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四川汶川8级地震的发震机理分析
2008-06-11 22:41:43  作者:董树文等  来源:中国地质科学院  浏览次数:99  文字大小:【】【】【
  •   2008年5月12日14时28分,四川汶川发生里氏7.8级地震,由于地震震中位于人口密集的四川省成都平原西缘的龙门山区,导致人员、财产重大损失,据目前报道死亡人数超过12000人,灾情仍在扩大。

一、地震的能量与影响 
    2008年5月12日14时28分,四川汶川发生里氏7.8级地震,由于地震震中位于人口密集的四川省成都平原西缘的龙门山区,导致人员、财产重大损失,据目前报道死亡人数超过12000人,灾情仍在扩大。

    世界上最权威的美国地质调查局地震台网12日当天公布,汶川地震震级7.8 级,震源深度10km;14日美国将震级改为7.9级,震源深度19km。我国地震台网12日 速报公布为7.6级,震源深度33km,13日 改为7.8级,震源深度10km;根据国内外台网数据综合分析,18日修正为8级。

    能量巨大,波及范围广,全国几乎都有震感,外电报道波及半个亚洲。北京有感达到3.5级地震强度。总能量相当260个广岛原子弹。危害程度与1976年唐山地震可比。

    历史上川西发生过许多大地震,其中1933年8月25日叠溪7.5级地震,9300余人遇难;时隔32年又遇见了这次大灾难。

二、汶川地震发震的动力原因

    根据这次地震震源机制解资料推断,汶川发震是因龙门山构造带前缘主边界断裂—映秀断裂,由西向东逆冲运动的结果,破裂面向西倾,倾角约60。根据主震和余震分布情况,初步推断这次大地震属于单向破裂地震,破裂方向主体受北东向龙门山构造带控制(图1)。

 

1 汶川主震和余震分布及震源机制解(据美国地质调查局,2008.5.13

   

    地震是地壳中累积的构造应力集中引起地壳岩石突然破裂的结果。印度板块以每年50mm的速度向亚洲俯冲,在造成青藏高原隆升的同时,因东侧四川、鄂尔多斯低地形形成的位势和重力势差,导致高原向东的测向流动和挤压。又由于四川、鄂尔多斯地块是具有岩石圈根的稳定地块(深约200km),自晚侏罗纪(一亿六千万年)以来深深地扎根于地球的深部,犹如“地轴”和磐石,坚强地抵抗着青藏高原的挤压,迫使物质堆积并向四川地块超覆,或沿着边界向南北两侧流动,形成宽大的南北向构造活动带(东经105-110°),成为我国、乃至全球最活跃的地震带,这就是著名的中国中部南北向地震带。龙门山断裂带是这个带中最东缘的逆冲断层带(图2)。2001年11月昆仑山8.1级地震后,汶川地震发生表明青藏高原的挤压应力集中区由北部转向东部,沿龙门山映秀断裂带北东方向约300km长的地带释放。


2 龙门山及其附近地震构造图

三、汶川地震的特征

    据分析和对比,汶川地震有两个特征:

其一,发生逆冲运动,成为罕见的冲断层地震

    世界上绝大多数浅层地震为平移断裂地震或正断层地震,也就是说,地震是由于两个地块平行运动摩擦、或一个地块相对另一个下落而发生地震。而汶川地震运动是一个地块逆冲到另一个地块之上,其慨率不大。这是因青藏高原的向东侧向挤压造成的。同时震源机制解表明龙门山向东逆冲过程拌有向北的滑移,致使余震明显地向北东方向扩展,使茂县、绵竹、北川、青川等县市,甚至陕甘地区遭受重大损失(图1)。

    由于逆冲运动应力释放比较缓慢,所以余震密度大、持续时间长。

其二,震源超浅,危害巨大

    汶川地震的另一个特征是震源深度浅,美国先提出10km,后改为19km。中国国家数字地震台网精细分析结果最新公布为10km。浅层地震具有巨大的破坏性,1995年神户7.2级地震的震源深度也约10km,1976年唐山7.8级地震深度22km,也属浅震。

    众所周知,大洋板块俯冲带的地震最深可达数百千米,如西太平洋俯冲带最为典型。印度板块向北俯冲到亚洲板块之下,主俯冲面也深达40-80km。通常认为地震多发生在两个板块的界面附近,多为深源地震。而汶川地震震源只有10km,不属深板块边界的效应。最新的构造动力学认为,青藏高原东部并非上百千米厚的岩石圈(地球的最外层的固体圈)整体向东同步挤压,而是分层向东流动,并且各层的流动速度不同,造成地壳的分层运动。有一比,就如五屉橱在搬运推挤时,各个抽屉分别抽拉的效果一样。汶川浅源地震可能证实了中地壳快速流动,导致龙门山向东的逆冲运动所致。

    汶川地震出现的特征,表明青藏高原大陆动力作用的新动向,应该引起关注。

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