王夫運， 趙成彬， 酆少英， 姬計法， 田曉峰，魏學(xué)強， 李怡青, 李吉昌， 花鑫升

中國地震局地球物理勘探中心， 鄭州 450002

?

深反射剖面揭示的蘆山7.0級地震發(fā)震構(gòu)造

王夫運， 趙成彬*， 酆少英， 姬計法， 田曉峰，魏學(xué)強， 李怡青, 李吉昌， 花鑫升

中國地震局地球物理勘探中心， 鄭州 450002

蘆山地震發(fā)生在龍門山斷裂帶前緣.關(guān)于蘆山地震的發(fā)震斷層，有的認為是前山斷裂——雙石—大川斷裂，有的認為是山前斷裂——大邑斷裂擬或其他隱伏斷裂，發(fā)震斷裂究竟是哪條斷裂以及蘆山地震是不是汶川地震的余震？目前仍存在較大爭議.震后穿過蘆山地震區(qū)完成了一條長近40 km的深地震反射剖面，以確定蘆山地震的發(fā)震構(gòu)造.反射剖面顯示淺部褶皺和斷裂構(gòu)造發(fā)育，在上地殼存在6條逆沖斷裂，下地殼存在一條非常明顯的變形轉(zhuǎn)換帶，在深度16 km左右還存在一個滑脫層，淺部的6條斷裂最終都歸并到該滑脫層上.參考主余震精定位結(jié)果，蘆山地震的發(fā)震斷裂應(yīng)該是位于雙石—大川斷裂和大邑斷裂之間的隱伏斷裂F4，F(xiàn)2和F3斷裂受控于發(fā)震斷裂而活動，形成剖面上“Y”字型余震分布現(xiàn)象.隱伏斷裂F4屬山前斷裂，不是前山斷裂，因此蘆山地震不是汶川地震的余震.

蘆山地震； 發(fā)震斷裂； 隱伏斷裂； 雙石—大川斷裂； 大邑斷裂； 深地震反射剖面

1 引言

2013年4月20日蘆山MS7.0強烈地震和2008年5月12日汶川MS8.0強烈地震均與龍門山斷裂帶相關(guān)，前者位于西南段，后者在中段，震中相距85 km，兩次地震的余震區(qū)之間存在45 km的間隔(劉杰等，2013；詹艷等，2013).在不到5年的時間內(nèi)龍門山斷裂帶上連續(xù)發(fā)生了兩次強烈地震，可見該斷裂帶是一條活動性強的斷裂帶.汶川地震所在的龍門山斷裂帶中段自西向東發(fā)育3條近平行的汶川—茂汶斷裂、北川斷裂和彭灌斷裂，汶川地震是北川斷裂和彭灌斷裂活動的結(jié)果.而蘆山地震所在的龍門山斷裂帶西南段也由3條近平行的斷裂組成，即耿達—隴東斷裂、鹽井—五龍斷裂和雙石—大川斷裂，蘆山地震發(fā)生在雙石—大川斷裂的東側(cè)(趙博等，2013).

汶川地震和蘆山地震均與龍門山斷裂帶相關(guān)，時間相隔之短，震級之大，二者相距之近，并且在2次地震的余震之間還存在約45 km的空區(qū)，這些都充分反映了龍門山斷裂帶中南段地下構(gòu)造的復(fù)雜性，因此急待查清龍門山斷裂帶中南段的地下構(gòu)造特征，確定汶川地震和蘆山地震的地下構(gòu)造背景和地震孕育發(fā)生模式.由于蘆山地震發(fā)生在雙石—大川斷裂的東側(cè)，附近還有大邑斷裂、新開店斷裂及其他一些隱伏斷裂，蘆山地震的發(fā)震斷裂究竟是哪條斷裂？另外它是不是汶川地震的余震？目前尚無可靠結(jié)論(曹俊興，2013；李勇等，2013；李渝生等，2013；洪海春等，2013).目前一些地震研究機構(gòu)給出的地震破裂過程雖不盡相同，但所有震源破裂過程的結(jié)果均顯示破裂未達地表(劉成利等，2013；徐錫偉等，2013a；應(yīng)丹琳等，2013)，從而給地表地質(zhì)調(diào)查帶來困難，因此采用有效方法準確確定蘆山地震的發(fā)震斷層及其附近斷層的準確位置，對構(gòu)建蘆山地震的地震構(gòu)造模型、研究蘆山地震發(fā)震機制非常重要.汶川地震和蘆山地震后許多學(xué)者通過不同的方法、手段對汶川和蘆山地震區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造、發(fā)震機制等開展了大量研究，取得了很多成果(朱艾斕等，2005；胥頤等，2009；張紅艷等，2013；趙翠萍等，2013；鄭勇等，2013).然而由于方法所限，這些成果對揭示蘆山地震區(qū)的地殼深淺結(jié)構(gòu)的分辨顯得不足，無法獲得斷裂帶附近深淺結(jié)構(gòu)的精細圖像.深地震反射剖面技術(shù)是目前地學(xué)界公認的探測地殼深部結(jié)構(gòu)最為有效的技術(shù)之一，已在許多地區(qū)取得了很多重要的研究成果(方盛明等，2009；趙成彬等，2013)，本次利用深地震反射剖面技術(shù)對蘆山地震區(qū)的地殼結(jié)構(gòu)和斷裂構(gòu)造特征進行探測，根據(jù)穿過蘆山震區(qū)的深地震反射剖面，研究分析蘆山地震區(qū)的深部結(jié)構(gòu)和發(fā)震構(gòu)造特征，確定蘆山地震的發(fā)震斷層，為認識蘆山地震特殊的深部構(gòu)造背景、研究龍門山斷裂帶西南段的深部孕震環(huán)境以及該區(qū)未來的地震危險性提供重要資料.

2 研究區(qū)地質(zhì)構(gòu)造概況和深地震反射剖面位置

研究區(qū)位于龍門山斷裂帶西南段，構(gòu)造分區(qū)為龍門山構(gòu)造帶前山和山前帶.地表出露巖性主要有白堊系上統(tǒng)灌口組(K2g)和夾關(guān)組(K2j)泥巖、砂巖、礫巖，下統(tǒng)天馬山組(K1l)泥巖、砂巖、礫巖.局部出露志留系、泥盆系、三疊系和侏羅系，少量出露第四系全新統(tǒng)礫石層.該區(qū)地層以中下三疊統(tǒng)富膏鹽巖層(滑脫層)為界，發(fā)育上下兩套完全不同的構(gòu)造樣式.其上從雙石—大川斷裂向東至龍泉山構(gòu)造帶，發(fā)育數(shù)排平行排列或斜列的斷層相關(guān)褶皺，其下則很好地保存了先期的壘塹式張性構(gòu)造，盡管它們在印支期以來的擠壓過程中發(fā)生反轉(zhuǎn)，但幅度有限，反轉(zhuǎn)斷層也大多向上滑脫消失于該滑脫層內(nèi)，或部分延入侏羅系內(nèi)部(張勤學(xué)等，2007；李智武等，2009).

龍門山斷裂帶總體走向N45°E，傾向NW.自北西向南東，龍門山逆沖推覆構(gòu)造帶由3條西傾的鏟形主干斷裂帶組成(張岳橋等，2013)，即龍門山后山斷裂、中央斷裂及前山斷裂，這3條主斷裂帶自晚第四紀以來均顯示由北西向南東的逆沖運動，并伴有顯著的右旋走滑分量.蘆山地震發(fā)生的龍門山斷裂帶南段，疊瓦狀次級逆斷層發(fā)育.自西向東，排列著鹽井—五龍、雙石—大川、新開店、大邑、浦江—新津等幾條NE向斷層.其中鹽井—五龍斷裂是龍門山中央斷裂的南段，雙石—大川斷裂屬于前山斷裂的南段，為龍門山構(gòu)造帶東南側(cè)的邊界斷裂，新開店斷裂、大邑斷裂等則是四川盆地內(nèi)部的地表傾角較陡的隱伏斷裂(圖1)(林茂炳和陳運則，1996；董紹鵬等，2008).

本次深地震反射剖面位于四川省雅安市境內(nèi).由于工作區(qū)山高林密、植被較厚，有些地區(qū)為常年無人通行的無人區(qū)，為便于施工剖面沿彎線布設(shè)，剖面方向NW—SE.該剖面西北端(樁號0 km)位于寶興縣穆坪鎮(zhèn)的黃桷坪附近，坐標為：102°51′50.99″E，30°19′34.68″N；東南端(樁號40 km)位于名山區(qū)新店鎮(zhèn)陽坪村附近，坐標為：103°12′7.63″E，30°08′30.36″N，剖面全長40 km(圖1).剖面自西北向東南沿途經(jīng)過的村鎮(zhèn)主要有：寶興縣穆坪鎮(zhèn)、中壩鄉(xiāng)，蘆山縣雙石鎮(zhèn)、龍門鄉(xiāng)、隆興鄉(xiāng)，名山區(qū)上里鎮(zhèn)、建山鄉(xiāng)、新店鎮(zhèn)等.穿過的構(gòu)造主要有雙石—大川斷裂、蘆山向斜、新開店斷裂、中里向斜、蓮花山背斜、名山向斜和大邑斷裂等(冉永良等，2007).

圖1 蘆山地震區(qū)地質(zhì)構(gòu)造(徐錫偉等，2013b)和地震測線位置圖Fig.1 Geological structure (Xu et al., 2013b) and the location of the seismic profile within the Lushan earthquake area

3 數(shù)據(jù)采集和資料處理

地震波的激發(fā)采用鉆孔爆破震源，鉆孔深度25 m，單炮藥量24～30 kg，由于地殼深部和上地幔頂部反射能量較弱，為保證獲得清晰的中、下地殼反射，每間隔1 km左右增加一個井深40 m、藥量80～100 kg的大炮.地震波的接收使用法國生產(chǎn)的SN388型遙測數(shù)字地震儀，采樣間隔4 ms，記錄長度20 s，每個地震道使用10個10 Hz的地震檢波器串進行組合接收.為了兼顧地殼淺部(300～500 m)及中、深層的反射，采用排列中間激發(fā)、雙邊不對稱零偏移距接收的觀測系統(tǒng)，觀測系統(tǒng)參數(shù)為道間距30 m、800道接收、炮間距180 m、覆蓋次數(shù)67次.

資料處理采用FOCUS和GRISYS地震反射數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理方法主要有振幅能量均衡、折射靜校正、時變帶通濾波、二維傾角濾波、反褶積、正常時差校正(NMO)、傾角時差校正(DMO)、剩余靜校正、共面元疊加、疊后偏移和疊后剖面去噪等.尤其是采用了反褶積處理，明顯提高了深層反射的疊加能量，使深層反射的連續(xù)性明顯變好；采用傾角時差校正(DMO)技術(shù)，解決了大傾角地層因傾角時差的存在疊加時反射波同相軸得不到同相疊加而影響反射波疊加效果的問題；采用共面元疊加解決了彎曲測線因共中心點分散影響反射波疊加效果的問題，使剖面上大傾角地層反射波的疊加效果得到了明顯的增強，剖面信噪比也得到了一定程度的提高(王麗娜等，2003；劉建芳等，2007).

圖2a為該剖面的原始單炮試驗記錄圖，采用30 m道距、1001道接收、最小偏移距0 m、井深40 m、藥量100 kg.可以看到初至波同相軸扭曲明顯，反映了沿測線地形起伏變化較大.由于在施工中采取了相應(yīng)的抗干擾措施，獲得了信噪比較高的原始記錄，從圖2a上可以看到多組反射波，其中2～5 s和7～8 s之間都存在多組能量較強的反射波.而對于采用24～30 kg藥量激發(fā)的單炮記錄，2～5 s之間仍可以看到多組能量較強的反射波，但7～8 s之間的反射能量明顯較弱.

圖2b為由原始記錄經(jīng)過速度分析得到的平均速度剖面圖.該剖面平均速度在縱向上總體隨著深度的增加呈逐漸增大的趨勢，但淺部和深部增加的速度(即速度梯度)不同，總體表現(xiàn)為淺部速度梯度大、中深部速度梯度逐漸變小.在橫向上淺部(4 s以上)平均速度總體表現(xiàn)為比較穩(wěn)定，平均速度等值線基本呈水平形態(tài)；深部(4 s以下)平均速度基本呈兩端低、中間高的形態(tài)，其中西北端稍低，東南端較低，速度等值線呈明顯的下傾形態(tài).

圖2 研究區(qū)(a)單炮地震記錄和(b)平均速度剖面圖Fig.2 The seismic record profile (a) and the average velocity profile (b) in the research region

4 蘆山震區(qū)地殼結(jié)構(gòu)特征

圖3為該剖面的時間剖面圖，圖4為時間剖面解釋圖，圖5為地質(zhì)解釋剖面圖.由圖3可以看出，在樁號3～36 km、雙程反射時間7～9 s 和樁號0～39 km、雙程反射時間13～14.5 s之間，存在2組反射能量較強、橫向分段連續(xù)性較好的反射波組TC和TM，它們分別對應(yīng)來自上、下地殼分界面(C)和莫霍界面(Moho)的反射.圖4顯示C界面埋深約為19～23 km，Moho界面埋深約為39～40 km.TC和TM反射波組都是具有一定持續(xù)時間的反射條帶，這表明C和Moho界面都是具有一定厚度的薄層組合，其中C界面厚約1.0 km，呈兩端淺、中間深的下凹形態(tài),西北段向東南傾斜，東南段向西北傾斜，并在2段的相接處存在明顯的波組交叉干涉現(xiàn)象.Moho界面厚約2.5～4.0 km，略呈西北深、東南淺的傾斜形態(tài).

上地殼內(nèi)6.5 s以上存在多個清晰的反射波組，其下為相對的反射“透明帶”.尤其在4 s以上，可以明顯看出多組反射能量相對較強、橫向連續(xù)性較好、起伏變化形態(tài)明顯的反射震相TK、TJ、TT、T1和T2，這些震相都是來自基底以上沉積地層的反射，它們在整條剖面上都可以追蹤.根據(jù)該地區(qū)石油物探和鉆探資料(冉永良等，2007；張勤學(xué)等，2007；李勇等，2013)，其中TK、TJ和TT分別為來自白堊系、侏羅系、三疊系底界的反射，T1和T2為來自古生界內(nèi)部地層的反射，這些反射震相都存在明顯受構(gòu)造作用造成的同相軸中斷、錯斷等畸變現(xiàn)象.除上述反射震相之外，在剖面5～6 s之間還存在一組斷斷續(xù)續(xù)分布的略呈西北低、東南高的反射震相，根據(jù)石油物探資料它應(yīng)該是來自深層滑脫面的反射(李勇等，2013).而在T2和TC反射震相之間的上地殼內(nèi)，除了該滑脫面的反射之外，反射能量都較弱，僅存在一些斷斷續(xù)續(xù)的能量較弱的反射能量團，表現(xiàn)出了上地殼由脆性向脆-韌性過渡的典型的結(jié)晶基底特征，這表明上地殼內(nèi)結(jié)晶基底以下的巖石經(jīng)過高溫高壓的變質(zhì)作用，縮小了不同巖石之間的物性(波阻抗)差異，難以形成較強的反射.與上地殼相比，下地殼內(nèi)(7 s以下)很難識別出橫向連續(xù)性較好的反射波組，但在下地殼內(nèi)存在一些斷斷續(xù)續(xù)、延續(xù)較短的強反射能量團和反射條帶，其中西北段和東南段相對較弱，中段較強，表現(xiàn)出了蘆山地區(qū)地殼下部介質(zhì)和上地幔頂部的物質(zhì)由于受高溫高壓的變質(zhì)作用或者受構(gòu)造應(yīng)力的作用所形成的反射特征.

圖4 深地震反射時間剖面解釋圖Fig.4 The interpretation section of the deep seismic reflection profile in the research region

圖5 蘆山地震區(qū)地質(zhì)解釋剖面圖Fig.5 The geological interpretation profile in the Lushan earthquake area

5 蘆山震區(qū)斷裂構(gòu)造特征

從圖4和圖5可以看出，在剖面的上部褶皺和斷裂構(gòu)造比較發(fā)育，在時間剖面4 s以上反射同相軸存在明顯的起伏變化現(xiàn)象，反映出了沿測線向斜和背斜相間分布的現(xiàn)象，尤其是隆興鄉(xiāng)下面的蘆山向斜比較清晰.在剖面5～6 s之間的一組斷斷續(xù)續(xù)分布略呈西北低、東南高的反射震相，應(yīng)該是來自深層滑脫面的反射，該反射在西北部和中部能量較強，反射震相基本能夠連續(xù)追蹤；在東南部能量相對較弱，但仍可看到其向東南延伸的趨勢.以該滑脫層為界，界面上、下的反射具有明顯不同的特征，界面以上反射震相較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，斷裂較多，表現(xiàn)出介質(zhì)以脆性變形為主；界面以下反射震相較少，結(jié)構(gòu)簡單，斷裂也較少，表現(xiàn)出介質(zhì)以塑性變形為主，該滑脫面在上部脆性地層和下部塑性地層之間起到了解耦作用.根據(jù)該剖面的反射波組特征存在7條特征明顯的斷裂.

F1斷裂：位于剖面樁號9.9 km左右，視傾向北西，視傾角上陡下緩，為東南盤下降、西北盤上升的逆斷裂.在樁號9.9 km附近，TK、TJ、TT和T1反射波組都存在明顯的波形畸變和同相軸錯斷現(xiàn)象，反射同相軸難以連續(xù)追蹤.在斷裂的兩側(cè)TT和T1反射同相軸呈上拱形態(tài)，而在斷裂附近同相軸則呈相互交叉、干涉的形態(tài).F1斷裂向上錯斷了TK地層界面，向下切穿了TT、T1和T2地層界面延伸到深度12 km左右,根據(jù)F1斷裂的性質(zhì)和在剖面上的位置，它應(yīng)該是雙石—大川斷裂的反映.

F2斷裂：F2斷裂是一條埋藏較深的隱伏斷裂，位于剖面樁號10.19 km左右，視傾向南東，視傾角相對較陡，為西北盤下降、東南盤上升的逆斷層.在圖3的時間剖面上可以清楚地看出，在樁號10.19 km附近，TT、T1和T2反射震相不僅能量變化較大，而且存在明顯的反射同相軸扭曲或錯斷等波形畸變現(xiàn)象.斷裂兩側(cè)波組特征差異較大，在F2斷裂的西北側(cè)，T2反射震相呈西北高、東南低的傾斜形態(tài)；在F2斷裂的東南側(cè)，T2反射震相呈明顯的上拱形態(tài).F2斷裂向上錯斷了TT地層界面，向下錯斷了T2地層界面并向下延伸到13 km左右歸并到F4斷裂上.根據(jù)F2斷裂的性質(zhì)和在剖面上的位置，它應(yīng)該是一條規(guī)模相對較大的隱伏斷裂.

F3斷裂：位于剖面樁號18.4 km，該斷裂視傾向南東，視傾角較陡，為西北盤下降、東南盤上升的逆斷層.在F3斷裂的兩側(cè)，在雙程反射時間1.5～3.0 s之間，TJ、TT和T1反射震相明顯被錯斷，斷裂兩側(cè)波形特征也明顯不同，在F3斷裂的西北側(cè)，這3組震相基本呈水平展布；在F3斷裂的東南側(cè)，這3組震相呈上拱形態(tài)或向西北傾斜的形態(tài).F3斷裂向上錯斷了TJ地層界面，向下錯斷了T2地層界面并向下延伸歸并到F4斷裂上.根據(jù)F3斷裂的性質(zhì)和在剖面上的位置，它應(yīng)該是蘆山向斜下面的一條隱伏斷裂.

F4斷裂：位于剖面樁號25.36 km左右，該斷裂視傾向北西，視傾角上陡下緩，呈鏟形向下延伸，為西北盤上升、東南盤下降的逆斷層.F4斷裂是該剖面上的一條規(guī)模較大的斷裂，沿斷裂4.0 s以上的TJ、TT、T1和T2反射震相明顯被錯斷，斷裂兩側(cè)波形特征也明顯不同.TJ反射震相在F4斷裂的西北側(cè)呈弧形展布，而在斷裂的東南側(cè)呈西北低東南高的傾斜形態(tài)；T2反射震相在斷裂的兩側(cè)雖然都呈弧形展布，但能量差別較大.另外TT和T1反射震相也呈明顯的扭曲和錯斷形態(tài).該斷裂向上錯斷了TJ地層界面，向下錯斷了T2地層界面，并以鏟形向下延伸到深度16 km左右，然后和F6斷裂一起歸并到深層滑脫面之上.根據(jù)F4斷裂的性質(zhì)和在剖面上的位置，它應(yīng)該是位于雙石—大川斷裂和大邑斷裂之間的一條隱伏斷裂.

F5斷裂：位于剖面樁號30.8 km左右，該斷裂視傾向北西，視傾角相對較陡，為東南盤下降、西北盤上升的逆斷層.在F5斷裂的西北側(cè)存在一些能量較強、上部傾斜、下部呈弧形或水平的反射同相軸，而在斷裂的東南側(cè)反射能量較弱，幾乎看不到能夠連續(xù)追蹤的反射同相軸.F5斷裂向上錯斷了TK地層界面，向下錯斷了TT地層界面.根據(jù)F5斷裂的性質(zhì)和在剖面上的位置，它應(yīng)該是大邑斷裂或其分支斷裂的反映.

F6斷裂：位于剖面樁號32.5 km左右，該斷裂視傾向北西，視傾角相對較陡，為西北盤上升、東南盤下降的逆斷層.在2.0～5.0 s之間，斷裂的西北側(cè)為一些弧形的反射震相，能量較弱，東南側(cè)為一組向西北傾斜的反射震相，能量較強，同相軸連續(xù)性較好，兩側(cè)波形特征差異較大.該斷裂向上錯斷到TT地層界面，向下錯斷了T2地層界面并以鏟形向下延伸到16 km左右歸并到深層滑脫面上.根據(jù)F6斷裂的性質(zhì)和在剖面上的位置，它應(yīng)該是大邑斷裂的反映.

另外，在剖面樁號19.4 km附近，在雙程反射時間7～9 s的TC反射震相存在明顯的扭曲、交叉等相互干涉現(xiàn)象，兩側(cè)反射同相軸難以連續(xù)追蹤，反射同相軸形態(tài)也明顯不同，其中西北側(cè)反射同相軸向東南傾斜，東南側(cè)反射同相軸向西北傾斜，因此該處可能是下地殼內(nèi)的一個變形帶或者是兩個塊體之間的縫合帶，也可能在該處存在斷裂(F7)，F(xiàn)7斷裂應(yīng)該是一條錯斷上、下地殼分界面和Moho界面的深大斷裂，該斷裂可能在下地殼內(nèi)形成一個巖漿上涌的通道，而斷裂兩側(cè)的強反射有可能與上地幔巖漿的上涌有關(guān).

6 蘆山地震的發(fā)震構(gòu)造式樣和深淺構(gòu)造關(guān)系

6.1 蘆山地震的發(fā)震構(gòu)造式樣

根據(jù)震源定位結(jié)果，蘆山地震的震中位于雙石—大川斷裂的東側(cè)，而雙石—大川斷裂為傾向北西的逆斷層，因此蘆山地震的震源不應(yīng)該在雙石—大川斷裂上，應(yīng)該在其東側(cè)深度約為16 km的滑脫帶上.根據(jù)已有資料，在蘆山之下存在一個龍門山前緣滑脫帶，該滑脫帶從雙石—大川斷裂以西往東一直延伸到四川盆地內(nèi)部，西陡東緩，傾向NW，深度為10～20 km，位于此滑脫帶之上的蓋層以類似斷展褶皺的形式向東擴展，而一些斷裂則通過這些褶皺傳播到地表.該滑脫帶的位置與震源機制解獲得的震源深度相當，也與本次的探測結(jié)果相吻合，隱伏斷裂F4和大邑斷裂F5、F6也都歸并到這個滑脫帶上.由圖5可以看出，在雙石—大川斷裂(F1)以東至大邑斷裂(F5和F6)之間還存在3條隱伏斷裂(F2—F4)，這3條隱伏斷裂規(guī)模較大，錯斷地層明顯，尤其是F4斷裂從深度1 km左右向下一直延伸到16 km左右并指向震源位置，最終歸并到深度16 km左右的滑脫帶上.由于F2、F3和F4斷裂為一組隱伏斷裂，呈復(fù)合“Y”字型，關(guān)系較為密切，規(guī)模又較大，因此認為蘆山地震的發(fā)震斷裂應(yīng)為隱伏斷裂F4，而隱伏斷裂F2和F3受控于F4而活動，從而引發(fā)了許多余震，震源機制解和余震定位結(jié)果也都充分證實了這一點(房立華等，2013；李傳友等，2013；曾祥方等，2013).

由以上分析可知蘆山地震的發(fā)震斷裂應(yīng)為隱伏斷裂F4以及F2和F3，它們都位于雙石—大川斷裂以東(圖4和圖5).根據(jù)地震地質(zhì)和地面震害調(diào)查結(jié)果顯示，沿雙石—大川斷裂及以東的龍門鄉(xiāng)至蘆山縣城的向斜盆地地裂縫、地表變形點、砂土液化區(qū)、邊坡裂縫發(fā)育，滑坡或邊坡坍塌明顯，建筑破壞嚴重(陳立春等，2013；李渝生等，2013)，表明蘆山地震極震區(qū)也位于雙石—大川斷裂及以東地區(qū).由于雙石—大川斷裂是一條走向北東、傾向北西的逆斷層，如果雙石—大川斷裂是發(fā)震斷裂，那么震源和極震區(qū)應(yīng)該位于雙石—大川斷裂的西側(cè)而不應(yīng)該位于東側(cè)，因此根據(jù)蘆山地震極震區(qū)的位置、隱伏斷裂F4、F2、F3的位置和“Y”字型的組合形態(tài)，結(jié)合余震剖面上的余震也呈“Y”字型分布(房立華等，2013)這些證據(jù)，可以充分說明蘆山地震的發(fā)震斷層不是雙石—大川斷裂而是蘆山向斜下面的隱伏斷裂F4、F2和F3.那么蘆山地震的發(fā)震斷層和極震區(qū)之間是什么關(guān)系呢？根據(jù)圖4和圖5中發(fā)震斷裂F4、F2、F3的位置和蘆山地震極震區(qū)的位置可以看出，F(xiàn)2斷裂向上延伸到深度3 km左右已靠近雙石鎮(zhèn)，并已接近F1斷裂.根據(jù)其他野外觀察結(jié)果，在蘆山7.0級地震中，蘆山附近的斷裂發(fā)生了向SE的逆沖運動，并且還包含了部分反沖運動，這與本次探測結(jié)果F4隱伏斷裂向SE方向的逆沖和F2、F3斷裂向NW方向的反沖相吻合.這種反沖是雙石—大川斷裂與其東側(cè)斷裂所夾逆沖巖體在前進滑動中，為了調(diào)節(jié)斷裂前鋒所受的阻力而發(fā)生的.由于這些塊體沿F4斷裂的逆沖和沿F2、F3斷裂的反沖導(dǎo)致了蘆山所在塊體的抬升以及地面建筑物的破壞和地裂縫發(fā)育，使該地塊成為此次地震的震害最嚴重的地帶，也就是地震烈度圖上最重的Ⅸ度區(qū)的范圍，這次地震引發(fā)的滑坡等次生災(zāi)害也主要分布于這一范圍內(nèi)(李傳友等，2013)，并且還造成了余震剖面上“Y”字型的余震分布圖像.

6.2 蘆山地震區(qū)深淺構(gòu)造關(guān)系

蘆山地區(qū)的淺部構(gòu)造比較復(fù)雜，褶皺、斷裂較多，主要存在于上地殼內(nèi)的滑脫層以上，由于滑脫層的存在，在地殼深、淺部之間形成了一種既彼此相對獨立、又相互影響的特殊關(guān)系，在上部和中、下部地殼之間既傳遞部分形變和能量，又具有解耦作用，使上部地殼的脆性變形和下部地殼的塑性變形解耦.深部構(gòu)造相對簡單，僅上、下地殼分界面變化較大，可能存在錯斷上下地殼分界面的深部斷裂，該深部斷裂傾角較陡，規(guī)模較大，應(yīng)該是一條老斷裂，本次地震的發(fā)生應(yīng)該與它無關(guān)，因此蘆山地震區(qū)的深部和淺部斷裂應(yīng)該是相互獨立的.蘆山地震區(qū)由于受北西—南東向擠壓應(yīng)力的作用在地殼的上部形成了一些上陡下緩的隱伏逆沖斷層和反沖斷層(F4、F2和F3)，這些斷層向下延伸最終歸并到深度16 km左右的滑脫面上，由于這些盲逆斷層上盤地層的褶皺變形從而在斷層的上盤形成了逆斷層-褶皺系統(tǒng)，在上里鎮(zhèn)至龍門鄉(xiāng)之間的盲逆斷層的上盤形成了擴展背斜構(gòu)造(徐錫偉等，2013a)，蘆山地震的發(fā)生主要與滑脫面以上的淺部斷裂(F4、F2和F3)有關(guān).

Cao J X. 2013. From the Wenchuan earthquake and Lushan earthquake.Science(in Chinese), 65(4): 40-43.

Chen L C, Ran Y K, Wang H, et al. 2013. The LushanMS7.0 earthquake and activity of the southern segment of the Longmenshan fault zone.ChineseScienceBulletin(in Chinese), 58(20): 1925-1932. Dong S P, Han Z J, Yin J H, et al. 2008. A preliminary research on the latest tectonic deformation style and the activity age of the Dayi fault in the piedmont of the Longmen mountains.SeismologyandGeology(in Chinese), 30(4): 996-1003. Fang L H, Wu J P, Wang W L, et al. 2013. Relocation of mainshock and aftershock sequences ofMS7.0 Sichuan Lushan earthquake.ChineseScienceBulletin(in Chinese), 58(20): 1901-1909.

Fang S M, Zhao C B, Chai C Z, et al. 2009. Seismic evidence of crustal structures in the Yinchuan faulted basin.ChineseJ.Geophys. (in Chinese), 52(7): 1768-1775, doi: 10.3969/j.issn.0001-5733.2009.07.010.

Hong H C, Xu H G, Song F, et al. 2013. Discussion on seismo-geological hazards induced by 2013 LushanMS7.0 earthquake and its seismogenic fault.ActaSeismologicaSinica(in Chinese), 35(5): 738-748. Li C Y, Xu X W, Gan W J, et al. 2013. Seismogenic structures associated with the 20 April 2013MS7.0 Lushan earthquake, Sichuan province.SeismologyandGeology(in Chinese), 35(3): 671-683.

Li Y, Zhou R J, Zhao G H, et al. 2013. Thrusting and detachment folding of Lushan earthquake in front of Longmenshan Mountains.JournalofChengduUniversityofTechnology(Science & Technology Edition) (in Chinese), 40(4): 353-363.

Li Y S, Wang Y S, Pei X J, et al. 2013. Research on tectonic fracturing and causative fault of Lushan earthquake in Sichuan, China.JournalofChengduUniversityofTechnology(Science&TechnologyEdition) (in Chinese), 40(3): 242-249.

Li Z W, Liu S G, Lin J, et al. 2009. Structural configuration and its genetic mechanism of the West Sichuan depression in China.JournalofChengduUniversityofTechnology(Science&TechnologyEdition) (in Chinese), 36(6): 645-653.

Lin M B, Chen Y Z. 1996. The characteristic and geological significance of the Shuangshi fault at the southern section of Longmen mountains.JournalofChengduInstituteofTechnology(in Chinese), 23(2): 64-68.Liu C L, Zheng Y, Ge C, et al. 2013. Rupture process of theM7.0 Lushan earthquake, 2013.ScienceChina:EarthSciences(in Chinese), 43(6): 1020-1026.

Liu J, Yi G X, Zhang Z W, et al. 2013. Introduction to the Lushan, SichuanM7.0 earthquake on 20 April 2013.ChineseJ.Geophys. (in Chinese), 56(4): 1404-1407, doi: 10.6038/cjg20130434.

Liu J F, Guo Y, Bao W, et al. 2007. Research on 2-D seismic data processing slalom lines in complex surface condition.GeophysicalProspectingforPetroleum(in Chinese), 46(2): 196-201. Ran Y L, Li Z Q, Ying D L, et al. 2007. Application of the fault-propagation fold theory in structural analysis of Lianhuashan in West Sichuan Basin.JournalofChengduUniversityofTechnology(Science&TechnologyEdition) (in Chinese), 34(3): 292-296.Wang L N, Wang J M, Wang Y B, et al. 2003. The application of DMO method in deep seismic data processing.PetroleumGeology&OilfieldDevelopmentinDaqing(in Chinese), 22(5): 63-64.

Xu X W, Chen G H, Yu G H, et al. 2013a. Seismogenic structure of Lushan earthquake and its relationship with Wenchuan earthquake.EarthScienceFrontiers(in Chinese), 20(3): 11-20.Xu X W, Wen X Z, Han Z J, et al. 2013b. LushanMS7.0 earthquake: A blind reserve-fault earthquake.ChineseScienceBulletin(in Chinese), 58(20): 1887-1893.

Xu Y, Huang R Q, Li Z W, et al. 2009. S-wave velocity structure of the Longmenshan and Wenchuan earthquake area.ChineseJ.Geophys. (in Chinese), 52(2): 329-338.

Ying D L, Li Z Q, Zeng Q, et al. 2013. Preliminary analysis of causative faults of Lushan earthquake and Wenchuan earthquake in Sichuan, China.JournalofChengduUniversityofTechnology(Science&TechnologyEdition) (in Chinese), 40(3): 250-256.Zeng X F, Luo Y, Han L B, et al. 2013. The LushanMS7.0 earthquake on 20 April 2013: A high-angle thrust even.ChineseJ.Geophys. (in Chinese), 56(4): 1418-1424, doi: 10.6038/cjg20130437.

Zhan Y, Zhao G Z, Unsworth M, et al. 2013. Deep structure beneath the southwestern section of the Longmenshan fault zone and seismogenetic context of the 4.20 LushanMS7.0 earthquake.ChineseScienceBulletin(in Chinese), 58(20): 1917-1924.Zhang H Y, Xie F R, Cui X F. 2013. Regional characteristics of tectonic stress field and tectonic setting of Lushan earthquake in Sichuan.JournalofEarthSciencesandEnvironment(in Chinese), 35(2): 99-106. Zhang Q X, Li Z Q, Ran Y L. 2007. Tectonic interpretation of the seismic profiles in the Lianhuashan area in the southern part of Western Sichuan foreland basin.SedimentaryGeologyandTethyanGeology(in Chinese), 27(1): 72-75.

Zhang Y Q, Dong S W, Hou C T, et al. 2013. Preliminary study on the seismotectonics of the 2013 LushanMS7.0 earthquake, West Sichuan.ActaGeologicaSinica(in Chinese), 87(6): 747-758.

Zhao B, Gao Y, Huang Z B, et al. 2013. Double difference relocation, focal mechanism and stress inversion of LushanMS7.0 earthquake sequence.ChineseJ.Geophys. (in Chinese), 56(10): 3385-3395.Zhao C B, Liu B J, Ji J F, et al. 2013. Fine crustal structure in the south of Beijing revealed by deep seismic reflection profiling.ChineseJ.Geophys. (in Chinese), 56(4): 1168-1176, doi: 10.6038/cjg20130412.

Zhao C P, Zhou L Q, Chen Z L. 2013. Source rupture process of LushanMS7.0 earthquake, Sichuan, China and its tectonic implication.ChineseScienceBulletin(in Chinese), 58(20): 1894-1900.

Zheng Y, Ge C, Xie Z J, et al. 2013. Crustal and upper mantle structure and the deep seismogenic environment in the source regions of the Lushan earthquake and the Wenchuan earthquake.ScienceChina:EarthSciences, 56(7): 1158-1168.Zhu A L, Xu X W, Zhou Y S, et al. 2005. Relocation of small earthquakes in Western Sichuan, China and its implications for active tectonics.ChineseJ.Geophys. (in Chinese), 48(3): 629-636.

附中文參考文獻

曹俊興. 2013. 從汶川地震到蘆山地震. 科學(xué), 65(4): 40-43.

陳立春, 冉勇康, 王虎等. 2013. 蘆山地震與龍門山斷裂帶南段活動性. 科學(xué)通報, 58(20): 1925-1932.

董紹鵬, 韓竹軍, 尹金輝等. 2008. 龍門山山前大邑斷裂活動時代與最新構(gòu)造變形樣式初步研究. 地震地質(zhì), 30(4): 996-1003.

房立華, 吳建平, 王未來等. 2013. 四川蘆山MS7.0級地震及其余震序列重定位. 科學(xué)通報, 58(20): 1901-1909.

方盛明, 趙成彬, 柴熾章等. 2009. 銀川斷陷盆地地殼結(jié)構(gòu)與構(gòu)造的地震學(xué)證據(jù). 地球物理學(xué)報, 52(7): 1768-1775, doi: 10.3969/j.issn.0001-5733.2009.07.010.

洪海春, 許漢剛, 宋峰等. 2013. 2013年蘆山MS7.0地震的地震地質(zhì)災(zāi)害和發(fā)震斷裂探討. 地震學(xué)報, 35(5): 738-748.

李傳友, 徐錫偉, 甘衛(wèi)軍等. 2013. 四川省蘆山MS7.0地震發(fā)震構(gòu)造分析. 地震地質(zhì), 35(3): 671-683.

李勇, 周榮軍, 趙國華等. 2013. 龍門山前緣的蘆山地震與逆沖-滑脫褶皺作用. 成都理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 40(4): 353-363.

李渝生, 王運生, 裴向軍等. 2013. “4. 20”蘆山地震的構(gòu)造破裂與發(fā)震斷層. 成都理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 40(3): 242-249.

李智武, 劉樹根, 林杰等. 2009. 川西坳陷構(gòu)造格局及其成因機制.成都理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 36(6): 645-653.

林茂炳, 陳運則. 1996. 龍門山南段雙石斷裂的特征及地質(zhì)意義. 成都理工學(xué)院學(xué)報, 23(2): 64-68.

劉成利, 鄭勇, 葛粲等. 2013. 2013年蘆山7.0級地震的動態(tài)破裂過程. 中國科學(xué): 地球科學(xué), 43(6): 1020-1026.

劉杰, 易桂喜, 張致偉等. 2013. 2013年4月20日四川蘆山M7.0級地震介紹. 地球物理學(xué)報, 56(4): 1404-1407, doi: 10.6038/cjg20130434.

劉建芳, 郭赟, 鮑偉等. 2007. 復(fù)雜地表二維彎曲測線地震資料處理方法研究. 石油物探, 46(2): 196-201.

冉永良, 李忠權(quán), 應(yīng)丹琳等. 2007. 斷層傳播褶皺在川西蓮花山構(gòu)造解釋中的應(yīng)用. 成都理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 34(3): 292-296.

王麗娜, 王建民, 王元波等. 2003. DMO校正技術(shù)在深層地震資料處理中的應(yīng)用. 大慶石油地質(zhì)與開發(fā), 22(5): 63-64.

徐錫偉, 陳桂華, 于貴華等. 2013a. 蘆山地震發(fā)震構(gòu)造及其與汶川地震關(guān)系討論. 地學(xué)前緣, 20(3): 11-20.

徐錫偉, 聞學(xué)澤, 韓竹軍等. 2013b. 四川蘆山7.0級強震: 一次典型的盲逆斷層型地震. 科學(xué)通報, 58(20): 1887-1893.

胥頤, 黃潤秋, 李志偉等. 2009. 龍門山構(gòu)造帶及汶川震源區(qū)的S波速度結(jié)構(gòu). 地球物理學(xué)報, 52(2): 329-338.

應(yīng)丹琳, 李忠權(quán), 曾慶等. 2013. “4·20”蘆山地震與“5·12”汶川地震發(fā)震斷裂初析. 成都理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 40(3): 250-256.

曾祥方, 羅艷, 韓立波等. 2013. 2013年4月20日四川蘆山MS7.0地震: 一個高角度逆沖地震. 地球物理學(xué)報, 56(4): 1418-1424, doi: 10.6038/cjg20130437.

詹艷, 趙國澤, Unsworth M等. 2013. 龍門山斷裂帶西南段4. 20蘆山7.0級地震區(qū)的深部結(jié)構(gòu)和孕震環(huán)境. 科學(xué)通報, 58(20): 1917-1924.

張紅艷, 謝富仁, 崔效鋒. 2013. 四川蘆山地震區(qū)域構(gòu)造環(huán)境與構(gòu)造應(yīng)力場特征. 地球科學(xué)與環(huán)境學(xué)報, 35(2): 99-106.

張勤學(xué), 李忠權(quán), 冉永良. 2007. 川西前陸盆地南部蓮花山區(qū)地震剖面構(gòu)造解釋及構(gòu)造特征研究. 沉積與特提斯地質(zhì), 27(1): 72-75.

張岳橋, 董樹文, 侯春堂等. 2013. 四川蘆山2013年MS7.0地震發(fā)震構(gòu)造初步研究. 地質(zhì)學(xué)報, 87(6): 747-758.

趙博, 高原, 黃志斌等. 2013. 四川蘆山MS7.0地震余震序列雙差定位、震源機制及應(yīng)力場反演. 地球物理學(xué)報, 56(10): 3385-3395.

趙成彬, 劉保金, 姬計法等. 2013. 北京南部地殼精細結(jié)構(gòu)深地震反射探測研究. 地球物理學(xué)報, 56(4): 1168-1176, doi: 10.6038/cjg20130412.

趙翠萍, 周連慶, 陳章立. 2013. 2013年四川蘆山MS7.0級地震震源破裂過程及其構(gòu)造意義. 科學(xué)通報, 58(20): 1894-1900.

鄭勇, 葛粲, 謝祖軍等. 2013. 蘆山與汶川地震震區(qū)地殼上地幔結(jié)構(gòu)及深部孕震環(huán)境. 中國科學(xué)(地球科學(xué)), 43(6): 1027-1037.

朱艾斕, 徐錫偉, 周永勝等. 2005. 川西地區(qū)小震重新定位及其活動構(gòu)造意義. 地球物理學(xué)報, 48(3): 629-636.

(本文編輯 何燕)

Seismogenic structure of the 2013 LushanMS7.0 earthquake revealed by a deep seismic reflection profile

WANG Fu-Yun, ZHAO Cheng-Bin*, FENG Shao-Ying, JI Ji-Fa, TIAN Xiao-Feng, WEI Xue-Qiang, LI Yi-Qing, LI Ji-Chang, HUA Xin-Sheng

GeophysicalExplorationCenter，ChinaEarthquakeAdministration，Zhengzhou450002，China

The 2013 Lushan earthquake occurred in the front of the Longmen Shan fault zone. What is the seismogenic structure of this event remains unclear. Some researchers suggest that it is the front-range fault, the Shuangshi-Dachuan fault, while others claim that it is the piedmont fault, the Dayi fault or other buried faults. Which is the real seismogenic fault and whether the Lushan earthquake is an aftershock of the 2008 Wenchuan mega event? It is still a big controversy. To address this issue, we have deployed a 40 km-long deep seismic reflection profile in the NW-SE direction through the Lushan earthquake area. The profile starts from Muping town, Baoxing county and ends in Xindian town, Mingshan district. The survey used dynamite sources with 24～30 kg charges at a depth of 25 m. The French SN408UL seismograph was employed to collect seismic signals. The length of the seismic record was designed as 20 s with a 4-ms sampling interval. The spread geometry has 800 recording channels, 30 m station spacing and 67-folds. The FOCUS and GRISYS seismic reflection data processing system are used for data processing, including pre-stack denoising, dip stack, post-stack denosing and bending line treatment, which permitted to yield good stack results with high SNR.The TWT time profile shows that there are 6 thrusting faults in the upper crust (above the 10 km) where folds and faults are developed. There is a low-angle detachment layer at the depth of 16 km, where the 6 faults aforementioned eventually merge into one. It is the decoupling of detachment layer that separates the faults in the upper crust from the deep large fault in the lower crust, so the Lushan earthquake occurrence has nothing to do with the deep large fault of the lower crust. Below the depth of 10 km, the crustal structure is relatively simple, where there is only one deep large fault cutting the interface between the upper and lower crust and the Moho interface. Fault features and the fault combination form of the upper crust show that the seismogenic fault of the Lushan earthquake should be the buried fault F4between the Shuangshi-Dachuan fault and Dayi fault. The faults F2and F3are active because of control from the seismogenic fault, which led to a “Y-shaped” aftershock distribution. The buried fault F4is the piedmont fault rather than the front-range fault, so the Lushan earthquake is not the aftershock of the Wenchuan earthquake.

Lushan earthquake; Seismogenic fault; Buried fault; Shuangshi-Dachuan fault; Dayi fault; Deep seismic reflection profile

王夫運， 趙成彬， 酆少英等. 2015. 深反射剖面揭示的蘆山7.0級地震發(fā)震構(gòu)造.地球物理學(xué)報，58(9):3183-3192,

10.6038/cjg20150914.

Wang F Y, Zhao C B, Feng S Y, et al. 2015. Seismogenic structure of the 2013 LushanMS7.0 earthquake revealed by a deep seismic reflection profile.ChineseJ.Geophys. (in Chinese),58(9):3183-3192,doi:10.6038/cjg20150914.

10.6038/cjg20150914

P315

2014-10-30，2015-04-30收修定稿

中國地震局四川省蘆山“4.20”7.0級強烈地震科學(xué)考察項目、國家自然科學(xué)基金項目(41340007)和地震科技星火計劃項目(XH15059)共同資助．

王夫運，男，1962年生，博士，研究員，碩士生導(dǎo)師，長期從事地球內(nèi)部物理研究.E-mail: fuyunwang@x263.net

*通訊作者 趙成彬，男，1955年生，研究員，長期從事活斷層探測研究.E-mail: ZCB001001@sina.com