龍門山活動(dòng)構(gòu)造與汶川地震地表破裂研究.pdf

1、2008年5月12日發(fā)生于龍門山構(gòu)造帶的汶川Ms8.0級(jí)特大地震,是目前為止世界上有儀器記錄的最大震級(jí)的陸內(nèi)地震。地震在瞬間改變了地形地貌,并導(dǎo)致地貌體系以及與之相關(guān)的河流體系產(chǎn)生了相應(yīng)的調(diào)整,同時(shí)也是對(duì)龍門山活動(dòng)構(gòu)造變形最精確、最完整和最原始的記錄,從而為研究汶川地震的地表破裂及地表變形過(guò)程、發(fā)震模式以及龍門山強(qiáng)震復(fù)發(fā)周期的預(yù)測(cè)等方面提供了一個(gè)理想的研究資料和素材。
　　 地震發(fā)生后的第1天,課題組開(kāi)展了國(guó)家自然科學(xué)基金應(yīng)急項(xiàng)

2、目《汶川特大地震地表破裂與變形特點(diǎn)研究》的野外調(diào)查研究工作,考察范圍含蓋了整個(gè)龍門山地區(qū)。在野外調(diào)查中,我們實(shí)測(cè)地表破裂數(shù)據(jù)70余組,收集整理數(shù)據(jù)資料200余組,為開(kāi)展進(jìn)一步的研究工作提供了良好的科研基礎(chǔ)。
　　 本論文主要依托國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目《汶川特大地震地表破裂與變形特點(diǎn)研究》(項(xiàng)目編號(hào):40481010)和中國(guó)地質(zhì)調(diào)查中心計(jì)劃項(xiàng)目《青藏高原地震活動(dòng)帶基礎(chǔ)地質(zhì)綜合調(diào)查綜合研究》(項(xiàng)目編號(hào):1212010918010),以

3、《龍門山活動(dòng)構(gòu)造與汶川地震地表破裂研究》為題,在總結(jié)前人區(qū)域地質(zhì)特征、區(qū)域構(gòu)造演化史等研究成果的基礎(chǔ)上,通過(guò)野外的實(shí)地調(diào)查,以龍門山地區(qū)的活動(dòng)構(gòu)造和汶川地震的地表破裂為研究對(duì)象,利用汶川地震地表破裂所揭示的地質(zhì)現(xiàn)象,重點(diǎn)展開(kāi)了汶川地震的同震地表破裂展布規(guī)律、垂直斷距和水平斷距的空間變化特征及其組合樣式、汶川地震的發(fā)震模式探討以及強(qiáng)震復(fù)發(fā)周期的估算等方面的研究工作,是對(duì)上述項(xiàng)目研究成果的總結(jié)與提升。
　　 (1)通過(guò)對(duì)汶川地震同震

4、地表破裂的精確測(cè)量,本論文重點(diǎn)分析了汶川地震同震地表破裂的展布規(guī)律、垂直斷距和水平斷距的空間變化特征及其意義、破裂的變形類型、平面組合樣式等。研究表明,汶川地震產(chǎn)生了4條具有代表性的同震地表破裂,其中,映秀—北川地表破裂和彭縣—灌縣地表破裂的平面展布規(guī)律基本沿襲了原先的活動(dòng)斷裂發(fā)育,具有逆沖兼右旋走滑的運(yùn)動(dòng)特征,顯示為地表的高角度逆沖;同時(shí),在小魚(yú)洞和擂鼓地區(qū)分別出露了2條具有捩斷層性質(zhì)的地表破裂,顯示為調(diào)節(jié)區(qū)域地殼運(yùn)動(dòng)的不均衡縮短,以

5、左旋走滑為主,逆沖為輔的運(yùn)動(dòng)特征。
　　 (2)依據(jù)GPS及全站儀測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)的整合,確定了上述地表破裂垂直斷距和水平斷距的空間變化特征,得出映秀—北川同震地表破裂在中南段主要以逆沖作用為主,在北段主要以右旋走滑運(yùn)動(dòng)為主;彭縣—灌縣地表破裂基本以逆沖和構(gòu)造縮短為主,只在北東端出現(xiàn)少量的右旋走滑運(yùn)動(dòng)。在映秀—北川同震地表破裂帶上分布了兩個(gè)高值區(qū)和低值區(qū),其高值區(qū)分別位于都江堰的八角廟和北川沙壩—帶,證實(shí)了雙斷層面震源模型的反演結(jié)果。<

6、br>　　 (3)基于對(duì)都江堰八角廟斷層擦痕的野外實(shí)測(cè),我們反演了汶川地震的地表破裂過(guò)程,并與由震源機(jī)制所揭示的地表破裂過(guò)程吻合。
　　 (4)在映秀—北川同震地表破裂的滑移量存在兩個(gè)高值區(qū)和低值區(qū),其分段邊界可能與小魚(yú)洞捩斷層和擂鼓捩斷層的出露有關(guān),而位于白水河—茶坪一帶的低值區(qū)正對(duì)應(yīng)著彭縣—灌縣地表破裂出露的區(qū)域,可能是由于映秀—北川地表破裂在此區(qū)段的部分能量由彭縣—灌縣地表破裂釋放了出來(lái)。
　　 (5)通過(guò)對(duì)汶川

7、地震的地表破裂變形樣式和平面結(jié)構(gòu)特征的分析,總結(jié)了5種地表破裂類型和4種地表破裂的組合樣式。
　　 (6)在充分認(rèn)識(shí)汶川地震地表變形指示意義的基礎(chǔ)上,分析了汶川地震所產(chǎn)生的構(gòu)造縮短與隆升作用,通過(guò)其對(duì)汶川地震發(fā)震模式的啟示作用,對(duì)汶川地震的發(fā)震模式進(jìn)行了探討性研究,并在時(shí)間層面和垂向?qū)用嫔蠈?duì)其進(jìn)行了分析。
　　 (7)在對(duì)龍門山構(gòu)造帶進(jìn)行分段的基礎(chǔ)上,本論文應(yīng)用地震震級(jí)—標(biāo)量參數(shù)經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式、平均強(qiáng)震重復(fù)間隔等計(jì)算方法對(duì)映

8、秀—北川斷裂的地震震級(jí)及強(qiáng)震復(fù)發(fā)周期進(jìn)行了估算,大致預(yù)測(cè)了映秀—北川斷裂的分段地震震級(jí)、級(jí)聯(lián)破裂地震震級(jí)以及強(qiáng)震復(fù)發(fā)周期。得出:漩口—小魚(yú)洞段、小魚(yú)洞—擂鼓段以及擂鼓—石坎段發(fā)生單元特征地震的震級(jí)估值分別為7.15±0.35、7.36±0.33和7.30±0.39,發(fā)生級(jí)聯(lián)破裂的地震震級(jí)估值為7.62±0.41。通過(guò)對(duì)不同估算方法的加權(quán)平均計(jì)算,估算龍門山構(gòu)造帶Ms8.0級(jí)地震的復(fù)發(fā)周期約為2142a;Ms7.5級(jí)地震的復(fù)發(fā)周期約為10