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GPS观测得到的2008年汶川8.0级特大地震同震位移场

  汶川地震是大陆内部的巨大地震事件,虽然地震地质考察已经发现了沿映秀-北川断裂和灌县-江油断裂形成的地表破裂带及其同震位移,但无法给出地表破裂以外的区域同震位移场。而地震引起的区域和远场的变形图像是认识发震断裂运动学性质不可缺少的方面,对于研究地震的破裂特征和判定未来地震趋势具有重要的意义。地震发生后,中国地震局立即会同国家测绘局在第一时间对以震区为中心的“中国地壳运动观测网络”区域GPS站进行了复测;随后,中国地震局汶川地震科学考察队又会同四川省测绘局对四川省的GPS控制网进行了复测,获得了十分宝贵的同震位移场(见图)。

  (1) 汶川地震水平同震位移场,最显著的特征是以龙门山断裂带的映秀-北川断裂为核心的相向运动和地壳缩短:断裂以西的所有站点都向东运动,而以东的所有站点都向西运动,在龙门山断裂带形成强烈的地壳水平向对冲缩短。另外,在龙门山断裂带的北段(北川-青川段)和南段(地表破裂带以南),除相向逆冲缩短外,还表现出明显的右旋错动。

  北川—映秀地表破裂带是汶川地震的主体地表破裂带,西起汶川县映秀镇西三江口镇北东的麻柳村附近(103.36656°,30.94472°),可见有走向N50°E地裂缝和走向N70°E、高50cm挤压隆起,接近中国地震台网中心和美国地质调查局(USGS)测定的起始破裂点或震中位置,东止于北川县红光乡东河口大型基岩崩塌体附近(32.40572°N,105.11081°E),具体表现为具有尾端张性构造意义的走向320°、地表面向SW倾斜、呈多米诺骨牌状规则排列的张性裂缝。地表破裂带整体走向N42°±5°E,长度约240 ± 5 km。地表破裂带运动性质为右旋走滑逆断层,可分为以逆冲推覆为主的虹口—清平段和同时兼有右旋走滑分量和逆冲运动分量的北川—石坝段;其中,虹口—清平段长118 km,最大垂直位移6.2 ± 0.5 m,平均垂直位移介于3~4m之间;北川—石坝段长约122 km,最大垂直位移9.0 ± 0.5m(另一种意见认为只有6.5 ± 0.5m),最大右旋走滑位移为4.9 ± 0.2 m,平均垂直位移和右旋走滑位移均为2~3m。

  (3) 相对于稳定的远场(如欧亚板块),青藏高原东缘的向东水平位移幅度大于四川盆地的向西水平位移幅度。换言之,同震水平位移在距映秀-北川断裂的相同距离处向西衰减得慢,向东衰减得快。

  (4) 垂向同震位移沿龙门山断裂带两侧分布,其空间范围比水平地壳缩短的分布更窄。断裂带下盘的成都平原以下降为主,靠近断裂带附近观测点的最大下降幅度约为0.67m;向东迅速衰减,到内江一带几乎为零。断裂带西侧GPS观测站点相对稀少,在距断裂14千米的一观测点,观测到了量值达0.30m的上升位移,而到距断裂20千米远的两点,仍然观测到了下降幅度分别为0.23m和0.08m的同震垂向位移。

  

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