王夫運(yùn)， 趙成彬， 酆少英， 姬計(jì)法， 田曉峰，魏學(xué)強(qiáng)， 李怡青, 李吉昌， 花鑫升

中國(guó)地震局地球物理勘探中心， 鄭州 450002

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深反射剖面揭示的蘆山7.0級(jí)地震發(fā)震構(gòu)造

王夫運(yùn)， 趙成彬*， 酆少英， 姬計(jì)法， 田曉峰，魏學(xué)強(qiáng)， 李怡青, 李吉昌， 花鑫升

中國(guó)地震局地球物理勘探中心， 鄭州 450002

蘆山地震發(fā)生在龍門山斷裂帶前緣.關(guān)于蘆山地震的發(fā)震斷層，有的認(rèn)為是前山斷裂——雙石—大川斷裂，有的認(rèn)為是山前斷裂——大邑?cái)嗔褦M或其他隱伏斷裂，發(fā)震斷裂究竟是哪條斷裂以及蘆山地震是不是汶川地震的余震？目前仍存在較大爭(zhēng)議.震后穿過蘆山地震區(qū)完成了一條長(zhǎng)近40 km的深地震反射剖面，以確定蘆山地震的發(fā)震構(gòu)造.反射剖面顯示淺部褶皺和斷裂構(gòu)造發(fā)育，在上地殼存在6條逆沖斷裂，下地殼存在一條非常明顯的變形轉(zhuǎn)換帶，在深度16 km左右還存在一個(gè)滑脫層，淺部的6條斷裂最終都?xì)w并到該滑脫層上.參考主余震精定位結(jié)果，蘆山地震的發(fā)震斷裂應(yīng)該是位于雙石—大川斷裂和大邑?cái)嗔阎g的隱伏斷裂F4，F(xiàn)2和F3斷裂受控于發(fā)震斷裂而活動(dòng)，形成剖面上“Y”字型余震分布現(xiàn)象.隱伏斷裂F4屬山前斷裂，不是前山斷裂，因此蘆山地震不是汶川地震的余震.

蘆山地震； 發(fā)震斷裂； 隱伏斷裂； 雙石—大川斷裂； 大邑?cái)嗔眩?深地震反射剖面

1 引言

2013年4月20日蘆山MS7.0強(qiáng)烈地震和2008年5月12日汶川MS8.0強(qiáng)烈地震均與龍門山斷裂帶相關(guān)，前者位于西南段，后者在中段，震中相距85 km，兩次地震的余震區(qū)之間存在45 km的間隔(劉杰等，2013；詹艷等，2013).在不到5年的時(shí)間內(nèi)龍門山斷裂帶上連續(xù)發(fā)生了兩次強(qiáng)烈地震，可見該斷裂帶是一條活動(dòng)性強(qiáng)的斷裂帶.汶川地震所在的龍門山斷裂帶中段自西向東發(fā)育3條近平行的汶川—茂汶斷裂、北川斷裂和彭灌斷裂，汶川地震是北川斷裂和彭灌斷裂活動(dòng)的結(jié)果.而蘆山地震所在的龍門山斷裂帶西南段也由3條近平行的斷裂組成，即耿達(dá)—隴東斷裂、鹽井—五龍斷裂和雙石—大川斷裂，蘆山地震發(fā)生在雙石—大川斷裂的東側(cè)(趙博等，2013).

汶川地震和蘆山地震均與龍門山斷裂帶相關(guān)，時(shí)間相隔之短，震級(jí)之大，二者相距之近，并且在2次地震的余震之間還存在約45 km的空區(qū)，這些都充分反映了龍門山斷裂帶中南段地下構(gòu)造的復(fù)雜性，因此急待查清龍門山斷裂帶中南段的地下構(gòu)造特征，確定汶川地震和蘆山地震的地下構(gòu)造背景和地震孕育發(fā)生模式.由于蘆山地震發(fā)生在雙石—大川斷裂的東側(cè)，附近還有大邑?cái)嗔?、新開店斷裂及其他一些隱伏斷裂，蘆山地震的發(fā)震斷裂究竟是哪條斷裂？另外它是不是汶川地震的余震？目前尚無可靠結(jié)論(曹俊興，2013；李勇等，2013；李渝生等，2013；洪海春等，2013).目前一些地震研究機(jī)構(gòu)給出的地震破裂過程雖不盡相同，但所有震源破裂過程的結(jié)果均顯示破裂未達(dá)地表(劉成利等，2013；徐錫偉等，2013a；應(yīng)丹琳等，2013)，從而給地表地質(zhì)調(diào)查帶來困難，因此采用有效方法準(zhǔn)確確定蘆山地震的發(fā)震斷層及其附近斷層的準(zhǔn)確位置，對(duì)構(gòu)建蘆山地震的地震構(gòu)造模型、研究蘆山地震發(fā)震機(jī)制非常重要.汶川地震和蘆山地震后許多學(xué)者通過不同的方法、手段對(duì)汶川和蘆山地震區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造、發(fā)震機(jī)制等開展了大量研究，取得了很多成果(朱艾斕等，2005；胥頤等，2009；張紅艷等，2013；趙翠萍等，2013；鄭勇等，2013).然而由于方法所限，這些成果對(duì)揭示蘆山地震區(qū)的地殼深淺結(jié)構(gòu)的分辨顯得不足，無法獲得斷裂帶附近深淺結(jié)構(gòu)的精細(xì)圖像.深地震反射剖面技術(shù)是目前地學(xué)界公認(rèn)的探測(cè)地殼深部結(jié)構(gòu)最為有效的技術(shù)之一，已在許多地區(qū)取得了很多重要的研究成果(方盛明等，2009；趙成彬等，2013)，本次利用深地震反射剖面技術(shù)對(duì)蘆山地震區(qū)的地殼結(jié)構(gòu)和斷裂構(gòu)造特征進(jìn)行探測(cè)，根據(jù)穿過蘆山震區(qū)的深地震反射剖面，研究分析蘆山地震區(qū)的深部結(jié)構(gòu)和發(fā)震構(gòu)造特征，確定蘆山地震的發(fā)震斷層，為認(rèn)識(shí)蘆山地震特殊的深部構(gòu)造背景、研究龍門山斷裂帶西南段的深部孕震環(huán)境以及該區(qū)未來的地震危險(xiǎn)性提供重要資料.

2 研究區(qū)地質(zhì)構(gòu)造概況和深地震反射剖面位置

研究區(qū)位于龍門山斷裂帶西南段，構(gòu)造分區(qū)為龍門山構(gòu)造帶前山和山前帶.地表出露巖性主要有白堊系上統(tǒng)灌口組(K2g)和夾關(guān)組(K2j)泥巖、砂巖、礫巖，下統(tǒng)天馬山組(K1l)泥巖、砂巖、礫巖.局部出露志留系、泥盆系、三疊系和侏羅系，少量出露第四系全新統(tǒng)礫石層.該區(qū)地層以中下三疊統(tǒng)富膏鹽巖層(滑脫層)為界，發(fā)育上下兩套完全不同的構(gòu)造樣式.其上從雙石—大川斷裂向東至龍泉山構(gòu)造帶，發(fā)育數(shù)排平行排列或斜列的斷層相關(guān)褶皺，其下則很好地保存了先期的壘塹式張性構(gòu)造，盡管它們?cè)谟≈谝詠淼臄D壓過程中發(fā)生反轉(zhuǎn)，但幅度有限，反轉(zhuǎn)斷層也大多向上滑脫消失于該滑脫層內(nèi)，或部分延入侏羅系內(nèi)部(張勤學(xué)等，2007；李智武等，2009).

龍門山斷裂帶總體走向N45°E，傾向NW.自北西向南東，龍門山逆沖推覆構(gòu)造帶由3條西傾的鏟形主干斷裂帶組成(張?jiān)罉虻龋?013)，即龍門山后山斷裂、中央斷裂及前山斷裂，這3條主斷裂帶自晚第四紀(jì)以來均顯示由北西向南東的逆沖運(yùn)動(dòng)，并伴有顯著的右旋走滑分量.蘆山地震發(fā)生的龍門山斷裂帶南段，疊瓦狀次級(jí)逆斷層發(fā)育.自西向東，排列著鹽井—五龍、雙石—大川、新開店、大邑、浦江—新津等幾條NE向斷層.其中鹽井—五龍斷裂是龍門山中央斷裂的南段，雙石—大川斷裂屬于前山斷裂的南段，為龍門山構(gòu)造帶東南側(cè)的邊界斷裂，新開店斷裂、大邑?cái)嗔训葎t是四川盆地內(nèi)部的地表傾角較陡的隱伏斷裂(圖1)(林茂炳和陳運(yùn)則，1996；董紹鵬等，2008).

本次深地震反射剖面位于四川省雅安市境內(nèi).由于工作區(qū)山高林密、植被較厚，有些地區(qū)為常年無人通行的無人區(qū)，為便于施工剖面沿彎線布設(shè)，剖面方向NW—SE.該剖面西北端(樁號(hào)0 km)位于寶興縣穆坪鎮(zhèn)的黃桷坪附近，坐標(biāo)為：102°51′50.99″E，30°19′34.68″N；東南端(樁號(hào)40 km)位于名山區(qū)新店鎮(zhèn)陽(yáng)坪村附近，坐標(biāo)為：103°12′7.63″E，30°08′30.36″N，剖面全長(zhǎng)40 km(圖1).剖面自西北向東南沿途經(jīng)過的村鎮(zhèn)主要有：寶興縣穆坪鎮(zhèn)、中壩鄉(xiāng)，蘆山縣雙石鎮(zhèn)、龍門鄉(xiāng)、隆興鄉(xiāng)，名山區(qū)上里鎮(zhèn)、建山鄉(xiāng)、新店鎮(zhèn)等.穿過的構(gòu)造主要有雙石—大川斷裂、蘆山向斜、新開店斷裂、中里向斜、蓮花山背斜、名山向斜和大邑?cái)嗔训?冉永良等，2007).

圖1 蘆山地震區(qū)地質(zhì)構(gòu)造(徐錫偉等，2013b)和地震測(cè)線位置圖Fig.1 Geological structure (Xu et al., 2013b) and the location of the seismic profile within the Lushan earthquake area

3 數(shù)據(jù)采集和資料處理

地震波的激發(fā)采用鉆孔爆破震源，鉆孔深度25 m，單炮藥量24～30 kg，由于地殼深部和上地幔頂部反射能量較弱，為保證獲得清晰的中、下地殼反射，每間隔1 km左右增加一個(gè)井深40 m、藥量80～100 kg的大炮.地震波的接收使用法國(guó)生產(chǎn)的SN388型遙測(cè)數(shù)字地震儀，采樣間隔4 ms，記錄長(zhǎng)度20 s，每個(gè)地震道使用10個(gè)10 Hz的地震檢波器串進(jìn)行組合接收.為了兼顧地殼淺部(300～500 m)及中、深層的反射，采用排列中間激發(fā)、雙邊不對(duì)稱零偏移距接收的觀測(cè)系統(tǒng)，觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)為道間距30 m、800道接收、炮間距180 m、覆蓋次數(shù)67次.

資料處理采用FOCUS和GRISYS地震反射數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理方法主要有振幅能量均衡、折射靜校正、時(shí)變帶通濾波、二維傾角濾波、反褶積、正常時(shí)差校正(NMO)、傾角時(shí)差校正(DMO)、剩余靜校正、共面元疊加、疊后偏移和疊后剖面去噪等.尤其是采用了反褶積處理，明顯提高了深層反射的疊加能量，使深層反射的連續(xù)性明顯變好；采用傾角時(shí)差校正(DMO)技術(shù)，解決了大傾角地層因傾角時(shí)差的存在疊加時(shí)反射波同相軸得不到同相疊加而影響反射波疊加效果的問題；采用共面元疊加解決了彎曲測(cè)線因共中心點(diǎn)分散影響反射波疊加效果的問題，使剖面上大傾角地層反射波的疊加效果得到了明顯的增強(qiáng)，剖面信噪比也得到了一定程度的提高(王麗娜等，2003；劉建芳等，2007).

圖2a為該剖面的原始單炮試驗(yàn)記錄圖，采用30 m道距、1001道接收、最小偏移距0 m、井深40 m、藥量100 kg.可以看到初至波同相軸扭曲明顯，反映了沿測(cè)線地形起伏變化較大.由于在施工中采取了相應(yīng)的抗干擾措施，獲得了信噪比較高的原始記錄，從圖2a上可以看到多組反射波，其中2～5 s和7～8 s之間都存在多組能量較強(qiáng)的反射波.而對(duì)于采用24～30 kg藥量激發(fā)的單炮記錄，2～5 s之間仍可以看到多組能量較強(qiáng)的反射波，但7～8 s之間的反射能量明顯較弱.

圖2b為由原始記錄經(jīng)過速度分析得到的平均速度剖面圖.該剖面平均速度在縱向上總體隨著深度的增加呈逐漸增大的趨勢(shì)，但淺部和深部增加的速度(即速度梯度)不同，總體表現(xiàn)為淺部速度梯度大、中深部速度梯度逐漸變小.在橫向上淺部(4 s以上)平均速度總體表現(xiàn)為比較穩(wěn)定，平均速度等值線基本呈水平形態(tài)；深部(4 s以下)平均速度基本呈兩端低、中間高的形態(tài)，其中西北端稍低，東南端較低，速度等值線呈明顯的下傾形態(tài).

圖2 研究區(qū)(a)單炮地震記錄和(b)平均速度剖面圖Fig.2 The seismic record profile (a) and the average velocity profile (b) in the research region

4 蘆山震區(qū)地殼結(jié)構(gòu)特征

圖3為該剖面的時(shí)間剖面圖，圖4為時(shí)間剖面解釋圖，圖5為地質(zhì)解釋剖面圖.由圖3可以看出，在樁號(hào)3～36 km、雙程反射時(shí)間7～9 s 和樁號(hào)0～39 km、雙程反射時(shí)間13～14.5 s之間，存在2組反射能量較強(qiáng)、橫向分段連續(xù)性較好的反射波組TC和TM，它們分別對(duì)應(yīng)來自上、下地殼分界面(C)和莫霍界面(Moho)的反射.圖4顯示C界面埋深約為19～23 km，Moho界面埋深約為39～40 km.TC和TM反射波組都是具有一定持續(xù)時(shí)間的反射條帶，這表明C和Moho界面都是具有一定厚度的薄層組合，其中C界面厚約1.0 km，呈兩端淺、中間深的下凹形態(tài),西北段向東南傾斜，東南段向西北傾斜，并在2段的相接處存在明顯的波組交叉干涉現(xiàn)象.Moho界面厚約2.5～4.0 km，略呈西北深、東南淺的傾斜形態(tài).

上地殼內(nèi)6.5 s以上存在多個(gè)清晰的反射波組，其下為相對(duì)的反射“透明帶”.尤其在4 s以上，可以明顯看出多組反射能量相對(duì)較強(qiáng)、橫向連續(xù)性較好、起伏變化形態(tài)明顯的反射震相TK、TJ、TT、T1和T2，這些震相都是來自基底以上沉積地層的反射，它們?cè)谡麠l剖面上都可以追蹤.根據(jù)該地區(qū)石油物探和鉆探資料(冉永良等，2007；張勤學(xué)等，2007；李勇等，2013)，其中TK、TJ和TT分別為來自白堊系、侏羅系、三疊系底界的反射，T1和T2為來自古生界內(nèi)部地層的反射，這些反射震相都存在明顯受構(gòu)造作用造成的同相軸中斷、錯(cuò)斷等畸變現(xiàn)象.除上述反射震相之外，在剖面5～6 s之間還存在一組斷斷續(xù)續(xù)分布的略呈西北低、東南高的反射震相，根據(jù)石油物探資料它應(yīng)該是來自深層滑脫面的反射(李勇等，2013).而在T2和TC反射震相之間的上地殼內(nèi)，除了該滑脫面的反射之外，反射能量都較弱，僅存在一些斷斷續(xù)續(xù)的能量較弱的反射能量團(tuán)，表現(xiàn)出了上地殼由脆性向脆-韌性過渡的典型的結(jié)晶基底特征，這表明上地殼內(nèi)結(jié)晶基底以下的巖石經(jīng)過高溫高壓的變質(zhì)作用，縮小了不同巖石之間的物性(波阻抗)差異，難以形成較強(qiáng)的反射.與上地殼相比，下地殼內(nèi)(7 s以下)很難識(shí)別出橫向連續(xù)性較好的反射波組，但在下地殼內(nèi)存在一些斷斷續(xù)續(xù)、延續(xù)較短的強(qiáng)反射能量團(tuán)和反射條帶，其中西北段和東南段相對(duì)較弱，中段較強(qiáng)，表現(xiàn)出了蘆山地區(qū)地殼下部介質(zhì)和上地幔頂部的物質(zhì)由于受高溫高壓的變質(zhì)作用或者受構(gòu)造應(yīng)力的作用所形成的反射特征.

圖4 深地震反射時(shí)間剖面解釋圖Fig.4 The interpretation section of the deep seismic reflection profile in the research region

圖5 蘆山地震區(qū)地質(zhì)解釋剖面圖Fig.5 The geological interpretation profile in the Lushan earthquake area

5 蘆山震區(qū)斷裂構(gòu)造特征

從圖4和圖5可以看出，在剖面的上部褶皺和斷裂構(gòu)造比較發(fā)育，在時(shí)間剖面4 s以上反射同相軸存在明顯的起伏變化現(xiàn)象，反映出了沿測(cè)線向斜和背斜相間分布的現(xiàn)象，尤其是隆興鄉(xiāng)下面的蘆山向斜比較清晰.在剖面5～6 s之間的一組斷斷續(xù)續(xù)分布略呈西北低、東南高的反射震相，應(yīng)該是來自深層滑脫面的反射，該反射在西北部和中部能量較強(qiáng)，反射震相基本能夠連續(xù)追蹤；在東南部能量相對(duì)較弱，但仍可看到其向東南延伸的趨勢(shì).以該滑脫層為界，界面上、下的反射具有明顯不同的特征，界面以上反射震相較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，斷裂較多，表現(xiàn)出介質(zhì)以脆性變形為主；界面以下反射震相較少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，斷裂也較少，表現(xiàn)出介質(zhì)以塑性變形為主，該滑脫面在上部脆性地層和下部塑性地層之間起到了解耦作用.根據(jù)該剖面的反射波組特征存在7條特征明顯的斷裂.

F1斷裂：位于剖面樁號(hào)9.9 km左右，視傾向北西，視傾角上陡下緩，為東南盤下降、西北盤上升的逆斷裂.在樁號(hào)9.9 km附近，TK、TJ、TT和T1反射波組都存在明顯的波形畸變和同相軸錯(cuò)斷現(xiàn)象，反射同相軸難以連續(xù)追蹤.在斷裂的兩側(cè)TT和T1反射同相軸呈上拱形態(tài)，而在斷裂附近同相軸則呈相互交叉、干涉的形態(tài).F1斷裂向上錯(cuò)斷了TK地層界面，向下切穿了TT、T1和T2地層界面延伸到深度12 km左右,根據(jù)F1斷裂的性質(zhì)和在剖面上的位置，它應(yīng)該是雙石—大川斷裂的反映.

F2斷裂：F2斷裂是一條埋藏較深的隱伏斷裂，位于剖面樁號(hào)10.19 km左右，視傾向南東，視傾角相對(duì)較陡，為西北盤下降、東南盤上升的逆斷層.在圖3的時(shí)間剖面上可以清楚地看出，在樁號(hào)10.19 km附近，TT、T1和T2反射震相不僅能量變化較大，而且存在明顯的反射同相軸扭曲或錯(cuò)斷等波形畸變現(xiàn)象.斷裂兩側(cè)波組特征差異較大，在F2斷裂的西北側(cè)，T2反射震相呈西北高、東南低的傾斜形態(tài)；在F2斷裂的東南側(cè)，T2反射震相呈明顯的上拱形態(tài).F2斷裂向上錯(cuò)斷了TT地層界面，向下錯(cuò)斷了T2地層界面并向下延伸到13 km左右歸并到F4斷裂上.根據(jù)F2斷裂的性質(zhì)和在剖面上的位置，它應(yīng)該是一條規(guī)模相對(duì)較大的隱伏斷裂.

F3斷裂：位于剖面樁號(hào)18.4 km，該斷裂視傾向南東，視傾角較陡，為西北盤下降、東南盤上升的逆斷層.在F3斷裂的兩側(cè)，在雙程反射時(shí)間1.5～3.0 s之間，TJ、TT和T1反射震相明顯被錯(cuò)斷，斷裂兩側(cè)波形特征也明顯不同，在F3斷裂的西北側(cè)，這3組震相基本呈水平展布；在F3斷裂的東南側(cè)，這3組震相呈上拱形態(tài)或向西北傾斜的形態(tài).F3斷裂向上錯(cuò)斷了TJ地層界面，向下錯(cuò)斷了T2地層界面并向下延伸歸并到F4斷裂上.根據(jù)F3斷裂的性質(zhì)和在剖面上的位置，它應(yīng)該是蘆山向斜下面的一條隱伏斷裂.

F4斷裂：位于剖面樁號(hào)25.36 km左右，該斷裂視傾向北西，視傾角上陡下緩，呈鏟形向下延伸，為西北盤上升、東南盤下降的逆斷層.F4斷裂是該剖面上的一條規(guī)模較大的斷裂，沿?cái)嗔?.0 s以上的TJ、TT、T1和T2反射震相明顯被錯(cuò)斷，斷裂兩側(cè)波形特征也明顯不同.TJ反射震相在F4斷裂的西北側(cè)呈弧形展布，而在斷裂的東南側(cè)呈西北低東南高的傾斜形態(tài)；T2反射震相在斷裂的兩側(cè)雖然都呈弧形展布，但能量差別較大.另外TT和T1反射震相也呈明顯的扭曲和錯(cuò)斷形態(tài).該斷裂向上錯(cuò)斷了TJ地層界面，向下錯(cuò)斷了T2地層界面，并以鏟形向下延伸到深度16 km左右，然后和F6斷裂一起歸并到深層滑脫面之上.根據(jù)F4斷裂的性質(zhì)和在剖面上的位置，它應(yīng)該是位于雙石—大川斷裂和大邑?cái)嗔阎g的一條隱伏斷裂.

F5斷裂：位于剖面樁號(hào)30.8 km左右，該斷裂視傾向北西，視傾角相對(duì)較陡，為東南盤下降、西北盤上升的逆斷層.在F5斷裂的西北側(cè)存在一些能量較強(qiáng)、上部?jī)A斜、下部呈弧形或水平的反射同相軸，而在斷裂的東南側(cè)反射能量較弱，幾乎看不到能夠連續(xù)追蹤的反射同相軸.F5斷裂向上錯(cuò)斷了TK地層界面，向下錯(cuò)斷了TT地層界面.根據(jù)F5斷裂的性質(zhì)和在剖面上的位置，它應(yīng)該是大邑?cái)嗔鸦蚱浞种嗔训姆从?

F6斷裂：位于剖面樁號(hào)32.5 km左右，該斷裂視傾向北西，視傾角相對(duì)較陡，為西北盤上升、東南盤下降的逆斷層.在2.0～5.0 s之間，斷裂的西北側(cè)為一些弧形的反射震相，能量較弱，東南側(cè)為一組向西北傾斜的反射震相，能量較強(qiáng)，同相軸連續(xù)性較好，兩側(cè)波形特征差異較大.該斷裂向上錯(cuò)斷到TT地層界面，向下錯(cuò)斷了T2地層界面并以鏟形向下延伸到16 km左右歸并到深層滑脫面上.根據(jù)F6斷裂的性質(zhì)和在剖面上的位置，它應(yīng)該是大邑?cái)嗔训姆从?

另外，在剖面樁號(hào)19.4 km附近，在雙程反射時(shí)間7～9 s的TC反射震相存在明顯的扭曲、交叉等相互干涉現(xiàn)象，兩側(cè)反射同相軸難以連續(xù)追蹤，反射同相軸形態(tài)也明顯不同，其中西北側(cè)反射同相軸向東南傾斜，東南側(cè)反射同相軸向西北傾斜，因此該處可能是下地殼內(nèi)的一個(gè)變形帶或者是兩個(gè)塊體之間的縫合帶，也可能在該處存在斷裂(F7)，F(xiàn)7斷裂應(yīng)該是一條錯(cuò)斷上、下地殼分界面和Moho界面的深大斷裂，該斷裂可能在下地殼內(nèi)形成一個(gè)巖漿上涌的通道，而斷裂兩側(cè)的強(qiáng)反射有可能與上地幔巖漿的上涌有關(guān).

6 蘆山地震的發(fā)震構(gòu)造式樣和深淺構(gòu)造關(guān)系

6.1 蘆山地震的發(fā)震構(gòu)造式樣

根據(jù)震源定位結(jié)果，蘆山地震的震中位于雙石—大川斷裂的東側(cè)，而雙石—大川斷裂為傾向北西的逆斷層，因此蘆山地震的震源不應(yīng)該在雙石—大川斷裂上，應(yīng)該在其東側(cè)深度約為16 km的滑脫帶上.根據(jù)已有資料，在蘆山之下存在一個(gè)龍門山前緣滑脫帶，該滑脫帶從雙石—大川斷裂以西往東一直延伸到四川盆地內(nèi)部，西陡東緩，傾向NW，深度為10～20 km，位于此滑脫帶之上的蓋層以類似斷展褶皺的形式向東擴(kuò)展，而一些斷裂則通過這些褶皺傳播到地表.該滑脫帶的位置與震源機(jī)制解獲得的震源深度相當(dāng)，也與本次的探測(cè)結(jié)果相吻合，隱伏斷裂F4和大邑?cái)嗔袴5、F6也都?xì)w并到這個(gè)滑脫帶上.由圖5可以看出，在雙石—大川斷裂(F1)以東至大邑?cái)嗔?F5和F6)之間還存在3條隱伏斷裂(F2—F4)，這3條隱伏斷裂規(guī)模較大，錯(cuò)斷地層明顯，尤其是F4斷裂從深度1 km左右向下一直延伸到16 km左右并指向震源位置，最終歸并到深度16 km左右的滑脫帶上.由于F2、F3和F4斷裂為一組隱伏斷裂，呈復(fù)合“Y”字型，關(guān)系較為密切，規(guī)模又較大，因此認(rèn)為蘆山地震的發(fā)震斷裂應(yīng)為隱伏斷裂F4，而隱伏斷裂F2和F3受控于F4而活動(dòng)，從而引發(fā)了許多余震，震源機(jī)制解和余震定位結(jié)果也都充分證實(shí)了這一點(diǎn)(房立華等，2013；李傳友等，2013；曾祥方等，2013).

由以上分析可知蘆山地震的發(fā)震斷裂應(yīng)為隱伏斷裂F4以及F2和F3，它們都位于雙石—大川斷裂以東(圖4和圖5).根據(jù)地震地質(zhì)和地面震害調(diào)查結(jié)果顯示，沿雙石—大川斷裂及以東的龍門鄉(xiāng)至蘆山縣城的向斜盆地地裂縫、地表變形點(diǎn)、砂土液化區(qū)、邊坡裂縫發(fā)育，滑坡或邊坡坍塌明顯，建筑破壞嚴(yán)重(陳立春等，2013；李渝生等，2013)，表明蘆山地震極震區(qū)也位于雙石—大川斷裂及以東地區(qū).由于雙石—大川斷裂是一條走向北東、傾向北西的逆斷層，如果雙石—大川斷裂是發(fā)震斷裂，那么震源和極震區(qū)應(yīng)該位于雙石—大川斷裂的西側(cè)而不應(yīng)該位于東側(cè)，因此根據(jù)蘆山地震極震區(qū)的位置、隱伏斷裂F4、F2、F3的位置和“Y”字型的組合形態(tài)，結(jié)合余震剖面上的余震也呈“Y”字型分布(房立華等，2013)這些證據(jù)，可以充分說明蘆山地震的發(fā)震斷層不是雙石—大川斷裂而是蘆山向斜下面的隱伏斷裂F4、F2和F3.那么蘆山地震的發(fā)震斷層和極震區(qū)之間是什么關(guān)系呢？根據(jù)圖4和圖5中發(fā)震斷裂F4、F2、F3的位置和蘆山地震極震區(qū)的位置可以看出，F(xiàn)2斷裂向上延伸到深度3 km左右已靠近雙石鎮(zhèn)，并已接近F1斷裂.根據(jù)其他野外觀察結(jié)果，在蘆山7.0級(jí)地震中，蘆山附近的斷裂發(fā)生了向SE的逆沖運(yùn)動(dòng)，并且還包含了部分反沖運(yùn)動(dòng)，這與本次探測(cè)結(jié)果F4隱伏斷裂向SE方向的逆沖和F2、F3斷裂向NW方向的反沖相吻合.這種反沖是雙石—大川斷裂與其東側(cè)斷裂所夾逆沖巖體在前進(jìn)滑動(dòng)中，為了調(diào)節(jié)斷裂前鋒所受的阻力而發(fā)生的.由于這些塊體沿F4斷裂的逆沖和沿F2、F3斷裂的反沖導(dǎo)致了蘆山所在塊體的抬升以及地面建筑物的破壞和地裂縫發(fā)育，使該地塊成為此次地震的震害最嚴(yán)重的地帶，也就是地震烈度圖上最重的Ⅸ度區(qū)的范圍，這次地震引發(fā)的滑坡等次生災(zāi)害也主要分布于這一范圍內(nèi)(李傳友等，2013)，并且還造成了余震剖面上“Y”字型的余震分布圖像.

6.2 蘆山地震區(qū)深淺構(gòu)造關(guān)系

蘆山地區(qū)的淺部構(gòu)造比較復(fù)雜，褶皺、斷裂較多，主要存在于上地殼內(nèi)的滑脫層以上，由于滑脫層的存在，在地殼深、淺部之間形成了一種既彼此相對(duì)獨(dú)立、又相互影響的特殊關(guān)系，在上部和中、下部地殼之間既傳遞部分形變和能量，又具有解耦作用，使上部地殼的脆性變形和下部地殼的塑性變形解耦.深部構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，僅上、下地殼分界面變化較大，可能存在錯(cuò)斷上下地殼分界面的深部斷裂，該深部斷裂傾角較陡，規(guī)模較大，應(yīng)該是一條老斷裂，本次地震的發(fā)生應(yīng)該與它無關(guān)，因此蘆山地震區(qū)的深部和淺部斷裂應(yīng)該是相互獨(dú)立的.蘆山地震區(qū)由于受北西—南東向擠壓應(yīng)力的作用在地殼的上部形成了一些上陡下緩的隱伏逆沖斷層和反沖斷層(F4、F2和F3)，這些斷層向下延伸最終歸并到深度16 km左右的滑脫面上，由于這些盲逆斷層上盤地層的褶皺變形從而在斷層的上盤形成了逆斷層-褶皺系統(tǒng)，在上里鎮(zhèn)至龍門鄉(xiāng)之間的盲逆斷層的上盤形成了擴(kuò)展背斜構(gòu)造(徐錫偉等，2013a)，蘆山地震的發(fā)生主要與滑脫面以上的淺部斷裂(F4、F2和F3)有關(guān).

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(本文編輯 何燕)

Seismogenic structure of the 2013 LushanMS7.0 earthquake revealed by a deep seismic reflection profile

WANG Fu-Yun, ZHAO Cheng-Bin*, FENG Shao-Ying, JI Ji-Fa, TIAN Xiao-Feng, WEI Xue-Qiang, LI Yi-Qing, LI Ji-Chang, HUA Xin-Sheng

GeophysicalExplorationCenter，ChinaEarthquakeAdministration，Zhengzhou450002，China

The 2013 Lushan earthquake occurred in the front of the Longmen Shan fault zone. What is the seismogenic structure of this event remains unclear. Some researchers suggest that it is the front-range fault, the Shuangshi-Dachuan fault, while others claim that it is the piedmont fault, the Dayi fault or other buried faults. Which is the real seismogenic fault and whether the Lushan earthquake is an aftershock of the 2008 Wenchuan mega event? It is still a big controversy. To address this issue, we have deployed a 40 km-long deep seismic reflection profile in the NW-SE direction through the Lushan earthquake area. The profile starts from Muping town, Baoxing county and ends in Xindian town, Mingshan district. The survey used dynamite sources with 24～30 kg charges at a depth of 25 m. The French SN408UL seismograph was employed to collect seismic signals. The length of the seismic record was designed as 20 s with a 4-ms sampling interval. The spread geometry has 800 recording channels, 30 m station spacing and 67-folds. The FOCUS and GRISYS seismic reflection data processing system are used for data processing, including pre-stack denoising, dip stack, post-stack denosing and bending line treatment, which permitted to yield good stack results with high SNR.The TWT time profile shows that there are 6 thrusting faults in the upper crust (above the 10 km) where folds and faults are developed. There is a low-angle detachment layer at the depth of 16 km, where the 6 faults aforementioned eventually merge into one. It is the decoupling of detachment layer that separates the faults in the upper crust from the deep large fault in the lower crust, so the Lushan earthquake occurrence has nothing to do with the deep large fault of the lower crust. Below the depth of 10 km, the crustal structure is relatively simple, where there is only one deep large fault cutting the interface between the upper and lower crust and the Moho interface. Fault features and the fault combination form of the upper crust show that the seismogenic fault of the Lushan earthquake should be the buried fault F4between the Shuangshi-Dachuan fault and Dayi fault. The faults F2and F3are active because of control from the seismogenic fault, which led to a “Y-shaped” aftershock distribution. The buried fault F4is the piedmont fault rather than the front-range fault, so the Lushan earthquake is not the aftershock of the Wenchuan earthquake.

Lushan earthquake; Seismogenic fault; Buried fault; Shuangshi-Dachuan fault; Dayi fault; Deep seismic reflection profile

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10.6038/cjg20150914.

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10.6038/cjg20150914

P315

2014-10-30，2015-04-30收修定稿

中國(guó)地震局四川省蘆山“4.20”7.0級(jí)強(qiáng)烈地震科學(xué)考察項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41340007)和地震科技星火計(jì)劃項(xiàng)目(XH15059)共同資助．

王夫運(yùn)，男，1962年生，博士，研究員，碩士生導(dǎo)師，長(zhǎng)期從事地球內(nèi)部物理研究.E-mail: fuyunwang@x263.net

*通訊作者 趙成彬，男，1955年生，研究員，長(zhǎng)期從事活斷層探測(cè)研究.E-mail: ZCB001001@sina.com