地震地质

地震地质2008年第30卷第3期目录

2008, (3): 0-0.

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中国地震灾害与防震减灾

张培震

2008, 30(3): 577-583.

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2008年6月26日下午,十一届全国人大常委会在北京人民大会堂举行第四讲专题讲座,题目是"中国地震灾害与防震减灾"。主讲人是中国地震局地质研究所所长、研究员、国家汶川地震专家委员会南北带地震构造研究组组长张培震。经征得本人同意,现将讲稿发表,作为汶川M_S8.0地震科考研究专辑的序言。

汶川M_S8.0地震:川西流动地震台阵观测数据的初步分析

刘启元, 陈九辉, 李顺成, 李昱, 郭飚, 王峻, 齐少华

2008, 30(3): 584-596.

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2006年10月,中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室,在中国四川西部(100°～105°E,26°～32°N)布设了由297个宽频带地震台组成的密集流动地震观测台阵。截至2008年6月,川西台阵已记录远震事件(m_b>5.0,30°≤Δ≤90°)690个。5.12汶川M_S8.0地震的发生为检验川西台阵观测系统的观测能力和工作状况提供了机会。文中对5.12汶川地震及其强余震序列观测记录进行了初步分析。结果表明:1)已发布的5.12汶川地震及其强余震参数有必要进一步修正,它们的震中位置可能存在8～24km误差,主震震源深度为19km的估计可能更接近实际情况;2)2008年5月16日理县(M_S5.9)地震的波场分析表明:该地震面波不发育,它不可能是一个浅源地震,地震动速度波场垂直及水平分量峰值的异常增大与断层密切有关,在不考虑地形地貌、土质条件等因素的情况下,震中距200～250km范围内的地震动速度峰值异常增大可达正常衰减的4倍以上;3)利用接收函数方法对四川盆地和松潘-甘孜地块地壳结构的初步分析表明:四川成都北侧地壳厚度达到46km,四川盆地地壳从西向东逐渐增厚,下地壳显示了较为坚硬的特征,松潘-甘孜地块的地壳结构存在十分复杂的横向变化,汶川地震震源区的地壳厚度达到了52km,深度14～20km范围地壳为复杂的高速结构,其S波平均速度超过4.0km/s,汶川地震应位于这个高速介质区内,其中下地壳为平均S波速度约3.6km/s的低速结构,它提供了其上部地壳横向运动的松弛边界条件。这个观察与地震波场观测给出的地震动速度振幅衰减异常增大吻合。

汶川M_S8.0地震地表破裂带及其发震构造

徐锡伟, 闻学泽, 叶建青, 马保起, 陈杰, 周荣军, 何宏林, 田勤俭, 何玉林, 王志才, 孙昭民, 冯希杰, 于贵华, 陈立春, 陈桂华, 于慎鄂, 冉勇康, 李细光, 李陈侠, 安艳芬

2008, 30(3): 597-629.

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震后应急野外考察表明,2008年5月12日汶川M_S8.0地震在青藏高原东缘龙门山推覆构造带上同时使北川-映秀断裂和灌县-江油断裂两条倾向NW的叠瓦状逆断层发生地表破裂。其中,沿北川-映秀断裂展布的地表破裂带长约240km,以兼有右旋走滑分量的逆断层型破裂为主,最大垂直位移6.2m,最大右旋走滑位移4.9m;沿灌县-江油断裂连续展布的地表破裂带长约72km,最长可达90km,为典型的纯逆断层型地表破裂,最大垂直位移3.5m;另外,在上述两条地表破裂带西部还发育着1条NW向带有逆冲垂直分量、左旋走滑性质的小鱼洞地表破裂带,长约6km。这一地表破裂样式是近期发生的特大地震中结构最复杂的一次逆断层型地表破裂,地表破裂的长度也最长。利用已有的石油地震剖面,结合余震分布和地表破裂带特征等资料构建的三维发震构造模型表明,龙门山推覆构造带现今和第四纪时期以地壳缩短为主,斜滑逆冲型地震表明青藏高原中东部的水平运动在华南地块与巴颜喀拉地块之间的龙门山推覆构造带上转化为地壳的缩短和隆升。

汶川M_S8.0地震发震断裂大地震原地重复现象初析

冉勇康, 陈立春, 陈桂华, 尹金辉, 陈杰, 宫会玲, 史翔, 李陈侠

2008, 30(3): 630-643.

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在历史记录中,成都和龙门山地区没有发生过类似汶川M_S8.0地震强度的地震。那么,在地质记录中是否会存在类似震级的古地震遗迹?作者分别在中央和前山断裂中段的地表破裂带上4个地点开挖了探槽4个和剖面1个,并进行了断错地貌面的实测。文中从几个地点新老地貌面累计变形量、探槽揭露的古地震遗迹等方面讨论汶川地震发震断裂大地震原地重复现象存在的基本事实。结果表明:无论在中央断裂的小鱼洞、擂鼓镇还是前山断裂的白鹿镇、汉旺等地,汶川5.12地震之后Ⅱ级阶地断层陡坎与Ⅰ级阶地陡坎高度基本呈倍数关系,探槽揭露Ⅱ级阶地标志地层(黄砂土层)在断裂两盘的位差也是5.12地震的约2倍,显示在龙门山地区区域Ⅱ级阶地形成之后,汶川5.12地震发生之前,存在一次与汶川M_S8.0地震地表变形规模相当的地震事件。

龙门山断裂带北段第四纪活动的地质地貌证据

杨晓平, 冯希杰, 戈天勇, 宋方敏, 师亚芹, 刘玉法

2008, 30(3): 644-657.

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以龙门山断裂带北段中的青川断裂、茶坝-林庵寺断裂沿线的地质地貌为研究对象,在青川断裂沿线的土关铺、大安,茶坝-林庵寺断裂上的薛家沟、胡家坝等地,对断裂附近的河流地貌进行了详细的构造地貌制图。龙门山断裂带北段所在地区的河流一般发育5级阶地,T₁阶地拔河高度3～5m,为全新世堆积阶地。T₂阶地拔河高度10m左右,为晚更新世基座阶地。T₃阶地拔河高度一般为30～35m,为晚更新世早期形成的基座阶地。T₄阶地拔河高度60～70m,残留的阶地砾石层中花岗岩、砂岩砾石已经被强风化,只保留砾石的形态。T₅阶地拔河高度为90m左右,阶地堆积物被剥蚀殆尽。青川断裂、茶坝-林庵寺断裂在河流的T₄和T₅阶地上形成宽30～180m的断层槽地,深度达8～20m,T₄阶地砾石层底面落差达10～15m。T₃阶地上不发育断层槽地,或断层两盘的T₃阶地拔河高度一致,一些地段断层被T₃阶地砾石层覆盖。因此认为,这两条断裂在T₃阶地形成之前,T₄阶地形成之后有过强烈的活动。

汶川M_S8.0地震地表破裂带白沙河段破裂及其位移特征

何宏林, 孙昭民, 魏占玉, 董绍鹏, 高翔, 王世元, 王纪强

2008, 30(3): 658-673.

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2008年5月12日14时28分,四川省汶川县发生M_S8.0特大地震。这次地震在地表形成2条地表破裂带,主破裂沿龙门山中央断裂发育,长约240km;次级破裂沿龙门山前山断裂发育,长约72km。白沙河破裂带位于中央主破裂带的南端,沿都江堰市北约11km的白沙河河谷展布,长14km。该破裂带几何结构复杂,多条短小破裂或斜列或平行或斜交组成破裂带,总体走向N50°E,但几乎每条次级小破裂走向都不与平均走向一致,在0°～90°之间变化。同震位移沿该破裂带也同样表现出复杂性和多样性,总体以NW盘逆冲为主,最大垂直位移为6.5m,局部存在反冲断层挠曲坎;走向滑动以右旋为主,最大水平位移为4.8m,局部存在左旋位移,而且同震位移分布特征与白沙河破裂带的几何展布特征密切相关。该破裂带北段出露的地表断层产状为40°/NW∠76°,其上的擦痕有2组,侧伏角分别为75°SW和80°SW,不仅反映了该次地震在此段以逆冲运动为主,兼有少量的右旋走滑分量,还反映了该次特大地震包括了2次破裂事件。分析破裂几何和同震位移分布特征得出如下认识:1)破裂面从震源深度的低角度逐渐向地表转化为高角度,迫使垂直断层走向的水平缩短转化为隆起的垂直位移,直接导致了走滑分量与水平缩短量的比例接近1,还导致了主破裂后侧反冲断层挠曲坎的形成;2)地震地表破裂带走滑分量变化受地表破裂走向的变化、标志线方位角变化产生的视走滑位移和重力作用等三大因素影响;3)上覆松散堆积物的厚度影响破裂带出露的规模和方式。

逆冲型断裂同震地表变形定量分析的几个问题——以汶川M_S8.0地震为例

陈桂华, 李峰, 郑荣章, 徐锡伟, 于贵华, 闻学泽, 安艳芬, 李陈侠

2008, 30(3): 674-682.

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2008年5月12日四川汶川发生M_S8.0地震,发震断裂在地表形成以逆断为主的破裂变形带。同震地表变形带的定量分析对理解地震的构造行为具有重要意义。文中以汶川地震典型调查点为例探讨了逆断型同震地表破裂变形带测量分析中值得重视并容易误解的几个问题,分析了地貌面标志和线性标志等测量数据与构造变形参数的几何关系,给出了变形参数的求解方法和相互关系。同时,就多观测点的定量数据在区域断裂几何结构变化和运动学分析中的运用进行了讨论。

汶川M_S8.0地震地表破裂带北川以北段的基本特征

李传友, 叶建青, 谢富仁, 郑文俊, 韩用兵, 刘玉法, 王伟涛, 魏占玉, 赵冬, 马保起, 任俊杰

2008, 30(3): 683-696.

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对北川-青川间汶川M_S8.0地震地表破裂的野外地质调查表明,在这一段内主要存在一条地震地表破裂带,总体沿北川-青川断裂带分布。沿黄家坝、陈家坝、桂溪、平通、南坝、石坎等地的观察显示,该段地表破裂沿走向连续分布,结构单一,破裂长度为60～90km,地表破裂没有到达青川县关庄镇。可观察到的破裂长度在北川北至石坎之间,长62km,走向总体为20°～55°,运动学性质主要为右旋走滑逆冲。地震形成的地表破裂主要表现为垂向上的地表拱曲,指示了深部断层的逆冲性质;在水平运动方向上则主要表现为右旋走滑,不存在左旋走滑分量。地震地表破裂显示的同震垂直位移从西南段黄家坝的3m左右,向东北逐渐降低至南坝、石坎的1.5m左右;右旋水平位移没有明显变化或者略有增加,一般在1.5～2.0m之间。地表破裂特征表明,引起本次汶川M_S8.0地震的发震构造是映秀-北川-青川断裂带,该断裂以逆冲运动为主,兼具右旋走滑分量,逆冲方向由NW向SE。

汶川8.0级地震陡坎(北川以北段)探槽的记录特征

郑文俊, 李传友, 王伟涛, 尹金辉, 魏占玉

2008, 30(3): 697-709.

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汶川8.0级地震在龙门山中央断裂(北川-映秀断裂)上形成了长度约240km的地震地表破裂带,同时在前山断裂(灌县-江油断裂)上形成了长约72km的地震地表破裂带。我们在中央断裂北段(北川以北)的地震陡坎上开挖探槽,揭露了本次地震的构造变形特征,同时通过对探槽内所揭露地层的相互关系的讨论,以及邻近区域内地貌面的对比,认为该段断裂在本次汶川8.0级地震之前可能还存在一次震级相当的地震事件,其发生时间至少早于该区域内T1阶地形成的最新年龄3000 a。

龙门山前山断裂北段晚第四纪活动性研究

陈立春, 陈杰, 刘进峰, 李峰, 杨晓平, 冉勇康

2008, 30(3): 710-722.

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5月12日汶川8.0级地震沿龙门山断裂带中央断裂映秀—石坎段、前山断裂白鹿—汉旺段形成了典型的逆断层-褶皱地震地表形变带,两侧构筑物遭受了毁灭性的破坏。中央断裂地震地表形变带突破了以往所认识的断裂活动分段边界,向北扩展了约60km,余震亦具有从中段向北段迁移的趋势。龙门山断裂带北段在此次地震中地表有什么影响或破坏?该段晚第四纪是否有过地震活动?在前人工作的基础上,我们对前山断裂北段的地震地表特征和晚第四纪活动性进行了详细的地质地貌调查,并重点选择2个影像线性特征清晰、震害较强烈的疑似地点进行了探槽揭露,以期为解决这些问题以及灾后重建积累翔实可靠的基础资料及获得相应的初步认识。主要结论是:前山断裂北段地质地貌、构造、5月12日汶川8.0级地震的地表表现等与其南侧的灌县-安县断裂(中段)均存在显著差异,晚第四纪活动迹象不明显,前山断裂晚第四纪活动段可能终止在永安镇往南一带;永安镇一带前人认为的"活动断裂陡坎"应为侵蚀河岸。

2008年汶川M_S8.0地震地表破裂变形定量分析——北川-映秀断裂地表破裂带

陈桂华, 徐锡伟, 郑荣章, 于贵华, 李峰, 李陈侠, 闻学泽, 何玉林, 叶友青, 陈献程, 王志才

2008, 30(3): 723-738.

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2008年汶川M_S8.0地震在北川-映秀断裂产生了长达240km的同震地表破裂。通过详细的测量、基于测量标志与断裂变形的几何关系对数据的分析,给出了观测点的断裂同震地表变形的垂直位移、倾向水平缩短、走向滑动、断层上盘水平运动方向等参数。结果显示,断裂同震变形分布的空间变化很大,目前获得的最大水平位移位于虹口乡深溪沟,为4.98m,同时也是最大右旋走滑位移点,走滑量4.5m,而目前获得的最大垂直位移在其东北的支沟,为5.7～6.7m。NE向断裂水平位移多为1～2m,垂直位移多为3m左右,而小鱼洞-草坝分支断裂水平位移和垂直位移都更小,只有0.5～1.5m。擂鼓镇附近的数据则反映与断裂相关的巨型滑坡可能将重力变形叠加到构造变形中。由断层水平缩短和垂直位移计算的断层倾角表明,北川-映秀断裂是浅部陡倾的具有走滑分量的逆断层。

5月12日汶川8.0级地震强余震观测的电磁同震效应

汤吉, 詹艳, 王立凤, 徐建郎, 赵国泽, 陈小斌, 董泽义, 肖骑彬, 王继军, 蔡军涛, 徐光晶

2008, 30(3): 739-745.

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2008年5月12日汶川8.0级大地震发生后,在武都汉王地震台及其附近地区进行了为期22d的余震序列电磁异常连续监测,观测到多次余震事件的电磁同震现象。通过与汉王强震台的地震记录数据比较发现,同震信号存在于所有的电场和磁场记录分量中,它们与地震波的到达同步,而不是在地震发生的时刻出现。地震发生时的电磁辐射信号似乎在记录数据中有所显示,但是与地震波到达观测点时的电磁信号相比幅度要小得多。

汶川8.0级地震序列及相关问题讨论

蒋海昆, 黎明晓, 吴琼, 宋金

2008, 30(3): 746-758.

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汶川8.0级地震序列具有明显的分段特性,较强余震分布于茂县、绵竹以南及平武以北。主破裂过程在中南段以逆冲为主,序列逐渐衰减,呈主余型的序列衰减特征;北段是汶川地震破裂过程的终止区域,主破裂过程在该区域以走滑为主,形成多震型的序列特征,也成为汶川序列较大余震的主体活动区域。序列较强余震活动明显受引潮力调制,大多数较强余震发生在固体潮大、小潮时段,并且16时前后是较强余震的优势发震时段。序列衰减系数p值随时间增加而逐渐增大,最终基本稳定在1附近变化。结合以往的研究,对序列类型及最大强余震震级、强余震活动持续时间等进行了初步讨论。初步的统计结果还显示,8级左右强震序列中主震与最大余震之间的震级差正比于主震破裂尺度,这意味着当震级大体接近时,较大的破裂尺度与较为充分的能量释放相对应。

汶川M_S8.0地震部分余震重新定位及地震构造初步分析

朱艾斓, 徐锡伟, 刁桂苓, 苏金蓉, 冯向东, 孙晴, 王亚丽

2008, 30(3): 759-767.

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利用双差地震定位法对5月12日汶川M_S8.0地震至6月26日四川地震台网整理形成观测报告的2741个余震进行了重新定位。在此基础上,初步探讨了汶川地震的地震构造及其余震的破裂扩展。重新定位后震源深度主要分布在0～20km间的上地壳,25～40km的下地壳也有少量地震发生,与下地壳存在脆性变形的断裂活动相对应,在20～25km深度范围内的上下地壳之间存在一个明显的缺震层,推测其可能构成推覆构造的滑脱面。从震源分布与震源机制解在空间的变化上,地震破裂由南向北单侧破裂且存在明显的分段活动性,推测可能存在逆冲推覆与右旋走滑破裂相互转换的过程:逆冲推覆滑动主要发生在高川以南的段落上,震源机制解表现为以逆冲为主;地震破裂向北并未沿龙门山推覆构造带北段扩展,而是斜切青川断裂,震源分布刻画的结构面陡直,震源机制解表现为以右旋走滑错动为主。

对汶川地震宏观震中和极震区的认识

李志强, 袁一凡, 李晓丽, 何萍

2008, 30(3): 768-777.

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汶川8.0级地震是近30年来世界范围内最严重的地震灾害之一。在大量的现场实地调查基础上,对汶川地震的极震区和宏观震中分布点进行了初步的研究,分析认为汶川地震极震区与地表破裂带关系极为密切,极震区烈度为Ⅺ度,表现为强烈的带状分布;宏观震中与传统的宏观震中的认定有较大的区别,不再是一个点,而是一组点。汶川县漩口镇蔡家杠村是宏观震中在西南段的起点,中间经由汶川县映秀镇、银杏乡,都江堰市虹口乡北部,彭州市小鱼洞镇北部、龙门山镇北部,什邡市红白镇北部,到绵竹市清平乡截止,跳过安县,再由北川县擂鼓镇起至漩坪乡、北川县城曲山镇、北川县陈家坝乡、平武县平通镇、南坝镇北部截止。宏观震中区是一条狭长的中间断开的线或窄带,这将在很大程度上影响我们对灾区的总体认识。

汶川8.0级地震地表破裂带宽度调查

周庆, 徐锡伟, 于贵华, 陈献程, 何宏林, 尹功明

2008, 30(3): 778-788.

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根据汶川8.0级地震地表破裂带的实地调查,龙门山断裂带的中央断裂与前山断裂地表破裂带宽度自北向南一般<40m。在Ⅹ—Ⅺ度极震区,沿断裂延伸方向破裂带之上及其两侧,各类房屋建筑无论何种结构均绝大部分倒塌损毁。考虑到逆断层作用引起的"地壳缩短"以及各种不确定性,并结合以往历史强震地表破裂带的宽度统计,提出汶川8.0级地震灾后重建时,极震区地震断层两侧的"避让带"宽度为25m。在"避让带"之内,只能建造高于抗震设防标准的2层以下的建筑物,应明确禁止兴建学校、医院等公共建筑。

汶川M_S8.0地震InSAR形变观测及初步分析

孙建宝, 梁芳, 沈正康, 徐锡伟

2008, 30(3): 789-795.

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2008年5月12日汶川M_S8.0地震发生后,通过干涉雷达方法(InSAR)获得了覆盖整个灾区全面的高精度形变观测资料(约500km×350km),为研究该地震的发生机理提供了重要的观测依据。通过分析InSAR成像几何和ALOS PALSAR数据的特点,初步获得了对汶川地震的定性认识,为相关研究提供参考,也为进一步深入定量反演奠定基础。此次地震中InSAR卫星观测的应用,显示了卫星大地测量手段对于地震科学研究的重要意义。

汶川M_S8.0地震对四川省水电水利工程场地安全性评价结果的检验

马文涛, 李海鸥, 杨主恩, 陈桂华, 陈献程, 杨清源, 邓志辉, 孙谦

2008, 30(3): 796-803.

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通过对汶川M_S8.0地震的野外现场调查与相关资料收集,分析了四川省水电水利工程的破坏情况。在汶川地震震中区和高烈度区内,其危害性程度明显比当地水电水利工程场地安全性评价烈度高Ⅰ～Ⅲ度,暴露出在当地水电水利工程场地安全性评价中存在的问题。受限于历史地震记录时间短、无法预测出超过历史地震最高震级的上限,严重低估了龙门山断裂带的危险性,酿成当地水电水利工程遭受很大损坏,坝体普遍出现裂缝、渗水、局部坍塌等情况,甚至有些水库出现溃坝险情。因此,在水电水利工程场地安全性评价中应加强活动断裂的鉴定工作,可以利用古地震或地震规模与最大震级关系等来弥补历史地震资料记录时间短的缺陷,以提高水电水利工程场地安全性评价结果的可靠性。

汶川M_S8.0地震的地质科学考察数据库简介

李陈侠, 安艳芬, 于贵华, 徐锡伟, 陈桂华, 王世元, 宫会玲, 杨虎, 郭婷婷, 张兰凤

2008, 30(3): 804-810.

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汶川M_S8.0地震科学考察数据库存储了大量的野外调查数据,主要包括野外地质观测点、地表破裂带、震区第四纪断层的展布及其活动性地质观测点、古地震探槽、断错地貌测量等数据,以及搜集来的地层数据、汶川地震及其余震、重新定位余震、历史强震等数据。文中利用ArcGis将这些野外数据进行了录入、编辑、分析和制图输出,初步构建了一个包含基础地震地质信息的汶川地震科学考察数据库,实现了数据的空间位置和属性特征的综合管理,可根据需要对相关专题的数据进行查询、分析和处理,并绘制了汶川地震构造图及地表破裂分布图,为灾后重建避让带的确定提供了依据,为进一步构建汶川地震地理信息系统奠定了数据基础。

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