周榮軍, 李 勇, 蘇金蓉, 王世元, 何玉林, 孔 軍, 梁明劍, 廖 華, 李建亮, 亢川川, 黃成程, 湯才成

(1.四川省地震局,成都 610041; 2.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室(成都理工大學(xué)),成都 610059;3.四川賽思特科技有限責(zé)任公司,成都 610041)

四川蘆山Mw6.6級地震發(fā)震構(gòu)造

周榮軍1, 李 勇2, 蘇金蓉1, 王世元1, 何玉林1, 孔 軍1, 梁明劍1, 廖 華1, 李建亮1, 亢川川1, 黃成程3, 湯才成3

(1.四川省地震局,成都 610041; 2.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室(成都理工大學(xué)),成都 610059;3.四川賽思特科技有限責(zé)任公司,成都 610041)

2013年4月20日四川蘆山Mw 6.6級地震發(fā)生在龍門山構(gòu)造帶南段，未見典型的同震地表破裂。作者在對震后400余個地震破壞宏觀調(diào)查點重新厘定的基礎(chǔ)上，參考四川數(shù)字強震臺網(wǎng)的近場峰值加速度(PGA)記錄，繪制的本次地震等震線圖的極震區(qū)地震烈度為Ⅸ度，略呈長軸為NE向的扁橢圓狀，不具明顯的方向性。進(jìn)一步綜合3 323個早期余震重新定位結(jié)果、石油地震勘探剖面和震源機制解等，判定本次地震的主要發(fā)震構(gòu)造為控制蒙山東麓的大邑斷裂，系龍門山構(gòu)造帶南段NW-SE向縮短所導(dǎo)致的大邑斷裂上沖作用的結(jié)果；新開店斷裂亦在深部產(chǎn)生了同震破裂，造成了斷裂上盤震害明顯高于下盤的斷層上盤效應(yīng)現(xiàn)象。

蘆山地震；龍門山構(gòu)造帶；發(fā)震構(gòu)造；地震災(zāi)害

繼汶川Mw 7.9級地震5年后，2013年4月20日四川蘆山(E102.888°，N30.308°)Mw 6.6級地震再次發(fā)生在青藏高原東緣的龍門山構(gòu)造帶上，震源深度14 km(USGS)[1]。這是一次期待中的地震，因為汶川地震導(dǎo)致龍門山構(gòu)造帶中北段全部破裂，形成有長約240 km的地表破裂，南段未發(fā)生破裂[2,3]，但震后南段的斷層視應(yīng)力出現(xiàn)明顯增加[4-6]。一些研究者也早已指出龍門山構(gòu)造帶南段存在發(fā)生大地震的構(gòu)造背景[7-10],蘆山地震正好發(fā)生在這一破裂空缺區(qū)內(nèi)。

蘆山地震發(fā)生后，中國地震局蘆山地震現(xiàn)場工作隊在震區(qū)進(jìn)行了為期10余天的野外考察，未發(fā)現(xiàn)典型的同震地表破裂，僅有一些零星的因地殼縮短而導(dǎo)致的地面拱曲或線性排列的噴沙冒水現(xiàn)象，推測為一次盲斷層型逆沖地震[11]。另有一些研究者認(rèn)為該次地震的發(fā)震構(gòu)造為大川—雙石斷裂[12]。本文根據(jù)本次地震的震害特點、早期余震重新定位結(jié)果、石油地震勘探剖面和震源機制解等，討論蘆山地震的發(fā)震構(gòu)造。

1 地質(zhì)地貌概況

根據(jù)巖性差異、推覆構(gòu)造體的發(fā)育以及斷裂活動性差異等，大致以臥龍和北川附近為界，將龍門山構(gòu)造帶可分為南、中、北三段[13-15]。龍門山構(gòu)造帶南段以出露寶興、五龍基底雜巖及其前緣發(fā)育飛來峰為典型特征，由西至東發(fā)育耿達(dá)—隴東、鹽井—五龍和大川—雙石等3條主干斷裂，分別為茂縣—汶川、北川—映秀和彭灌斷裂的南延部分。在大川—雙石斷裂與四川盆地間還發(fā)育有新開店斷裂和大邑斷裂，其中新開店斷裂沿羅繩崗背斜軸部附近呈斷續(xù)狀延伸，而大邑斷裂僅局部出露地表，沿蒙山東麓與四川盆地間展布，基本上隱伏于第四系之下(圖1)。這些斷裂均走向NE，傾向NW，在剖面上構(gòu)成疊瓦逆沖系(圖2)，最終歸并于地表下20 km左右的水平滑脫層[16]，為青藏高原東緣上地殼物質(zhì)向東逸出的構(gòu)造變形效應(yīng)。橫切四川盆地—震中—寶興的地形剖面表明龍門山構(gòu)造帶南段的地形起伏較大，從四川盆地的海拔高度600～700 m至寶興附近3 km左右，可分為萬古以東起伏平緩的四川盆地、萬古—龍門的中低山和龍門以西的中高山3個地貌單元(圖3)。特別是山區(qū)海拔高度的最大值、平均值和最小值相差甚大，表明龍門山南段現(xiàn)仍處于持續(xù)的隆升狀態(tài)。萬古以西，高出四川盆地西緣“名邛臺地”數(shù)十米的山脊上保存有厚約5～6 m褐黃色雅安礫石層的事實(圖4)，則進(jìn)一步說明控制蒙山東麓的大邑斷裂應(yīng)具有長期活動歷史。

圖1 龍門山構(gòu)造帶南段斷裂分布圖

圖2 B-B′石油地震勘探剖面圖

2 地震災(zāi)害

地面建(構(gòu))筑物的破壞程度是震源破裂與擴散的結(jié)果，因此等震線常作為發(fā)震構(gòu)造的重要判據(jù)。蘆山地震后，共計有180余人270多組次對蘆山縣等21個縣(市、區(qū))256個鄉(xiāng)鎮(zhèn)進(jìn)行地震宏觀破壞調(diào)查，范圍約30×103km2計400余個調(diào)查點，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為GB/T18208.3-2000《地震觀場工作第三部分：調(diào)查規(guī)范》和GB/T17742-2008《中國地震烈度表》。以此為基礎(chǔ)，筆者對一些重要的調(diào)查點進(jìn)行了復(fù)核，并參考四川數(shù)字強震臺網(wǎng)記錄的地震動峰值加速度(PGA)值勾繪了本次地震的等震線圖(圖5)。進(jìn)一步對震區(qū)以鄉(xiāng)、鎮(zhèn)為單元，統(tǒng)計了房屋毀壞(倒塌)率和人員死亡率(圖6)，結(jié)果與等震線形態(tài)尤其是Ⅸ度和Ⅷ度區(qū)具有較高的一致性，因而等震線圖可信度較高。

圖3 A-A′地形剖面圖

圖4 名山縣萬古場以西山脊上的雅安礫石層

Ⅸ度區(qū)(極震區(qū))：包括龍門、清仁、雙石、太平和寶盛5個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，面積280 km2，大致呈長軸為N40°E的橢圓狀，長短軸之比為1.66∶1。區(qū)內(nèi)房屋多數(shù)嚴(yán)重破壞，少數(shù)倒塌，崩塌、滑坡常見。

Ⅷ度區(qū)：南西起于飛仙關(guān)，北東止于快樂，北西至寶興，南東至萬古，面積1 138 km2，略呈長軸為N40°E且向北西方向凸出的橢圓狀，長短軸之比為1.39∶1。區(qū)內(nèi)房屋少數(shù)倒塌，多數(shù)嚴(yán)重破壞或中等破壞，崩塌、滑坡分布比較零星，多集中分布于寶興河峽谷段。

Ⅶ度區(qū)：南西起于滎經(jīng)北，北東止于大川、雙河間，北西至隴東，南東至百丈，面積2 942 km2，呈長軸為NE向的不規(guī)則橢圓狀，長短軸之比為1.55∶1。區(qū)內(nèi)房屋普遍輕微破壞，多數(shù)中等破壞，少數(shù)嚴(yán)重破壞，個別老朽房屋傾倒。區(qū)內(nèi)亦出現(xiàn)崩塌、滑坡，但基本上分布在寶興河峽谷地段。

Ⅵ度區(qū)：南西起三合、凰儀，北東止于雙河北，北西至中崗，南東至嚴(yán)橋、成佳一線，面積4 790 km2，呈長軸為NE向的不規(guī)則橢圓狀，長短軸之比為1.42∶1。區(qū)內(nèi)房屋多數(shù)輕微破壞，少數(shù)中等破壞，個別老朽房屋嚴(yán)重破壞。未見具一定規(guī)模的崩塌、滑坡，多表現(xiàn)為滾石及局部邊坡垮塌。

總之，本次地震Ⅵ度區(qū)以上的受災(zāi)面積為9 150 km2，等震線略呈長軸與龍門山構(gòu)造帶走向一致的扁橢圓狀，各烈度區(qū)的長短軸之比介于(1.39～1.66)∶1之間，不具明顯的方向性，與震源破裂過程的研究結(jié)果一致[17,18]。

圖5 四川蘆山Mw 6.6級地震等震線圖

圖6 震區(qū)房屋毀壞率(A)與人員傷亡率(B)等密度圖

3 發(fā)震構(gòu)造分析

震源機制解研究結(jié)果表明，蘆山地震為NE走向的龍門山構(gòu)造帶上沖作用所致，斷層面的傾角介于33°～47°之間，震源深度10～19 km[1,19-22]。鑒于龍門山構(gòu)造帶南段由數(shù)條斷裂近于平行展布組合而成，為進(jìn)一步判定本次地震的主要發(fā)震斷裂，我們對主震和早期余震進(jìn)行了重新定位。余震的資料時段為2013年4月20日～4月28日計3 323次地震，震級范圍為ML0.0～5.4級，采用了趙珠等(1997)提出的四川地區(qū)地殼速度結(jié)構(gòu)模型[23]以及Waldhauser 等(2000)的雙差定位方法[24]。從重新定位的結(jié)果來看，蘆山地震的余震呈長軸為NE向的條帶狀分布，破裂長度約40 km，主震的震源深度17 km，絕大多數(shù)余震集中分布在地下深度<20 km的范圍內(nèi)(圖7-A,B)。特別是橫切余震區(qū)的B—B′剖面顯示，余震在地下10～20 km范圍內(nèi)呈一明顯的鏟形分布，與大邑斷裂(F3)向下的延伸趨勢一致，新開店斷裂(F2)上盤亦有密集的余震分布，而大川—雙石斷裂(F1)上的余震稀疏(圖7-C)。

因此，綜合龍門山構(gòu)造帶南段的構(gòu)造變形表現(xiàn)、石油地震勘探剖面、等震線形態(tài)、余震重新定位結(jié)果及震源機制解等結(jié)果來分析，蘆山地震的主要發(fā)震構(gòu)造應(yīng)為控制蒙山東麓的大邑斷裂，新開店斷裂亦在深部產(chǎn)生了同震破裂(圖8)，導(dǎo)致了斷裂上盤的震害明顯高于下盤的上盤斷層效應(yīng)現(xiàn)象。

4 討 論

蘆山地震發(fā)生在汶川地震時并未破裂的龍門山構(gòu)造帶南段，兩者余震區(qū)相距約50 km[20]，因此蘆山地震顯然應(yīng)是一次具有填空性質(zhì)的獨立破裂事件。那么在這2次地震中均未破裂的龍門山構(gòu)造帶大邑—邛崍段未來仍然存在發(fā)生大地震的風(fēng)險，因為活動斷裂破裂空缺段內(nèi)大地震的發(fā)生具有較高的概率[25]，如2007年印尼蘇門答臘Mw 8.4、Mw 8.1級地震[26]。根據(jù)震源破裂尺度與震級間經(jīng)驗關(guān)系[27]，估計該空缺段的發(fā)震能力在7級左右。一個值得注意的現(xiàn)象是，蘆山地震破裂并未通達(dá)地表，而大川—雙石斷裂帶又有比較典型的斷錯地貌發(fā)育[7,8],且大川—雙石斷裂在本次地震中并未破裂，顯然蘆山地震的震級并未達(dá)到龍門山構(gòu)造帶南段的實際地震水平。根據(jù)GPS測量，龍門山構(gòu)造帶的縮短率約為1～2 mm/a[28,29],從龍門山構(gòu)造帶南段上一次的公元1327年M≥7級地震[30]至今已過去了686 a，積累的地表應(yīng)變約為0.69～1.4 m。但GPS在本次地震震中區(qū)測得的最大水平位移僅67.5 mm，垂直隆升速率83.6 mm，徐錫偉等(2013)的同震位移場模擬結(jié)果亦顯示本次地震所導(dǎo)致的NW-SE向的地表縮短量僅170 mm[31]。那么長期積累的斷層應(yīng)變能在蘆山地震中僅僅釋放了極少一部分。因此，龍門山構(gòu)造帶南段未來的地震風(fēng)險仍值得進(jìn)一步關(guān)注。

圖7 蘆山地震主震及余震分布圖

圖8 蘆山Mw 6.6級地震發(fā)震構(gòu)造模式圖

感謝中國地震局蘆山地震現(xiàn)場工作隊的全體同仁。

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SeismogenicstructureofLushanMw6.6earthquake,Sichuan,China

ZHOU Rong-jun1, LI Yong2, SU Jin-rong1, WANG Shi-yuan1, HE Yu-lin1, KONG Jun1, LIANG Ming-jian1, LIAO Hua1, LI Jian-liang1, KANG Chuan-chuan1, HUANG Cheng-cheng3, TANG Cai-cheng3

1.InstituteofEarthquakeEngineering,SeismologicalBureauofSichuanProvince,Chengdu610041,China;2.StateKeyLaboratoryofOilandGasReservoirGeologyandExploitation,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,China;3.SichuanSeistechCorporation,Ltd.,Chengdu610041,China

On April 20, 2013, the Lushan Mw 6.6 earthquake occurred on the south segment of the Longmenshan fault zone and no significant coseismic ground rupture was observed. In this paper, the authors define the distribution of the intensity of this earthquake after redefining more than 400 macro-seismic damage survey points and referring to the near field ground acceleration (PGA) record of the Sichuan digital strong motion seismic network. The intensity of epicenter region reached Ⅸ degree on Chinese seismic intensity scale, slightly showing flat oval shape with the long axis to NE, without apparent direction. Furthermore, after consolidating the results of relocating 3 323 early aftershocks, petroleum seismic exploration profiles and focal mechanism solutions, the authors think that the Dayi fault controlling the east piedmont of Mengshan is the main causative structure of the Lushan earthquake, resulting from the thrusting of the Dayi fault induced by shortening of the Longmenshan fault zone in NW-SE direction. The Xinkaidian fault also produces coseismic ruptures in the depth, causing the phenomena that the earthquake damage on the hanging wall is significantly higher than that on the footwall.

Lushan earthquake; Longmenshan fault zone; causative structure; earthquake damage

10.3969/j.issn.1671-9727.2013.04.02

1671-9727(2013)04-0364-07

2013-06-03

中國地震局行業(yè)項目：中國地震活斷層探查----南北地震帶中南段項目；國家自然科學(xué)基金資助項目(40841010, 40972083, 41172162)

周榮軍(1964-),男,研究員,主要從事活動構(gòu)造與工程地震研究工作, E-mail:zrj1221@sina.com。

P315.22

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