【四川龙门山地震带】从龙门山断裂带说到四川地震的原因及预防
沱江和岷江的分水岭,四川省著名地震带。四川东、西部主要气候界线之一。龙门山有广义、狭义之分。狭义指龙门山前缘海拔2000米左右的山地,广义还 包括后缘部分,两者以北川至青川深断裂为界,北起广元,南达都江堰市,全长约350公里,包括龙门山、九顶山和茶坪山,为岷山东南延伸部分。
广义龙门山山 脊海拔在4000米以上,其中九顶山主峰狮子王4984米。构造上为北东向褶断带,逆掩断层发育,组成叠瓦式地貌,如白鹿顶、天台山、天麻坪等一系列二叠 纪"飞来峰"。岩性多样,从古生代的片岩、板岩、千枚岩、石灰岩到中生代的红色砂泥岩、栎岩都有分布。
此外有花岗岩,为四川省各时代地层发育最全的山脉, 也是中国泥盆系地层沉积的典型地区。山体东陡西缓,东坡多以断崖与盆地底部相接。龙门山是四川强烈地震带之一。自公元1169年以来,共发生破坏性地震 25次,其中里氏6级以上地震18次。
龙门山东部迎风坡雨泽充沛,是四川著名的鹿头山暴雨区所在地。西部背风坡岷江河谷雨水稀少,气候十分干燥。龙门山 东、西坡民族也不同,东坡是汉族分布区,西坡为羌族聚居地。龙门山也为大熊猫和多种珍稀动物产地,已建有北川小寨子沟自然保护区,面积不足1万公顷,保护 对象为大熊猫、金丝猴和绿尾虹雉等。龙门山的煤、铁、铜、硫铁矿、磷、石棉、水泥用灰岩也很丰富。
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1 000 m至2 000 m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。
断裂带(fault zone)
亦称"断层带"。有主断层面及其两侧破碎岩块以及若干次级断层或破裂面组成的地带。在靠近主断层面附近发育有构造岩,以主断层面附近为轴线向两侧扩 散,一般依次出现断层泥或糜棱岩、断层角砾岩、碎裂岩等,再向外即过渡为断层带以外的完整岩石。
断层带的宽度以及带内岩石的破碎程度,决定于断层的规模、 活动历史、活动方式和力学性质,从几米至几百米甚至上千米不等。一般压性活压扭性断层带比单纯剪切性质的断层带宽。在一些大型的断层带中,由于被后期不同 方向的断层切错,和夹有一些未破碎的大型岩块,只是断层带的结构趋于复杂化,从而在近代的断层活动中容易形成运动的阻抗,是应力易于积累和发生地震的场所。
中外专家和机构对此次地震成因作了初步分析。
中科院地质与地球物理研究所研究员、青藏高原研究专家王二七对汶川地区地质构造比较熟悉,5月上旬刚去过汶川地区。他分析说,汶川地震发生在青藏高原 的东南边缘、川西龙门山的中心,位于汶川——茂汶大断裂带上。印度洋板块向北运动,挤压欧亚板块、造成青藏高原的隆升。
高原在隆升的同时,也同时向东运 动,挤压四川盆地。四川盆地是一个相对稳定的地块。虽然龙门山主体看上去构造活动性不强,但是可能是处在应力的蓄积过程中,蓄积到了一定程度,地壳就会破 裂,从而发生地震。
日本东京大学地震研究所说,这次地震位于龙门山断裂带,过去几百年里这一断裂带附近多次发生里氏7级以上大地震,但是龙门山主体并没有强烈的活动,直 到这次地震的发生。断裂自东北向西南沿着四川盆地的边缘分布,长300公里至400公里,宽约60公里,沿断裂青藏高原推覆在四川盆地之上,由于蓄积的应 力超过了岩石强度的临界点,龙门山断裂带就发生了里氏7.8级大地震。
美国地质勘探局发布的消息也认为,这次地震的震中和震源机制与龙门山断裂带或者某个相关构造断层的运动相吻合,地震是一个逆冲断层向东北方向运动的结果。从大陆尺度上来看,中亚和东亚的地震活动是由于印度洋板块冲撞欧亚板块造成的。
美国南加州地震研究中心教授郦永刚告诉新华社记者,龙门山断裂带属地震多发区内的活动断层,来自青藏高原深部的物质向东流动到四川盆地受阻,向上运 动,两者边界即为断层面。如果断裂每年运动数厘米,每隔50米至70米,积聚的应力和能量就能产生一次里氏7级以上的大地震。由于震源较浅,而且震源机制 为向东的逆冲运动,加上震区土质松软,地震波向东能传播很长距离,使得远至上海和北京等城市的人都普遍有震感。
英国地质勘测局地震监测和信息服务中心主任布赖恩·巴普蒂在接受新华社记者电话采访时说,从地质构造上看,这次地震与喜马拉雅碰撞带有关,"显然是东北-西南向的龙门山断裂带发生挤压作用的结果"。
法国地球物理研究所的地质学家保罗·达波尼耶对媒体说,大约5000万年前,印度洋板块向北漂移,与欧亚板块发生碰撞后俯冲到后者的下面,由此形成了青藏高原。青藏高原现在仍在受两个板块的挤压,使得青藏高原及周边地区成为地震密集带。
过去几百年里,龙门山断裂带附近曾多次发生里氏7级以上大地震,但是龙门山主体并没有强烈的活动,直到这次地震的发生。
龙门山断裂带长约400公里,宽达60公里,规模巨大,它沿着四川盆地西北缘底部切过,位置十分特殊,这里是川西高原和四川盆地的过渡地带,地壳厚度在此陡然变化,在它的东部,就是人口密集的成都平原地区。
这条断裂带由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,此次地震震中汶川映秀镇就位于后山大断裂上。
地震对于地面的损害,主要由烈度决定。此次汶川地震发生在龙门山地震带,等烈度线大体上呈现45度角的分布。地震从震中汶川开始向东北方向延伸,地震 的能量由此传导。这犹如墙上的裂缝被撕开一般,总是沿着开裂的方向传递能量,而北川、什邡、德阳等重灾区恰恰位于龙门断裂带东北方,因而遭受重创。
四川盆地内上述三条隐伏断层断裂带附近人口稠密、工业发达、那怕一次6.5级的地震都会给成都这样的大城市带来惨重的社会经济损失和人员伤亡。希望四川省领导和有关部门从今以后,居安思危,具强烈的忧患意识,密切监测四川盆地内部上述断裂带的构造活动,同时提高建筑物的抗震标准,并严格把好建筑质量关。
2008年5月12日14:28发生在四川汶川的7.8级大地震是位于青藏高原北部的松潘—甘孜地块沿龙门山断裂向四川盆地发生强烈推覆逆冲造成的。该地震震源深度十公里左右,此深度以上所有岩层瞬时破裂,释放出巨大的能量以地震弹性波的形式迅速传遍中国大陆,特别在震中(汶川县)及其附近地区(如茂县、北川县、都江堰市),地震波引起的强烈的地面震动造成大量房屋倒塌,从而造成数以万计的人员伤亡。
地震还引发地面隆起和陷落、道路错裂,甚至山崩、滑坡、塌方、泥石流等严重灾害,造成交通阻塞,给营救工作带来巨大的困难。
青藏高原周界及其高原内部数条大断裂历来是地震的频发区。印度大陆板块向北漂移并和欧亚大陆板块碰撞挤压,形成了世界屋脊喜马拉雅山和巨大的青藏高原。青藏高原平均海拔高度达5000米,在重力作用下,巨大的青藏高原就像一个大胖子突然躺到一个水床上。
青藏高原深部地壳的岩石在高温高压下发生部分熔融,就像水床垫中的水在那个大胖子重重身体的挤压下向四边周界涌动一样,向高原的周缘挤流。古老的四川盆地下面是强硬的岩石圈,深深地扎根于其下的上地幔之中,强烈地阻挡着青藏高原向东扩张。在青藏高原扩张和四川盆地反扩张的前沿阵地,于是就挤压形成了高耸的龙门山,这次四川汶川大地震正是人类遭遇龙门山造山运动的悲惨一幕。
青藏高原的东界共分南北两支,北支为龙门山断裂(泸定—天全—宝兴—汶川—茂县—北川—清川一线),走向北东—南西,平行于龙门山。南支是小江断裂,呈近南北方向,即康定—石棉—冕宁—西昌—东川—宜昌—建水一线,附近有昆明、攀枝花等重要城市。
这两支大断裂的活动是中国西南地区强震的主因,上述两条断裂的地质性质不同,小江断裂是左行平移为主的剪切带,断裂的水平错移量是垂直错移量的近10倍。近一千五百万年以来,该断裂东西两侧地块已相互错动了近100公里,平均每年错移约6-7毫米。
龙门山断裂以推覆逆冲为主,右行走滑为辅,所以这次汶川大地震的烈度呈椭圆状分布,其长轴呈北东向,在该方向上人员伤亡和财产损失明显更大。例如,四川的北川、甘肃省的陇南以及陕西的南部虽离震中较远,但由于房屋倒塌造成的人员伤亡依然不少。
1500年以来,仅在小江断裂的云南段上就发生四次近8级大地震:1500年的宜良大地震、1733年的东川大地震、1833年的嵩明大地震、1970年的通海大地震,平均每150年就发生一次8级大地震。近四百年来,龙门山断裂带上至少发生过九次6.
5级以上地震。例如:1657年的6.5级汶川地震,1933年7.5级茂县叠溪大地震,1976年8月16日、22日和23日三天仅在松潘一地就连续发生三次大地震,分别为7.2、6.7和7.2级。
中国西南的龙门山断裂和小江断裂规模巨大,地震活动极其强烈与频繁,毗邻该强震带人口密集、工业发达的都市如成都、昆明、攀枝花等,强震对其社会经济影响重大。这次四川汶川大地震为中国敲响了警钟,今四川雅安市芦山县又发生了大地震,我们一定要居安思危,具强烈的忧患意识,政府应加大对该地区地震监测和预报等方面的研究的投入,让真正有能力的中外华人科学家在这方面做出成绩来。
