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“看不見”的斷層引發7級大震

作者:震知卓見

2013年4月20日8時2分,位于青藏高原東緣的龍門山斷裂帶上的四川雅安蘆山發生了7.0級強烈地震,震源深度13千米,震中區烈度Ⅸ度(9度)。

蘆山地震後餘震不斷,震後不到一個月的時間共記錄到餘震8千多次。因蘆山地震震源淺、震級高、極震區烈度大,共造成96人死亡,誘發蘆山縣、寶興縣等8個縣(區)2500餘處崩塌、滑坡、泥石流災害和400餘處不穩定斜坡。

蘆山地震造成了嚴重的人員傷亡和建築物破壞,但造成這場地震的真兇卻躲在地下,并未向人展示出它的真面目。也幸虧如此,這次地震沒有因為斷層的地表破裂而造成更大的傷亡。

“看不見”的斷層引發7級大震

破壞力巨大的逆斷層

在介紹蘆山地震“看不見”的斷層前,有必要先介紹一下“看得見”的斷層。

蘆山7級地震震中與5年前發生的汶川8級地震震中汶川縣映秀鎮相距約85千米,同屬龍門山斷裂帶,同樣是逆斷層活動造成的地震,但不同的是,蘆山地震的逆斷層沒有在地表出露,這在一定程度上減少了地震造成的損失。

“看不見”的斷層引發7級大震

汶川地震地質災害分布

汶川地震災害損失大,除了震級高、地震釋放能量多之外,與其發震斷層運動方式有關。汶川地震的發震斷裂是逆斷層,這是地質構造中斷層的一種類型,其運動形式是上盤上升,下盤相對下降,地表破壞相比正斷層、走滑斷層更為嚴重。

汶川地震觸發了數以萬計的崩塌、滑坡地質災害,分布範圍約10萬平方千米,這些地質災害的發生固然受到地形地貌、地層岩性和人類活動的影響,但是最主要的還是受斷層活動的影響。地球巨大的力量撕扯着地面,在地面造成了多條破裂帶,總長度約275千米,寬約15千米。距離發震斷層越近,地質災害數量就越多。

在汶川地震中,誘發的地質災害還具有顯著的上/下盤效應,即發震斷層上盤比下盤地質災害分布密度高、範圍廣、規模大。

“看不見”的斷層引發7級大震

都汶公路斷層上下盤震後航空影像對比-左圖斷層下盤地質災害少且規模小,右圖斷層上盤地質災害多且大

“看不見”的斷層

蘆山地震與汶川地震均發生在青藏高原東緣的“Y”字型大地構造的龍門山斷裂帶上,該斷裂帶地處松潘一甘孜造山帶與揚子陸塊接合部位,西接青藏高原東部,東臨四川盆地,長約500千米,寬達70千米,由3條大斷裂構成,自西向東分别是龍門山後山斷裂、中央斷裂和前山斷裂,是大陸的強震高發區和最重要的地震活動帶之一。

大地震常沿地表活動斷裂發生,并往往形成長達幾十到上百公裡的地表破裂帶。但蘆山地震的與汶川地震不一樣的是,蘆山地震并沒有産生明顯的地表破裂帶。

地震發生後的10天時間内,中國地震局組織了蘆山地震現場應急科學考察,在中國地震局頒布的蘆山地震烈度圖中,Ⅷ和Ⅸ區以及龍門山斷裂帶南段多條斷裂沿線沒有發現明顯的地震地表破裂帶。極震區有些地方出現了地裂縫,經過考察證明,這些地裂縫是砂土液化引起的次生地表破裂,與斷層運動關系不大。

“看不見”的斷層引發7級大震

考察并沒有發現明顯的地震地表破裂帶,反而在地表見到一些褶皺隆起的現象(如上圖),如部分地區水泥路面因擠壓破裂。結合餘震定位、發震構造模型的判斷等多重分析驗證,最終認定發生蘆山地震的斷層隐伏在地下,并沒有露出地表,我們稱之為盲逆斷層。

“看不見”的斷層引發7級大震

蘆山地震發震構造模型平衡剖面圖-白色小圓圈為重新定位後的蘆山地震餘震;黃色五角星為蘆山地震震源位置

盲逆斷層運動時,斷裂位移向上快速衰減,在接近地表處漸趨于零,不會引起或隻會形成很小的地表斷裂位移,地震時的地表變形以褶皺隆起為主。

“看不見”的斷層引發7級大震

盲斷層引發的地震其實并不少見,1985年烏恰7.4級地震、1906年北天山瑪納斯地震、2017年九寨溝Ms7.0地震和2017年米林Ms6.9地震等都屬于這類地震。它們的一個共同特征是,沒有沿地表看見活動斷層形成的地表破裂帶,但在盲逆斷層上斷點附近可觀測到背斜狀隆起,因而在震中附近可見背斜狀隆起山地,橫跨盲逆斷層的垂直剖面上餘震常呈面狀分布。

“看不見”的斷層引發7級大震

如果是由出露地表的活動斷層引發的大于6.5級的地震,不僅沿活動斷層形成地表破裂帶,在剖面上餘震也沿斷層集中呈線狀優勢排列。

可以籠統地說,與出露地表的斷層相比,在同樣地震震級等要素情況下,盲斷裂活動造成的地質災害相對較輕。雖然這樣,并不意味着盲斷裂就不值得我們關注。

很長時期以來,人們在研究地震時,往往認為地球深部發生地震的斷層一定會在地表顯示出來,或者至少表現出一定的斷層活動迹象。更有研究者認為,發生地震的斷層是一種地表斷層,言下之意,埋藏在深處,沒有錯斷地表的隐伏在地下的斷層就不是活動斷層和發震斷層。然而,越來越多的震例表明,盲斷層也有活動性,也會引發大地震。

正确認識盲斷層,是我們對斷層活動、地震發生原理認識上的一個突破,對于揭示地震的孕育和發生原因,以及區域地震危險性判定,具有重要的科學意義。

參考文獻:

四川蘆山 7.0 級強震: 一次典型的盲逆斷層型地震 徐錫偉,等

汶川大地震觸發地質災害的斷層效應分析 黃潤秋,李為樂

盲斷層活動性的探測研究及其意義 顧夢林, 周雪松

“4·20”蘆山地震誘發地質災害基本特征及與“5·12”汶川地震對比分析 殷志強,等