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秋雨冬雪NO1

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龙门山断裂带科学探源  

2013-04-23 21:30:01|  分类: 科学普及 |  标签: |举报 |字号 订阅

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龙门山断裂带科学探源 - 第一博客 - 秋雨冬雪No1
 
  从成都向西北方向159公里便是有“川西锁钥”之称的汶川县。昨天下午14时28分,7.8级的强烈地震猝然降临这里。
  
  汶川县“因县西汶水为名”,东西宽84公里,南北长105公里,而汶水即为岷江。如果可以鸟瞰这里,蜿蜒的岷江由县北部入境,贯穿东部,长达88公里。你也会发现,这里的地势由西北向东南倾斜,西部多分布海拔3000米以上的高山,四姑娘山海拔更高为6250米,东南部岷江出口处海拔则仅为780米。相对高差大,地形坡度陡,临空面发育,沟谷纵横,切割强烈。西南部受制于邛崃山系,东北部为龙门山脉所控。
  
  据有关专家介绍,全球7级以上地震每年18次,8级以上1~2次。我国受印度洋板块和太平洋板块推挤,地震活动比较频繁。中国地震局地震预测研究所研究员张国民告诉新华社记者,从大的方面来说,汶川地处我国一个大地震带——南北地震带上,中部地区的中轴地震带位于经度100度到105度之间,涉及地区包括从宁夏经甘肃东部、四川西部直至云南,属于我国的地震密集带。从小的方面说,汶川又在四川的龙门山地震带上。因此,这里发生地震的几率较高。
  
  斜跨北东南西方向的龙门山断裂带,位于四川盆地与青藏高原东缘之间,其规模大而位置特殊。该地震带长约400公里,宽70公里。
  
  变化多端的地形地貌是大地构造活动与地表共同孕育的结果。龙门山形成于中生代和早新生代。
  
  现今龙门山最显著的地貌特征就是南北分段性:北段海拔普遍处在1000m至2000m之间。沿北东方向,龙门山北段和四川盆地之间界限逐渐模糊;南段地形陡峭,盆山界限清楚。
  
  龙门山地区宏观上看构造性质相似,受力环境一致,地质学家近年来进行了不少整体研究。汶川县处于九顶山新华夏构造带,地质构造复杂,断层、褶皱发育,构造对岩土体的改造强烈。同时,区域构造运动应力场的作用使岩体节理裂隙发育,岩性破碎,结构面发育,从而使岩体力学性质大为变化,为地质灾害的发育提供了条件。
  
  1610~1900年龙门山地震带只有2次强震记载,而1900年后的阶段较为活跃,1900年至2000年这100年间5级以上地震则比较完整,共发生14次地震,即1900年邛崃地震、1913年北川地震、1933年理县和茂县地震、1940年茂县地震、1941年康定地震、1949年康定地震、1952年康定和汶川地震、1958年北川地震、1970年大邑地震和1999年绵竹地震等。
  
  四川省地震局成都基准台江道崇曾详细研究了龙门山地震带地震活动特征,他指出,1960年以来大于等于4.5级的地震有明显“成组”发生特征,可以把此间(1960~1994)14次地震划分成7组,除了第6组为次地震外,其余各组均成对出现。1995年,有研究表示,该带强震频度不高,中等地震相对活跃。强震活动的盛衰变化没有明显规律,其主体活动地段为汶川-茂县一北川段和天全一宝兴段,二者的强震具有交替发生的特点。
  
  不过汶川县地震台的陈晓华在上世纪90年代中期研究发现了一些变化,龙门山地震带(中南段)中强地震具有明显的迁移特征。即1900年前的中强地震的迁移规律是由北(北东)往南(南西)迁移;1900年以来的中强地震的迁移规律正好相反,即由南(南西)往北(北东)迁移。
  
  根据美国国家地震调查局(USGS)的测量数据,昨天的大地震震源深度约为10公里。《财经》杂志引述研究人员的话指出,且不论美国国家地震调查局的数据是否准确,但此次大地震属于浅源地震,当无疑义。通常,震源位于地下70公里之内的,都称为浅源地震,“震源深度越浅,地震能量越大。”
  
  本报记者在《四川地震》2007年6月期上查到四川省地震局地震监测研究所对当年1~3月的全省地震月报目录(里氏震级ML≥3.0),共有22处,其中2007年2月12日的那次地震震中也为汶川,震级3.2级,深度8公里。
  
  四川省地矿局攀西地质大队胡炎认为:X形活动断裂带控制着川、滇两省大多数主要地震的发生,如“跷跷板”两端之互动。据已发生过的破坏性地震资料看,一般情况下,南东向组发震时,北西向组在休息,反之亦然。
  
  有关专家告诉新华社记者,在地震学中,一般发生的震级越高,其破坏力度越大。这次汶川地震7.8级,其震中地区的破坏力度在10度左右,会造成房倒屋塌、地质滑坡和地面裂缝等灾害。由于一般地震不可能一次释放所有能量,因此四川周边地区有可能发生余震。
  
  在专业研究者那里,龙门山断裂带是由3条大断裂构成,自西向东分别是龙门山后山断裂,龙门山主中央断裂,龙门山主边界断裂。后山断裂为一逆冲断裂,此次地震受灾的汶川、茂汶即分布在其上,同时它还是1657年大震发生的区域。此次受灾的北川落在主中央断裂上,它属于逆—走滑断裂。同样受灾的都江堰市落在主边界断裂上,属于逆冲断裂。
  
  但这只是一般的认识,并不是所有的研究者都能认同。学术论文中,对龙门山断裂带的认识及分类多出歧见。
  
  即使同在地质力学研究所里,接受《科学时报》记者采访的几位研究员中,对于龙门山断裂带的延伸走向也难以统一认识。
  
  因此,尽管它的历史足够悠久,吸引了足够多的专家学者为其耗费精力与智力,但它对于人们而言依然是一个谜。不过这也不足称怪:它穿过千差万别的地形,切割出一条谜一般的路径,更多的时候,它潜伏于地表下,甚至还分出若干条小的支脉。研究人员通常无法透视地下的情况,往往难以断定哪一个才是真正的主脉。
  
  人们如此关注龙门山断裂带,是因为地震往往由断层断裂引发。通常当人们被问及地震发生原因时,往往给出这样的答案。
  
  关键词就是断层。一般地,从事地震研究的科学家认为,当断层突然断裂时,地壳中与这条断层邻近的两个断块会突然发生水平方向或者垂直方向的错动,从地层深处发生断裂的那个点上会有巨大的能量释放出来,这种能量以地震波的形式辐射开来。一种叫做P波的地震波在传播过程中会拉伸或者压缩岩石,另一种S波则使岩石发生横向摆动。地质学家通过分布在世界各地的地震监测站对这两种地震波进行记录,就能够确定震源的位置以及处于震源正上方的地面位置,即震中。地震发生时,P波和S波在地球表面上形成表面波,引起地面的上下震颤和左右摆动,通常沿着发生断裂的断层传播时能量是最强烈的。
  
  但是,还是会有很多个问号:断层是怎样断裂并引发地震的?又是什么让地震停下来?断层在发生灾难性的断裂前是否存在人类可以认识的模式或者规律……
  
  马宗晋院士认为,目前世界上的地震预测还说不出理论上预测的结论,根本原因在于各个地区地下的地质情况千变万化。
  
  地质力学研究所的专家也认为,上天容易下地难,与对天空的认知相比,人类有关脚下地球的知识依然有限,而且个体知识储备的差异也使得对于同一个研究对象的理解不尽相同。值得庆幸的是,科技的进步已经在逐步缩小这种理解上的差异,不过根本的困难在于,由于地质情况跨越的时空尺度往往超越人类的极限,相关的研究在实验室条件下不易获得可靠的结果。
  
  笼罩在龙门山断裂带上的疑问,也是关于地震发生根本原理的疑问,注定需要人们积累足够的认识,依赖更为先进的探测手段,获取充分的约束性研究条件,才能最终得到解答。
  
  龙门山断裂带印支期左旋走滑运动及其大地构造成因
  
  摘要:
  
  位于青藏高原东缘的龙门山构造呈北东--南西向将松潘-甘孜褶皱带和华南地块分割开。前者主要是由一套巨厚的三叠纪复理石沉积组成,分布在古特提斯海的东缘。后者由前寒武纪基底和上覆的古生代和中生代沉积盖层组成。位于汶川-茂汶断裂以东的前龙门山存在一系列倾向北西的逆掩断层,它们将许多由元古宙和古生代岩层组成的断片向南东置于四川盆地的中生代红层之上,构成典型的薄歧构造。许多研究由此断定松潘-甘孜褶皱带和四川盆地之间在中生代发生过大规模的北西-南东向挤压。然而,汶川-茂汶断裂西侧的松潘-甘孜褶皱带内部的挤压构造线大多是垂直于而不是平形于龙门山断裂带,这表明当时的挤压应力不是北西-南东向而是北东-南西向。近年来在龙门山构造带内发现,在三叠纪时龙门山断裂带在发生推覆的同时还经历过大规模的北东-南西向的左旋走滑运动,协调走滑运动的主要构造为汶川-茂汶断裂。走滑运动的成因与松潘-甘孜褶皱带北东-南西向缩短有关。汶川-茂汶断裂的左旋走滑在龙门山的北东端被古特提斯海沿勉略俯冲的消减和发生在大巴山的古生代/中生代岩层的褶皱和冲断作用被吸收,在龙门山的南西端被古特提斯海沿甘孜-理塘俯冲带的消减和松潘-甘孜三叠纪复理石的褶皱和冲断作用所吸收。因此,汶川-茂汶断裂实际上为古特提斯海和华南地块之间的一个转换断层。松潘-甘孜三叠纪复理石带的北东-南西向缩短很可能与其向西的逃逸运动有关。这些复理石积原先大部分可能堆积在秦岭一带,在印支期华南地块和华北地块发生陆内汇聚的过程中被挤出。除此之外,位于龙门山北东端的碧口断块可能也是从秦岭中挤出来的。
  
  汶川地震余震的规律及对我市的影响预测
  
  斜跨北东南西方向的龙门山断裂带,位于四川盆地与青藏高原东缘之间,其规模大而位置特殊。该地震带长约400公里,宽70公里。
  
  龙门山断裂带是由3条大断裂构成,自西向东分别是龙门山后山断裂,龙门山主中央断裂,龙门山主边界断裂。后山断裂为一逆冲断裂,此次地震受灾的汶川、茂汶即分布在其上,同时它还是1657年大震发生的区域。此次受灾的北川落在主中央断裂上,它属于逆—走滑断裂。同样受灾的都江堰市落在主边界断裂上,属于逆冲断裂。
  
  由于一般地震不可能一次释放所有能量,因此四川周边地区有可能发生余震。
  
  
 
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