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2008年汶川特大地震的成因分析

  根据震后科学考察,获得了对汶川地震孕育和发生机理的初步认识。

  青藏高原内部地壳物质向北东方向扩展,由于强硬四川盆地的阻挡,中下地壳物质以塑性流变的方式在龙门山及其以西的川西高原堆积,并有可能向四川盆地以北和以南的地区“流出”,导致川西高原中下地壳的显著增厚,并对上部脆性地壳施加垂直隆升作用;上部脆性地壳的变形发生三维分解,垂向上造成龙门山和川西高原的隆升,水平方向上向北东方向运动,表现为平行于龙门山断裂的右旋剪切和垂直于龙门山断裂的挤压缩短。汶川特大地震就是在这样一种构造背景下(应变状态下)而孕育和发生的。

  与以往认识到的单条断裂孕震方式不同,汶川地震孕育和发生涉及多个地质构造变形单元(见图):在青藏高原向北东方向的推挤作用下,川西高原由于地壳介质软弱而发生强烈震前变形,并把应力传输到龙门山断裂带,构成孕震的变形单元;由于组成物质的高强度和不利于滑动的产状,龙门山断裂带对川西高原传递过来的应力的响应是发生缓慢的震前变形和积累很高的应力,构成孕震的闭锁单元;四川盆地由于刚度大、不易变形而对川西高原和龙门山的向东扩展起着阻挡作用,构成孕震的支撑单元。这三个单元的共同作用导致了龙门山断裂带应力的高度积累和突发释放,形成了汶川特大地震,不同单元在震前阶段和同震阶段的变形状态和孕震作用是不同的,汶川地震的孕育和发生可以用多单元组合模型来理解。

  在长期的震前变形阶段,作为变形单元的川西高原发生连续的右旋走滑、水平挤压和垂直隆升作用,除本身遭受应力和发生变形之外,还连续不断地向龙门山传递应力。而龙门山断裂由于闭锁只发生缓慢的变形而导致应力高度集中,这就是地震前龙门山断裂活动水平很低的原因;当断裂带上积累的应力超过其摩擦强度或破坏强度时就突发失稳,发生地震,释放出巨大的能量,形成长达300多公里的破裂带,同震位移既有很大的垂直抬升,又有右旋水平走滑,还有水平缩短。作为支撑单元的四川盆地对川西高原的向东运动起着阻挡作用而造成龙门山断裂带的高应力积累。

  小鱼洞地表破裂带是汶川地震产生的一条次级地表破裂,位于北川—映秀破裂带虹口与龙门山镇—清平两次级地表破裂段斜列阶区至汉旺—白鹿破裂在瞬间发生的地震破裂过程中,能量释放主要发生在闭锁单元,使得断裂错动、同震变形、余震活动、地表震害等主要发生在龙门山断裂逆冲带内部,而变形单元和支撑单元只是受到影响作用,表现为变形和震害以龙门山断裂带为中心向两侧迅速衰减。

  从2008年汶川地震的高角度斜向逆冲的破裂性状、低速率断裂带上特大地震的事实表现和大陆内部变形的根本属性上来看,汶川地震是一种有历史记载以来没有发生过的、值得深入研究的新地震类型。


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