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龙门山中央断裂带北川—邓家地区构造变形样式及古地震研究

史翔  
【摘要】: 2008年5月12日中国四川省汶川地区发生了震惊世界的Ms8.0地震。5.12汶川地震成为自1976年唐山地震(Ms7.8)以来中国人员伤亡和财产损失最为惨重的一次破坏性地震。鉴于: ①汶川地震发生后,中国地震局立即组织开展了汶川地震的应急科考工作,针对整个龙门山断裂带的地表破裂和古地震情况进行了详细的研究,积累了大量一手的基础资料。 ②地表破裂显示中央断裂带在映秀-北川段以垂直逆冲分量为主,兼有右旋走滑分量,而北川以北段逐渐转为以右旋走滑分量为主,北川-邓家地区即垂直分量为主向走滑分量为主过渡的重要地区,研究该地区的地表破裂样式是非常有意义的。 ③北川-邓家地区地表破裂表现为正断层,而该地区沿断裂带以南和以北的破裂样式均显示为逆断层挤压环境,而且整个龙门山断裂带也处于一个逆断层挤压环境下。所以该地区正断层形式的地表破裂显得尤为特殊,研究该特殊的变形样式对认识龙门山断裂带地表破裂有重要意义。 ④地震发生后作者跟随工作小组展开了对于龙门山中央和前山断裂带古地震事件的研究,已经在映秀、擂鼓、白鹿、汉旺和小鱼洞等地区开挖了探槽研究;其它学者也在中央断裂带北川以北段的桂溪、平通和南坝地区开挖探槽揭露了古地震事件。而北川-邓家这一重要地区的古地震事件尚未有具体的研究展开,所以研究该地区的古地震事件对认识整个龙门山中央断裂带的大地震重复现象有很大的帮助。 所以论文选题确定为:龙门山中央断裂带北川-邓家地区构造变形样式及古地震研究。 基于论文的选题思路,并针对龙门山中央断裂带北川-邓家地区的特殊性,论文完成的研究内容和采用的研究方法是: 1)对整个龙门山断裂带(主要包括龙门山中央断裂带、龙门山前山断裂带)进行资料收集、解译和野外实地区域踏勘,以对比研究区域地质地貌和地震地质背景。 2)沿地表破裂考虑可能有过早期活动,并兼顾是否有较多细粒第四纪沉积物,以便能较清晰地分析、判断古地震事件以及采集测年样品的地区开挖探槽,并结合探槽附近陡坎侵蚀情况分析该地区的古地震事件。 3)实测北川-邓家地区地表破裂附近的各级断错地貌面的高度分布,有可靠标志层地段的垂直及水平位移、及重点地区大比例尺的地形图,以便研究断裂的位移分布、断裂的运动学特征以及断裂的活动段落组成。 4)根据实测地表破裂的分布和搜集的观测资料(包括地表破裂的地质地貌特征、运动学环境、影像资料、GPS观测资料、深层地震勘探资料和跨断层水准资料等各方面证据)的分析对比,来研究和讨论该地区特殊的构造变形样式。 论文的主要认识和结论是: 1)龙门山中央断裂带地表破裂在北川-邓家地区具有一个特殊的破裂过程:在垂直位移量方面,断裂在北川北部沙坝村附近达到了破裂最大同震位移(9.5±0.5m),然后沿破裂带55°方向迅速减小,在邓家海光村6组附近减小至2.1m左右;在水平位移两方面,断裂始终保持右旋走滑破裂,伴随着北川北部沙坝地区的最大垂直位移量,破裂的右旋水平位移量仅有2m左右,但是沿破裂带55°方向迅速增大,到达海光村5组附近时右旋水平位移量已经与垂直位移量相当(右旋走滑位移3.0m,垂直位移3.2m)。 2)北川-邓家这一小地区处于中央断裂映秀-北川以及北川以北段的中间,正是中央断裂带地表破裂由垂直分量为主向水平分量为主转化的过渡地区。 3)北川-邓家地区地震断层与其它地段不同,在地表表现为倾向东的正断层,但西北盘上升的事实与龙门山断裂其它地段完全一致。 4)沙坝村一带地表破裂垂直位移量值可以确定为汶川5.12地震的同震位移量。目前为止,9±0.5m位移值应为汶川5.12地震最大同震垂直位移量。 5)在北川-邓家地区沙坝村1组、海光村5组、海光村6组开挖的探槽剖面都显示该地区至少发生过2次的地震事件(包括5.12地震)。通过对地表破裂陡坎实测及地貌分析,可以判断该地区的在5.12地震前发生地震事件与5.12地震事件的大小基本一致。对比其与龙门山前山断裂和中央断裂其它已揭露地点的古地震事件分析结果,显示该地区与其它地区的研究结果相一致。 6)5.12地震龙门山中央断裂带地表破裂穿过北川而达到南坝附近,而由古地震研究的结果看,映秀-北川段、北川-邓家段以及北川以北段都显示2次或2次以上的事件,说明上一次地震事件造成的地表破裂也穿过了北川地区,所以从地表破裂的角度上看北川地区不是龙门山中央断裂带中段和北段的分段边界。 论文的主要进展是: 1)在前人的基础上,对龙门山中央断裂带北川-邓家地区开展了地表破裂变形样式的详细调查,获得该过渡地区的地表破裂垂直与水平位移量变化特征,并对该地区地表特殊的正断层表现形式进行了解释和讨论。 2)通过在沙坝村1组、海光村5组和海光村6组开挖探槽,并结合附近断层陡坎侵蚀情况分析该地区的古地震事件,分析结果与前人已揭露地区的古地震情况相一致,都显示2次或2次以上与5.12地震大小相近的地震事件。 论文存在的主要问题与不足是: 1)对于地表破裂走向在海光村6组由NE转变为N,穿过湔江河谷后又转向NE的特殊变化还未有研究及解释。 2)由于时间原因,尚未有探槽内采集样品测龄结果,该地区的古地震期次也尚无法判断。


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