四川省蘆山M S 7.0地震發(fā)震構(gòu)造分析

李傳友 徐錫偉 甘衛(wèi)軍 聞學(xué)澤 鄭文俊 魏占玉許 沖 譚錫斌 陳桂華 梁明劍 李新男

1)中國(guó)地震局地質(zhì)研究所，活動(dòng)構(gòu)造與火山重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029

2)中國(guó)地震局地質(zhì)研究所，地震動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029

3)中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所，地震預(yù)測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100036

4)四川省地震局，成都 610041

0 引言

2013年4月20日上午8時(shí)02分46秒四川西部龍門山地區(qū)再次發(fā)生強(qiáng)烈地震，造成196人死亡，21人失蹤，11 470多人受傷，大量建筑物損毀和倒塌，并引發(fā)了大量滑坡等次生地質(zhì)災(zāi)害。據(jù)中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)測(cè)定，此次地震震中位于四川省雅安市蘆山縣龍門鄉(xiāng)(103.0°E，30.3°N)，震級(jí)為MS7.0，震源深度13km。地震發(fā)生后短時(shí)間內(nèi)，一些研究者即對(duì)這次地震的特征進(jìn)行了分析，并對(duì)相關(guān)地震數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理與反演(劉杰等，2013;曾祥方等，2013;張勇等，2013)。這些基于地震應(yīng)急需要的分析結(jié)果為我們認(rèn)識(shí)該地震的特征提供了重要的信息和基礎(chǔ)資料。

為了查明地震成因并判定未來(lái)地震趨勢(shì)，地震發(fā)生當(dāng)天就有多個(gè)部門派出多個(gè)科考隊(duì)伍針對(duì)此次地震的發(fā)震斷裂進(jìn)行考察。雖然此次地震沿區(qū)內(nèi)主要斷裂發(fā)育了大量地表裂縫和滑坡等次生地質(zhì)效應(yīng)，但野外調(diào)查并沒有發(fā)現(xiàn)真正意義上的地表破裂。同時(shí)，震中附近地區(qū)存在多條近于平行的NE向斷裂，構(gòu)造上較為復(fù)雜。因此，對(duì)于此次地震的發(fā)震構(gòu)造，目前只是根據(jù)地震參數(shù)和地表地質(zhì)效應(yīng)獲得了一些推測(cè)性認(rèn)識(shí)。由于此次地震沒有同震破裂在地表出露，一些研究者將此次地震定為盲斷層型地震(徐錫偉等，2013)。但這一沒有出露地表的發(fā)震構(gòu)造究竟是哪條斷裂，是離震中最近的構(gòu)成前山斷裂南段主體的大川－雙石斷裂，還是更靠東側(cè)的火井－高何斷裂和新開店斷裂，或者蘆山谷地內(nèi)的隱伏斷裂，仍然難以定論。由于此次地震的特殊構(gòu)造位置，認(rèn)識(shí)此次地震的發(fā)震構(gòu)造，對(duì)于深入認(rèn)識(shí)本次地震的成因和龍門山斷裂帶現(xiàn)今的活動(dòng)性，以及龍門山地區(qū)未來(lái)地震危險(xiǎn)性評(píng)估具有重要的理論和實(shí)際意義，同時(shí)也可為災(zāi)后重建和未來(lái)避震規(guī)劃等提供科學(xué)依據(jù)。

為此，我們?cè)诘卣饝?yīng)急野外考察的基礎(chǔ)上，綜合震區(qū)地質(zhì)構(gòu)造、GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)、地震參數(shù)、地震震源機(jī)制解以及余震分布等資料，討論蘆山7.0級(jí)地震的發(fā)震構(gòu)造。

1 區(qū)域活動(dòng)構(gòu)造背景

圖1 蘆山地震震中位置及其周邊主要斷裂構(gòu)造Fig.1 Map showing the location of the epicenter of the M S 7.0 Lushan earthquake and major faults around the epicenter.

蘆山7.0級(jí)強(qiáng)烈地震發(fā)生在龍門山斷裂帶的西南段(圖1)。龍門山斷裂帶是青藏高原東緣的一條著名的逆沖斷裂帶，在其中北段曾發(fā)生過(guò)2008年汶川8.0級(jí)地震。該斷裂帶是活動(dòng)強(qiáng)烈的青藏塊體與較穩(wěn)定的華南塊體之間的界線，總體走向30°～50°，傾向NW，傾角40°～70°，延伸長(zhǎng)度約500km(鄧起東等，1994;Burchfiel et al.，1995)。龍門山斷裂帶是一個(gè)巨大的復(fù)合型推覆構(gòu)造帶，由多條擠壓逆沖斷裂和多個(gè)推覆構(gòu)造體組成，其中3條主要斷裂從西往東依次為汶川－茂縣斷裂(后山斷裂)、北川－映秀斷裂(中央斷裂)和灌縣－江油斷裂(前山斷裂)(圖1)。這3條斷裂結(jié)構(gòu)上呈疊瓦狀，傾向NW，并可能在地下深處合并成1條緩傾角的逆斷層(張培震等，2008)。龍門山斷裂帶生成于中生代，燕山期有重新復(fù)活的現(xiàn)象。新生代以來(lái)，受印度板塊與歐亞板塊碰撞作用影響的龍門山斷裂帶又發(fā)生大規(guī)模的逆掩推覆構(gòu)造變形(陳社發(fā)等，1994;鄧起東等，1994)。新生代變形中晚期，在以褶皺逆沖為特點(diǎn)的龍門山地區(qū)，走滑作用開始變得越來(lái)越重要，右旋擠壓成為龍門山褶皺沖斷帶中北段變形的一部分(Burchfiel et a1.，1995)。龍門山斷裂帶晚第四紀(jì)以來(lái)主要表現(xiàn)為逆沖兼具右旋走滑運(yùn)動(dòng)特征，單條斷裂的平均滑動(dòng)速率在1mm/a左右(周榮軍等，2006;Densmore et al.，2007;張培震等，2008)。2008年汶川8.0級(jí)大地震沿北川－映秀斷裂和灌縣－江油斷裂分別產(chǎn)生了240km和70km的同震地表破裂(徐錫偉等，2008;張培震等，2008)。最新的研究結(jié)果顯示，北川－映秀斷裂和江油－灌縣斷裂距今約6ka以來(lái)發(fā)生過(guò)包括汶川地震在內(nèi)的3次大地震事件，平均重復(fù)間隔時(shí)間約 3ka(Ran et al.，2013)。

關(guān)于龍門山斷裂帶晚第四紀(jì)以來(lái)的活動(dòng)性，研究者認(rèn)為東北段明顯弱于中南段(唐榮昌等，1991;張培震等，2008)。如構(gòu)成東北段主體的青川斷裂，研究表明中更新世晚期以來(lái)的活動(dòng)性不明顯(李傳友等，2004;楊曉平等，2008)，而在斷裂帶西南段的大川－雙石斷裂(前山斷裂)上則發(fā)現(xiàn)了晚更新世活動(dòng)的地質(zhì)證據(jù)(楊曉平等，1999)。同時(shí)，與中段和北段鮮明對(duì)照的是，龍門山斷裂帶南段向SE的擴(kuò)展并沒有止于前山斷裂，在山前一帶也發(fā)生了較為強(qiáng)烈的沖斷和褶皺變形(Burchfiel et al.，2008)。龍門山斷裂帶南段并不像其北段和中段那樣具有3條較清楚的主干斷裂，而是在前山斷裂以東出露了若干條規(guī)模相對(duì)較小的NE向斷裂，與前山斷裂一起構(gòu)成了一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的構(gòu)造系統(tǒng)。相比中北段，龍門山斷裂南段新生代中晚期的變形歷史更為復(fù)雜，其最新構(gòu)造更多受到西南側(cè)鮮水河斷裂系統(tǒng)左旋走滑作用的支配(Burchfiel et al.，1995)。對(duì)于震中所在的蘆山地區(qū)，構(gòu)造以NE向?yàn)橹鳎g有極少SN或NW向小型構(gòu)造。蘆山及其鄰區(qū)褶皺構(gòu)造極其發(fā)育，從西往東發(fā)育了寶興復(fù)背斜和東側(cè)的蘆山向斜、石仙山背斜、下里向斜、蒙頂山背斜等。極震區(qū)位于NE向的蘆山向斜內(nèi)。該向斜主要由白堊紀(jì)與新生代地層組成，兩翼巖層相向傾斜，翼部?jī)蓚?cè)分別為大川－雙石斷裂和新開店斷裂(大邑?cái)嗔涯隙?;軸部為蘆山河谷地帶，地形上較為平坦。大川－雙石斷裂、新開店斷裂，以及始陽(yáng)－思延斷裂為蘆山地震區(qū)出露的主要斷裂(圖1)，主要發(fā)育在三疊、侏羅、白堊及古近紀(jì)地層中。

2 野外調(diào)查與測(cè)量結(jié)果

2.1 同震變形現(xiàn)象的野外地震地質(zhì)調(diào)查

為了查明此次地震的發(fā)震斷層及有可能的地表破裂帶，對(duì)位于震中附近的大川－雙石斷裂、火井－高何斷裂、新開店斷裂以及蘆山谷地可能存在的斷裂進(jìn)行了考察，內(nèi)容主要包括沿這些斷裂的同震地表破裂、地表破壞和變形、地質(zhì)災(zāi)害和建筑物破壞情況等。

2.1.1 大川 －雙石斷裂

大川－雙石斷裂在震區(qū)內(nèi)從南部的天全開始，往北經(jīng)大溪、雙石、太平，至大川一帶，長(zhǎng)度近百km(圖1)。斷裂總體走向N45°E，傾向NW。斷裂下盤以侏羅、白堊紀(jì)地層為主，上盤為三疊紀(jì)和古生代地層。

極震區(qū)附近的野外調(diào)查常見沿大川－雙石斷裂發(fā)育地表裂縫，位于邊坡附近，以張性為主，與震動(dòng)和重力作用的關(guān)系明顯。河流低階地上具噴砂冒水現(xiàn)象。在雙石鎮(zhèn)南雙河村公路附近，公路受擠壓局部拱起約5cm，造成水泥路面斷裂，裂縫走向?yàn)镹30°E。公路西南側(cè)排水溝護(hù)壁也同時(shí)發(fā)生了彎曲變形。沿此裂縫走向SN兩側(cè)均出現(xiàn)地表裂縫和噴砂冒水現(xiàn)象。其中，在公路南側(cè)河流階地上發(fā)育的幾條地表裂縫最為典型。這些小裂縫呈雁列形式展布，主體走向N40°E，總長(zhǎng)約10m(圖2a)。沿每條裂縫均出現(xiàn)若干呈線性排列的噴砂孔。該處村民反映地震時(shí)的噴砂冒水高度可達(dá)0.5～1m。這一帶的房屋破壞也與沿噴砂冒水帶一致，沿NE一線比較嚴(yán)重，離開這一線破壞情況則明顯變輕。該點(diǎn)往SW方向幾m處另有2條相距1m、走向NE的雁列裂縫，沿裂縫同樣發(fā)育串珠狀排列的噴砂孔(圖2b)。橫跨其中1條裂縫開挖揭露的剖面顯示裂縫清晰，并一直向地下延伸，裂縫面傾角較陡，向東傾(圖2b)。雙石公路北側(cè)雙河I級(jí)階地上也同樣發(fā)育NE向地表裂縫及沿其存在的噴砂冒水現(xiàn)象。

圖2 大川－雙石斷裂上的地震形變現(xiàn)象Fig.2 Ground deformation during the Lushan earthquake along the Dachuan-Shuangshi Fault.

此外，沿太平—雙石—大溪一線，由地震引起的滑坡、坍塌和邊坡張裂縫等較為嚴(yán)重。在大溪鄉(xiāng)曹家村斷裂通過(guò)附近，滑坡形成的NE向裂縫帶甚至將水泥公路路面在垂直方向上斷錯(cuò)了0.5～1m，造成地震地表破裂的假象(圖2c)。在太平鎮(zhèn)南春光村石橋組，斷裂形成的溝谷內(nèi)發(fā)育一系列地表裂縫，走向45°～60°(圖2d)。這些裂縫與重力作用的關(guān)系較大，但同時(shí)這些裂縫發(fā)育于斷裂通過(guò)位置，可能也受到了斷裂活動(dòng)的影響。

2.1.2 火井 －高何斷裂

火井－高何斷裂屬于大邑?cái)嗔涯涎拥牟糠?。該段斷裂在區(qū)內(nèi)起自北部的火井、高何，向西南止于分水嶺一帶，長(zhǎng)度約50km，總體走向N40°E左右。遙感影像上沿?cái)嗔盐恢帽憩F(xiàn)為清楚的NE向線性地貌，屬山體向盆地過(guò)渡的部位。在火井－高何谷地內(nèi)，我們沿跨越斷裂的多條穿越路線進(jìn)行了調(diào)查，沒有發(fā)現(xiàn)此次地震同震地表破裂的跡象(圖3a)。斷裂附近的房屋破壞較輕，僅部分老房屋出現(xiàn)裂縫和溜瓦。沿?cái)嗔岩参匆娀屡c崩塌等地質(zhì)災(zāi)害。往西南越靠近與蘆山－龍門谷地的分水嶺，破壞程度逐漸增加，房屋可見墻壁開裂，屋頂瓦片抖落嚴(yán)重。斷裂通過(guò)的位置附近水泥路面受擠壓裂開，裂縫走向NW。巖體崩塌、滾石增多，并發(fā)育多處滑坡。

圖3 火井－高何(a)和始陽(yáng)－思延斷裂(b)沿線的斷裂地貌Fig.3 Landforms along the Huojing-Gaohe and Shiyang-Siyan Faults.

2.1.3 蘆山谷地推測(cè)隱伏斷裂

在蘆山谷地南側(cè)存在1條NE向斷裂——始陽(yáng)－思延斷裂，該斷裂南端起始于天全縣始陽(yáng)鎮(zhèn)北，北端終止于蘆山縣城南的思延附近，長(zhǎng)度為14km，走向N40°E。而在該斷裂以北，處于始陽(yáng)－思延斷裂NE向延伸線上的蘆山縣縣城至龍門鄉(xiāng)一線，在此次蘆山7.0級(jí)地震中的破壞較為嚴(yán)重。因此，推測(cè)始陽(yáng)－思延斷裂向北可能隱伏于較厚的第四系之下。沿?cái)嗔芽赡苷共嫉奈恢眠M(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查，沒有觀察到有關(guān)地表形變的現(xiàn)象，橫跨推測(cè)斷裂位置的路面未見變形和破壞。蘆山谷地內(nèi)的調(diào)查沒有發(fā)現(xiàn)地震地表破裂的跡象。為了進(jìn)一步確定始陽(yáng)－思延斷裂的活動(dòng)性，從始陽(yáng)北到思延南沿此斷裂出露位置進(jìn)行了詳細(xì)野外調(diào)查。在南段的大坪鄉(xiāng)—新馬塘一帶，斷裂沿NE走向線性山包前緣展布(圖3b)，并可能控制了該處中更新統(tǒng)()的沉積，表明始陽(yáng)－思延斷裂在第四紀(jì)早期活動(dòng)過(guò)。但斷裂通過(guò)位置以棕紅色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖等的剝蝕地貌為主，沒有斷裂陡坎、線性溝槽、地表變形等活動(dòng)構(gòu)造的地貌表現(xiàn)。在北段的新華鄉(xiāng)—關(guān)林頭一帶，沒有明顯的斷裂地貌顯示，斷裂通過(guò)位置為渾圓的山丘，地形平緩。這些現(xiàn)象表明始陽(yáng)－思延斷裂晚第四紀(jì)不活動(dòng)。災(zāi)害調(diào)查顯示，始陽(yáng)－思延斷裂沿線的建筑物在蘆山地震中造成的破壞很輕，大多數(shù)建筑物保存完好，即使距蘆山縣城只有4km、位于該斷裂上的落改壩破壞也不嚴(yán)重。斷裂沿線也沒有地表裂縫、滑坡等現(xiàn)象發(fā)育。這些均表明始陽(yáng)－思延斷裂在蘆山地震中沒有參與活動(dòng)。

2.1.4 新開店斷裂

新開店斷裂位于上里－中里盆地西側(cè)，與火井－高何斷裂呈斜向錯(cuò)列，從南部的新開店，經(jīng)李家山、陳家溝西，至上里鎮(zhèn)箭桿林村附近，全長(zhǎng)約40km，走向N30°E。斷層主要發(fā)育于白堊紀(jì)砂巖內(nèi)，呈擠壓逆沖性質(zhì)。斷裂沿線地貌在遙感影像上顯示為清晰的NE向線性特征。斷裂NW側(cè)為中生代地層組成的中高山，SE側(cè)則開始進(jìn)入四川盆地，構(gòu)成地質(zhì)和地貌的分界線。

在上里鎮(zhèn)箭桿林村一帶，多見水泥路面出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，裂縫NE走向。路邊農(nóng)田內(nèi)同樣發(fā)育地表裂縫，裂隙總體走向N45°W，沿裂隙發(fā)育呈線性分布的噴砂孔與砂土液化(圖4a)。同時(shí)，箭桿林村斷裂沿線附近房屋破壞較為嚴(yán)重，并發(fā)育大量的位于陡坡附近、與邊坡失穩(wěn)關(guān)系較大的地表裂縫。在中里鎮(zhèn)西陳家溝西側(cè)，新開店斷裂經(jīng)過(guò)之處發(fā)現(xiàn)1個(gè)長(zhǎng)幾十m、NE走向的小陡坎，高約15cm。據(jù)野外分析，此小陡坎為地震以前形成。這次地震中，小陡坎頂部掀起、開裂，陡坎坡面滑塌(圖4b)。陡坎頂面出現(xiàn)的地表裂縫走向N35°E，斷續(xù)延伸近百m。這些裂縫分布局限，為張裂性質(zhì)。該點(diǎn)地貌上位于山前陡坡向平緩臺(tái)地轉(zhuǎn)折的部位，靠近新開店斷裂通過(guò)位置，可能同樣受到了深部斷裂活動(dòng)的影響。

新開店斷裂的地表變形零星地分布于箭桿林村—陳家溝一段，主要以地表裂縫，沿裂縫的噴砂冒水和砂土液化，房屋的較嚴(yán)重破壞為表現(xiàn)形式，并未發(fā)現(xiàn)明顯的地表破裂或系統(tǒng)的變形帶。

圖4 新開店斷裂上的地表變形現(xiàn)象Fig.4 Ground deformation during the Lushan earthquake along the Xinkaidian Fault.

2.2 GPS地面運(yùn)動(dòng)觀測(cè)結(jié)果

蘆山地震之前中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所江在森研究團(tuán)隊(duì)曾橫跨大川－雙石斷裂布設(shè)了10個(gè)連續(xù) GPS 觀測(cè)站(http:∥www.seis.ac.cn/manage/html/8a9080a125b29b1b0125b2a3093a0002/_content/13_04/27/1367052448595.html)。其中，離震中最近的LS05(蘆山)和LS06(靈關(guān))兩站分別位于大川－雙石斷裂東、西兩側(cè)，距震中分別約18km和11km。這2個(gè)站點(diǎn)的GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)較其他站點(diǎn)更能反映地震的同震信息。LS05(蘆山)站點(diǎn)在大川－雙石斷裂以東5km處，位于蘆山谷地內(nèi)的蘆山縣城附近(圖5)，基于歷史數(shù)據(jù)和地震當(dāng)日全天觀測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算獲得該站具有所有布設(shè)站點(diǎn)中的最大同震位移，垂向抬升約7.6cm，水平方向以南向運(yùn)動(dòng)為主，量值約6.3cm;LS06(靈關(guān))站在大川－雙石斷裂以西5km處，位于靈關(guān)鎮(zhèn)以西(圖5)。該點(diǎn)GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果顯示的同震位移相對(duì)較小，垂向下降約1.5cm(圖5)，水平方向上有微量的西向運(yùn)動(dòng)。位于東側(cè)盆地內(nèi)的邛崍和雅安站點(diǎn)的結(jié)果則顯示了明顯的NW方向的運(yùn)動(dòng)，大川－雙石斷裂西側(cè)距離該斷裂較遠(yuǎn)的站點(diǎn)則觀測(cè)到SE方向的較小運(yùn)動(dòng)(圖5)。

3 發(fā)震構(gòu)造分析

3.1 地震數(shù)據(jù)資料反映的發(fā)震斷裂

根據(jù)地震數(shù)據(jù)反演得到的震源機(jī)制解參數(shù)，蘆山7.0級(jí)地震的發(fā)震斷層走向212°～214°，傾角39°～44°，震源深度為12～19km(劉杰等，2013;曾祥方等，2013)。震源機(jī)制解顯示此次地震為逆沖型地震，破裂面為NE走向，與龍門山斷裂帶的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)和走向一致。因此，蘆山地震的發(fā)震斷裂為震中區(qū)附近的一條NE向逆沖斷裂。此次蘆山7.0級(jí)地震震中位于大川－雙石斷裂附近，偏東。由此次地震震源深度12～19km和震源機(jī)制解獲得的斷裂傾角39°～44°以及斷裂面為NW傾向等參數(shù)，推斷發(fā)震斷裂出露地表的位置應(yīng)該在震中位置東南12～23km處(震中位置在滑動(dòng)方向上相對(duì)應(yīng)的投影點(diǎn))。由此確定這次地震的主要發(fā)震斷層應(yīng)位于大川－雙石斷裂以東，而非大川－雙石斷裂。但考慮到震中位置特別是震源深度確定和斷裂面傾角反演上的誤差，以及斷裂面傾角隨深度可能會(huì)有變化的實(shí)際情況，大川－雙石斷裂以東幾km至十幾km范圍內(nèi)的斷裂均為可能的發(fā)震斷裂。大川－雙石斷裂以東距離震中最近的已知斷裂為火井－高何和新開店2條斷裂(圖1)。此外，蘆山谷地內(nèi)的推測(cè)隱伏斷裂也同樣是發(fā)震斷裂最有可能的出露位置。震中(103.0°E，30.3°N)距上述2條已知斷裂的距離分別為8km和11km;而距蘆山谷地推測(cè)隱伏斷裂的距離為5～6km(圖1)。

3.2 野外觀測(cè)資料反映的發(fā)震斷裂

GPS觀測(cè)的結(jié)果顯示，蘆山站(LS05)所處的塊體在此次地震中發(fā)生了比較明顯的抬升(圖5)。由此可以推斷蘆山GPS站處于斷裂的上升盤，主要的發(fā)震斷裂應(yīng)該位于該點(diǎn)的東側(cè)。同時(shí)，蘆山站東側(cè)的雅安和邛崍站則顯示為與蘆山站相反的運(yùn)動(dòng)方向，這2個(gè)站點(diǎn)應(yīng)位于此次發(fā)生活動(dòng)的斷裂下盤。據(jù)此初步推測(cè)，在蘆山谷地附近及其以東，可能以新開店斷裂為界、以蘆山谷地為主的地質(zhì)體發(fā)生了向SE的逆沖運(yùn)動(dòng)。這是產(chǎn)生這次地震的主要運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致了蘆山所在塊體的抬升和向南的運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，位于大川－雙石斷裂西側(cè)的靈關(guān)站(LS06)所處的塊體沒有同蘆山塊體一起抬升，反而出現(xiàn)了小幅下降。這可能表明:1)此次地震變形的影響范圍較小，主要集中在蘆山塊體附近;2)在蘆山塊體和靈關(guān)站點(diǎn)之間，可能存在一個(gè)相對(duì)東側(cè)的主要運(yùn)動(dòng)較小的運(yùn)動(dòng)。這一較小的滑動(dòng)應(yīng)該發(fā)生在大川－雙石斷裂上或其附近。這些現(xiàn)象表明，導(dǎo)致此次地震發(fā)生的構(gòu)造應(yīng)位于大川－雙石斷裂與新開店斷裂之間。

野外地質(zhì)調(diào)查沒有發(fā)現(xiàn)明顯的地表破裂。無(wú)論從震害還是地表變形上，均未發(fā)現(xiàn)火井－高何斷裂與這次地震相關(guān)的跡象，可以排除其為發(fā)震斷裂。也未發(fā)現(xiàn)蘆山谷地的推測(cè)斷裂具說(shuō)服力的地表變形現(xiàn)象，而且對(duì)其南部出露地表斷裂的野外調(diào)查表明，該斷裂為一晚第四紀(jì)不活動(dòng)斷裂，此次地震中沒有參與活動(dòng)。同樣未發(fā)現(xiàn)新開店斷裂有明顯的地表破裂或系統(tǒng)的變形帶，但發(fā)現(xiàn)斷裂附近沿NE向陡坎頂面發(fā)育的一系列開裂、雁列分布的小裂隙，以及帶狀砂土液化和噴砂冒水等現(xiàn)象。對(duì)于大川－雙石斷裂，從震害上看，太平至雙石以南斷裂沿線與東側(cè)的斷裂下盤破壞比較重，而該斷裂NW側(cè)地震破壞比較輕，不具有逆斷層型地震的上盤效應(yīng)特征;從地表變形上看，在雙石鎮(zhèn)東側(cè)500m長(zhǎng)度范圍內(nèi)觀察到公路水泥路面受擠壓抬升、地表裂縫、沿裂縫的噴砂冒水等地表變形，以及房屋沿NE一線的嚴(yán)重受損等現(xiàn)象，雖然這些現(xiàn)象并不是典型意義上的地表破裂，但可以推斷為此次地震中斷裂活動(dòng)形成的同震變形帶，這表明雙石－大川斷裂在地震中有所活動(dòng)。以上野外觀察到的地質(zhì)現(xiàn)象表明，雙石－大川斷裂和新開店斷裂在這次地震中存在近地表的表現(xiàn)。

3.3 蘆山7.0級(jí)地震發(fā)震構(gòu)造分析

從地質(zhì)構(gòu)造上看，龍門山斷裂帶南段在大川－雙石斷裂以西的寶興雜巖之下深部存在一NW傾向的滑脫帶(Burchfiel et al.，2008;Hubbard et al.，2010)。該滑脫帶往東一直延伸到四川盆地內(nèi)部、蒲江—新津地區(qū)的熊坡背斜之下，并繼續(xù)往東延伸。此滑脫帶在寶興—蘆山之間一段較陡，深度在地下10km以下;往東進(jìn)入盆地內(nèi)部變得很緩，深度在地下10km附近。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(guò)這些褶皺傳播到地表。滑脫帶之上對(duì)應(yīng)著龍門山斷裂帶南段的一系列NE向的新生代褶皺變形，包括蘆山東側(cè)的蘆山向斜、蒙頂山背斜、名山向斜、熊坡背斜等。龍門山斷裂帶東部邊緣的幾條逆沖斷裂，包括大川－雙石斷裂(前山斷裂)、大邑?cái)嗔?包括新開店斷裂)、名山斷裂等，都?xì)w并于此滑脫帶上(圖6)。我們將龍門山斷裂帶南段東緣的這些斷裂及其之下的滑脫帶一起稱為前緣滑脫系統(tǒng)，該系統(tǒng)中的滑脫面傾角緩，而滑脫面之上的單條斷裂的傾角相對(duì)較陡(圖6)。

野外觀察結(jié)果表明，蘆山7.0級(jí)地震中，沿著蘆山附近的斷裂發(fā)生了向SE的逆沖運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致蘆山所在塊體的抬升;而沿其西側(cè)大川－雙石斷裂可能發(fā)生了相應(yīng)的小幅運(yùn)動(dòng)，并且可能包含了部分反沖運(yùn)動(dòng)(圖6)。這種反沖是大川－雙石斷裂與其東側(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。雙石附近噴砂冒水的小裂隙揭露的裂隙面顯示為SE傾向，GPS顯示的斷裂西側(cè)塊體的相對(duì)小幅下降，都可能表明了這一點(diǎn)?？傮w上，此次地震中的運(yùn)動(dòng)主要發(fā)生在大川－雙石斷裂與蘆山東側(cè)斷裂(新開店斷裂)之間的蘆山地塊。而此次地震的震害最嚴(yán)重的地帶也是在這一地塊上，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)。在此塊體邊緣，西側(cè)大川－雙石斷裂沿線的太平－雙石，東側(cè)新開店斷裂附近的箭桿林村一帶，均為地震破壞較嚴(yán)重地區(qū)。進(jìn)一步反映了此次地震中的主要運(yùn)動(dòng)發(fā)生在受這2條斷裂夾持的這一塊體上。而該區(qū)域的主要構(gòu)造為位于蘆山之下的龍門山前緣滑脫帶。因此，蘆山“4·20”7.0級(jí)地震的發(fā)震構(gòu)造可確定為這一構(gòu)造滑脫帶，具體的發(fā)震段落應(yīng)位于太平－雙石和新開店斷裂之間。該段滑脫帶深度為10～20km，與震源機(jī)制解獲得的震源深度(劉杰等，2013;曾祥方等，2013)相當(dāng)。此段滑脫帶在大川－雙石斷裂和新開店斷裂之間傾角較陡，利于能量在此聚集，而該段滑脫帶在上里以東逐漸變緩(圖6)。主震發(fā)生時(shí)，蘆山之下的基底滑脫帶逆沖錯(cuò)動(dòng)，并帶動(dòng)該滑脫帶之上的幾條斷裂(雙石、上里等)發(fā)生不同程度逆沖錯(cuò)動(dòng)，但這些斷錯(cuò)均未明顯到達(dá)地表。從野外形變帶的分布、GPS同震位移等推斷，沿大川－雙石、新開店斷裂的同震錯(cuò)動(dòng)上端可能較接近于地表，為此次地震中主要發(fā)生近地表破裂的斷裂。

圖6 蘆山7.0級(jí)地震發(fā)震構(gòu)造示意圖Fig.6 A model map showing the seismogenic structures associated with the M S 7.0 Lushan earthquake.

這次地震余震的空間分布顯示(圖1)，余震長(zhǎng)軸為NE向，主要分布在大川－雙石斷裂與新開店斷裂之間，也進(jìn)一步表明主要的斷裂活動(dòng)位于二者之間，同時(shí)大川－雙石斷裂參與了活動(dòng)。地震反演結(jié)果也顯示，此次地震包括2次主要的子事件，其中第1次子事件發(fā)生在0～10.5s，是這次地震最主要的1次子事件;第2次子事件發(fā)生在10.5～27s，其規(guī)模約為第1次子事件的一半(張勇等，2013)?？梢酝茰y(cè)，第1次子事件可能對(duì)應(yīng)了此次地震的主要斷裂運(yùn)動(dòng);而第2次子事件可能對(duì)應(yīng)了大川－雙石斷裂上的較小運(yùn)動(dòng)。蘆山7.0級(jí)地震中的主要運(yùn)動(dòng)發(fā)生在較深部位的構(gòu)造滑脫帶上，也是此次地震沒有發(fā)育地表破裂的主要原因。

以上分析表明，NE走向的龍門山構(gòu)造帶前緣的運(yùn)動(dòng)是一個(gè)斷裂系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)，淺部相鄰的斷裂在深部歸于同一條斷裂滑脫面上，該滑脫面上的主要運(yùn)動(dòng)會(huì)影響或帶動(dòng)淺部的斷裂滑動(dòng)面的活動(dòng)。

在火井—高何段與上里—中里段之間有一個(gè)NW走向的隆起區(qū)(圖1)，與NE走向?yàn)橹鞲裾{(diào)的地貌在走向上近于垂直。這一NW向隆起將蘆山向斜及與其平行排列的一組NE向褶皺同其北側(cè)的一組NE向褶皺分隔開來(lái)。位于這一NW向的橫向構(gòu)造南北兩側(cè)的火井－高何斷裂和上里－中里斷裂在此發(fā)生了左階斜列，而西側(cè)的大川－雙石斷裂在此處走向也發(fā)生了變化(圖1)。初步判定此隆起為一構(gòu)造擠壓階區(qū)?？赡苷沁@一階區(qū)阻止了這次地震的發(fā)震斷裂向NE方向的擴(kuò)展。因而在離震中相對(duì)較近的高何谷地內(nèi)包括大興店一帶震害并不嚴(yán)重，而向南隨著靠近這一隆起區(qū)附近，震害急劇增強(qiáng)。由此可以推斷，此次地震的發(fā)震斷裂段落位于此NW向隆起以南。

4 結(jié)論

蘆山7.0級(jí)地震的地震參數(shù)、震源機(jī)制解以及野外地質(zhì)調(diào)查等反映此次地震的主要發(fā)震構(gòu)造不是震中附近的大川－雙石斷裂，也不是其NE側(cè)的火井－高何斷裂，而是與蘆山附近或其東側(cè)斷裂相吻合。GPS測(cè)量結(jié)果表明蘆山附近斷裂的向SE逆沖為此次地震的主要斷裂活動(dòng)，而蘆山西側(cè)大川－雙石斷裂附近可能也有小幅運(yùn)動(dòng)。野外地質(zhì)調(diào)查同時(shí)顯示，大川－雙石斷裂和新開店斷裂在蘆山7.0級(jí)地震中有活動(dòng)的微弱地表表現(xiàn)。根據(jù)以上分析結(jié)果綜合判定，位于蘆山之下的龍門山前緣滑脫帶為蘆山7.0級(jí)地震的發(fā)震構(gòu)造，此滑脫帶的運(yùn)動(dòng)可能帶動(dòng)了其上面的大川－雙石和新開店等斷裂的活動(dòng)。

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