龙门山地震断裂带
龙门山断裂带中段晚第四纪活动速率

龙门山断裂带中段晚第四纪活动速率
马保起;苏刚;侯治华;舒赛兵
【期刊名称】《国际地震动态》
【年(卷),期】2004(000)0z1
【摘要】@@ 1龙门山断裂带概述rn龙门山断裂带为青藏高原川青块体与华南四川盆地间的边界断裂,沿龙门山展布,走向北东,全长约500km,宽40~50km.该带主要由茂汶-汶川断裂(后山断裂)、北川-映秀断裂(主中央断裂)、江油-灌县断裂(主边界断裂)和后山、前山和前缘三条推覆构造带组成.全长约500km,宽40~50km.断裂带中段与岷江斜交并断错了岷江及其支流的河流阶地.本文应用河流阶地变形研究了该断裂带中段晚第四纪的活动速率.
【总页数】1页(P23)
【作者】马保起;苏刚;侯治华;舒赛兵
【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;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】P3
【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.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.祁连山北缘断裂带中段晚第四纪活动速率初步研究 [J], 杨海波;杨晓平;黄雄南
4.利用岷江阶地的变形估算龙门山断裂带中段晚第四纪滑动速率 [J], 马保起;苏刚;侯治华;舒赛兵
5.龙门山中段后山断裂带晚第四纪运动特征 [J], 唐方头;邓志辉;梁小华;蒋浦
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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

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。
汶川8.0级地震前龙门山后山断裂跨断层形变监测变化的再认识

响,来确定地区粘滞性系数和地壳弹性层厚度,是近年来国际地学界的一个研究热点,并且取得了丰硕的成果。
但对于该地震对远场震后形变影响的研究尚未多见。
远场震后形变数据可用来约束大区域的地幔粘滞性因子,但数据的信噪比决定了相关研究的成败。
东北亚大陆的GPS 观测站监测到2011年日本M W 9.0地震引起的信噪比较高的震后形变,为研究东北亚地区整体地幔粘滞性因子创造了千载难逢的机遇。
鉴于此,本文利用中国东北、韩国及俄罗斯远东地区41个GPS 连续观测站的同震位移数据和粘弹性球体位错理论,对该地震的地震矩进行了修正。
并联合研究区域的近百个流动站观测数据得到了缺乏震前观测资料的GPS 测站准确的震前速度场,计算出各GPS 测站准确的震后位移。
在此基础上,提取与2011年日本M W 9.0地震断层走向垂直方向的12个GPS 测站的震后2.5—4.5年的水平位移,利用修正后的断层模型和粘弹性球体位错理论对观测数据进行拟合,确定了该区域的地幔粘滞性系数和有效弹性层厚度分别为1.0×1019 Pa•s 和30 km 。
研究表明,断层余滑和地幔粘滞性松弛效应在远场引起的地表位移在2.5年左右已大体相当。
震后2.5—4.5年中,余滑基本消失,粘滞性松弛造成的远场地表位移与GPS 观测的结果基本一致,这时由GPS 观测得到的地表位移变化基本都是由粘滞性松弛效应造成的。
此外,我们还给出了震后0—4.5年累积的断层余滑和粘滞性松弛效应所造成的地表位移,可以看出,随着时间的积累,粘滞性松弛效应所造成的远场地表形变已远大于余滑造成的远场地表形变。
由此可知,2011年日本M W 9.0地震在远场引起的震后形变特征与近场不同,余滑所造成的地表位移很快就被粘滞性松弛效应所造成的地表位移超越,因此,在震后远场形变特征研究中,粘滞性松弛效应从一开始就不能忽略。
Ⅰ-154汶川8.0级地震前龙门山后山断裂跨断层形变监测变化的再认识杜 方※ 吴 江(四川省地震局,成都 610041)中图分类号:P315.72+5 文献标识码: A doi :10.3969/j.issn.0253-4975.2018.08.028汶川8.0级地震后,我们收集分析了多位科研人员针对龙门山跨断层形变异常变化开展的多方研究,研究认识存在差异,分析认识上差异的原因主要还是没有将监测资料放入监测实际环境中去认识,而获得偏误认识;若将监测资料放入监测实际环境中去认识,才能获得符合实际的认识和合理的解释。
龙门山断裂带深部构造和地壳组分的分段特征

龙门山断裂带深部构造和地壳组分的分段特征
王椿镛;楼海;姚志祥;常利军
【期刊名称】《国际地震动态》
【年(卷),期】2010(000)006
【摘 要】@@ 宽频带远震记录来自龙门山断裂带周边的几个区域数字地震台网和
2003~2006年流动地震观测计划布设的台阵的132个台站. 使用H-k 倾斜叠加
方法计算了各个台站的地壳厚度和波速比.
【总页数】2页(P15-16)
【作 者】王椿镛;楼海;姚志祥;常利军
【作者单位】中国地震局地球物理研究所,北京,100081;中国地震局地球物理研究
所,北京,100081;中国地震局地球物理研究所,北京,100081;中国地震局地球物理研
究所,北京,100081
【正文语种】中 文
【中图分类】P315.2
【相关文献】
1.垭紫罗断裂带深部构造分段特征及构造变换作用 [J], 汪新伟;郭彤楼;沃玉进;周
雁;吴莉芝;张荣强;李双建
2.龙门山断裂带深部构造和物性分布的分段特征 [J], 楼海;王椿镛;姚志祥;李红谊;
苏伟;吕智勇
3.龙门山多层分层拆离地壳结构:新构造变形与深部构造证据 [J], 颜丹平;李书兵;
曹文涛;张维宸
4.2008年汶川8.0级地震的发震构造:沿龙门山断裂带新生的地壳深部断裂 [J],
徐杰;高祥林;周本刚;计凤桔;张进;白玉柱;陈国光
5.龙门山断裂带现今构造应力场特征及分段性研究 [J], 孟文;陈群策;吴满路;李国
岐;秦向辉;丰成君
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龙门山断裂带西南段闭锁与变形特征

龙门山断裂带西南段闭锁与变形特征赵静;任金卫;江在森;刘晓霞;牛安福;闫伟;岳冲;苑争一【期刊名称】《地震研究》【年(卷),期】2018(041)002【摘要】为研究龙门山断裂带西南段断层闭锁程度与变形状态,并分析该区域地震危险性,利用1999-2007、2009-2011、2011-2013和2013-2015年共4期GPS速度场,采用DEFNODE负位错反演程序估算了该断裂的闭锁程度和滑动亏损空间动态分布,并结合1990-2017年跨断层水准资料分析了断层的三维运动变形特征.结果表明:(1)龙门山断裂带西南段在汶川地震前后一直处于较强的闭锁状态,且汶川地震使西南段应变积累速度加快,加速了芦山地震的孕育进程;芦山地震后西南段闭锁程度并没有明显减弱,芦山地震对西南段的应变能释放是局部的和有限的.(2)龙门山断裂带4期垂直断层滑动亏损速率均为挤压亏损速率,汶川地震后西南段亏损速率明显增大,而后2期西南段亏损速率逐渐减小,目前依然明显高于汶川地震前量值.(3)汶川地震前跨断层水准结果显示龙门山断裂带西南段处于完全闭锁状态,汶川地震后多个场地的年均垂直变化速率明显增大,并随时间呈逐渐衰减状态,目前已经恢复至汶川地震前正常变化速率,因此西南段仍然处于闭锁状态.综合GPS反演结果和跨断层水准结果分析认为,目前龙门山断裂带西南段在大部分段落处于强闭锁状态下依然有发生大地震的可能性.【总页数】10页(P216-225)【作者】赵静;任金卫;江在森;刘晓霞;牛安福;闫伟;岳冲;苑争一【作者单位】中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室,北京100029;中国地震台网中心,北京100045;中国地震局地震预测研究所中国地震局地震预测重点实验室,北京100036;中国地震局地震预测研究所中国地震局地震预测重点实验室,北京100036;中国地震局地震预测研究所中国地震局地震预测重点实验室,北京100036;中国地震台网中心,北京100045;中国地震台网中心,北京100045;中国地震台网中心,北京100045;中国地震台网中心,北京100045【正文语种】中文【中图分类】P315.725【相关文献】1.2008年汶川Ms8.0地震后GPS资料反映的龙门山断裂带南段地壳水平变形动态特征分析 [J], 熊小慧;江在森;武艳强;刘晓霞;魏文薪;邹镇宇;王启欣2.芦山地震前龙门山断裂带闭锁程度与变形动态特征研究 [J], 赵静;武艳强;江在森;牛安福;刘杰;王丽凤;魏文薪3.基于青衣江变形河流阶地研究龙门山断裂带南段的构造活动性 [J], 苏鹏;田勤俭;梁朋;李文巧;王林4.川滇块体东边界中段主要断裂及龙门山r断裂带南段震间变形状态研究 [J], 刘晓霞5.龙门山断裂带南段地震空段的地震活动特征 [J], 芮雪莲;龙锋;赵敏因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
地壳流变结构控制作用下的龙门山断裂带地震发生机理

第57卷第2期地 球 物 理 学 报Vol.57,No.2柳畅,石耀霖,朱伯靖等.2014.地壳流变结构控制作用下的龙门山断裂带地震发生机理.地球物理学报,57(2):404-418,doi:10.6038/cjg20140207.Liu C,Shi Y L,Zhu B J,et al.2014.Crustal rheology control on the mechanism of the earthquake generation at the LongmenShan fault.Chinese J.Geophys.(in Chinese),57(2):404-418,doi:10.6038/cjg20140207.地壳流变结构控制作用下的龙门山断裂带地震发生机理柳畅1,2,3,石耀霖3*,朱伯靖3,程惠红3,杨小林41华中科技大学,物理学院,地球物理研究所,武汉 4300742Laboratoire de Géologie,CNRS-UMR8538,école Normale Supérieure,Paris 752313中国科学院大学,中国科学院计算地球动力学重点实验室,北京 1000494陕西省地震局,西安 710068摘要 青藏高原东缘低地形变速率的龙门山断裂带上相继发生了2008汶川Mw7.9级地震和2013芦山Mw6.6级地震.地震勘探与震源定位结果揭示了龙门山区域地震空间分布特征:纵向上,龙门山断裂带这两次地震主震均发生在龙门山断裂带上地壳的底部(14~19km),绝大部分余震均发生在上地壳范围(5~25km),而在其中、下地壳深度范围内鲜见余震发生;横向上,地震(Mw>3)在龙门山断裂带青藏高原一侧密集分布且曾有大震发生,而四川盆地地震稀少(Mw>3).为探讨龙门山断裂带地震发生机理,并解释以上龙门山区域地震空间分布特征,本文建立了龙门山断裂带西南段跨芦山地震震中区域的四种不同流变结构的龙门山断裂带三维岩石圈模型,以地表GPS观测资料为约束边界条件,数值模拟龙门山断裂带岩石圈在数千年以上长期匀速构造挤压作用下的应力积累特征,探讨了地壳分层流变性质对地壳应力积累的影响,分析了该区域地震空间分布与构造应力积累速率的关系.计算结果表明:该区域在数千年的应力积累过程中,脆性上地壳中应力表现近于恒定值的线性增长趋势,龙门山断裂带上地壳底部出现应力集中积累现象,这一应力集中现象可以解释龙门山断裂带汶川地震与芦山地震主震的发生,及其大部分余震在脆性上地壳中的触发;青藏高原一侧上地壳应力积累速率远远高于四川盆地的应力积累速率,这一应力积累分布现象可以解释龙门山区域青藏高原一侧地震密集而四川盆地地震稀少的地震空间分布特征;通过比较不同流变结构模型中的应力积累状态,认为导致这一应力积累空间分布状态的重要控制因素在于青藏高原中、下地壳较低的黏滞系数与四川盆地中、下地壳较高的黏滞系数的差异.在柔性的中、下地壳内,应力增长近于指数形式,稳定状态之后其应力增长速率近于零,构造应力积累难以达到岩石破裂强度,因而鲜见地震发生.地壳各层位的应力增长率差异与地震成层分布的现象共同揭示了龙门山区域岩石圈分层流变结构:脆性上地壳、韧性中、下地壳(青藏高原一侧较弱,四川盆地一侧较强)、韧性岩石圈上地幔.关键词 龙门山断裂带,汶川地震,芦山地震,应力集中,黏性差异,Moho面突变doi:10.6038/cjg20140207中图分类号 P315,P313收稿日期2013-11-21,2014-01-15收修定稿Crustal rheology control on the mechanism of the earthquake generationat the Longmen Shan faultLIU Chang 1,2,3,SHI Yao-Lin3*,ZHU Bo-Jing3,CHENG Hui-Hong3,YANG Xiao-Lin41 Institute of Geophysics,School of Physics,Huazhong University of Science and Technology,Wuhan 430074,China2 Laboratoire de Géologie,CNRS-UMR8538,école Normale Supérieure,Paris 75231,France3 Laboratory of Computational Geodynamics,University of the Chinese Academy of Sciences,Beijing100049,China4 Earthquake Administration of Shaanxi Province,Xi′an 710068,China基金项目 国家科技支撑计划《地震分析预测若干实用技术研究》项目(2012BAK19B03-5)和国土资源部深部探测项目(SinoProbe-07)资助.作者简介 柳畅,博士,主要从事岩石圈动力学,地震力学方面的研究.E-mail:liu@geologie.ens.fr*通讯作者 石耀霖,教授,主要从事地球动力学方面的研究.E-mail:shiyl@ucas.ac.cn 2期柳畅等:地壳流变结构控制作用下的龙门山断裂带地震发生机理Abstract In the recent 5years the 2008 Mw7.9Wenchuan earthquake and 2013 Mw6.6Lushanearthquake occurred in the Longmen Shan fault at the eastern margin of the Tibetan Plateau,where the crust convergence rate is low(~3mm/a).In previous researches it is shown the mainshocks of these two earthquakes are located at the bottom of the upper crust of the Longmen Shanfault,and aftershocks mainly are located at the depth ranging from 5to 25km in the upper crust.It is also noted that earthquakes(Mw>3)are densely recorded in the Tibetan Plateau side,whilerarely in the Sichuan Basin.This study aims to explain the mechanism of the earthquakegeneration in the Longmen Shan fault,and the earthquakes spatial distribution in the LongmenShan area through 3-D numerical modelling.Several finite element models based on differentcrustal rheology are set up with boundary conditions of steady compressional deformation rateconstrained by GPS observations.We calculate the long term stress accumulation process in thedifferent lithosphere models of the Longmen Shan area.Our results show that stress increasesalmost linearly with time in the brittle upper crust of the Longmen Shan fault during the inter-seismic period of several thousand years due to the crust shortening.Stress concentrates at thebottom of the brittle upper crust of the Longmen Shan fault.This stress concentration process isresponsible for the earthquake generation at the Longmen Shan fault.The primary reason for thestress concentration is the large viscosity difference of the middle and lower crusts between theTibetan Plateau and the Sichuan Basin.Spatially the stress accumulation rate in the upper crustof the eastern Tibetan Plateau is much higher than that of the Sichuan Basin.This stress ratespatial distribution helps to explain the earthquake spatial distribution that earthquakes(Mw>3)are densely recorded in the eastern Tibetan Plateau,while rarely in the Sichuan Basin.Stressincreases exponentially to a steady level in the ductile middle and lower crusts,where lessaftershocks are recorded during the Wenchuan earthquake and Lushan earthquake.Our resultssupport that the rheological structure of the lithosphere of Longmen Shan area is as following:brittle upper crust-ductile middle and lower crust(more ductile in the Tibetan Plateau than thatin the Sichuan Basin)-ductile mantle lithosphere.Keywords Longmen Shan,Wenchuan earthquake,Lushan earthquake,Stress concentration,Viscosity difference,Moho surface jump1 引言2008年5月12日14时28分在青藏高原东缘与四川盆地交汇处的龙门山断裂带上发生了汶川Mw7.9级强烈地震.地震造成的西南向北东方向发展的破裂带长度约350km,破裂持续时间长达90s,整个断层面上的平均滑动量约2.4m,最大滑动量达7.3m(张勇等,2008;张培震等,2008);并且沿北川—映秀断裂和彭县—灌县断裂分别形成了长达240km和72km的地表破裂带,最大垂直位移量约为6.5m,右旋走滑位移量约为4.9m(徐锡伟等,2013).震源机制解显示,汶川地震主震以逆冲为主兼有少量右旋走滑.汶川地震较大余震的“缺失”分析认为汶川地震发生在龙门山断裂带北东段从映秀到青川之间大约350km的断裂上,而留下了西南段从汶川西南到芦定之间大约120km的地震亏空区(陈运泰等,2013).5年后,2013年4月20日8时2分在汶川地震的亏空区发生了芦山地震.地震破裂过程研究表明,断层滑动面长宽约为30km×30km,最大滑动量为1.6m;破裂起始点接近于地震滑动量集中区,破裂面从震源处向下延伸至20km左右深的地方,破裂面并未到达地表,破裂过程没有明显的方向性;震源机制解显示,芦山地震主要以逆冲为主兼有非常少量的右旋走滑分量(陈运泰等,2013).结合地震勘探成果所揭示的龙门山断裂带地壳结构,余震震源定位工作表明龙门山区域地震空间分布特征为:纵向上,龙门山断裂带这两次地震主震均发生在上地壳的底部,汶川地震的震源深度为19km(USGS),芦山地震的震源深度为504地球物理学报(Chinese J.Geophys.)57卷 14km(USGS),全球其他各个研究机构对芦山地震的震源深度定位结果在12~19km深度范围之间(杜方等,2013);两次地震的绝大部分余震均发生在上地壳范围(5~25km)(张瑞青等,2008;黄媛等,2008;刘巧霞等,2008;陈九辉等,2009;张广伟等,2013;吕坚等,2013;陈运泰等,2013),而在中、下地壳深度范围内鲜见余震发生;横向上,地震(Mw>3)在龙门山断裂带青藏高原一侧密集分布,且有历史大震发生,如:1630年M6.5级虎牙地震、1913年M7.0级叠溪地震、1932年M7.5级叠溪地震、1960年M6.7级松潘地震与1976年3次震级为6.6<M<7.3级的松潘地震群;而四川盆地地震(Mw>3)稀少(李勇等,2006;滕吉文等,2008;Robert et al.,2010;雷兴林等,2013).在低地形变速率(约3mm/a)的龙门山断裂带相隔5年发生两次强震:为探讨龙门山断裂带地震孕震成因,不同学者就青藏高原东缘的构造运动模式,提出了两种不同的概念性地震地质孕震模型.Tapponnier等(2001)主张龙门山断裂带可能贯穿青藏高原东缘整个脆性地壳;Hubbard等(2009)认为汶川地震是龙门山断裂带在构造挤压环境下的再一次活动结果,并强调地壳缩短是地震发生的首要机制.更多的研究(张培震等,2008;滕吉文等,2008;Royden et al.,2008;Burchfiel et al.,2008;Stoneet al.,2009;Robert et al.,2010;柳畅等,2012b)则支持如下的观点:认为印度板块对欧亚板块的推挤作用造成了青藏高原物质的东向运动,高原柔性的中、下地壳物质在龙门山断裂带处遭到相对坚硬的四川盆地的阻挡之后,部分中、下地壳物质在龙门山断裂带下堆积、产生应力集中而导致龙门山断裂带地震的发生.这一观点所描述的青藏高原脆性上地壳与韧性的中、下地壳组合的地壳分层流变结构,区别于Tapponnier等(2001)所认为的全脆性地壳流变结构.总结以上的观点,其共同点在于认同青藏高原的东向挤压作用,但又强调了完全不同的地壳流变结构.如何对这两种概念性地震地质孕震模型从数值模拟的角度作出验证,进一步对龙门山断裂带地震发生机理加以更深层次的认识,是一个尚未解决且需要探讨的问题.为此,本文将建立四种不同流变结构的龙门山断裂带三维岩石圈模型,数值模拟不同岩石圈模型中的应力积累过程与分布;并探讨青藏高原中、下地壳不同的黏滞系数,以及青藏高原下地壳流Channel flow(Royden et al.,1997;Clarket al.,2000,2005;Beaumont et al.,2001,2004;石耀霖等,2008)对应力积累过程的影响.2 地质构造背景龙门山断裂带处于年轻活跃的青藏高原与古老稳定的扬子克拉通的交汇地带,为NE-SW走向上长约470km、宽约50km的活动断裂带.该断裂带在空间上呈NE-NNE向展布,且以北NW-SE方向逆冲为主而兼具少量右旋走滑分量;是由汶川—茂汶逆断裂、映秀—北川逆断裂、彭县—灌县断裂、龙门山山前断裂、山前隐伏断裂段和相应的推覆体组成的一组断裂系.2008年汶川地震发生在映秀—北川断裂带上,2013年芦山地震发生在山前断裂南段大川—双石断裂上.为揭示龙门山断裂带的岩石圈结构,该地域进行过大量的地震探测工作:如层析成像工作(Huanget al.,2007;郭飚等,2009),接收函数工作(刘启元等,2009;Robert et al.,2010;郑勇等,2013),人工地震勘探工作(Wang et al.,2005;Wang et al.,2010)和一些地质勘查工作(Burchfiel,1995,2008).以上研究结果表明从青藏高原东缘到四川盆地地壳结构变化强烈,青藏高原一侧地壳厚度在63km左右,而四川盆地一侧地壳厚度在45km左右.在龙门山区域横向50km范围内地壳厚度的垂直变化幅度可达18km左右,地形高差在龙门山陡降近5km;因此,结合Moho面形状与地表地形看,龙门山区域地壳结构呈瓶颈状(图2).大陆岩石圈一般存在脆性的上地壳、柔性的下地壳和较强上地幔这种三明治式的分层流变结构,尤其在青藏高原这种地壳厚、地热流量密度高的地区会更为显著(Royden et al.,1997).岩石流变性质与温度密切相关,安美建利用地震波速估算了上地幔50~200km的温度(安美建等,2007);石耀霖据此温度模型给出了中国大陆岩石圈不同层位的等效黏滞系数(石耀霖等,2008),得到了相应区域的三维流变结构.胡圣标研究了川滇地区相对偏高的平均大地热流值(胡圣标等,2001),认为川滇地区的中、下地壳较热,介质强度可能相对较软.GPS观测结果也显示,川滇地区的现今运动模式支持较硬的脆性上地壳和软弱的柔性中、下地壳的分层流变结构(Shen et al.,2005).P波层析成像工作所揭示的四川盆地下方地壳速度结构,认为扬子克拉通的稳定速度结构可能延伸至250km深度(Li et al.,2006,2008).并且,中604 2期柳畅等:地壳流变结构控制作用下的龙门山断裂带地震发生机理生代与新生代的构造活动对四川盆地周边构造单元产生了显著的变形作用,而四川盆地并未受到明显的影响(Li et al.,2006,2008),从而表明四川盆地下方岩石圈的力学强度较周边构造单元较强.3 三维有限元模型3.1 模型参数本文建立如图1中黑色虚线方框所示区域的三维黏弹性Maxwell体岩石圈模型(见图2).坐标系X轴(SE41°)垂直于龙门山断裂带走向,长500km;Y轴(NE49°)平行于龙门山断裂带走向,长100km,图1 青藏高原东缘与四川盆地区域构造与地表GPS水平速度场红色圆点代表2008汶川地震Mw5.0级以上余震,粉色圆点代表2013芦山地震Mw5.0级以上的余震.黄色箭头代表地表GPS水平速度(Shen et al.,2005).黑色小三角代表地名,分别为:1,汶川;2,成都;3,叠溪;4,松潘;5,卢霍;6,康定;7,芦山.黑色虚线框表示数值模拟的模型区域.D-S fault代表大川—双石断裂.Fig.1 Map of the eastern Tibetan Plateau and theSichuan Basin showing the Longmenshan fault and thehorizontal GPS velocityThe epicentres of the main shock of 2008Wenchuan earthquakeand 2013Lushan earthquake,and aftershocks(Mw>5.0)ofthe Wenchuan earthquake(red dots)and Lushan earthquake(pink dots).The yellow arrow indicates the GPS velocity(Shenet al.,2005).The black triangles indicate the locations ofcities.The numbers mark the city names:1,Wenchuan;2,Chengdu;3,Diexi;4,Songpan;5,Luhuo;6,Kangding;7,Lushan.The black solid lines indicate the faults.D-S faultindicates the Dachuan-Shuangshi fault.The black dashed linesforming a rectangle mark the area where stress accumulation issimulated.包含了龙门山断裂带在2008汶川地震未发生破裂的西南段部分;Z轴向上(岩石圈的深度在Z轴负向),模型中深度为从地面至地下100km;坐标原点位于模型上表面的西南端.模型具体考虑龙门山断裂带青藏高原与四川盆地的地形高差、地壳厚度在龙门山断裂带下方的突变与中、下地壳的黏滞系数在高原与盆地下方的差异.本文计算所涉及的黏弹性介质的3个物质参数分别为:杨氏模量E,泊松比ν和黏滞系数η.岩石杨氏模量E与泊松比ν依据波速计算.一般随深度增加,地震波速增加,岩石的杨氏模量亦随深度增加.依据所选择物质参数,龙门山断裂带岩石圈100km深度范围内介质杨氏模量随深度的变化曲线见图3.岩石圈模型中青藏高原与四川盆地的上地壳及岩石圈上地幔部分具有相同的流变性质与参数,而中、下地壳流变性质有非常明显的差异.对于黏滞系数而言,青藏高原中、下地壳较软;而四川盆地下方中、下地壳相对坚硬.参照石耀霖等(2008)的中国大陆岩石圈等效黏滞系数的研究结果,相应的层位黏滞系数取为:高原下方中地壳为3.0×1020~5.0×1020 Pa·s,下地壳为3.0×1019~6.0×1019Pa·s,四川盆地中地壳为1.0×1022~1.2×1022Pa·s,下地壳为7.0×1021~8.0×1021Pa·s.相应岩石圈各层位黏弹性物质的松驰时间(介质黏滞系数与杨氏模量之比的二分之一)分别为:青藏高原与四川盆地上地壳为30000a左右;青藏高原中、下地壳分别为200a、50a左右,四川盆地中、下地壳分别为1000a、500a左右;青藏高原与四川盆地岩石圈上地幔为300a左右.模型岩石圈物质黏滞系数随深度分布的变化曲线见图4.针对以上黏弹性Maxwell体模型,在数千年的时间尺度内考察岩石圈的应力积累过程中,不论是青藏高原还是四川盆地,在地壳的缩短过程中,上地壳将表现为脆性,而中、下地壳介质的流变性质则可以充分得到体现(这取决于黏弹性介质的松驰时间).由于Maxwell体具有这种可以自然处理脆-韧性转变的优点,本文有限元模型实际可以有效地描述弹性上地壳覆盖在黏弹性中、下地壳和岩石圈上地幔的应力积累过程.我们将该岩石圈模型命名为参考模型0,以方便与下文中另外的几种岩石圈模型加以区别.模型0从上到下一共分为13层,其中1—7层为上地层,8—9层为中地壳,10—11层为下地壳,12—13层为岩石圈上地幔,图2中不颜色代表不同分层的物质704地球物理学报(Chinese J.Geophys.)57卷 图2 龙门山断裂带三维岩石圈模型模型尺寸为500km×100km×100km(X×Y×Z).Y轴方向平行于龙门山断裂带走向.不同颜色代表不同岩石圈层位的不同物质,依据对应的黏滞系数,青藏高原中、下地壳物质较软而四川盆地中、下地壳物质相对较硬.黑色星星代表2013芦山Mw6.6级地震的震中位置.Fig.2 Lithospheric model of the Longmen ShanThe size of this model is 500km×100km×100km(X×Y×Z).The Yaxis is parallel to the strike of the Longmen Shan fault.Thedifferent colours refer to the different material parameters of layers in the lithosphere.The materials of the middle and lower crusts ofthe Tibetan Plateau are softer than those of the Sichuan Basin,corresponding to the level of viscosity.Black star indicates theepicentre of the 2013Lushan earthquake.图3 龙门山断裂带岩石圈物质杨氏模量随深度分布图(Wang et al.,2005;Huang et al.,2007;石耀霖等,2008;Robert et al.,2009;Wang et al.,2010;Zhang et al.,2011)Fig.3 Relationship of Young′s modulus with depthin the lithosphere of the Longmen Shan area图4 龙门山断裂带岩石圈各层位岩石介质黏滞系数在青藏高原一侧与四川盆地一侧随深度分布图(石耀霖等,2008)Fig.4 Relationship of viscosity with depth inthe lithosphere of the Longmen Shan area参数,其具体介质参数见表1与表2.用六面体单元对模型进行网格划分,单元总数为182400个,节点总数为279600个.3.2 边界条件和初始条件大量的研究对青藏高原的流变结构进行过探讨(Royden et al.,1997,2008;Clark et al.,2000,2005;Beaumont et al.,2001,2004),并对青藏高原下地壳的运动模式持有不同的见解(Royden et al.,2008).Clark等(2000,2005)认为青藏高原重力驱动作用下的低黏度(黏滞系数为2.0×1018Pa·s)的下地壳流动速度大约在80mm/a左右(为地表运动速度的8倍左右).Cao等(2009)通过建立青藏高原的三维岩石圈模型拟合了青藏高原地表的水平运动速度,其结果表明青藏高原下地壳的流动速度仅比地表运动速度快8mm/a左右,并且所估计的下地壳黏滞系数也比Royden与Clark的估计结果高出一个量级,为3.0×1019Pa·s.而Bendick等(2007)和Wang等(2008)则支持下地壳与上、中地壳和岩石圈上地幔之间无差异运动的观点.因此,我们在有限元模型中对青藏高原一侧的物质运动采用了三种804 2期柳畅等:地壳流变结构控制作用下的龙门山断裂带地震发生机理表1 青藏高原东缘岩石圈物质参数Table 1 Material parameters of rocks in the lithosphereof the eastern margin of the Tibetan Plateau层H/km E/1010 Paνρ/(kg·m-3)η/(1023Pa·s)上地壳3~-2 3.75 0.21 2500 1.0-2~-5 5.15 0.26 2569 1.0-5~-10 6.0 0.24 2685 1.0-10~-13 8.1 0.25 2684 1.0-13~-16 8.6 0.24 2684 1.0-16~-19 9.1 0.26 2683 1.0-19~-22 9.7 0.26 2683 1.0中地壳-22~-32 11 0.24 2754 0.005-32~-42 12 0.26 2773 0.003下地壳-42~-51 13 0.25 2835 0.0006-51~-60 14 0.26 2959 0.0003岩石圈地幔-60~-80 17 0.25 3270 0.006-80~-100 18 0.28 3270 0.004 注:H为深度,E为岩石的杨氏模量,ν为泊松比,ρ为密度,η为黏滞系数(Wang et al.,2005;Huang et al.,2007;石耀霖等,2008;Robert et al.,2009;Wang et al.,2010;Zhang et al.,2011).表2 四川盆地岩石圈物质参数Table 2 Material parameters of rocks in thelithosphere of the Yangtze craton层H/km E/1010Paνρ/(kg·m-3)η/(1023Pa·s)上地壳0~-3****-3~-5 3.75 0.21 2500 1.0-5~-7 5.15 0.26 2569 1.0-7~-9 6.0 0.24 2685 1.0-9~-11 8.1 0.25 2684 1.0-11~-13 8.6 0.24 2684 1.0-13~-15 9.1 0.26 2683 1.0-15~-19 9.7 0.26 2683 1.0中地壳-19~-26 11 0.24 2754 0.12-26~-32 12 0.26 2773 0.1下地壳-32~-37 13 0.25 2835 0.08-37~-45 14 0.26 2959 0.07岩石圈地幔-45~-80 17 0.25 3270 0.006-80~-100 18 0.28 3270 0.004 注:*表示该深度段没有物质.不同的位移边界条件,以满足以上几种不同的观点,见图5.边界条件1(BC1):地壳运动观测网络给出了研究地区1998—2004年的地表GPS速度场结果,见图1.将GPS在研究区域边界附近实测速度值插值到四个侧边界,作为水平速度约束条件,且假定从地表到100km深度保持一致,以拟合藏青高原下地壳的无差异运动的情况(Bendick et al.,2007;Wanget al.,2008);垂直方向位移可以保持自由.上表面为自由边界,即法向应力和剪应力均为零.对于底部边界,鉴于目前对该区域岩石圈上地幔运动状态的未知,暂且将底面垂直方向速度约束为0,而水平方向自由.在黏弹性问题中,边界条件随时间的变化也是重要的问题,在目前的模拟中,我们初步假定边界位移速率不随时间变化,见图5.边界条件2(BC2):我们采用Cao等(2009)的观点,认为青藏高原下地壳以Channel flow形式的运动速度V1比地表运动速度V快8mm/a.其他边界条件同边界条件1,见图5.边界条件3(BC3):青藏高原下地壳以Channelflow形式的运动速度V2为地表运动速度V的3倍.需要指出的是,V2的取值并没有理论依据,目的是为了测试下地壳不同的流动速度对模型构造应力积累的影响.其他边界条件同边界条件1,见图5.初始条件是构造应力场模拟中最困难的问题,尽管现今在龙门山断裂带进行了不同程度的应力测量结果,但基本都限于沉积层深度的钻孔应力测量,而对深部三维应力分布和应力演变历史几乎仍然没有定量的资料.在这种情况下,我们只能先假定初始应力为0,然后计算在定长的边界位移速率条件下应力的演变.虽然我们不可能模拟现今真实的应力状态,但我们可以了解在定长边界位移速率下的应力增长率.应力增长率高的地方,未必一定是目前应力最高的地方,但如果初始应力类似,则较高应力增长率的地方则更有可能是现今应力绝对值较大的区域.本文主要就应力增长率与地震活动性的关系进行讨论.4 计算结果计算所使用的程序是利用“飞箭有限元程序自动生成系统(FEPG)”生成的Maxwell体三维有限元计算程序,程序计算的可靠性已经在大量事例中通过验证.在保证程序可靠性的前提下,对模型进行计算是合理的.本文采用1a为一个时间步长,根据时间步长逐步加载边界位移约束.本文计算主要的目标是计算龙门山断裂带岩石圈各层位在数千年时间尺度以上的应力积累过程,在计算过程中只考虑模型在边界条件作用下产生的构造应力的积累变化,并不考虑重力的因素.904地球物理学报(Chinese J.Geophys.)57卷 图5 模型边界条件剖面1垂直于龙门山断裂带走向,剖面2平行于龙门山断裂带走向.BC1,BC2和BC3分别为边界条件1,2和3的缩写.Fig.5 Boundary conditionsTransection 1is perpendicular to the strike of the Longmen Shan fault,while transection 2is parallel to the strike ofthe Longmen Shan fault.BC1,BC2and BC3are abbreviations of boundary conditions 1,2and 3,respectively. 黏弹性Maxwell体在外部载荷下的变形,不仅与边界条件及其随时间的变化有关,而且与初始条件和以前的应力演变历史有关.鉴于初始条件缺乏测量资料,只能假定为零应力、初始应变速率为0.边界条件也假定了位移速率为常量、不随时间变化.在这种条件下,开始的数百年内,下地壳、岩石圈上地幔等黏滞系数较小、弛豫时间较短(数十到数百年)的柔性可以占主导的层位,在压缩位移下的应力增长与柔性介质内的应力松弛将达到平衡,应力维持在一个较低水平而不再增加.相反,上地壳黏滞系数高(弛豫时间达数万年)的层位,在几百到几万年的期间内,弹性仍然占主导,应力随压缩几乎可以接近线性的速率增长.该结论在我们的另一研究中已经得到证明(柳畅等,2012b).因此,在模型中各层位应力积累达到稳定速率增长后,我们分别取经过芦山地震震源的纵剖面(图5中剖面1)和芦山地震震源深度的横切面上的应力积累速率分布,以分析龙门山断裂带数千年以上的应力积累及其与区域地震活动性之间的关系.4.1 应力积累结果在边界条件1(下地壳无差异运动)作用下参考模型0,垂直于龙门断裂带方向的压应力积累分布情况如下.我们取经过芦山地震震中、且垂直于龙门山断裂带走向的纵剖面(图5中剖面1)上的应力积累速率分布,见图6a,以揭示应力积累与龙门山区域地震纵向空间分布特征之间的关系.结果显示在脆性的上地壳应力以近乎定值的速率持续增长,在龙门山断裂带上地壳底部出现应力集中现象,最大应力积累速率为-3.86kPa/a.而中、下地壳及岩石圈上地幔的应力积累速率因物质的黏性应力松驰而为0.这种应力积累状态表明,在构造挤压作用下龙门山断裂带的上地壳内应力可以持续增长;在应力积累速率最大的龙门山断裂带上地壳底部,应力可以优先增长至该部分岩石破裂强度而导致主震的发生(汶川地震主震震源深度19km,芦山地震主震震源深度14km),进而触发上地壳内部的余震(5~25km);而在中、下地壳内,当构造挤压作用下的应力增长与介质黏性应力松驰效应达到动态平衡后,其应力趋于稳定,不再增长,因此该层位应力积累很难达到岩石的破裂强度.汶川地震和芦山地震的余震震源定位结果均表明,在龙门山断裂带中、下地壳014 2期柳畅等:地壳流变结构控制作用下的龙门山断裂带地震发生机理图6 (a)边界条件1(BC1)作用下模型0中经过芦山地震震中且垂直于龙门山断裂带的剖面上的应力积累速率分布状况;(b)边界条件2(BC2)作用下该剖面上的应力积累速率分布状况.应力在龙门山断裂带下集中积累,在龙门山断裂带上地壳底部有最大增长率.黑色星星表示汶川地震和芦山地震主震震源在该剖面上的投影TP表示青藏高原,LMS表示龙门山,SB表示四川盆地Fig.6 (a)Normal stress accumulation rate distributionin the cross section of model 0in the boundary condition1(BC1);(b)Normal stress accumulation rate distributionin the boundary condition 2(BC2);The cross section isperpendicular to the strike of the Longmen Shan fault.Stress concentrates at the bottom of the upper crust ofthe Longmen Shan fault.The largest stress accumulationrate is located at the bottom of the upper crust of theLongmen Shan fault.The black stars indicate thehypocenters of the 2008Wenchuan earthquake and the2013Lushan earthquake.TP indicates the TibetanPlateau,LMS indicates the Longmen Shan,and SBindicates the Sichuan Basin深度范围内鲜见余震发生.我们取上地壳深度14km处(芦山地震源深度)横切面上的应力积累速率分布,见图7.结果显示青藏高原上地壳应力增长率(约-2.5kPa/a)远远高于四川盆地的(约-1.0kPa/a),而最大应力增长率(-3.4kPa/a)则位于龙门山断裂带.这种应力积累分布现象有利于解释龙门山区域地震横向空间分布特征:龙门山断裂带青藏高原一侧地震(Mw>3)密集分布(李勇等,2006;滕吉文等,2008;雷兴林图7 边界条件1作用下模型0中深度14km处横切面上的应力积累速率分布状况;青藏高原应力增长速率远远高于四川盆地,在龙门山断裂带集中积累有最大值.黑色星星表示Mw6.6级芦山地震主震.黑色三角标志城市位置.白色线表示断裂Fig.7 Normal stress accumulation rate distribution inthe map at the depth of 14km in model 0in theboundary condition 1(BC1).The stress accumulationrate in the Tibetan Plateau is much higher than that ofthe Sichuan Basin.The stress concentrates at theLongmen Shan fault.The black star indicates thehypocentre of the 2013Lushan earthquake.Blacktriangles indicate the location of cities等,2013),且有历史大震发生,如:1630年M6.5级虎牙地震、1913年M7.0级叠溪地震、1932年M7.5级叠溪地震、1960年M6.7级松潘地震与1976年3次震级为6.6<M<7.3级的松潘地震群;最大级别地震———汶川Mw7.9级地震,发生在龙门山断裂带;而四川盆地地震稀少(Mw>3)(李勇等,2006;滕吉文等,2008;雷兴林等,2013).4.2 青藏高原下地壳流的影响我们计算了边界条件2(下地壳流动速度快于地表8mm/a)与边界条件3(下地壳流速度为地表速度的3倍)作用下模型0中的应力积累速率分布状态,以探讨青藏高原下地壳流对龙门山断裂带应力积累过程的影响.计算结果表明,除了在下地壳的上、下底界面处(相应于图6b中L层位的上、下界面)因下地壳的快速流动而引起的拖曳力(张应力)外,边界条件2和3作用下模型的应力积累速率分布与边界条件1作用下的结果并无太大区别.因此,我们只展示边界条件2作用下,模型0中的应力积累速率分布状况(图6b).结果显示龙门山断裂带上地壳底部同样出现应力集中现象,且该部位应力增114地球物理学报(Chinese J.Geophys.)57卷 长速率有所增大.取芦山地震震源处的应力增长率分析,边界条件1,边界条件2和边界条件3作用下该处的应力增长率分别为-3.60kPa/a,-3.75kPa/a和-3.9kPa/a,见表5.可见,下地壳流动有助于龙门山断裂带的应力积累,并且随流动速度增大而增大,但增大量并不显著.4.3 地壳流变结构的影响为探讨青藏高原地壳流变结构对龙门山断裂带应力积累的影响,我们在参考模型0的基础上另外引入了四个不同流变结构的岩石圈模型(模型1、模型2、模型3和模型4).在这四个模型中,我们仅在参考模型0的基础上改变了岩石圈不同层位的黏滞系数,见表3和表4,而其他物质参数保持不变,且均加载边界条件1.我们复述模型0的参数取值以方便与其他四个模型做比较.各个模型的具体黏滞系数随深度分布见图8.模型0:上地壳表现为脆性;中、下地壳表现为韧性,且横向上青藏高原与四川盆地的黏滞系数有差异;岩石圈上地幔表现为韧性.黏滞系数的取值在上地壳为1.0×1023 Pa·s;高原下方中地壳为3.0×1020~5.0×1020 Pa·s,下地壳为3.0×1019~6.0×1019Pa·s,四川盆地中地壳为1.0×1022~1.2×1022Pa·s,下地壳为7.0×1021~8.0×1021 Pa·s;岩石圈上地幔为4.0×1020~6.0×1020Pa·s.模型1:整个岩石圈表现为脆性,岩石圈各层位有统一的较高的黏滞系数,为1.0×1023Pa·s,且横向上从青藏高原到四川盆地黏性无差异,具体黏滞系数随深度分布见图8e.模型2:整个地壳表现为脆性,地壳各层位有统一的较高的黏滞系数,为1.0×1023Pa·s;岩石圈上地幔表现为韧性且黏滞系数与模型0中相同.具体黏滞系数随深度分布见图8f.该模型中所描述的岩石圈流变结构符合Tapponnier等(2001)支持的青藏高原全脆性地壳模型特征.模型3:上地壳表现为脆性;中、下地壳和岩石圈上地幔表现在为韧性,且横向上青藏高原与四川盆地的黏滞系数无差异(这是该模型与模型0的唯一区别),中、下地壳黏滞系数分别为3.0×1020~5.0×1020Pa·s和3.0×1019~6.0×1019 Pa·s;其他层位黏滞系数均与模型0相同.具体黏滞系数随深度分布见图8g.模型4:仅将模型0中青藏高原中、下地壳的黏滞系数均减小为原来的20倍,则其中、下地壳黏滞系数分别为1.5×1019~2.5×1019 Pa·s和1.5×1018~3.0×1018 Pa·s.这一取值仍在Clark等(2005)、石耀霖等(2008)和Godard等(2009)对青藏高原中、下壳的黏滞系数的估计范围之内,为合理取值.引入模型3、模型0和模型4其目的是为了研究青藏高原与四川盆地中、下地壳黏滞系数差异从无到有、到增大差异这三种情况下,相应岩石圈模型应力积累分布的区别.由于结果显示模型4与模型3的应力积累结果分布十分相似,因此我们只给出边界条件1作用下模型1、模型2、模型3和模型0中经过芦山地震震中且垂直于龙门山断裂带的纵剖面上的应力积累速率分布状况,见图8.结果具体如下:模型1中,如图8a所示,整个地壳内部横向上应力积累速率均匀分布,没有应力集中的现象.纵向上应力积累速率随深度递增大,不同层位的应力增长率随层位加深、杨氏模量的增大而增加.芦山地震的震源处应力速率为-2.1kPa/a.模型2中,如图8b所示,在龙门山断裂带下地壳的底部出现应力集中现象,且模型1中Moho面拐点处A应力积累速率从-2.8kPa/a增大到模型2中的-4.3kPa/a.可见,在Moho面起伏的岩石圈结构中,构造应力积累在很大程度上受控于岩石圈的流变结构,这一点在我们的另外一个研究中也同样得到验证(柳畅等,2012a).地壳其他部分应力积累分布与模型1中相似.韧性的岩石圈上地幔部分应力积累速率为0.模型3中,如图8c所示,上地壳内龙门山断裂带下方并无应力集中现象出现,并且在上地壳内青藏高原的应力积累速率小于四川盆地的.韧性的中、下地壳和岩石圈上地幔部分应力积累速率为0.以上结果表明,模型1、模型2与模型3的应力积累结果均不能与龙门山地区的地震空间分布特征相对应(包括纵向与横向).从应力积累的角度而言,这三种模型既无法解释汶川地震与芦山地震的发生,也无法解释如上文所述的龙门山断裂带地震空间分布特征(李勇等,2006;滕吉文等,2008;雷兴林等,2013).只有模型0中的应力积累分布特征与龙门山地区的地震空间分布特征有较好的吻合,这一点在上文中已得到详细分析,这里不再赘述.模型0与其他几个模型相比较,其最重要的特征就在于模型中青藏高原与四川盆地的中、下壳的黏性差异.模型4中各层位的应力积累分布与模型0的结果相似.但是由于模型4相对于模型0增大了青藏214。
龙门山断裂带巡礼

庐 江带
( 从 安 徽 庐 江 经 山东 郯 即
城 至 东 北 一 带 。 ) 中 国科 学 院地 球 物 理 研 究 所
察 ,我 们 决 定 ,重 点 考 察 属 于 龙
门 山南 段 的 天 全 、沪 定 地 区 。在
认 为 , 除 这 2 个 地 震 带 外 , 别 的 3
地 方 也 不 是 没 有 地 震 发 生 . 但 以
维普资讯
璧 童 栏
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 的 波
的 什 邡 、 绵 竹 考 察 , 也 去 过 位 于 龙 门 山北 段 的 广 元 考 察 。这 次 考
华北 地 区 有 渭 河 平 原 带 、河 北 平
原 带 、山 西 带 、燕 山带 、 郯 城一
震 ,使 全 国 人 民 。 也 使 地 震 工 作
者猝 不 及 防 ?这 需 要 搞 清 处 于重 灾 区 的 龙 门 山 中 段 、北 段 与 地 震 的关 系 。 龙 门 山 是 四川 盆 地 西北 边 缘 一 条 呈 东 北 一 西 南 走 向 的 带
状 山 脉 . 北 起 川 甘 陕 交 界 的 摩 天 岭 ,北 东 端 至 广 元 , 南 西 达 泸 定 , 全 长 约 5 0 m。龙 门 山 断 裂 带 横 贯 0k
全 山 。 龙 门 山 处 于 四 川 盆 地 向 青 藏 高 原 过 渡 的地 带 ,是 四川 盆地 与 川 西 高 原 的 天 然 界 线 ,分 三 段 ,
龙门山断裂带震后水电重建 支持乎?质疑乎?

吉林 省地方水 电有限公 司 协
JIP。I E。Aw TR I TI丁 。LD 7 I v c cL E EE R I c , 欠 k R N L N 8 c cy T
龙门山断裂带震后水电重建
支持乎? 质疑乎 ?
范晓 是四川地 矿局 区域地 质调 查 队总 工程 I二 疑人士提出应对该地区建水电站安全性 地 跑 出。 = =
“ 实是紫坪铺经受了考验 ” 四川省水力发电 川地震 的经 验教训 , 事 , 是反 思水 电开发的一次契机 。 学会 理事长 马怀新 说 , 紫坪 铺修 筑 按照7 烈度 、 级 8 然而, 专业人 士的忧 虑并未 得到专业 人士 的 非
级设 防。 汶川地震 已经远 远超 出它 的抗震标准, 但它 响应 。
反而会加 强在高山峡 谷修筑 电站 的信 ’ 。
大规 模 山崩 堵 江溃 坝 的历史背景 , 一旦类 似上 世 纪
记 者从 国家 发 改委 某部 门了解 到 , 次电站 的 叠溪、 这 松潘 大地震 的事件重演 , 后果将不堪设 想。
重建 规 划 中, 江 流域 的小 水 电会 根据 实 际情况 重 岷
发的一次契机 。 不过 , 以中国水 力发电学会副秘 书长 模 电站 , 0 分布 在岷 江干 流 , 9 1座 1 座分布 在岷 江 支
张博 庭为代 表 的 “ 专业人士 ” 示并 不认 同 “ 表 非专业 流。 范晓 曾指 出, 紫坪 铺上面还有一系列梯级 大坝 ,
人士”的意 见 , 在 接受 记者采 访时 说 ,“ 川地 震 面对 岷 江 上游 曾多次 发 生7 以上 地震 的强 震 区和 他 汶 级
但幸 运 的是 , 震 发 生时 , 好 是 紫坪 铺 腾 空 地 恰
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龙门山地震断裂带龙门山断裂带也称龙门山断层,是中国西南部的一个逆冲断层。
位于青藏高原东缘,与四川盆地相交。
由龙门山后山断裂、龙门山主中央断裂、龙门山主边界断裂三条断裂带组成。
东北-西南走向,长约500公里,宽达70公里,规模巨大。
沿着四川盆地西北缘底部切过,地理位置十分特殊。
地壳厚度在此陡然变化,在其以西为60~70km,以东则在50km以下。
它的东部仅100公里外就是人口密集、工业发达的成都平原地区。
一、地理位置龙门山位于四川省四川盆地西北边缘,广元市、都江堰市之间,东北-西南走向。
包括龙门、茶坪、九顶等山。
东北接摩天岭,西南止岷江边。
绵延200多千米,海拔1000~1500米。
龙门山最高峰海拔2345米,海拔由盆地边缘2000米向西逐渐升高到3000米以上,主峰九顶山海拔高达4984米,山地垂直地带,气象万千。
而龙门山断裂带,自东北向西南沿着四川盆地的边缘分布,沿断裂带青藏高原推覆在四川盆地之上。
这是一条特别要命的裂缝。
该断裂带由3条深而大的断裂构成,自西向东其名称及经过的县分别是:1、龙门山后山大断裂,经过汶川、茂县、平武、青川;2、龙门山主中央大断裂,经过映秀、北川、关庄,属于逆—走滑断裂;3、龙门山主山前边界大断裂,经过都江堰、汉旺、安县,属于逆冲断裂。
2008年5月12日的汶川大地震,受灾严重的绵阳市北川县坐落在龙门山主中央断裂上,它就属于逆—走滑断裂。
同样受灾的都江堰市落在龙门山主边界断裂上,属于逆冲断裂。
二、形成原因大约两亿年前,随着印度洋板块中的印度板块不断向北推进,并向亚欧板块下俯冲,青藏高原开始抬升。
随后,喜马拉雅山脉诞生了。
而与此同时出现的还有位于青藏高原边缘的那些地质断裂带,从而形成了地中海—喜马拉雅地震带(亚欧地震带)的东段。
首先来了解一下山是怎么形成的。
山就是由于地壳受到挤压,而隆起生成的。
一方面,挤压使得隆起成山,另一方面挤压使地壳陷落产生断裂,形成湖泊,这是孪生的关系。
从专业角度来说,这就是地壳的水平运动和垂直运动的相伴发生。
像这样的地质断裂带,在我国有大约20多条,并且大部分以青藏高原为核心。
在青藏高原的内部,以及青藏高原相互作用的周边块体的边界上,都有地质断裂带。
而其中最具代表性的,就是这条位于青藏高原与四川盆地之间的大致呈东北-西南走向的,很宽的,但不是一个单一的断裂带。
而若干个断裂带在这个地方有一个共同的特点:有的是拐弯,有的是属于相互作用的,正好是东南-西北这一个带。
这条地质断裂带又叫做南北地震带。
地震学家们之所以这么称呼它,是因为这里是我国地震的多发区。
南北地震带主要是指地震活动有一个特点,地震频度比较高,在一些局部的地方强度比较大。
据地质学家们调查,在南北地震带上最活跃的要数四川省境内的龙门山地震带。
这一地区,是历史上强震频发的地区。
历史上,它并不安分,有过多期活动。
据统计,自公元1169年以来,共发生破坏性地震25次。
其中,里氏 8.0级以上地震2次,7.0级到7.9级地震4次,6.0到6.9级地震11次。
1657年4月21日,爆发了当时有记录以来最大的6.2级地震。
据地震学者考证,此后300多年间,这条断裂带再未发生过超过6级的强震 (统计数据未来源于国家地震局)。
龙门山地震带为什么会如些频繁地发生地震呢?从成都平原到了都江堰以后,很快就进入了高山区,地形的变化相当剧烈。
龙门山现在还仍然是代表着青藏高原和东部地块的相互作用。
每年龙门山相对于四川盆地都有1到3毫米的相对运动。
龙门山的运动表明了青藏高原正在向东移动。
这个向东的运动一旦遇到了坚硬性的四川刚性盆地的阻拦,它们之间就会发生较为强烈的碰撞。
两个物体相对运动,西部相对较软的物体就推覆到东部比较坚硬的物体上面,所以我们管它叫逆冲。
倒滑是两侧平的错动,正断层是断层上的上盘往下落、掉,是属于一种松弛的状态,然后往下落。
逆冲是很紧挤压的情况往上挤压。
这就是说,板块间的移动形式绝不是单一的。
逆冲运动时,地球所释放的能量是最大的,而这个结果直接导致了地震的发生。
事实上,地震就像刮风、下雨、闪电一样,是地球上经常发生的一种自然现象。
看似平静的大地之下时刻隐藏着杀机。
地球分地壳、地幔、地核。
地核、地幔和地壳的物质都是在运动的。
特别是地幔,在很多地方形成对流,地幔对流运动的结果带动地壳在运动。
20世纪科学家用地震波发现了地球的内部结构,这就是人们众所周知的蛋状结构。
其中地壳相当于蛋壳,地幔有如蛋白,地核则像蛋黄。
地球上部主要由岩石构成,把地球的躯体严密覆盖。
但岩石层并非铁板一块,而是由太平洋、亚欧、美洲、印度洋、非洲、南极洲六大板块和若干小板块构成。
板块内部相对稳定,但板块边缘地带和接触地带则是不稳定的,这里是产生地震火山活动等剧烈地壳运动的主要场所。
板块漂浮在地幔顶部的软流层上,由于地幔上部温度较低,下部温度较高,所以会产生热对流现象。
虽然这种流动非常缓慢,一年大概还不到5厘米,但它产生的力量却是惊天动地的。
地幔物质流当它受到了岩层的阻碍的时候,就会产生一个强大的力量,让地表都出现这种断裂的情况。
当两股相向的地幔物质流相遇之后,在强大挤压作用之下,也可以形成海沟的凹陷或形成山脉的隆起。
地幔物质流它接近岩石层这部分被人们称之为是软流层。
软流层本身看起来就好像是我们在这个炼钢炉里见到的铁水之前的那个部分。
就是已经熔融状态的铁块,这种铁块它本身就是可以具有一定的流动性。
因此说软流层是承载着所有的板块漂来荡去的。
板块间可以渐行渐远,但是也可以想到在一起。
渐行渐远就会形成大洋地壳的这种海底扩张,当它们遇到一块的时候,也会产生一种强烈的造山运动。
就比如喜马拉雅山的隆起一样。
它就是在七千万年之前由这种作用下产生的一个结果。
三、能量来源那么我们说如此大的能量它到底是怎么孕育出来的?又是怎么爆发出来的呢?地球内部的能量有几种:一种是地球的自转,一种是地球内部的核物质的热辐射,还有地球形成时候所储存的一些能量。
这些能量每时每刻都会释放,它以不同的形式释放。
有的以地热的形式,有的是以火山的形式,其中有一小部分的能量是以地震的形式来释放的。
尽管地震来临之前人们无法知道释放能量的地点,但是通过精密的仪器却可以监测到地球释放能量时的大小。
地震震级基本上按台站记录的地面振动的幅度,按照一定的公式推算它震源处所释放的能量,然后折成一个标度叫震级,来衡量它的大小。
震级的大小除了与板块的运动方式有关外,另外还和地球内部能量蓄积总量,及地震破裂的规模都有关。
在龙门山里面随处可见因活跃的地质运动而被挤压变形的岩石。
其中,最著名的就是飞来峰。
年纪较老的岩石竟然压在了年轻岩石的上面,这个奇观全世界只有两处,至今它的成因仍是个谜。
但无论是什么原因形成的飞来峰,都说明了龙门山是一处极其活跃的构造带。
我们国家西部地貌与东部还是有很大差别的,这是一个特点。
西部是由于青藏高原的隆升,从地质的角度看它隆升的速度还是较快的,但从咱们日常人的寿命的角度讲,一个几毫米或十几毫米的水平,但从地质角度讲已相当快了。
在这种情况下,西部的山脉大多是较年轻的,东部的山脉一般都是较老的。
所以大家可以看到东部的山脉都比较平缓,但西部的山脉都比较陡峭,且西部的山脉较破碎。
因为年轻,所以就爱运动,而运动就要释放能量,这就是龙门山地震带频繁发生地震的原因。
地震的方式是多种多样的,有天然地震、诱发地震、人工地震。
天然地震是由板块运动、火山喷发等引起的。
诱发地震是因大自然蓄积的能量将要饱和时,由于人类活动而引发或诱发的。
人工地震是指核爆炸、化学爆炸、机械振动等人类活动引起的地面震动。
世界上80%到90%的地震及所有造成重大灾害的强烈地震,都是属于自然地震中由于板块碰撞而引发的构造地震。
那么,从整个历史的范围来看,大地震一般都是发生在板块的边缘上面。
比如说,1960年发生在智利的9.5级大地震,就是发生在南极洲板块的边缘上。
可能大家在想,四川汶川和雅安又不是在板块边缘,它怎么会发生地震呢?那是因为,汶川和雅安的地理位置恰恰就在青藏高原地震带上,它发生地震也就不足为奇了。
但是不是在这个地方总会发生如此大震级,如此大破坏度的地震呢?当然不是了。
纵观整个中国历史,在过去的这么多年中,大概也就发生了21次,而且是平摊到全国各地的。
因此,四川依旧是美丽富饶的天府之国。
但有的朋友可能也在考虑一个问题,为什么间隔这么长,可是松潘1976年不就连续地震了两次吗?说实话,这个问题需要我们这么来看待:我们说它时间间隔时间长,就是因为如此大的地震,它也是几百年才能够来这么一次的。
因为地震本身也需要积聚能量,能量只有积攒到一定程度之下,它才会造成如此大的破坏。
再有一点,松潘地震本身它不处在龙门山地质断裂带上,因此从本质上讲,它和我们这一次的汶川地震是不可同日而语的。
四、地理特点既然这个地方曾经发生过地震,并且也发生过不少次,那我们干嘛还住在这里呢?实话实说,地震并不是如我们想象的有百害而无一利。
地震也往往会带来一些丰富的矿产资源,同时也是研究地质的地理环境变迁的很好的切入点。
龙门山地质公园位于龙门山中段,北起绵竹、清平,南至彭州市。
这里的面积有1900平方公里,是一个由大自然建造的地质博物馆。
众多的地质遗迹向人们提示出地球演化的奥秘。
46亿年前,地球在刚刚诞生的时候,并没有岩石和沙土,只有炽热的岩浆。
后来地球慢慢的冷却下来,岩浆就变成了花岗岩石和玄武岩石,同时一些矿物开始形成。
如果仔细观察就会发现,花岗岩上面有很多条纹,不同颜色标志着各种不同的物质。
而这些奇形怪状的纹路,则显示出岩浆在冷却前曾经有过剧烈的运动。
这块岩浆当时在花岗岩上升侵入过程中间,因为空间都是有一定的,原来这个岩石就占了一个空间。
花岗岩侵入时是沿着薄弱面往上侵入,侵入过后,就把这一块包裹起来了,包裹起来后就要把这一块进行同化,但是这一块又没有消化完,在地质上,我们就把这一块叫做俘虏体。
大水流经过的地方,岩石失去了棱角,瀑布的下方甚至出现了深潭。
水流的击打侵蚀使得岩石分化瓦解,在地球的演化过程当中,水扮演了重要的角色。
另外加上风吹日晒,及生物的侵蚀,地球上最早的岩石花岗岩和玄武岩开始分化,早期的地球上是没有沙层和土壤的,正是在这些外力作用下,沙石和土壤开始出现,并被河流带到湖泊,或大海里面沉积下来。
龙门山地层出露是比较全的,我们所看到的这一套是震旦纪(前寒武纪),震旦纪就沉积于距今七亿年到五点七亿年这个期间的岩石。
这套地层之上,还有寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪、二叠纪和三叠纪。
这些地层里面都有很丰富的化石作为佐证。
大约在八千万年前,印度板块和亚欧板块及扬子准地台陆续相撞,直到现在这种运动还在继续,撞击使青藏高原开始抬升。
龙门山就处在青藏高原的最东端,正好就在板块的断裂带上。
开始形成的时候,这些山脉的外形可以是圆的,在雨水的剥蚀下形成山峰和峡谷。