應(yīng)丹琳,李忠權(quán),曾 慶,李志軍,萬雙雙,杭文艷,李洪奎,應(yīng)文峰
(1.北京大學(xué) 地球與空間科學(xué)學(xué)院,北京100871;2.國土資源部構(gòu)造成礦成藏重點實驗室(成都理工大學(xué)),成都610059;3.中國石油西南油氣田分公司 勘探開發(fā)研究院,成都610051;4.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室(成都理工大學(xué)),成都610059)
地震具有突發(fā)性和破壞性,是迄今為止尚不能準(zhǔn)確預(yù)報的最大的自然災(zāi)害之一。從2008年到現(xiàn)在,四川相繼發(fā)生了“5·12”8.0級汶川地震和“4·20”7.0級蘆山地震,這2次大地震及由地震所引起的次生地質(zhì)災(zāi)害帶來了慘重的社會經(jīng)濟損失和人員傷亡。其中“5·12”汶川地震的震源深度為10~20km,震中距成都約80km,最大烈度達Ⅺ度,為新中國成立以來國內(nèi)破壞性最強、波及范圍最廣、總傷亡人數(shù)較多的一次地震,共造成10多萬人傷亡,經(jīng)濟損失達萬億元?!?·20”蘆山地震震源深度為13km,震中距成都約110 km,成都、重慶及陜西的寶雞、漢中、安康等地均有較強震感。此次地震最大烈度達Ⅸ度,受災(zāi)范圍約15 720km2,近200人死亡,一萬多人受傷,經(jīng)濟損失巨大。
汶川地震后,中外專家對龍門山構(gòu)造帶的地表破裂、次生災(zāi)害、現(xiàn)今應(yīng)力場、地震動力學(xué)機制等進行了廣泛研究,取得了豐碩成果。在蘆山地震發(fā)生后,國內(nèi)外專家學(xué)者對此次地震的性質(zhì)也是眾說紛紜。目前一致認(rèn)為這2次地震均是由斷裂活動所引起的構(gòu)造地震,是由于印度洋板塊的碰撞擠壓,構(gòu)造應(yīng)力能量的長期積累,最終在地殼脆弱地區(qū)——斷裂部位釋放巨大的能量,發(fā)生地震[1]。多數(shù)專家認(rèn)為在巴彥喀拉地塊或者青藏高原深部地殼熔融體向東和向東南運動的過程中,四川盆地這個相對堅硬、穩(wěn)定的地塊阻隔了物質(zhì)的運動,從而形成上沖型的斷裂帶——龍門山構(gòu)造帶[2-13]。隨著全球板塊活動的加劇[11,12],在巴彥喀拉地塊的東邊界引發(fā)了地震[2-13]。此外,還有學(xué)者提出四川地震的發(fā)生可能與太平洋板塊的關(guān)系更為密切。羅志立等認(rèn)為龍門山?jīng)_斷帶具有中國地質(zhì)特色的中國型(C型)沖斷[14],認(rèn)為汶川地震是印度板塊或太平洋板塊推擠中國大陸板塊產(chǎn)生的遠端效應(yīng),可能是受太平洋板塊推擠中國大陸板塊觸發(fā)陸內(nèi)俯沖引起的大地震,與印度板塊擠壓關(guān)系不大[15]。
關(guān)于蘆山地震是否為汶川地震的余震,學(xué)者的看法不一。陳運泰、秦四清、范曉、沈正康和美國杰西卡.特納等認(rèn)為,蘆山地震是汶川大地震的一次強余震。其中陳運泰、秦四清的理由是蘆山地震同樣發(fā)生在龍門山斷裂帶上,距離汶川地震破裂區(qū)幾十千米的距離也還不算太遠;周本剛、嵇少丞、周永勝、曹俊興、潘懷文等主要依據(jù)2次地震發(fā)生的時間、位置、震級、烈度及地表破裂程度等的差別[6-10],認(rèn)為蘆山地震為一次獨立地震。
總之,對于這2次強震,不同學(xué)者都從自己的專業(yè)領(lǐng)域提出了自己的認(rèn)識;但是對于2次地震發(fā)震構(gòu)造單元、發(fā)震斷裂特征,以及今后發(fā)震演變趨勢等研究偏少。針對這些問題,本次研究在收集了遙感、DEM、地面地質(zhì)及蘆山震區(qū)人工地震剖面的基礎(chǔ)上,對網(wǎng)上公布的蘆山地震震中數(shù)據(jù)、地震機制解、余震分布數(shù)據(jù)和地震的地表破裂情況進行了分析,對蘆山地震和汶川地震的基本特征進行了研究,并將二者進行了綜合對比。
2013年4月20日上午8點2分,四川省蘆山縣發(fā)生Ms7.0級地震,根據(jù)中國地震臺網(wǎng)中心公布的信息,地震震中為北緯30.3°、東經(jīng)103°,震源深度13km。根據(jù)這一經(jīng)緯度數(shù)據(jù)在1∶250 000寶興幅地質(zhì)圖上進行投影,震中位于四川盆地南寶山向斜與蘆山向斜交界處(圖1),處于四川盆地西南部,其中南寶山向斜與蘆山向斜由白堊系與新生界組成。震中位于雙石斷裂和彭灌斷裂東側(cè),屬雙石斷裂下盤,距雙石斷裂約1.5 km,距彭灌斷裂約10.5km。
圖1 蘆山地震震中周邊地質(zhì)圖Fig.1 The epicenter geological map of the Lushan earthquake
圖2為中國地震臺網(wǎng)中心公布的蘆山地震余震平面分布圖,從圖中可以看到,地震余震在龍門山前緣彭灌斷裂出露線兩側(cè)大致呈橢圓狀分布。圖3為蘆山地震烈度分布圖,等烈度線圍繞震中也大致呈橢圓狀分布。這說明此次地震破裂為點狀破裂,受先存雙石斷裂和彭灌斷裂控制不明顯。
根據(jù)蘆山地震主震的震中位于四川盆地雙石斷裂下盤,震源深度>10km,盆地內(nèi)震中附近不存在相應(yīng)的地表大斷裂等特點,推斷本次蘆山地震發(fā)震斷裂應(yīng)為盆地內(nèi)的隱伏斷裂或新生斷裂,所以震后地表破裂不明顯。
2008年5月12日14點28分發(fā)生的Ms 8.0級汶川地震,根據(jù)中國地震臺網(wǎng)中心公布的信息,地震震中為北緯31°、東經(jīng)103.4°,震源深度14 km。按這一經(jīng)緯度數(shù)據(jù)在1∶200 000灌縣幅地質(zhì)圖上進行投影,震中位于龍門山推覆構(gòu)造帶映秀—北川斷裂西側(cè)(圖4),彭灌雜巖體的西南角英云閃長巖中。震中距映秀—北川斷裂約1.1 km,距彭灌斷裂約12km。
圖2 蘆山地震及余震平面分布圖
圖3 蘆山地震地震烈度分布圖Fig.3 The intensity distribution of the Lushan earthquake
圖5為汶川地震余震平面分布圖,從圖中可見,汶川地震余震沿映秀—北川斷裂呈線狀展布,完全受控于龍門山斷裂帶。
圖6為汶川地震地表破裂平面分布圖。從圖中可見,汶川地震造成的地表破裂十分明顯,破裂沿龍門山斷裂帶成NE方向延伸,長度可達240 km。破裂帶南段以上沖破裂為主,北段表現(xiàn)為走滑破裂,完全受控于龍門山斷裂帶。
圖4 汶川地震震中周邊地質(zhì)圖Fig.4 The epicenter geological map of the Wenchuan earthquake
圖5 汶川地震余震平面分布圖Fig.5 The distribution of the Wenchuan earthquake's aftershocks
根據(jù)汶川地震主震的震中位于龍門山推覆構(gòu)造帶的映秀—北川斷裂西側(cè)上盤、震源深度>10 km、破裂方向為北東229°、傾角為32°等特點,推斷汶川地震發(fā)震斷裂為龍門山推覆體前緣的彭灌斷裂,上盤為上沖活動盤,因此上盤的映秀、北川地區(qū)受災(zāi)嚴(yán)重。
圖7為蘆山地震、汶川地震的震中周邊地區(qū)斷裂構(gòu)造分布簡圖,此圖根據(jù)1∶500 000四川省地質(zhì)圖及四川省數(shù)字高程模型編制。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查資料可知,北東走向的龍門山斷裂帶由彭灌斷裂、映秀-北川斷裂、汶川斷裂共同構(gòu)成。其中推覆體前緣的彭灌斷裂為龍門山推覆構(gòu)造帶與四川盆地的分界線;雙石斷裂、新開店斷裂、熊坡斷裂及龍泉山斷裂為四川盆地內(nèi)斷裂,發(fā)育在三疊、侏羅、白堊及古近系這套中、新生代原置地層系統(tǒng)中。圖中標(biāo)出了蘆山地震與汶川地震的震中,兩者相距約86.25km。綜合對比2次地震的異同點如下。
a.發(fā)震構(gòu)造單元不同:汶川地震發(fā)生在龍門山推覆構(gòu)造帶中;而蘆山地震發(fā)生在四川盆地內(nèi),靠盆地西南側(cè)。
圖6 汶川地震地表破裂平面分布圖Fig.6 The surface ruptures distribution of the Wenchuan earthquake
b.發(fā)震斷裂不同:汶川地震由龍門山推覆構(gòu)造帶中出露地表的彭灌斷裂引發(fā),因此地表破裂明顯,余震及烈度都明顯受斷裂控制,呈NE方向線狀展布長達240km;而蘆山地震由位于盆地深處的隱伏斷裂或新生斷裂引發(fā),屬點式破裂,地表破裂不明顯,余震及烈度呈橢圓狀展布。
c.蘆山地震和汶川地震都屬構(gòu)造地震,從構(gòu)造動力學(xué)角度分析都與印度板塊向北擠壓碰撞有關(guān);但從構(gòu)造幾何學(xué)角度分析,2次地震的發(fā)震斷裂和發(fā)震構(gòu)造單元特征是不同的。
d.四川盆地西部現(xiàn)今表現(xiàn)為前陸盆地,俗稱龍門山前陸盆地或川西前陸盆地,其西界為彭灌斷裂、東界為龍泉山構(gòu)造,在此盆地中斷層具有前展式擴展的特點,隨著時間的推移,斷裂有逐漸向盆地內(nèi)擴展的趨勢,因此,應(yīng)加強對盆地內(nèi)隱伏斷裂研究的力度。
a.汶川地震發(fā)生在龍門山推覆構(gòu)造帶中;而蘆山地震發(fā)生在四川盆地內(nèi),靠盆地西南側(cè)。汶川地震由龍門山推覆構(gòu)造帶中出露地表的彭灌斷裂引發(fā),因此地表破裂明顯,余震及烈度都明顯受斷裂控制,呈NE方向線狀展布長達240km;而蘆山地震由位于盆地內(nèi)西南側(cè)地腹的隱伏斷裂或新生隱伏斷裂引發(fā),屬點式破裂,地表破裂不明顯,余震及烈度呈橢圓狀展布。
圖7 蘆山地震與汶川地震的震中周邊地區(qū)斷裂構(gòu)造分布簡圖Fig.7 The faulted structures distribution of the surrounding regions of the epicenter in the Lushan earthquake and the Wenchuan earthquake
b.兩次地震均屬構(gòu)造地震,從構(gòu)造動力學(xué)角度分析均與印度板塊向北擠壓碰撞有關(guān);但2次地震發(fā)震斷裂和發(fā)震構(gòu)造單元特征是不同的,應(yīng)屬2次獨立地震。
c.盆地中斷層具有前展式擴展的特點,隨著時間的推移,斷裂有逐漸向盆地內(nèi)擴展的趨勢,因此,應(yīng)加強對盆地內(nèi)隱伏斷裂研究的力度。
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