龙门山前缘的芦山地震与逆冲-滑脱褶皱作用

2013-01-04 10:14周荣军赵国华苏德辰颜照坤
关键词:龙门山芦山前缘

李 勇,周荣军,赵国华,苏德辰,闫 亮,颜照坤,云 锟

(1.油气藏地质及开发工程国家重点实验室(成都理工大学),成都610059;2.四川省地震局 工程地震研究院,成都610041;3.中国地质科学院 地质研究所,北京100037)

龙门山冲断带是青藏高原和四川盆地之间的一个线性的、非对称的边缘山脉,北起广元,南至天全,长约500km,宽约30km,呈北东—南西向展布,从西向东发育茂汶断裂、北川断裂带和彭灌断裂,活动性强,具有明显的地震风险性[1-4]。它现今的构造地貌形态就是地震构造作用驱动的隆升过程与表面过程驱动的剥蚀过程之间持续不断竞争的结果。龙门山与山前地区的高差>4km,显示了龙门山是青藏高原边缘山脉中的陡度变化最大的边缘山脉[3-5]。龙门山及邻区的均衡重力异常显示龙门山地区的地壳尚未达到均衡,下地壳顶面抬升了11km[3],处于强烈的剥蚀阶段,长周期岩石隆升率达6~7mm/a[5-7],剥蚀厚度达6~10km[7,8]。目前已提出了3种龙门山的隆升机制,分别为地壳缩短(crustal shortening)机制[9]、下地壳通道流(channel flow)机制[10-12]和均衡反弹成山模式[6,13]。

图1 2008年以来龙门山及四川盆地的地震及其空间展布图Fig.1 Earthquakes and spatial distribution in the Longmenshan and Sichuan Basin since 2008

1929年赵亚曾先生首次在龙门山发现了飞来峰构造,1945年黄汲清先生提出了龙门山式构造。汶川(Ms 8.0)特大地震(图1)发生后,国际地学界对龙门山给予了前所未有的重视,使之成为当前国际地学界研究和争论的焦点地区之一[5,7,9,12-20]。2013年4月20日芦山(Ms 7.0)地震发生,这是在相继5年内在龙门山发生的第2次特大地震(图1)。许多地质学家及研究机构[21-30]对芦山地震的震源机制、破裂过程、地震烈度、地表变形特征、余震分布规律等情况进行初步的调研和模拟,并公开发布了初步的研究成果。在此基础上,作者根据对芦山地震的构造变形与地表响应、龙门山南段活动断裂的野外实地调查资料,并结合地表测量、GPS地表形变场、ETM/TM图像、数字高程模式图和航片等资料,通过对该区的构造变形样式、活动断裂、历史地震等方面对比与分析,将龙门山南段和前缘地区划分为龙门山冲断带和前缘扩展变形带2个构造变形带,明确了它们在构造变形样式、活动断裂、历史地震的差异性,进而分析了龙门山前缘地区的逆冲、滑脱和扩展作用及其与芦山地震发震模式之间的成因机制,认为芦山地震形成于龙门山前缘扩展变形带,其发震断裂为大邑断裂,断层面倾向北西,向下呈铲状,并汇交于滑脱面。该滑脱面就是芦山地震的震源层。

1 龙门山南段及前缘地区的地震构造分带

根据已获得的地表、钻井和深部物探资料,可将青藏高原东缘划分为松潘-甘孜造山带、龙门山冲断带和四川盆地等3个一级构造单元。在龙门山南段及其前缘地区,可将其进一步细分为4个构造带(图2),从西到东分别是松潘-甘孜造山带、龙门山冲断带(A带)、龙门山前缘扩展变形带(简称山前带,B带)、成都盆地和龙泉山褶皱带。其中龙门山前缘扩展变形带、成都盆地和龙泉山褶皱带均位于龙门山山前的四川盆地西部。本文主要讨论龙门山冲断带(A带)和龙门山前缘扩展变形带(B带)的地震构造分带及其构造样式的差异性。

1.1 龙门山冲断带地震活动带

图2 龙门山南段及其前缘地区ETM图像与地表断裂分布图Fig.2 ETM image and surface faults in the south segment of the Longmenshan and its front areas

在龙门山南段,龙门山冲断带位于前山断裂(彭灌断裂或双石断裂)与后山断裂(茂汶断裂或陇东断裂)之间(图2),呈北东-南西向展布,系由一系列大致平行的叠瓦状岩片带构成,具典型的推覆构造特征,可细分为后山带和前山带。其中后山带位于茂汶断裂(陇东断裂)与北川断裂(五龙断裂)之间,属变形变质构造带,主要由前震旦系黄水河群、志留系茂县群和泥盆系危关群的浅变质岩以及前震旦系杂岩体组成。其构造样式主要为斜歪-倒转的相似褶皱,内部面理和线理都比较发育;在宝兴杂岩体中发育脆-韧性剪切带,表现为强烈的片理化带。其后缘断裂为茂汶断裂,断面倾向北西,呈铲式向下延伸,具韧性断层特征;其前缘断裂为北川断裂,走向北东,倾向北西,断裂构造岩发育,具脆-韧性断层特征。前山带位于北川断裂(五龙断裂)与彭灌断裂(双石断裂)之间,属变形变位构造带,主要由上古生界-三叠系沉积岩构成。该带发育2种构造样式:一种为叠瓦状构造,由一系列向南东逆冲的近平行的逆冲断层构成,卷入的地层为上古生界及三叠系中下统碳酸盐岩地层;另一种为飞来峰构造(如:金台山飞来峰),具双层推覆的性质,上层为由古生界及中下三叠统构成的飞来峰,底面及地层产状较平缓,变形较弱;而下层主要由上三叠统须家河组含煤地层构成,褶皱及断裂发育,属“近外来岩”。该带的前缘断裂为彭灌断裂,走向北东,倾向北西,倾角较陡;断裂构造岩以角砾岩和碎裂岩为主,具浅层次的脆性断层变形特征。因此,该构造带属于较强变形带,具变形、变位的“两变”特征,主要由已强烈变形和变位的沉积岩构成,其特点在于构造作用(如推覆、滑覆等作用)下原始地层被分割成许多构造岩片[31,32]。

在龙门山南段,龙门山冲断带的活动性仅在彭灌断裂(双石断裂)有所发现[6,33-35]。在大邑双河一带,彭灌断裂的新活动造成了边坡脊、断塞塘和右旋位错冲沟等现象,平均水平滑动速率在0.9mm/a左右[33],具有明显的逆冲兼右旋走滑的运动特征,垂直断距介于10~30m之间,水平断距介于20~80m之间;同时,探槽资料揭示了彭灌断裂的南段(双河断裂)在930aB.P.和3 800aB.P.存在2次古构造和古地震事件[6,35,36]。

在龙门山南段,历史上最大的地震为6⅟2级,5~6级地震数量稀少,3~4.9地震数量较多,震源深度一般为20~25km。其中≥6级的地震有3次,包括1327年9月天全 M 6⅟2级地震、1941年6月12日天全西M 6.0级地震和1970年2月24日芦山县长石坝M 6.2级地震,主要分布于双石断裂和五龙断裂,但中强地震和小震则主要分布于双石断裂(图3)。

图3 龙门山南段及其前缘地区地表断裂、历史地震、芦山地震及余震的分布图Fig.3 Surface faults,historic earthquakes,the Lushan earthquake and its aftershocks in the south segment of the Longmenshan and its front areas

龙门山冲断带的构造特色显示为推覆作用-滑脱作用,导致地层多次重叠,形成构造岩片,其底部的滑脱-推覆面的深度一般为15~25km,略向西北倾。推覆体由北西向南东的推覆作用和逆冲作用是导致该区地震活动的根本原因,而且地震多发生于底部滑动面。因此,震源的地表投影——震中往往不沿地表断裂带分布,而常见于其西北侧的推覆体中。按构造部位,汶川地震就发生在这样的构造环境中,在地表形成了2条近于平行的地表破裂,地表出露的逆冲断层(北川断裂和彭灌断裂)呈铲状向下延伸,并汇交于滑脱面。该滑脱面就是汶川地震的震源层。

1.2 龙门山前缘扩展变形带地震活动带

该带属于龙门山冲断带南段的前缘扩展变形区(图2、图3),介于彭灌断裂与大邑断裂之间,属弱变形构造带。地表主要出露侏罗系至第三系红层,累计厚度为2.92km。其中侏罗系以杂色砂岩和泥岩为主,厚度约为2.1km;白垩系为砖红色砂泥岩,厚度为2km左右;古近系以棕红色粉砂岩、泥岩为主,含多层芒硝,厚度为720m。地表构造显示为一系列轴向为北东的背斜、向斜构造,属不对称同心褶皱,并呈左行雁列展布。在背斜的核部往往发育逆冲断层,走向北东,倾向北西,呈铲式向下延伸。其前缘断裂为大邑断裂,据地震反射剖面揭示[6],该断裂的走向为北东向,倾向北西,呈铲式向下延伸,主要由大邑断裂、竹瓦铺-什邡断裂和绵竹断裂呈左阶羽列组成,为隐伏的逆冲断层,控制了成都盆地的北西界[6,35]。由此可见,该构造带的变形特征是背斜、向斜完整,逆冲断层发育,以脆性变形为特征,属于浅层次变形的中等变形带。自西向东,该带可被细分为2个次级构造变形带,分别为芦山向斜及其前缘的新开店断层、名山向斜及其前缘的大邑断裂(雅安断裂)。

在龙门山前缘扩展变形带,前人[6,35,36]曾在大邑县附近标定了大邑断裂的活动性。该断裂倾向北西,倾角30°~40°,切割了大邑砾岩,并形成了砾石定向带、直立的 “砂岩岩墙”和地震楔。该断裂具有明显的逆冲作用和右旋走滑作用,不仅将Ⅲ级阶地垂直位错了3~4m,形成断层陡坎;而且将3条小河错断。此外,在郫县走石山一带,大邑断裂将白垩系灌口组(K2g)砂泥岩与第四系黄褐色亚黏土夹砾石层的分界线垂直位错了15~20m。李勇等(2006)认为该断裂是龙门山前缘最新的断裂,是龙门山断裂带前展式向成都盆地发展的产物,总体上具有逆冲和走滑性质,其逆冲速率介于0.13~0.24mm/a[6]。

该区是典型的小震发生区,频率较高,震级以3.9级以下居多,>4级的地震较少,仅有13次,最大震级为5.1级(1962年7月1日雅安雨城草坝M 5.1级地震)。该带的地壳比较完整,盖层岩系地层平缓,构造简单,无深大断裂,历史地震的震源深度较浅,多数不超过5km,少量为5~10km之间。该区表层断裂均为逆冲断层,向下延伸到浅层滑脱面。由此表明,该区域的地震只能用层间滑脱来解释,地震可能主要形成于浅层滑脱面,震源深度较浅。

1.3 龙门山南段及前缘地区的地震构造模式

综上所述,龙门山南段及其前缘地区的构造变形样式、活动断层和历史地震具有明显的分带性,可将龙门山南段及其前缘地区分为2个活动构造带,分别为龙门山冲断带、龙门山前缘扩展变形带,并具有以下特征:(1)龙门山冲断带的后山带主要发育由变质岩系和杂岩体构成的冲断掩覆体,显示为厚皮冲断构造,表现为密集的、紧闭的构造岩片;在前山带则发育叠瓦式推覆体和飞来峰构造,也表现为构造岩片;而山前扩展变形带则由北东向展布的短轴背斜、向斜和逆冲断层组合而成。因此,从北西向南东显示了变形特征具有韧性→韧脆性→脆性变化趋势,变形强度具强→弱趋势,变形层次具有深层次→浅层次趋势,主干断裂的切割层位具有老→新趋势,表明龙门山南段具有向四川盆地扩展的前展式演化序列。(2)该区历史地震均无7级以上的地震记录,其显著的特点是4级左右的中强震活动较为频繁,主要发生在龙门山冲断带的前山断裂(彭灌断裂)和前缘扩展变形带的前缘断裂(大邑断裂),少量发生在北川断裂和分支小断裂上,表明彭灌断裂和大邑断裂是该区地震活动的主要断裂。(3)对历史地震震源深度进行统计的结果表明,龙门山冲断带历史地震的优势震源深度为15~30km,可能反映龙门山冲断带的推覆逆冲面的铲式变化,表明其下伏的滑脱面应在15~30km之间;而在龙门山前缘扩展变形带历史地震的震源深度较浅,多数为5~10km之间,表明其下伏的滑脱面应在5~10km之间。(4)对历史地震的震源机制解分析结果表明,以北西-北西西向的水平挤压为主,主压应力轴P近于水平;主张应力轴T大多也近于水平,处于逆走滑的构造环境。(5)有3次历史地震的数据较完整,包括1970年大邑6.2级地震、1986年5月27日邛崃3.8级地震和1990年1月15日大邑4.6级地震,等烈度线形态均呈长椭圆形,长轴方向约为N30°E;但是震中并没有分布在断层线上,而是偏离于断层的西侧,这可能与断层的倾角较缓有关。该区断层面总体向西变缓、变平,在推覆-滑脱构造的某些特定转折部位,应力易于集中,导致地震发生。

根据前文对龙门山南段及前缘地区的地震构造分带与构造样式的对比,本文提出以下2种地震构造模式。

1.3.1 龙门山冲断带的地震构造模式

龙门山冲断带的形成主要是通过推覆和滑脱作用而实现的。在地表以下存在着角度较陡的逆冲断层,也存在着近乎水平的滑脱层。地表出露的逆冲断层呈铲状向下延伸,汇交于滑脱面,这种拆离结构是龙门山式构造的重要特征(图4)。因此,龙门山冲断带的地震构造模式显示为推覆-滑脱型构造岩片。推覆-滑脱作用使地层多次重叠,形成紧闭的、密集的构造岩片,其底部的推覆-滑脱面的埋深较大,属于深层推覆-滑脱面,埋深一般为15~25km,略向西北倾。因此,该区的地震是在推覆和滑脱过程中形成的,每一个推覆面和滑脱面都可以成为震源层,表明由北西向南东的推覆和滑脱作用是该区地震活动的根本原因,而且地震多发生于底部滑动面,震源深度较深,主要发育7级以上的地震。按构造部位,汶川地震就发生在这样一种构造环境。汶川地震的发生,表明这种推覆和滑脱作用仍在进行中,在地表形成了2条近于平行的地表破裂,地表出露的北川断裂和彭灌断裂呈现为铲状向下延伸,并汇交于底部滑脱面,因此该底部滑脱面就是汶川地震的震源层。

1.3.2 龙门山前缘扩展变形带的地震构造模式

图4 龙门山南段及其前缘地区的地震构造分带与芦山地震的断层模式Fig.4 The seismic structural zones in the southern segment of the Longmenshan and its front areas and the fault model of the Lushan earthquake

龙门山前缘扩展变形带的形成主要是通过逆冲-滑脱作用而实现的。在地表显示为2排逆冲断层-滑脱褶皱带(图4)。在地表以下显示为倾角较陡的逆冲断层和近乎水平的滑脱层,逆冲断层呈现为铲状向下并汇交于滑脱面。逆冲-滑脱作用形成薄皮构造,在剖面上显示为由逆冲断层分割的开阔向斜与较紧闭背斜组合而成的叠瓦状冲断体,在平面上显示为数排的由雁列状展布的逆冲断层-滑脱褶皱带,有时发育反冲断层。在地表出露的逆冲断层一般位于背斜前缘,并呈现为铲状向下并汇交于滑脱面。因此,这种逆冲-滑脱作用是龙门山前缘扩展变形带的重要特征,其地震构造模式显示为逆冲-滑脱型。地震是在逆冲和滑脱过程中形成的,每一个逆冲面和滑脱面都可以成为震源层。滑脱面的深度较浅,一般为5~10km,属于浅层滑脱面,该滑脱面就是震源层。在该带内,小震相当活跃,震源深度较浅,主要发育7级以下的地震。按构造部位,芦山地震就发生在这样一种构造环境。芦山地震的发生,表明这种逆冲-滑脱作用仍在进行中,在地表形成了不太明显的破裂。地表出露的大邑断裂呈铲状向下延伸,并汇交于滑脱面,该滑脱面就是芦山地震的震源层。

2 芦山地震的构造成因机制与断层模式

芦山地震发生后,众多的科研单位及地震学家开展了芦山地震的震源机制解和余震标定。在此基础上,本文试图通过对芦山地震的震源机制解、余震标定结果与地表构造剖面、深部地震发射剖面进行对比,探讨芦山地震发震断层及其成因机制。

2.1 芦山地震的地表变形特征及构造解释

在芦山地震发生后,本项目组成员于第一时间赶赴芦山地震现场开展野外工作,对重灾区大川、双石、太平、宝兴等地开展了地震地表变形的实地调查,收集到芦山地震的地表变形数据20余组,其中,喷沙冒水6组(图2)、地裂缝5组、道路拱曲变形9组、地表塌陷3组。初步结果表明,芦山地震的地表变形展布于龙门山南段的前缘地区,主要分布于前山断裂(彭灌断裂或双石断裂)两侧。地表变形带由西南向北东方向依次为天全小河乡-老场-大溪-双石-太平-大川,呈SW-NE方向的带状分布,走向介于NE20°~30°之间,长度为30~40km,宽度介于20~25km。在地表上,芦山地震的地表变形表现为脆性破裂和构造缩短,显示为小型断层陡坎、河道跌水、公路拱曲、水泥公路叠置、构造裂缝、挤压脊、地表掀斜,其中以定向排列的裂隙与液化点(喷沙、冒水)最为显著,所指示的显示逆冲方向为由北西向南东方向。由于地表破裂微弱,断续分布,未形成线形的、连续的地表破裂带,表明芦山地震的地表变形较弱,变形量级在10~20cm[37],地表视构造缩短率约为15.38%。芦山地震地表变形微弱的原因可能在于该地震的震级较低,属于盲逆断层型地震[29]。中国西部地区产生地震地表破裂和位错的地震震级一般都在6.7级以上[33]。中国地震局公布的芦山地震的震级为Ms 7.0,但USGS公布的芦山地震的震级为Mw 6.6。因此,芦山地震的震级可能略等于或高于6.7级,可能不足以形成明显的地表破裂。

2.2 芦山地震的震源机制解、余震分布与构造解释

2013年4月20日发生的芦山M7.0级地震,震中位置在雅安市芦山县(北纬30.3°,东经103.0°)。芦山地震发生后,众多的科研单位公布了芦山地震的震源机制资料,其中以中国地震局(2013)、美国地质调查局(USGS,2013)和中科院地球物理研究所(2013)所发布的数据具有代表性,均表明芦山地震的发震断裂为北东走向的逆冲断层,倾角约35°,破裂分量主要以逆冲作用为主[24,25]。震源深度为13~17km,断层破裂主要集中在起震点到两侧20km的范围。已发布的芦山地震的等震线图[26]显示该地震的等震线的形态呈长轴方向为N20°E的长椭圆形,长轴长度为30~40km,短轴长度为10~15km。此外,芦山地震的PGA等值线[26]也显示了类似的特征。

截至2013年6月6日24时,在芦山地震余震区共发生3级以上地震134次,其中3.0~3.9级107次,4.0~4.9级23次,5.0~5.9级4次,6.0~6.9级0次[38]。中国地震局地球物理所(2013)利用芦山地震余震的震相数据,采用双差定位方法对余震序列进行了精确定位[21](图3、图4),结果表明:(1)芦山地震余震在平面上呈NE-SW方向的带状分布(图3),走向介于NE20°~30°之间,长度为30~40km,宽度介于20~25 km;芦山地震余震呈NE-SW向分布于双石断裂的东西两侧,表明双石断裂不是芦山地震的发震断裂。(2)在垂直于龙门山构造线的剖面上(图4),芦山地震余震的震源深度多集中于15~20 km左右,主震的震源深度17km,绝大多数余震集中分布在深度<25km的范围内,并在深度15~25km范围内呈密集的条带状。该带状体的深度分布范围(厚度)大致在10km左右,东西向的长度为15~17km。该带状体底面的北西端埋深较大,约为25km;南东端的埋深较浅,约为15 km;显示该余震带状体的底面可能为破裂面和滑脱面,并显示为向北西倾斜的铲形断裂。该破裂面和滑脱面的东南前缘倾角较陡,总体向北西变缓、变平,显示为底部滑脱面。该破裂面向上延伸与地表的大邑断裂的位置较为接近。因此,我们推测,芦山地震的发震断裂应该是大邑断裂。该断裂在区域上分布稳定,为现今成都盆地的西缘边界断裂,倾向北西,倾角为30°~40°左右,显示由北西向南东的逆冲。此外,在新开店断裂上盘亦有密集的余震分布,而双石断裂上盘的余震稀疏,表明新开店断裂和双石断裂也有破裂。

综上所述,我们认为芦山地震的发震断裂位于龙门山前缘扩展变形带,其发震断裂为大邑断裂,破裂面为向北西倾斜的铲形断裂,向下变缓、变平,交汇于底部滑脱面。该滑脱面即为震源层,导致了在其上盘的主震和余震的发生。

2.3 龙门山前缘地区逆冲-滑脱作用与芦山地震的断层模式

根据龙门山南段及其前缘地区的地震反射剖面与构造解释剖面(图4),在双石断层以东地区为龙门山前缘扩展变形带,地面构造以名山向斜和芦山向斜为特征,向斜较为开阔,背斜较紧闭并发育3条逆冲断层,自西向东依次为双石断裂、新开店断裂和大邑断裂(雅安断裂),均倾向北西,呈叠瓦状组合。其中位于最西侧的是双石断裂,倾向北西,倾角较缓,仅为30°左右,显示由北西向南东的逆冲性质。其中位于东侧的是新开店断裂和大邑断裂,倾向北西,倾角较缓,仅为40°左右。大邑断裂的断距较大,向下延伸到中下三叠统富膏盐岩层底部的滑脱层。表明龙门山前缘扩展变形带由2排近乎平行排列的断层相关褶皱组成,在剖面上显示为2个逆冲断层-滑脱褶皱带。逆冲断层均显示为向北西方向倾斜的铲形断裂,呈叠瓦状排列,向下变缓、变平,交汇于以中下三叠统富膏盐岩层为滑脱层的底部滑脱面。

根据已获得的地表、钻井和地震反射剖面,龙门山南段前缘地区的构造样式具有明显的垂向分层的变形特点,其间发育至少3个滑脱层,可分为浅部滑脱层、中部滑脱层和深部滑脱层。其中浅部滑脱层位于中下三叠统富膏盐岩层,深度为3~5km;中部滑脱层位于二叠系与三叠系之间,深度为5~7km,深部滑脱层位于基底与盖层之间,深度为10~15km。其中最明显的是浅部滑脱层,在该滑脱层的上下,发育2套完全不同的构造样式和地层变形样式。在该滑脱层之上,从双石断裂向东至龙泉山构造带,发育数排平行排列或斜列的断层相关褶皱,它们均以中下三叠统富膏盐岩层为底部滑脱面。在该滑脱层之下,则很好地保存了先期的垒-堑式张性构造。尽管它们在印支期以来的挤压过程中发生反转,但反转的幅度有限,反转断层也大多向上消失于该滑脱层内,或部分延入侏罗系内部。

因此,我们认为,龙门山前缘扩展变形带的形成主要是通过逆冲和滑脱作用而实现的,显示为逆冲断层-滑脱褶皱带,表现为2排平行排列或斜列的北东走向的断层相关褶皱,均属薄皮构造,是位于浅部滑脱面之上由构造缩短而形成的产物。逆冲断层均呈铲状向下延伸并汇交于滑脱面。因此,芦山地震就是在逆冲和滑脱过程中形成的,大邑断裂的逆冲面和向下交汇的滑脱面就是震源层,向上破裂点未到达地表。其形成机制类似于盲逆断层型地震(blind thrust earthquake)或褶皱地震(fold earthquake)[29]。

3 讨论与结论

在相继5年内,龙门山连续发生了2次特大地震,令全世界地质学家关注。本文将龙门山南段和前缘地区划分为龙门山冲断带和前缘扩展变形带等2个构造变形带,对比了它们的构造变形样式、活动断裂、历史地震的差异性,提出了以推覆-滑脱岩片为特点的龙门山冲断带地震构造模式和以逆断层-滑脱褶皱为特点的龙门山前缘扩展变形带地震构造模式。在此基础上,分析了龙门山前缘扩展变形带的逆冲-滑脱作用与芦山地震的发震断层模式及成因机制,认为芦山地震形成于龙门山前缘扩展变形带的逆冲断层-滑脱褶皱带,其发震断裂为大邑断层。目前对芦山地震与汶川地震之间的关联性仍存在着明显分歧,其中中国科学院(2013)和美国地质调查局(2013)认为芦山地震属于汶川地震的强余震,而中国地震局则认为芦山地震不属于汶川地震序列[29]。通过本次研究,我们认为芦山地震与汶川地震之间存在着成因上的关联性。主要依据如下:(1)芦山地震与汶川地震均属于逆冲型地震。(2)芦山地震与汶川地震均属于龙门山及其前缘地区的地震。其中汶川地震的震中位于龙门山冲断带,发震断裂为北川断裂和彭灌断裂;而芦山地震的震中位于龙门山前缘扩展变形带,发震断裂为大邑断裂。(3)芦山地震与汶川地震可能是龙门山逆冲作用由中央断裂向前山断裂扩展的结果,芦山地震是继汶川地震后的又一次调整作用和应力积累相继释放的结果,也是由汶川地震驱动的逆冲作用向四川盆地扩展的产物。

虽然以上的结论仅仅是初步的,但是我们需要密切关注的是,在汶川地震与芦山地震相继发生后,成都盆地内的蒲江-新津断裂和龙泉山断裂等断裂是否会被激活并产生新的活动性。

在芦山地震3天后,本文第一作者的导师曾允孚教授曾和我们专门讨论芦山地震和汶川地震的关联性,叮嘱我们仔细地思考和研究龙门山地质,将今论古,以古论今。不料几天后他突然辞世,令人悲痛。1990年本文第一作者开始从师于曾允孚教授,学习沉积地质学,探索龙门山构造作用与四川盆地沉积作用之间的耦合关系。20多年来我们师徒一直讨论着、探索着这个复杂而充满挑战性的学术领域,从中生代前陆盆地与龙门山冲断带研究,扩展到龙门山活动构造与活动沉积盆地研究,最后探索汶川地震与芦山地震及其关联性。感谢曾允孚教授对我们的指导和教诲,并以此文表达学生的悼念和敬意。

[1]李勇,曾允孚.试论龙门山逆冲推覆作用的沉积响应——以成都盆地为例[J].矿物岩石,1994,14(1):58-86.Li Y,Zeng Y F.On the sedimentary response to thrusting of Longmenshan thrust belt in Chengdu basin[J].Journal of Mineralogy and Petrology,1994,14(1):58-66.(In Chinese)

[2]李勇,曾允孚,伊海生.龙门山前陆盆地沉积及构造演化[M].成都:成都科技大学出版社,1995.Li Y,Zeng Y F,Yi H S.Sedimentary and Tectonic Evolution of the Longmenshan Foreland Basin,Western Sichuan,China[M].Chengdu:Press of Chengdu University of Science and Technology,1995.(In Chinese)

[3]Li Y,Zhou R J,Densmore A L,et al.The Geology of the Eastern Magin of the Qinghai-Tiben Plateau[M].Beijing:Geological Publishing House,2006:1-168.

[4]Densmore A L,Ellis M A,Li Y,et al.Active tectonics of the Beichuan and Pengguan faults at the eastern margin of the Tibetan Plateau[J].Tectonics,2007,80(8):113-127.

[5]Godard V,Pik R,LavéJ,et al.Late Cenozoic evolution of the central Longmen Shan,eastern Tibet:Insight from (U-Th)/He thermochronometry[J].Tectonics,2009,28:TC5009.doi:10.1029/2008TC 002407.

[6]李勇,周荣军,Densmore A L,等.青藏高原东缘大陆动力学过程与地质响应[M].北京:地质出版社,2006.Li Y,Zhou R J,Densmore A L,et al.The Eastern Margin of Continental Dynamics Process and Geological Response[M].Beijing:Geological Publishing House,2006.(In Chinese)

[7]Kirby E,Whipple K,Harkins N.Topography reveals seismic hazard[J].Nature Geoscience,2008,1(8):485-487.

[8]Xu G,Kamp P J J.Tectonics and denudation adjacent to the Xianshuihe fault,eastern Tibetan Plateau:Constraints from fission-track thermochronology[J].J Geophys Res,2000,105:19231-19251.

[9]Hubbard J,Shaw J.Uplift of the Longmen Shan and Tibetan plateau,and the 2008Wenchuan(M=7.9)earthquake[J].Nature,2009,458:194-197.doi:10.1038/nature07837.

[10]Royden L H,Burchfiel B C,King R W,et al.Surface deformation and lower crustal flow in eastern Tibet[J].Science,1997,276:788-790.

[11]Clark M K,House M A,Royden L H,et al.Late Cenozoic uplift of southeastern Tibet[J].Geology,2005,33:525-528.

[12]Burchfiel B C,Royden L H,Van der Hilst R D,et al.A geological and geophysical context for the Wenchuan earthquake of 12May 2008,Sichuan,People’s Republic of China[J].GSA Today,2008,18(7):4-11.doi:10.1130/GSATG18A.1.

[13]Fu B H,Shi P L,Guo H D,et al.Surface deformation related to the 2008Wenchuan earthquake,and mountain building of the Longmen Shan,eastern Tibetan Plateau[J].Journal of Asian Earth Sciences,2011,40:805-824.

[14]Xu X W,Wen X D,Yu G,et al.Coseismic reverseand oblique-slip surface faulting generated by the 2008Mw 7.9Wenchuan earthquake,China[J].Geology,2009,37:515-518.

[15]Densmore A L,Li Y,Richardson N J,et al.The role of late Quaternary faults in the 12May 2008 Wenchuan earthquake[J].Bulletin of the Seismological Society of America,2010,100(5B):2700-2712.doi:10.1785/0120090294.

[16]李勇,周荣军,董顺利,等.汶川特大地震的地表破裂与逆冲-走滑作用[J].成都理工大学学报:自然科学版,2008,35(4):404-413.Li L,Zhou R J,Dong S L,et al.Surface rupture,thrusting and strike slipping in the Wenchuan earthquake of Sichuan,China[J].Journal of Chendu University of Technology(Science and Technology Edition),2008,35(4):404-413.(In Chinese)

[17]Li Y,Huang R Q,Yan L,et al.Surface Ruprure and Huazard of Wenchuan Ms 8.0Earthquake,Sichuan,China[J].International Journal of Geosciences,2010,1(1):21-31.doi:10.4236/ijg.2010.11003.

[18]Li Y,Zhou R J,Densmore A L,et al.Spatial relationship between surface ruptures in the Ms 8.0 Wenchuan earthquake,the Longmen Shan region,Sichuan,China[J].Journal of Earthquake and Tsunami,2011,5(4):329-342.

[19]de Michele M,Raucoules D,de Sigoyer J,et al.Three-dimensional surface displacement of the 2008 May 12Sichuan earthquake(China)derived from Synthetic Aperture Radar:evidence for rupture on a blind thrust[J].Geophys J Int,2010,183:1097-1103.

[20]Parker R N,Densmore A L,Rosser N J,et al.Mass wasting triggered by the 2008Wenchuan earthquake is greater than orogenic growth[J].Nature Geoscience,2011,4(7):449-452.doi:10.1038/NGEO1554.

[21]中国地震局地球物理研究所.芦山地震主震及余震深度 分 布 剖 面 图 [J/OL].(2013-04-22).http://www.csi.ac.cn/.Institute of Geophysics,China Earthquake Administration.Distribution of the main shock and aftershock of the Lushan earthquake[J/OL].(2013-04-22).http://www.csi.ac.cn/.(In Chinese)

[22]中国地震局地质研究所.四川省雅安市芦山县7.0级地震遥感影像图[J/OL].(2013-04-20).http://www.eqsc.gov.cn/zt/ljysdzzt_2191/zxgk/201304/t20130420_25474.html.Institute of Geology,China Earthquake Administration.Remote sensing imagery of Lushan M7.0 earthquake[J/OL].(2013-04-20).http://www.eqsc.gov.cn/zt/ljysdzzt_2191/zxgk/201304/t2013 0420_25474.html.(In Chinese)

[23]中国地震局地质研究所.2013年芦山“4.20”Ms7.0地震触发滑坡空间分布及其对盲逆断层构造的反映[J/OL].(2013-05-13).http://www.eq-igl.ac.cn/wwwroot/c_000000090002/d_0984.html.Institute of Geology,China Earthquake Administration.Spatial distribution of seismic landslides and its response to blind thrust of Lushan Ms7.0earthquake[J/OL].(2013-05-13).http://www.eq-igl.ac.cn/wwwroot/c_000000090002/d_0984.html.(In Chinese)

[24]中国地震局地质研究所.2013年4月20日四川省雅安市芦山县 M7.0地震矩张量解[J/OL].(2013-04-21).http://www.eq-igl.ac.cn.Institute of Geology,China Earthquake Administration.Seismic moment tensor of the Lusan M7.0 earthquake on April 20th2013[J/OL].(2013-04-21).http://www.eq-igl.ac.cn.(In Chinese)

[25]USGS.Magnitude 6.6WESTERN SICHUAN,CHINA.Saturday,April 20,2013at 00:02:48 UTC[J/OL].(2013-04-20).http://earthquake.usgs.gov/earthquakes.

[26]中国地震台网中心.芦山周围地区地震分布图[J/OL]. (2013-04-20).http://news.ceic.ac.cn/CC20130420080246.html.China Earthquake Networks Center(CENC).Map of earthquake distribution in Lushan area[J/OL].(2013-04-20).http://www.cenc.ac.cn/.(In Chinese)

[27]中国地震台网中心.四川雅安芦山县7.0级地震(第一报):芦山地震强震观测数据报告[J/OL].(2013-04-24).http://www.cenc.ac.cn/.China Earthquake Networks Center(CENC).The Lushan,Sichuan M7.0earthquake (The first report).Observation report of Lushan M7.0earthquake[J/OL].(2013-04-24).http://www.cenc.ac.cn/.(In Chinese)

[28]王卫民,郝金来,姚振兴.2013年4月20日四川芦山地震震源破裂反演初步结果[J].地球物理学报,2013,56(4):1412-1447.Wang W M,Hao J L,Yao Z X.Preliminary result for rupture process of Apr.20,2013,Lushan Earthquake,Sichuan,China[J].Chinese Journal Geophysics,2013,56(4):1412-1417.doi:10.6038/cjg20130436.(In Chinese)

[29]徐锡伟,陈桂华,余贵华,等.芦山地震发震构造及其与汶川地震关系讨论[J].地学前缘,2013,20(3):11-20.Xu X W,Chen G H,Yu G H,et al.Seismogenic structure of Lushan earthquake and its relationship with Wenchuan earthquake[J].Earth Science Frontiers,2013,20(3):11-20.(In Chinese)

[30]张晁军,李卫东.雅安市芦山7.0地震初步分析[J/OL].(2013-04-20).http://www.csi.ac.cn/manage/html/4028861611c5c2ba0111c5c558b00001/_con tent/13_04/20/1366447291734.html.Zhang C J,Li W D.Preliminary analysis of Lushan M7.0earthquake[J/OL].(2013-04-20).http://www.csi.ac.cn/manage/html/4028861611c5c2ba01 11c5c558b00001/_content/13_04/20/136644729173 4.html.(In Chinese)

[31]李勇,孙爱珍.龙门山造山带构造地层学研究[J].地层学杂志,2000,24(3):201-206.Li Y,Sun A Z.Tectostratigraphy of Longmenshan orogen[J].Journal of Stratigraphy,2000,24(3):201-206.(In Chinese)

[32]李勇,黄润秋,周荣军,等.龙门山地震带的地质背景与汶川地震的地表破裂[J].工程地质学报,2009,17(1):3-16.Li Y,Huang R Q,Zhou R J,et al.The geological background of Longmenshan seismic belt and surface rupture in Wenchuan Earthquake [J].Journal of Engineering Geology,2009,17(1):3-16.(In Chinese)

[33]邓起东,于贵军,叶文华.地震地表破裂参数与震级关系研究[C]//活动断裂研究理论与应用(2).北京:地震出版社,1992:247-264.Deng Q D,Yu G H,Ye W H.Study on the Relations Between Parameters of Surface Rupture and Magnitude[C]//Research on Active Fault(2).Beijing:Seismological Press,1992:247-264.(In Chinese)

[34]杨晓平,蒋溥,宋方敏,等.龙门山断裂带南段错段晚更新世以来地层的证据[J].地震地质,1999,4(2):341-345.Yang X P,Jiang P,Song F M,et al.The evidence of the south Longmenshan fault zones cutting late Quaternary stratum[J].Seismology and Geology,1999,4(2):341-345.(In Chinese)

[35]周荣军,李勇,Densmore A L,等.青藏高原东缘活动构造[J].矿物岩石,2006,26(2):40-51.Zhou R J,Li Y,Densmore A L,et al.Active tectonics of the eastern margin of the tibet plateau[J].Journal of Mineralogy and Petrology,2006,26(2):40-51.(In Chinese)

[36]Densmore A L,Ellis M A,Li Y,et al.Active tectonics of the Beichuan and Pengguan faults at the eastern margin of the Tibetan Plateau[J].Tectonics,2007,80(8):113-127.

[37]中国地震局.“4·20”芦山7.0级地震震区地震构造环境与发震构造分析报告[J/OL].(2013-04-27).http://www.eqsc.gov.cn/zxxw/201304/t20130427_26046.html China Earthquake Administration.The report of seismic tectonic environment and seismogenic tectonic on Lushan earthquake[J/OL].(2013-04-27).http://www.eqsc.gov.cn/zxxw/201304/t20130427_26046.html.(In Chinese)

[38]中国地震信息网.本周(2013年06月14日—20日)我国大陆地震活动概况[J/OL].(2013-06-21).http://www.csi.ac.cn/manage/html/4028861611c5 c2ba0111c5c558b00001/_content/13_06/21/137179 3458060.html.China Earthquake Information Network.Introduction of seismic activity on the Chinese mainland this week(June 14th-20th,2013)[J/OL].(2013-06-21).http://www.csi.ac.cn/manage/html/4028861611 c5c2ba0111c5c558b00001/_content/13_06/21/1371 793458060.html.(In Chinese)

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