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地震局地质所所长张培震详解汶川特大地震特征与成因

        5月12日四川汶川发生8级强烈地震,造成了极其巨大的人员伤亡和经济损失。这场特大地震具有哪些特征?地表破裂带在哪里?大区域地表如何变形?地震的根本原因是什么?

          就这些社会关注的问题,中国地震局地质研究所所长、国家汶川地震专家委员会南北带地震构造研究组组长张培震6月26日向全国人大常委会组成人员作了详细讲解。

         强震能量传遍整个地球 形成长达300公里的余震带

         据张培震介绍,中国地震台网测定“5·12”汶川大地震的震级为8级,震源深度约为14公里,地震主要能量的释放是在一分多钟内完成的。

          到目前为止,已发生余震1.3万余次,并且还会持续相当长的一段时间,其中最大强余震震级达6.4级。这些余震主要分布在从映秀镇到青川县的龙门山断裂带的中北段,形成长达300公里的余震带。

           这次地震释放出巨大的能量以地震弹性波的形式传遍中国大陆乃至整个地球,地震波引起强烈地面震动造成大量房屋倒塌和近7万人的死亡。地震还引发数以万计的山崩、滑坡、塌方、泥石流等严重地质灾害,毁坏了交通、通信等生命线系统,还形成众多的堰塞湖,对下游人民群众带来极大威胁。这次地震是新中国成立以来发生的破坏性最为严重的地震。

          地震形成长300公里、深30公里的大断裂 最大垂直和水平错距分别达5米和4.8米

          张培震说,地震发生后,中国地震局迅速组织了500多人的队伍对地震灾害损失进行评估和地震地质进行考察。考察结果显示,这次地震是龙门山断裂带内映秀—北川断裂活动的结果。

         在地震发生的短短一分多钟时间内,地壳深部的岩石中形成了一条长约300公里、深达30公里的大断裂,其中的200余公里出露地表,形成沿映秀—北川断裂分布的地表破裂带。该带从映秀镇以南开始向东北方向延伸,经北川县,过平通镇和南坝镇,终止在青川县的石坎乡附近。另外,龙门山与成都平原交界的都江堰—江油断裂也发生了60多公里的破裂。

          地震地表破裂带延伸方向是从西南到东北,断裂面向西北方向倾斜,相对于四川盆地,龙门山沿这条地表破裂带既有向上的运动,又有向东北方向的运动,其最大垂直错距和水平错距分别达到5米和4.8米,沿整个破裂带的平均错距可达2米左右。在地表破裂带经过之处,所有的山脊水系和人类建筑均被错断毁坏,并形成大量的滑坡、山崩、泥石流等地质灾害,与之相对应的地表均是震灾最严重的地方。

          张培震表示,由于地震的能量主要沿断裂释放,造成地震破坏在垂直于断裂的方向上衰减很快,所以这次地震对成都平原没有造成太大的破坏。

         因破裂起始点在汶川 地震因此命名为“汶川大地震”

         张培震表示,这次地震的破裂起始点在地面的投影对应着汶川县,所以被称为“5·12”汶川大地震。

         通过地震波反演获得的沿地震断裂面的位移分布表明,破裂带南段的映秀镇和中北段的擂鼓镇—北川县城一带的位移量最大,地表地震地质调查证实了这一点,这两个地段可能是能量释放最集中的地方,地震灾害也最严重。

         四大原因导致北川县城遭到毁灭性破坏

         张培震说,这次地震破坏严重的地方无一例外地都坐落在断裂带上。

         他特地分析指出,北川县城遭到毁灭性破坏的原因有四条:映秀—北川发震断裂从整个县城通过;县城附近的地震破裂位移量大,地震在这里释放的能量也大;县城坐落在河滩松散堆积物之上,场地效应和地基失效使破坏加剧;大量的山体滑坡和岩石崩塌使得灾害雪上加霜。

         全球定位系统观测显示:地震引起大区域地表变形

          张培震指出,这次地震还引起了大区域的地表变形。震后的全球定位系统GPS观测表明,龙门山和四川盆地除了在水平方向上发生大幅度的相向运动外,龙门山大幅度上升,其幅度正在测算过程中。

           四川盆地相对下降,下降幅度在沿龙门山前的安县、都江堰一带最大,达30—60厘米,向东迅速变小,到重庆一带反而表现出数毫米的上升现象,但误差较大。

           这种大尺度的地表变形图像是地震引起的弹性暂态形变,随着时间的推移会逐渐停息,恢复到原来的稳定运动状态。

          强震最根本动力来源:青藏高原和华南地块之间相对运动在断裂带上产生能量积累和释放

         张培震说,汶川地震发生在四川龙门山逆冲推覆断裂带上。该断裂带是青藏高原和华南地块的边界构造带,经历了长期的地质演化,具有十分复杂的地质结构和演化历史。

         他指出,龙门山断裂带由三条具有发生强烈地震能力的主干断裂所组成:西边一条叫龙门山后山断裂(或汶川—茂县断裂),大体上沿汶川到茂县的高深峡谷延伸,这次地震时没有发生破裂,但滑坡等地质灾害十分严重;中间的一条叫龙门山主中央断裂(或映秀—北川断裂),沿映秀—北川—平通—南坝展布,连续性较好,这次8级地震破裂主要发生在这条断裂上;东边的一条叫龙门山前山断裂(或灌县—江油断裂),沿龙门山与成都平原交界处分布,这次地震形成了60多公里长的地表破裂。上述三条断裂在垂直剖面上呈叠瓦状向四川盆地内逆冲推覆,断裂倾角在接近地表处较高(50—60度),随深度向下逐渐变缓,大概到地下20多公里深处,三条断裂收敛合并成一条剪切带,成为青藏高原推覆于四川盆地之上的主要控制构造。强烈的相对运动导致了龙门山与四川盆地的高差十分巨大,在不到60公里的范围内,从海拔约600米迅速上升到4000—5000米,形成巨大的地貌台阶,是中国大陆地形最陡峭的地方。

        张培震指出,这次巨大地震的最根本动力来源还是青藏高原和华南地块之间相对运动在断裂带上产生的能量积累和释放。印度大陆向北推挤,形成了“世界屋脊”青藏高原,其平均海拔高度超过5000米,地下的地壳厚度达60—70公里,比四川盆地厚40公里的地壳多出20—30公里。在这种状态下,青藏高原不可能再向上升高和向下增厚,高原内部的地壳物质只能向东和向北扩展,导致高原在这两个方向上的增生。由于强硬四川盆地的阻挡,在青藏高原东部与四川盆地交界地带就形成了南起泸定和天全,北达广元和陕西勉县、长近500公里、宽40—50公里、北东走向的龙门山脉。构成龙门山山脉的重要岩石单元是古老的杂岩体,这种岩石抵抗破坏和断裂的强度特别大,能够积累很大的能量在瞬间释放形成强烈地震。

         龙门山断裂带8级强震的复发间隔估计在3000—5000年以上

          张培震说,震前的GPS观测表明,整个龙门山推覆断裂带的构造变形速率很小,只有每年3-4毫米,每条断裂上的滑动速率只有平均1-2毫米,地震地质研究得到的万年时间尺度的断裂滑动速率也证实了这一量值。但是,从若尔盖草原向西的整个青藏高原东部向东和向北的运动速率都很大,到龙门山的突然变慢说明应变和能量在龙门山发生积累。另外,龙门山断裂在地壳上部倾角很陡,到20公里以下才变缓,这种结构也有利于能量的高度积累,形成如此巨大的8级强震。

         龙门山断裂带滑动速率的缓慢还导致强震复发周期的加长,估计龙门山断裂带8级强震的复发间隔至少在3000—5000年以上,这就是为什么在几千年的历史记录中龙门山断裂带上没有发生过强震的原因。

        汶川8级地震是值得重视和深入研究的新地震类型

         张培震表示,5月12日突然爆发的汶川8级地震是一次低速率、长周期和高强度的巨大地震。这次地震的特点是能量积累慢、复发周期长、影响范围大、破坏强度高、次生灾害重。

        他说,由于这种地震发生在大陆内部,对人类社会的破坏性极强,并且难以预测,是一种值得重视和深入研究的新的地震类型。

来源: 互联网
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