2008年汶川特大地震的成因分析


  根據震后科學考察,獲得了對汶川地震孕育和發生機理的初步認識。
  青藏高原內部地殼物質向北東方向擴展,由于強硬四川盆地的阻擋,中下地殼物質以塑性流變的方式在龍門山及其以西的川西高原堆積,并有可能向四川盆地以北和以南的地區“流出”,導致川西高原中下地殼的顯著增厚,并對上部脆性地殼施加垂直隆升作用;上部脆性地殼的變形發生三維分解,垂向上造成龍門山和川西高原的隆升,水平方向上向北東方向運動,表現為平行于龍門山斷裂的右旋剪切和垂直于龍門山斷裂的擠壓縮短。汶川特大地震就是在這樣一種構造背景下(應變狀態下)而孕育和發生的。
  與以往認識到的單條斷裂孕震方式不同,汶川地震孕育和發生涉及多個地質構造變形單元(見圖):在青藏高原向北東方向的推擠作用下,川西高原由于地殼介質軟弱而發生強烈震前變形,并把應力傳輸到龍門山斷裂帶,構成孕震的變形單元;由于組成物質的高強度和不利于滑動的產狀,龍門山斷裂帶對川西高原傳遞過來的應力的響應是發生緩慢的震前變形和積累很高的應力,構成孕震的閉鎖單元;四川盆地由于剛度大、不易變形而對川西高原和龍門山的向東擴展起著阻擋作用,構成孕震的支撐單元。這三個單元的共同作用導致了龍門山斷裂帶應力的高度積累和突發釋放,形成了汶川特大地震,不同單元在震前階段和同震階段的變形狀態和孕震作用是不同的,汶川地震的孕育和發生可以用多單元組合模型來理解。
  在長期的震前變形階段,作為變形單元的川西高原發生連續的右旋走滑、水平擠壓和垂直隆升作用,除本身遭受應力和發生變形之外,還連續不斷地向龍門山傳遞應力。而龍門山斷裂由于閉鎖只發生緩慢的變形而導致應力高度集中,這就是地震前龍門山斷裂活動水平很低的原因;當斷裂帶上積累的應力超過其摩擦強度或破壞強度時就突發失穩,發生地震,釋放出巨大的能量,形成長達300多公里的破裂帶,同震位移既有很大的垂直抬升,又有右旋水平走滑,還有水平縮短。作為支撐單元的四川盆地對川西高原的向東運動起著阻擋作用而造成龍門山斷裂帶的高應力積累。
  小魚洞地表破裂帶是汶川地震產生的一條次級地表破裂,位于北川—映秀破裂帶虹口與龍門山鎮—清平兩次級地表破裂段斜列階區至漢旺—白鹿破裂在瞬間發生的地震破裂過程中,能量釋放主要發生在閉鎖單元,使得斷裂錯動、同震變形、余震活動、地表震害等主要發生在龍門山斷裂逆沖帶內部,而變形單元和支撐單元只是受到影響作用,表現為變形和震害以龍門山斷裂帶為中心向兩側迅速衰減。
  從2008年汶川地震的高角度斜向逆沖的破裂性狀、低速率斷裂帶上特大地震的事實表現和大陸內部變形的根本屬性上來看,汶川地震是一種有歷史記載以來沒有發生過的、值得深入研究的新地震類型。
 
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