zt 汶川發震構造初步分析

區域構造背景

地震是地殼中累積的構造應力集中引起地殼岩石突然破裂的結果。印度板塊以每年50mm的速度向亞洲俯衝，造成青藏高原快速隆升。同時，高原物質向東緩慢流動，在高原東緣地區沿龍門山構造產生向東擠壓，這種擠壓受到四川盆地之下剛性地塊的頑強阻擋。經過長期的構造應力能量的累積，最終在映秀地區發生突然釋放，破裂構造沿龍門山中央斷裂帶迅速擴展，產生了地震破裂帶。導致本區構造活動頻繁，地應力集中，是地震的多發區（圖1）。


圖1：龍門山主體長期以來的應力蓄積，蓄積到了一定程度

地殼破裂，發生地震

從區域上說，四川地塊岩石圈根極其穩定（深約200千米），自晚侏羅紀（一億六千萬年）以來深深地紮根於地球的深部，猶如“地軸”和磐石，堅強地抵抗著青藏高原的向東擠壓，迫使向東流動的地殼物質沿高原東緣推積，並向四川地塊超覆，形成寬大的南北向擠壓構造帶（東經105-110°），成為我國、乃至全球最活躍的地震帶，這就是著名的中國中部南北向地震帶。龍門山斷裂帶是這個帶中最東緣的逆衝斷層帶（圖2）。2001年11月昆侖山8.1級地震後，汶川地震發生表明青藏高原的擠壓應力集中區由北部轉向東部，沿龍門山北川-映秀斷裂帶北東方向約300千米長的地帶釋放。



圖2 龍門山及其附近地震構造圖


龍門山斷裂帶特征

龍門山構造帶主要有三條斷裂帶組成：從西向東分別為汶川-茂縣斷裂、北川-映秀斷裂和安縣-灌縣斷裂（圖3），這三條斷裂新生代以來的活動特征均表現出由南西向北東斜向逆衝，並伴隨右旋滑動分量。根據這次地震震源機製解資料推斷，汶川強震的發震構造是因龍門山構造帶中央斷裂帶，也稱北川-映秀斷裂，該斷裂在北西西-南東東向擠壓應力作用下，發生逆衝運動，屬於逆衝型地震，與台灣1999年集集7.3級強震的類型一致。地震破裂滑動麵向西傾，傾角約60°。根據主震和餘震分布情況，初步推斷這次大地震屬於單向破裂地震，由南西向北東遷移。破裂方向主體受北東向龍門山構造帶控製。

這次汶川地震的發震斷裂，北川-映秀斷裂，同樣表現出相同的運動特征。據地震資料反演得出的震源深度在12-19千米，投影結果正好處在深部北川-映秀斷裂帶上（圖3）。從現場獲得的震中區的同震地表破裂特征，清楚地指示了發震斷裂上盤由西向東的逆衝和右旋走滑活動分量（圖4，圖5A、B）。




圖3 龍門山斷裂構造係與在遙感影像圖上強震震中位置


圖4 汶川強震震中構造示意圖與震源機製解釋



圖5A、B 汶川地震震中區地表破裂構造指示由西向東逆衝運動，




裂縫雁行斜列指示右旋走滑分量


發震斷裂動力學性質分析

據分析和對比，汶川強震有兩個顯著特征：

其一，這是逆衝型地震。世界上許多大陸地震為平移斷裂地震或正斷層地震。也就是說，地震發生在兩個地塊平行邊界，或一個地塊相對另一個下落的斷麵上。而汶川地震運動是一個地塊逆衝到另一個地塊之上。這種地震類型主要發生在板塊匯聚邊界帶上，如喜馬拉雅構造帶、台灣地震帶、天山構造帶等。在中國大陸，大部分地震構造為平移斷裂或正斷裂型。逆衝型地震主要沿青藏高原東北緣和東緣分布。震源機製分析表明，龍門山向東逆衝作用伴有向北的滑移，致使餘震明顯地向北東方向擴展，使茂縣、綿竹、北川、青川等縣市，甚至陝甘地區遭受重大損失 (圖6)。

其二，震源淺，破壞性巨大。汶川地震的另一個特征是震源深度淺，屬於淺震。關於震源深度，美國地質調查局開始認為位於10千米，後來定在19千米。中國國家數字地震台網確定的震源深度為10千米。淺層地震具有巨大的破壞性，1995年神戶7.2 級地震的震源深度也約10千米，1976年唐山7.8級地震深度22千米，也屬淺源地震。

洋板塊俯衝帶的地震最深可達數百千米，如西太平洋俯衝帶最為典型。印度板塊向北俯衝到亞洲板塊之下，主俯衝麵也深達40-80千米。通常認為地震多發生在兩個板塊的界麵附近，多為深源地震。而汶川地震不屬深板塊邊界的效應，震源深度（10-20千米）發生在地殼脆-韌性轉換帶。最新的構造動力學認為，青藏高原東部並非上百千米厚的岩石圈（地球的最外層的固體圈）整體向東同步擠壓，而是分層向東流動，並且各層的流動速度不同，造成地殼的分層運動。就如五屜櫥在搬運推擠時，各個抽屜分別抽拉的效果一樣。汶川淺源地震可能證實了中地殼快速流動，導致龍門山向東的逆衝運動所致。

汶川地震出現的特征，表明青藏高原大陸動力作用的新動向，應該引起關注。



圖6：發震斷裂滑移分布圖