2008年5月12日汶川地震.docx

12008 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这是中国 30 年来最严重、损失最大的一次地震灾害根据中国地震局台网中心(CENC)和美国地质调查局(Uscs)公布的数据(表 1)，这次汶川地震的震级为 Ms8,0 或 Mw7,9，震中位于映秀镇两南侧(31.0N，103,4E)，震源深度 14-19kml，其深部滑动西南倾，倾角 33-60º，震源机制解结果显示为逆冲兼有右旋走滑。

主震之后记录了 20000 余次余震，形成长达 330km 的余震带地震波的反演结果显示汶川地震形成近 300km 长的地表破裂，地震破裂的时间持续 80s，并释放完主要能量地表实际破裂带的分布从其性质和特征，不仅能验证地震波的反演结果，而且是理解块体运动学特性、变形特征，地震发生机制等科学问题十分重要的约束条件，是研究青藏高原现今大陆动力学不可缺少的基础数据笔者基于震后详细实地调查，分析和介绍汶川地震的发震断裂及其同震地表破裂带的分布特征，为进一步分析和探讨汶川地震过程和发震机理提供依据2、龙门山逆冲断裂带构造背景龙门山位于青藏高原东缘，在整个青藏高原周缘地区，龙门山区域的地形坡度最陡长江支流在此下切很深，区域性的河流地形起伏可超过 3km，河道基岩陡倾龙门山不仅是中国东部和西部地形地貌的分界线，而且是中国南北地震带(或称中轴带) 的中段，是中国最重要的地震活动带之一沿高原东缘存在一系列北东走向的逆冲断裂、三叠纪晚期印支运动期间的显著地壳缩短形成了三叠纪前陆盆地以及龙门山逆冲断裂带，印度板块与欧亚大陆的 碰撞使其重新活动.25,12 汶川地震发生在龙门山逆冲断裂带上龙门山逆冲断裂带位于四川盆地西缘，是青藏高原的东界(图 1)，属于松潘一甘孜造山带前缘逆冲带。

龙门山断裂带由 3 条主要逆冲断裂组成，由西向东分别为：汶川一茂县断裂(后龙门山断裂 )、映秀一北川断裂(龙门山中央断裂)和安县一灌县断裂(龙门山前山断裂)这 3 条断裂将青藏高原东部龙门山地区划分为(由西向东) ：古生代变质地体、以彭灌杂岩体和宝兴杂岩体为代表的前寒武变质杂岩、三叠系含煤系地层和侏罗系前陆盆地许志琴等认为沿汶川一茂县断裂发育一条早白垩世的大型韧性拆离带(即青藏高原东缘拆离带)，该拆离带主要导致了龙门山彭灌杂岩体和宝兴杂岩体的构造挤出龙门山逆冲断裂带的运动性质为走滑一逆冲型，自晚三叠世至古近纪时期，以逆冲—左旋走滑作用为特征，而中新生代以来表现为逆冲—右旋走滑作用为特怔龙门山逆冲断裂带在历史上没有发生过 7 级以上地震，在断裂带中、南段发生过 3 次6---6,5 级强震，但是，在其北部岷山地区，发生过 2 次强烈地震，1933 年叠溪 7,5 级地震和 1976 年松潘 7,2 级地震从现有的地貌特征以及古老的地表破裂特征来看，龙门山逆冲3断裂带上曾经发生过大于 7 级地震：因为，通常震级 M>7 的地震才产生地表破裂带3、龙门山断裂带全新世滑移速率GPS 观测到跨龙门山逆冲断裂带的 10 年时间尺度的现今构造变形速率不超过-2mm／a，表明龙门山逆冲断裂带长期以来变形速率很低，Densemore et alg 估计映秀一北川断裂的全新世滑移速率小于 0,5mm／a、安县一灌县断裂的滑移速率为 0.6mm／a。

Zhou et al 给出龙门山逆冲断裂的右旋走滑速率小于 1. 46mm／a，逆冲滑移率小于 1,1mm／a因此，整个龙门山逆冲断裂带的滑移速率不会超过 3mm／a 如此低的滑移速率，暗示着该地区发生强震(Ms≥7) 的复发周期比较长李勇等通过探槽研究，认为龙门山逆冲断裂带的强震复发周期至少在 2000-3000a，Densemore et al 认为沿映秀一北川断裂发生大地震的复发周期为 12000~13000a，由于龙门山逆冲断裂带在历史上没有大干 7 级地震的记录，也就是说在汶川地震发生前，该地区已经历了一个相对长时间的安全期，断裂带已经聚集了一定的能量，存在发生大震的可能4、汶川地震(Ms 8,O)同震地表破裂带的特征及其分布野外考察表明，汶川地震(MS8,0)的地表破裂带主要沿映秀一北川断裂和安县一灌县断裂分布，整体走向北东 40~70º，整个地震地表破裂带全长约 275km(图 2)，宽约 15 km，发震断裂机制主要为逆冲伴随右旋走滑沿汶川一茂县断裂无地表同震破裂带沿映秀一北川断裂发育的破裂带称为映秀一北川破裂带；沿安县一灌县断裂南段发育长约 80km 的破裂带，由于地表破裂带经过汉旺镇，因此称为汉旺破裂带，在小鱼洞发育长约 6 km 呈 NW走向、由 SW 向 NE 逆冲并兼有左旋滑动的地表破裂带，称小鱼洞破裂带，它连接了映秀一北川破裂带和汉旺破裂带。

4,1 映秀一北川破裂带(主破裂带)该破裂带沿映秀一北川断裂分布，全长约 275km，是汶川地震的上破裂带(图 2)从运动特征和组合特征来看可分为南段破裂带和北段破裂带南段破裂带以映秀破裂带为主，包括深溪沟破裂带映秀破裂带从映秀镇鱼子溪村西至绵竹市清平镇北沿南段破裂带同震反冲构造较为发育，北段破裂带从绵竹市清平镇过北川县城、平武县平通镇、南坝镇至青川县木鱼乡西南、北破裂带在绵竹市清平镇地区呈右行雁行排列(图 2)44.1.1 南段破裂带(1)映秀破裂带该破裂带长约 100km(图 2)，地表破裂带宽为 5~400m，在老的映秀断裂（前寒武纪彭灌杂岩与三叠纪砂板岩之间的逆冲断裂)东侧 200-500m 处平行其分布，主要由地表弯曲滑动褶皱构造(图 3-A)、明显的剪切断裂 (图 3-B)以及一些张裂隙组成在映秀镇，破裂带 NW侧路面(T1)，河流(T0)抬高，而且从多级阶地面累积的垂直位移来看，这次地理破裂带明显沿活动断裂发育，并使 T2- T4 阶地面抬高( 图 3-A)在虹口镇八角庙村，破裂带的断裂面明显出露，并使 Nw 侧地表抬向 2~6m，其断裂陡坎走向 NE40~50º，向 NW 陡倾，倾角70~80º，断裂面上擦痕清晰(图 3- B)，显示了块体由 NW 向 SE 方向逆冲的运动学特征，(2)深溪沟破裂带在映秀镇南侧，从璇口镇南西过龙池隧道北口、深溪沟至庙基坪，发育长约 20km、宽5—50m 的破裂带，该破裂带沿 NE 方向逐渐靠近映秀破裂带，属于映秀一北川南段破裂带。

该破裂带主要由地表弯曲滑动褶皱构造和剪切断裂组成，地表破裂带的(弯曲) 陡坎总体走向 NE40~45º，该破裂带由 NW 向 SE 向逆冲，造成北西侧地面抬高，并伴随最大水平右旋位错约 5m(图 3 -C)3)冲破裂带沿映秀破裂带，在虹口镇周家坪至高原村地区，与主破裂逆冲构造(由 NW 向 SE 逆冲)伴生的反冲构造(由 SE 向 NW 逆冲)较为发育( 图 3- D)这种反冲构造主要由地表弯曲滑动褶皱构造和剪切断裂组成(图 3- D)，反冲构造不仅使 SE 侧地表拍高，而且伴随有右旋走滑5位错分量(图 3-D)4.1.2 北段破裂带北段地表破裂带从绵竹市清平镇过安县高川乡和千佛乡、北川县擂鼓镇、北川县城、北川县桂溪乡、平武县平通镇、南坝镇至青川县木鱼乡西，长约 175km，宽 5-100m，沿老的北川活动断裂发育也称该破裂带为北川破裂带，它与映秀破裂带在绵竹市清平镇地区呈右阶雁行排列(图 2)北川破裂带主要由明显的剪切断裂、地表弯曲滑动褶皱构造(图 3- E)以及一些张裂隙组成，总体表现出破裂带具有由 NW 向 SE 方向的逆冲，并伴随有较大的右旋6走滑位移在北川 WS 侧的绵竹市清平镇破裂带的走向为 NE20~30º，到安县高川乡转变为NE50~65º。

在整个映秀一北川破裂带中，只有在北川县城地区，断裂面走向 NE45~50º，SE倾，倾角 51~75º，NW 侧地表高于 SE 侧地表，因此，破裂带显示出正断裂性质4,2 汉旺破裂带(次级破裂带)在距映秀一北川破裂带 10~15 km 处的东侧，沿龙门山逆冲断裂带的前缘断裂：安县一灌县断裂南段，发育一条长约 80km、宽 5—40m 的地表破裂带 (图 2)破裂带分布从南端都江堰 Nw 约 6km 的紫坪铺水库北，向 NE 不连续分布至彭州市通济场 WS 侧，然后，从彭州市通济场 EN 过白鹿镇、什坊市八角镇、绵竹市九龙镇和汉旺镇，至安县睢水镇南连续分布主要分布在三叠纪砂板岩之中，以及在九龙镇和汉旺镇沿三叠纪砂板岩与侏罗纪砂砾岩之间老的逆冲断裂分布，这条破裂带主要由地表弯曲滑动褶皱构造(图 4-A，B) 组成，弯曲陡坎走向 NE40-70º，在一些地区可看见深部断裂面向 NW 倾，倾角相对于映秀一北川破裂带要小，30~50º沿该破裂带表现为纯的逆冲作用(由 Nw 向 SE)为主，右旋走滑分量很小4,3 小鱼洞破裂带在彭州的小鱼洞镇，发育一条 NW 走向长约 6km，宽 5~20m 的地表破裂带。

该破裂带主要由地表弯曲滑动褶皱构造(图 4- C，D)组成，表现为由 SW 向 NE 逆冲并具较强的左旋运动特征弯曲陡坎的走向为 NW290~325º，破裂带向 SE 方向延伸，其走向逐渐转变为 SN向及 SW 向，与汉旺破裂带南段相连渐转变为 SN 向及 SW 向，与汉旺破裂带南段相连( 图 5)，7构成连接映秀一北川破裂带(主破裂带) 与汉旺破裂带(次级破裂带)的侧向斜坡沿该破裂带普遍产生 1—2m 垂直位错，以及 I-3m 左旋水平位错(图 4-C，D) ，基本显示出左旋水平位错良等于或略大于垂直位错量，但是在破裂带的西端和东端，主要表现为垂直位错，左旋水平位错很小或基本没有4,4 四川盆地内的沙土液化带在安县一灌县断裂东侧的四川盆地内，都江堰市的聚源镇、什坊市孝泉乡、绵阳市新桥和忠兴镇以及江油县。