横断层作用下汶川地震与芦山地震发震机制新探

王伟锋 卿艳彬 朱传华 单新建
摘要:在分析龙门山断裂带区域构造背景、青藏高原东缘新构造运动特征的基础上,阐述龙门山断裂带的构造格局,并利用横断层对龙门山断裂带进行分段;同时,对汶川地震与芦山地震的发震机制及其相互关系进行探讨,并对未来强震危险区进行预测。结果表明:汶川地震具有深部构造的控震作用,其深部孕震机制十分复杂,而芦山地震没有明显的地表破裂带,为一次盲逆断层型地震;卧龙—怀远一线为地壳物质运动方向和主断裂走滑方向发生反向的转换带,发生在其两侧的地震是各自独立的,即汶川地震与芦山地震相互独立;汶川地震与芦山地震发震时,龙门山断裂带中未活动的区域存在较高的地震危险性,尤其是卧龙—怀远和小金横断层之间的断块为强震危险区,虎牙断裂与主断裂交汇处也是强震较危险区。
关键词:龙门山断裂带;青藏高原东缘;横断层;汶川地震;芦山地震;发震机制
中图分类号:P315文献标志码:A
0引言
汶川地震与芦山地震造成大量的人员伤亡和巨大的财产损失[12]。前人就两次地震的关系进行了广泛探讨。笔者也一直密切关注这两次地震发震机制及其相互关系。汶川地震余震仅朝NE向迁移且呈脉冲式发震,芦山地震仅朝SW向迁移,两次地震之间尚有大约50 km的余震空白段,未来强震区分布等问题的合理解释仍未见到令人信服的研究成果。为了弄清楚上述问题,笔者在分析国内外逆冲断裂带发震的震例基础上,在了解龙门山断裂带区域构造背景的前提下,研究青藏高原东缘新构造运动特征和龙门山断裂带构造格局,探讨汶川地震与芦山地震的发震机制及其相互关系,预测未来强震危险区,为龙门山地区的地震灾害防治提供参考。
1区域构造背景
龙门山造山带位于青藏高原东缘与扬子地块的交接部位,NE向延入秦岭造山带后为勉略断裂所截,北端在汉中附近,SW向与康滇南北构造带的鲜水河断裂相接,南端在石棉附近,长度超过600 km,东西宽30~70 km(图1)。该造山带NW—SE向发育有4条主干断裂:茂县—汶川断裂(后山断裂)、北川—映秀断裂(中央断裂)、安县—灌县断裂(前山断裂)和广元—大邑(隐伏)断裂(山前断裂)。龙门山断裂带具有东西分带、南北分段、上下分层及多期叠加的构造特征,邓起东等对此进行了大量研究[310]。
龙门山断裂带形成演化的动力是松潘—甘孜地块南北挤压派生的向东挤出力,这种挤出力作用在相对刚性的四川盆地西部边界上。由于反作用力的作用,沿龙门山断裂带不同段落,上盘块体运动方式和方向存在很大差异。松潘—甘孜地块喇叭状的平面几何形态特征表明,随着SN向持续挤压,松潘—甘孜地块西部越来越窄,挤出分力使东部越来越宽,块体不断沿龙门山断裂带呈NE和SW向运动,具体表现为断裂带北部逆冲右行滑动,中段正向逆冲推覆,南段逆冲左行走滑,NE向和SW向走滑作用越来越强。
2青藏高原东缘新构造运动特征
青藏高原东缘地壳变形和断裂作用强烈,并伴随着频繁的地震活动,是研究热点区域。晚新生代以来,青藏高原东缘新构造运动对龙门山构造带的形成与演化起着至关重要的作用。因此,为了更好地研究汶川与芦山地震的发震机制及其关系,有必要分析青藏高原东缘构造运动模式、现今地壳运动特征和主要活动断裂特征。
2.1构造运动模式
目前,对于青藏高原东缘晚新生代以来的构造运动主要存在3种模式:①向东逃逸模式,青藏高原内部板块以刚性滑动形式沿主干断裂向东整体滑动[1112],强调走滑断裂作用;②地壳增厚模式,在印度板块NNE向挤压作用下,青藏高原内部岩石圈以弹性或粘弹性性质通过连续形变方式向东挤出[13],强调连续介质的内部应变和旋转;③下地壳通道流模式,上地壳通过与下地壳的耦合作用向东进行物质转移[1418],强调下地壳塑性物质的流动。 Royden 等提出了中下地壳层流(Channel Flow)模型[1416],认为由于四川盆地高强度岩石圈的阻挡,使得下地壳物质在龙门山之下堆积形成巨厚的地壳和海拔5 000 m 以上的地貌。
2.2现今地壳运动特征
GPS监测的速度场资料[1922]显示:青藏高原东部地区现今速度场向东发生明显的“分流”现象,以南向南顺时针旋转,形成绕喜马拉雅东构造结涡轮状运动,以北呈NE向运动,即松潘—甘孜地块在向东运动时受秦岭造山带和四川盆地阻挡后呈SE向运动,在四川盆地西南侧地壳运动方向逐渐由SE向转向正南方向(图2)。现今地壳运动的转向界线大致在汶川地震震中到芦山地震震中一带。
摘要:在分析龙门山断裂带区域构造背景、青藏高原东缘新构造运动特征的基础上,阐述龙门山断裂带的构造格局,并利用横断层对龙门山断裂带进行分段;同时,对汶川地震与芦山地震的发震机制及其相互关系进行探讨,并对未来强震危险区进行预测。结果表明:汶川地震具有深部构造的控震作用,其深部孕震机制十分复杂,而芦山地震没有明显的地表破裂带,为一次盲逆断层型地震;卧龙—怀远一线为地壳物质运动方向和主断裂走滑方向发生反向的转换带,发生在其两侧的地震是各自独立的,即汶川地震与芦山地震相互独立;汶川地震与芦山地震发震时,龙门山断裂带中未活动的区域存在较高的地震危险性,尤其是卧龙—怀远和小金横断层之间的断块为强震危险区,虎牙断裂与主断裂交汇处也是强震较危险区。
关键词:龙门山断裂带;青藏高原东缘;横断层;汶川地震;芦山地震;发震机制
中图分类号:P315文献标志码:A
0引言
汶川地震与芦山地震造成大量的人员伤亡和巨大的财产损失[12]。前人就两次地震的关系进行了广泛探讨。笔者也一直密切关注这两次地震发震机制及其相互关系。汶川地震余震仅朝NE向迁移且呈脉冲式发震,芦山地震仅朝SW向迁移,两次地震之间尚有大约50 km的余震空白段,未来强震区分布等问题的合理解释仍未见到令人信服的研究成果。为了弄清楚上述问题,笔者在分析国内外逆冲断裂带发震的震例基础上,在了解龙门山断裂带区域构造背景的前提下,研究青藏高原东缘新构造运动特征和龙门山断裂带构造格局,探讨汶川地震与芦山地震的发震机制及其相互关系,预测未来强震危险区,为龙门山地区的地震灾害防治提供参考。
1区域构造背景
龙门山造山带位于青藏高原东缘与扬子地块的交接部位,NE向延入秦岭造山带后为勉略断裂所截,北端在汉中附近,SW向与康滇南北构造带的鲜水河断裂相接,南端在石棉附近,长度超过600 km,东西宽30~70 km(图1)。该造山带NW—SE向发育有4条主干断裂:茂县—汶川断裂(后山断裂)、北川—映秀断裂(中央断裂)、安县—灌县断裂(前山断裂)和广元—大邑(隐伏)断裂(山前断裂)。龙门山断裂带具有东西分带、南北分段、上下分层及多期叠加的构造特征,邓起东等对此进行了大量研究[310]。
龙门山断裂带形成演化的动力是松潘—甘孜地块南北挤压派生的向东挤出力,这种挤出力作用在相对刚性的四川盆地西部边界上。由于反作用力的作用,沿龙门山断裂带不同段落,上盘块体运动方式和方向存在很大差异。松潘—甘孜地块喇叭状的平面几何形态特征表明,随着SN向持续挤压,松潘—甘孜地块西部越来越窄,挤出分力使东部越来越宽,块体不断沿龙门山断裂带呈NE和SW向运动,具体表现为断裂带北部逆冲右行滑动,中段正向逆冲推覆,南段逆冲左行走滑,NE向和SW向走滑作用越来越强。
2青藏高原东缘新构造运动特征
青藏高原东缘地壳变形和断裂作用强烈,并伴随着频繁的地震活动,是研究热点区域。晚新生代以来,青藏高原东缘新构造运动对龙门山构造带的形成与演化起着至关重要的作用。因此,为了更好地研究汶川与芦山地震的发震机制及其关系,有必要分析青藏高原东缘构造运动模式、现今地壳运动特征和主要活动断裂特征。
2.1构造运动模式
目前,对于青藏高原东缘晚新生代以来的构造运动主要存在3种模式:①向东逃逸模式,青藏高原内部板块以刚性滑动形式沿主干断裂向东整体滑动[1112],强调走滑断裂作用;②地壳增厚模式,在印度板块NNE向挤压作用下,青藏高原内部岩石圈以弹性或粘弹性性质通过连续形变方式向东挤出[13],强调连续介质的内部应变和旋转;③下地壳通道流模式,上地壳通过与下地壳的耦合作用向东进行物质转移[1418],强调下地壳塑性物质的流动。 Royden 等提出了中下地壳层流(Channel Flow)模型[1416],认为由于四川盆地高强度岩石圈的阻挡,使得下地壳物质在龙门山之下堆积形成巨厚的地壳和海拔5 000 m 以上的地貌。
2.2现今地壳运动特征
GPS监测的速度场资料[1922]显示:青藏高原东部地区现今速度场向东发生明显的“分流”现象,以南向南顺时针旋转,形成绕喜马拉雅东构造结涡轮状运动,以北呈NE向运动,即松潘—甘孜地块在向东运动时受秦岭造山带和四川盆地阻挡后呈SE向运动,在四川盆地西南侧地壳运动方向逐渐由SE向转向正南方向(图2)。现今地壳运动的转向界线大致在汶川地震震中到芦山地震震中一带。
摘要:在分析龙门山断裂带区域构造背景、青藏高原东缘新构造运动特征的基础上,阐述龙门山断裂带的构造格局,并利用横断层对龙门山断裂带进行分段;同时,对汶川地震与芦山地震的发震机制及其相互关系进行探讨,并对未来强震危险区进行预测。结果表明:汶川地震具有深部构造的控震作用,其深部孕震机制十分复杂,而芦山地震没有明显的地表破裂带,为一次盲逆断层型地震;卧龙—怀远一线为地壳物质运动方向和主断裂走滑方向发生反向的转换带,发生在其两侧的地震是各自独立的,即汶川地震与芦山地震相互独立;汶川地震与芦山地震发震时,龙门山断裂带中未活动的区域存在较高的地震危险性,尤其是卧龙—怀远和小金横断层之间的断块为强震危险区,虎牙断裂与主断裂交汇处也是强震较危险区。
关键词:龙门山断裂带;青藏高原东缘;横断层;汶川地震;芦山地震;发震机制
中图分类号:P315文献标志码:A
0引言
汶川地震与芦山地震造成大量的人员伤亡和巨大的财产损失[12]。前人就两次地震的关系进行了广泛探讨。笔者也一直密切关注这两次地震发震机制及其相互关系。汶川地震余震仅朝NE向迁移且呈脉冲式发震,芦山地震仅朝SW向迁移,两次地震之间尚有大约50 km的余震空白段,未来强震区分布等问题的合理解释仍未见到令人信服的研究成果。为了弄清楚上述问题,笔者在分析国内外逆冲断裂带发震的震例基础上,在了解龙门山断裂带区域构造背景的前提下,研究青藏高原东缘新构造运动特征和龙门山断裂带构造格局,探讨汶川地震与芦山地震的发震机制及其相互关系,预测未来强震危险区,为龙门山地区的地震灾害防治提供参考。
1区域构造背景
龙门山造山带位于青藏高原东缘与扬子地块的交接部位,NE向延入秦岭造山带后为勉略断裂所截,北端在汉中附近,SW向与康滇南北构造带的鲜水河断裂相接,南端在石棉附近,长度超过600 km,东西宽30~70 km(图1)。该造山带NW—SE向发育有4条主干断裂:茂县—汶川断裂(后山断裂)、北川—映秀断裂(中央断裂)、安县—灌县断裂(前山断裂)和广元—大邑(隐伏)断裂(山前断裂)。龙门山断裂带具有东西分带、南北分段、上下分层及多期叠加的构造特征,邓起东等对此进行了大量研究[310]。
龙门山断裂带形成演化的动力是松潘—甘孜地块南北挤压派生的向东挤出力,这种挤出力作用在相对刚性的四川盆地西部边界上。由于反作用力的作用,沿龙门山断裂带不同段落,上盘块体运动方式和方向存在很大差异。松潘—甘孜地块喇叭状的平面几何形态特征表明,随着SN向持续挤压,松潘—甘孜地块西部越来越窄,挤出分力使东部越来越宽,块体不断沿龙门山断裂带呈NE和SW向运动,具体表现为断裂带北部逆冲右行滑动,中段正向逆冲推覆,南段逆冲左行走滑,NE向和SW向走滑作用越来越强。
2青藏高原东缘新构造运动特征
青藏高原东缘地壳变形和断裂作用强烈,并伴随着频繁的地震活动,是研究热点区域。晚新生代以来,青藏高原东缘新构造运动对龙门山构造带的形成与演化起着至关重要的作用。因此,为了更好地研究汶川与芦山地震的发震机制及其关系,有必要分析青藏高原东缘构造运动模式、现今地壳运动特征和主要活动断裂特征。
2.1构造运动模式
目前,对于青藏高原东缘晚新生代以来的构造运动主要存在3种模式:①向东逃逸模式,青藏高原内部板块以刚性滑动形式沿主干断裂向东整体滑动[1112],强调走滑断裂作用;②地壳增厚模式,在印度板块NNE向挤压作用下,青藏高原内部岩石圈以弹性或粘弹性性质通过连续形变方式向东挤出[13],强调连续介质的内部应变和旋转;③下地壳通道流模式,上地壳通过与下地壳的耦合作用向东进行物质转移[1418],强调下地壳塑性物质的流动。 Royden 等提出了中下地壳层流(Channel Flow)模型[1416],认为由于四川盆地高强度岩石圈的阻挡,使得下地壳物质在龙门山之下堆积形成巨厚的地壳和海拔5 000 m 以上的地貌。
2.2现今地壳运动特征
GPS监测的速度场资料[1922]显示:青藏高原东部地区现今速度场向东发生明显的“分流”现象,以南向南顺时针旋转,形成绕喜马拉雅东构造结涡轮状运动,以北呈NE向运动,即松潘—甘孜地块在向东运动时受秦岭造山带和四川盆地阻挡后呈SE向运动,在四川盆地西南侧地壳运动方向逐渐由SE向转向正南方向(图2)。现今地壳运动的转向界线大致在汶川地震震中到芦山地震震中一带。