震局地质研究所,北京,100029;中国地震局地质研究所,北京,100029;四川省地震局,成都,610041;中国地震局地质研究所,北京,100029;中国地震局地质研究所,北京,100029;四川省地震局,成都,610041;四川省地震局,成都,610041【正文语种】中文【中图分类】P315.2【相关文献】1.龙门山断裂带晚第四纪的大地震活动——来自古地震研究的资料 [J], 冉勇康;王虎;陈立春;陈文山;梁明剑;徐锡伟2.建立在雷达卫星影像判读基础上四川龙门山断裂带晚第四纪活动特征研究 [J], 江娃利;张景发;谢新生;刘旭东;龚丽霞;姜文亮;孙昌斌3.龙门山断裂带西南段晚第四纪活动性调查与分析 [J], 张岳桥;李海龙4.龙门山前山断裂北段晚第四纪活动性研究 [J], 陈立春;陈杰;刘进峰;李峰;杨晓平;冉勇康5.龙门山断裂带北段晚第四纪活动性讨论 [J], 李传友;宋方敏;冉勇康因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
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马晓雪;吴中海;李家存;周春景;李凯;王继龙【摘要】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.【期刊名称】《地质力学学报》【年(卷),期】2016(022)003【总页数】20页(P548-567)【关键词】龙门山构造带;遥感解译;活动断裂;潜在震源区;芦山地震【作者】马晓雪;吴中海;李家存;周春景;李凯;王继龙【作者单位】首都师范大学资源环境与旅游学院,北京100048;中国地质科学院地质力学研究所,北京100081;资源环境与地理信息系统北京市重点实验室,北京100048;国土资源部新构造运动与地质灾害重点实验室,北京100081;中国地质科学院地质力学研究所,北京100081;国土资源部新构造运动与地质灾害重点实验室,北京100081;首都师范大学资源环境与旅游学院,北京100048;资源环境与地理信息系统北京市重点实验室,北京100048;中国地质科学院地质力学研究所,北京100081;国土资源部新构造运动与地质灾害重点实验室,北京100081;首都师范大学资源环境与旅游学院,北京100048;中国地质科学院地质力学研究所,北京100081;资源环境与地理信息系统北京市重点实验室,北京100048;国土资源部新构造运动与地质灾害重点实验室,北京100081;中国地质科学院地质力学研究所,北京100081;国土资源部新构造运动与地质灾害重点实验室,北京100081;中国地质大学地球科学与资源学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】P627;P315.2龙门山右旋走滑逆冲构造带构成了青藏高原东缘的主要边界,也是我国南北地震带的重要组成部分。
龙门山断裂带科学探源 从成都向西北方向159公里便是有“川西锁钥”之称的汶川县。昨天下午14时28分,7.8级的强烈地震猝然降临这里。 汶川县“因县西汶水为名”,东西宽84公里,南北长105公里,而汶水即为岷江。如果可以鸟瞰这里,蜿蜒的岷江由县北部入境,贯穿东部,长达88公里。你也会发现,这里的地势由西北向东南倾斜,西部多分布海拔3000米以上的高山,四姑娘山海拔更高为6250米,东南部岷江出口处海拔则仅为780米。相对高差大, 地形坡度陡, 临空面发育, 沟谷纵横,切割强烈。西南部受制于邛崃山系,东北部为龙门山脉所控。 据有关专家介绍,全球7级以上地震每年18次,8级以上1~2次。我国受印度洋板块和太平洋板块推挤,地震活动比较频繁。中国地震局地震预测研究所研究员张国民告诉新华社记者,从大的方面来说,汶川地处我国一个大地震带——南北地震带上,中部地区的中轴地震带位于经度100度到105度之间,涉及地区包括从宁夏经甘肃东部、四川西部直至云南,属于我国的地震密集带。从小的方面说,汶川又在四川的龙门山地震带上。因此,这里发生地震的几率较高。 斜跨北东南西方向的龙门山断裂带,位于四川盆地与青藏高原东缘之间,其规模大而位臵特殊。该地震带长约400公里,宽70公里。 变化多端的地形地貌是大地构造活动与地表共同孕育的结果。龙门山形成于中生代和早新生代。 现今龙门山最显著的地貌特征就是南北分段性:北段海拔普遍处在1 000 m至2 000 m之间。沿北东方向,龙门山北段和四川盆地之间界限逐渐模糊;南段地形陡峭,盆山界限清楚。 龙门山地区宏观上看构造性质相似, 受力环境一致, 地质学家近年来进行了不少整体研究。汶川县处于九顶山新华夏构造带, 地质构造复杂, 断层、褶皱发育, 构造对岩土体的改造强烈。同时, 区域构造运动应力场的作用使岩体节理裂隙发育, 岩性破碎, 结构面发育, 从而使岩体力学性质大为变化, 为地质灾害的发育提供了条件。 1610~1900年龙门山地震带只有2次强震记载,而1900年后的阶段较为活跃,1900年至2000年这100年间5级以上地震则比较完整, 共发生14次地震, 即1900年邛崃地震、1913年北川地震、1933年理县和茂县地震、1940年茂县地震、1941年康定地震、1949年康定地震、1952年康定和汶川地震、1958年北川地震、1970年大邑地震和1999年绵竹地震等。 四川省地震局成都基准台江道崇曾详细研究了龙门山地震带地震活动特征,他指出,1960年以来大于等于4.5级的地震有明显“成组”发生特征,可以把此间(1960~1994)14次地震划分成7组, 除了第6组为次地震外, 其余各组均成对出现。1995年,有研究表示,该带强震频度不高,中等地震相对活跃。强震活动的盛衰变化没有明显规律,其主体活动地段为汶川-茂县一北川段和天全一宝兴段,二者的强震具有交替发生的特点。 不过汶川县地震台的陈晓华在上世纪90年代中期研究发现了一些变化,龙门山地震带(中南段)中强地震具有明显的迁移特征。即1900年前的中强地震的迁移规律是由北(北东)往南(南西)迁移;1900年以来的中强地震的迁移规律正好相反,即由南(南西)往北(北东)迁移。 根据美国国家地震调查局(USGS)的测量数据,昨天的大地震震源深度约为10公里。《财经》杂志引述研究人员的话指出,且不论美国国家地震调查局的数据是否准确,但此次大地震属于浅源地震,当无疑义。通常,震源位于地下70公里之内的,都称为浅源地震,“震源深度越浅,地震能量越大。” 本报记者在《四川地震》2007年6月期上查到四川省地震局地震监测研究所对当年1~3月的全省地震月报目录(里氏震级ML ≥3.0),共有22处,其中2007年2月12日的那次地震震中也为汶川,震级3.2级,深度8公里。 四川省地矿局攀西地质大队胡炎认为:X形活动断裂带控制着川、滇两省大多数主要地震的发生, 如“跷跷板”两端之互动。据已发生过的破坏性地震资料看, 一般情况下, 南东向组发震时, 北西向组在休息,反之亦然。 有关专家告诉新华社记者,在地震学中,一般发生的震级越高,其破坏力度越大。这次汶川地震7.8级,其震中地区的破坏力度在10度左右,会造成房倒屋塌、地质滑坡和地面裂缝等灾害。由于一般地震不可能一次释放所有能量,因此四川周边地区有可能发生余震。
在专业研究者那里,龙门山断裂带是由3条大断裂构成,自西向东分别是龙门山后山断裂,龙门山主中央断裂,龙门山主边界断裂。后山断裂为一逆冲断裂,此次地震受灾的汶川、茂汶即分布在其上,同时它还是1657年大震发生的区域。此次受灾的北川落在主中央断裂上,它属于逆—走滑断裂。同样受灾的都江堰市落在主边界断裂上,属于逆冲断裂。
但这只是一般的认识,并不是所有的研究者都能认同。学术论文中,对龙门山断裂带的认识及分类多出歧见。
即使同在地质力学研究所里,接受《科学时报》记者采访的几位研究员中,对于龙门山断裂带的延伸走向也难以统一认识。
因此,尽管它的历史足够悠久,吸引了足够多的专家学者为其耗费精力与智力,但它对于人们而言依然是一个谜。不过这也不足称怪:它穿过千差万别的地形,切割出一条谜一般的路径,更多的时候,它潜伏于地表下,甚至还分出若干条小的支脉。研究人员通常无法透视地下的情况,往往难以断定哪一个才是真正的主脉。
人们如此关注龙门山断裂带,是因为地震往往由断层断裂引发。通常当人们被问及地震发生原因时,往往给出这样的答案。 关键词就是断层。一般地,从事地震研究的科学家认为,当断层突然断裂时,地壳中与这条断层邻近的两个断块会突然发生水平方向或者垂直方向的错动,从地层深处发生断裂的那个点上会有巨大的能量释放出来,这种能量以地震波的形式辐射开来。一种叫做P波的地震波在传播过程中会拉伸或者压缩岩石,另一种S波则使岩石发生横向摆动。地质学家通过分布在世界各地的地震监测站对这两种地震波进行记录,就能够确定震源的位置以及处于震源正上方的地面位置,即震中。地震发生时,P波和S波在地球表面上形成表面波,引起地面的上下震颤和左右摆动,通常沿着发生断裂的断层传播时能量是最强烈的。
但是,还是会有很多个问号:断层是怎样断裂并引发地震的?又是什么让地震停下来?断层在发生灾难性的断裂前是否存在人类可以认识的模式或者规律……
马宗晋院士认为,目前世界上的地震预测还说不出理论上预测的结论,根本原因在于各个地区地下的地质情况千变万化。
地质力学研究所的专家也认为,上天容易下地难,与对天空的认知相比,人类有关脚下地球的知识依然有限,而且个体知识储备的差异也使得对于同一个研究对象的理解不尽相同。值得庆幸的是,科技的进步已经在逐步缩小这种理解上的差异,不过根本的困难在于,由于地质情况跨越的时空尺度往往超越人类的极限,相关的研究在实验室条件下不易获得可靠的结果。
笼罩在龙门山断裂带上的疑问,也是关于地震发生根本原理的疑问,注定需要人们积累足够的认识,依赖更为先进的探测手段,获取充分的约束性研究条件,才能最终得到解答。
龙门山断裂带印支期左旋走滑运动及其大地构造成因 摘 要:
位于青藏高原东缘的龙门山构造呈北东--南西向将松潘-甘孜褶皱带和华南地块分割开。前者主要是由一套巨厚的三叠纪复理石沉积组成,分布在古特提斯海的东缘。后者由前寒武纪基底和上覆的古生代和中生代沉积盖层组成。位于汶川-茂汶断裂以东的前龙门山存在一系列倾向北西的逆掩断层,它们将许多由元古宙和古生代岩层组成的断片向南东置于四川盆地的中生代红层之上,构成典型的薄歧构造。许多研究由此断定松潘-甘孜褶皱带和四川盆地之间在中生代发生过大规模的北西-南东向挤压。然而,汶川-茂汶断裂西侧的松潘-甘孜褶皱带内部的挤压构造线大多是垂直于而不是平形于龙门山断裂带,这表明当时的挤压应力不是北西-南东向而是北东-南西向。近年来在龙门山构造带内发现,在三叠纪时龙门山断裂带在发生推覆的同时还经历过大规模的北东-南西向的左旋走滑运动,协调走滑运动的主要构造为汶川-茂汶断裂。走滑运动的成因与松潘-甘孜褶皱带北东-南西向缩短有关。汶川-茂汶断裂的左旋走滑在龙门山的北东端被古特提斯海沿勉略俯冲的消减和发生在大巴山的古生代/中生代岩层的褶皱和冲断作用被吸收,在龙门山的南西端被古特提斯海沿甘孜-理塘俯冲带的消减和松潘-甘孜三叠纪复理石的褶皱和冲断作用所吸收。因此,汶川-茂汶断裂实际上为古特提斯海和华南地块之间的一个转换断层。松潘-甘孜三叠纪复理石带的北东-南西向缩短很可能与其向西的逃逸运动有关。这些复理石 积原先大部分可能堆积在秦岭一带,在印支期华南地块和华北地块发生陆内汇聚的过程中被挤出。除此之外,位于龙门山北东端的碧口断块可能也是从秦岭中挤出来的。
汶川地震余震的规律及对我市的影响预测 斜跨北东南西方向的龙门山断裂带,位于四川盆地与青藏高原东缘之间,其规模大而位臵特殊。该地震带长约400公里,宽70公里。 龙门山断裂带是由3条大断裂构成,自西向东分别是龙门山后山断裂,龙门山主中央断裂,龙门山主边界断裂。后山断裂为一逆冲断裂,此次地震受灾的汶川、茂汶即分布在其上,同时它还是1657年大震发生的区域。此次受灾的北川落在主中央断裂上,它属于逆—走滑断裂。同样受灾的都江堰市落在主边界断裂上,属于逆冲断裂。 由于一般地震不可能一次释放所有能量,因此四川周边地区有可能发生余震。