龙门山岩石圈地壳三维结构及汶川大地震成因浅析

龙门山岩石圈地壳三维结构及汶川大地震成因浅析 龙门山岩石圈地壳三维结构及汶川大地震 成因浅析 第35卷第4期成都理工大学(自然科学版) 2008年8月JOURNA1OFCHENGDUUNIVERSITYOFTECHNOLOGY(Science&Technol ogyEdition) Vo1.35NO.4 Aug.2008 [文章编号]1671—9727(2008)04—0357—09 龙门山岩石圈地壳三维结构及汶川大地震成因浅析 蔡学林曹家敏朱介寿程先琼 (1.成都理工大学地球科学学院,成都610059;2.成都理工大学信息工程学院,成都610059) [摘要]地质构造研究和地震测深剖面的构造解析显示,龙门山碰撞造山带岩石圈存在既有显 着差异又有密切联系的两套断裂系统:一是以地壳 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 层脆性剪切带为主的浅层断裂系统;另一 是以切割莫霍界面或壳幔过渡带的壳幔韧性剪切带为主的深部断裂系统.根据地质构造和地 震测深成果的综合研究,在建立起龙门山造山带及邻区岩石圈地壳结构模型的基础上,论述了 两套断裂系统的特征与相互关系,提出岩石圈壳幔韧性剪切带可能是四川汶川8.0级强烈地 震的发震构造之一,以及强烈地震形成的动力学模式等. [关键词]地壳;岩石圈;三维结构;壳幔韧性剪切带;发震构造;地震测深;构造解析;汶川大地 震;龙门山 [分类号]P315.2[文献标识码]A 2008年5月12日14时28分,震中位于四 川省汶川县映秀镇附近的8.0级大地震是新中国 成立以来强度最大,波及范围最广,破坏最强烈, 损失最惨重,次生灾害最严重,救灾最困难的一次 强烈地震.众多地质学家和地球物理学家参与研 究,提出了不少看法和认识.作者运用解析构造 学的理论和方法u卜l3],在地表地质构造系统研究 基础上一,对龙门山及邻区较多的地震测深剖 面~l进行了系统构造解析,结合天然地震面 波层析成像m.【1的构造解析],[162,经过多年研 究,建立起龙门山及邻区岩石圈地壳结构模型. 本文在论述该区岩石圈地壳结构模型以及岩石圈 两套断裂系统特征和相互关系基础上,提出岩石 圈壳幔韧性剪切带可能是汶川8.0级强烈地震的 发震构造之一,以及地震形成的动力学背景等. 1龙门山碰撞造山带构造格局 1.1大地构造部位 龙门山造山带位于欧亚大陆板块内部青藏高 原东缘与上扬子克拉通地块的结合带.龙门山造 山带属碰撞造山带,对地壳表层地质构造研究表 明,以九顶山一-ILJfI断裂带为界,以东属上扬子地 块西缘川西前陆构造带和川I中地块.上扬子地块 内存在中一新太古代时期矿物和岩石 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 以及元 古宙火山一沉积变质岩系,古生代至中三叠世发育 克拉通型陆表海碎屑一碳酸盐岩沉积岩系,以及规 模巨大的上二叠统峨眉山玄武岩系.中一新生代 存在挤压构造变形,在四川I盆地沉积了中一新生 代陆相沉积岩系.在中生代晚期至新生代,四川I 盆地周边造山带发育巨型逆冲推覆构造 带l】一.九顶山一-ILJfI断裂带以西为青藏高原 东缘的松潘一甘孜地块,北邻西秦岭构造带.松 潘一甘孜地块地表广泛发育三叠系浅变质碎屑岩 系,零星分布新生界陆相碎屑岩系,周边分布有元 古宙及古生界中浅变质岩系和花岗岩体.印支运 动以来,地层强烈构造变形,形成一系列紧闭线形 复背斜和向斜,发育中生代中酸性侵入岩体和中 酸性火山岩系等.西秦岭构造带内发育晚新生代 [收稿日期]2008—07—02 [基金项目]国家自然科学基金重点资助项目(49734150,40234047);国家自然科学 基金资助项目(40474032);国土资源 部专项 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 资助项目(20001010206);成都理工大学青年基金资助项目(2oo6QJ12) [作者简介]蔡学tg(1935一),男,教授,研究方向:构造地质,前寒武纪地质和深部地 质,17;-mail:cx1@cdut.educn. ?358?成都理工大学(自然科学版)第35卷 钾质超镁铁煌斑岩等火山岩体.根据岩石圈 地壳结构研究显示,以安县一梅雨壳幔韧性剪切 带为界,以西为青藏高原大陆增厚型岩石圈地壳, 以东为上扬子大陆克拉通型岩石圈地壳『】].[9_ (图1). 1.2变形构造格局 龙门山碰撞造山带岩石圈壳内低速层以上的 地壳表层存在大型走滑一逆冲推覆一滑脱构造, 它可能是秦岭一东昆仑巨型推覆构造系的一部 分l1,D23.以主滑脱拆离推覆面——映秀逆冲断 裂带为界,由东南向西北方向,依次发育走滑一逆 冲推覆构造带和挤压一伸展构造带『1l_~l].走滑一 逆冲推覆构造带发育众多推覆体,包括彭灌推覆 体,唐王寨推覆体,宝兴推覆体,金汤推覆体和轿 子顶推覆体等.推覆体被相互叠置的映秀逆冲断 裂带,雁门坝逆冲断裂带,九顶山一北川逆冲断裂 带,小关子逆冲断裂带,五龙逆冲断裂带,茂汶断 裂带和青川逆冲断裂带分割与围限,构成鳞片状 叠瓦式构造组合妇(图2).挤压一伸展构造带,早 期形成强烈挤压构造变形,后期发生伸展变形,形 成花岗岩变形构造带,甘肃礼县,宕昌等还发育新 生代晚期碱性超基性火山岩系,显示伸展变形的 特征.由此表明,上述各变形构造带呈后展式 扩展,构造变形强烈.映秀逆冲断裂带和北川逆 冲断裂带及其以东的川西前陆构造带方向依次出 现盆缘叠瓦逆冲断裂构造带(包括龙门山边缘众 多飞来峰构造),盆内断层三角构造带,盆内冲起 构造带(龙泉山背斜),以及川中宽缓褶皱构造带 等,它们构成前展式扩展l】l_.1,构造变形渐弱. 汶川8.0级强烈地震震中位于映秀镇西南黄家山 映秀逆冲断裂带附近(图2). 2岩石圈地壳三维结构模型 2.1地壳厚度与速度三维结构模型 运用比较构造学,地球层块结构和解析构造 学的理论和方法_1卜[3],对青藏高原,特别是龙门 山及邻区地震测深剖面(图3)进行了系统分析和 构造解析](图4),按P波速度()值大小将地 震测深剖面划分为上,中,下地壳和上地幔顶部, 结合地表地质构造研究,初步建立起研究区地壳 厚度与速度结构模型(图5).以地壳厚度演变为 基本依据,研究区可划分为克拉通型地壳和增厚 图1中国大陆岩石圈构造分区略图 Fig.1ThetectonicdivisionofthecontinentallithosphereinChina I.大陆克拉通型岩石圈地壳:I.上扬子地块;Iz.塔里木地块;I..准噶尔地块;I.鄂尔多斯地块;I. 新蒙 地块.?.大陆增厚型岩石圈地壳:?.祁连山构造带;?.柴达木地块;?..西昆仑构造带;?.东昆仑一西秦 岭构造带;?s.羌塘地块;?s.松潘,甘孜地块;?.拉萨地块;?.喜马拉雅构造带.?.大陆减薄型岩石圈地 壳:HI.华南地块;HI.中扬子地块;HI.赣湘桂构造带;?..华夏地块;HI.下扬子地块;HI.. 华北地块;HI. 燕山一太行山构造带;HI.华北裂谷带;HIs..鲁西地块;?..胶辽地块;?..南华北构造带;?.吉黑地块; ?.大兴安岭构造带;llI.松嫩地块;HI..佳木斯地块;HI.印支地块.?.边缘海减薄型岩石圈地壳:IV.南 海北缘构造带;IVz.台湾构造带;IVs.东海构造带.图框内示研究区位置,粗红点示汶川大地震主震区位置 第4期蔡学林等:龙门山岩石圈地壳三维结构及汶川大地震成因浅析?359' 图2龙门山推覆构造略图" Fig.2NappestructureoftheLongmenorogenicbelt I.挤压一伸展构造带:1挤压伸展花岗岩体构造带.?走滑一逆冲推覆构造带:2.彭灌推覆体;3唐王寨推覆 体;4.宝兴推覆体;5.金汤推覆体;6.轿子顶推覆体.?.前陆逆冲构造带:7滑覆体及飞来峰;8.逆冲叠瓦褶断 带;9.摩天岭推覆构造带;10.中生代花岗岩体;11.逆冲断裂带;12.实测断裂带;13.汶川8.0级大地震震中 花石峡达日阿坝简阳 图3青海花石峡一四川简阳地震测深速度结构剖面 Fig.3ThestructuralprofileofP—wavevelocityontheseismicsoundingfrom HuashixiaofQinghaitOJianyangofSichuan AWF等系莫霍界面断点编号 型地壳.在地壳构造演化过程中,太古一元古 宙已经形成大陆地壳,显生宙相对稳定发展的地 壳称克拉通型地壳.龙门山以东包括川西前陆构 造带在内的川I中地块属克拉通型地壳.地震测深 显示,该地块上地壳速度平均值为5.56 km/s,厚度平均值为18.80km;中地壳平均值 为6.49km/s,厚度平均值为10.50km;下地壳 平均值为6.82km/s,厚度平均值为15.30 km,地壳平均值为6.24km/s,地壳厚度平均 值为44.60km(图4).增厚型地壳在构造演化 过程中,地壳是逐渐增厚或者是地壳逐渐增厚到 逐渐减薄再到逐渐增厚.龙门山及其以西地区是 青藏高原增厚型地壳的一部分,地震测深显示,松 潘一甘孜地块东段上地壳平均值为5.74km/ S,厚度平均值为24.94km;中地壳平均值为 6.42km/s,厚度平均值为16.03km;下地壳 平均值为6.81km/s,厚度平均值为21.24km. 地壳平均值为6.28km/s,地壳厚度较大, ?360?成都理工大学(自然科学版)第35卷 困?图2目3国?园s圈'豳7圈8国9园lo圈II圈12 囹l3口14-I5_I'In囫18192o圈21团22日23田24 图4青海花石峡一四川简阳地壳结构略图 Fig.4CrustalstructureofthefromHuashixiaofQinghaitoJianyangofSichuan l_新生界沉积岩系;2.下侏罗统中酸性火山碎屑岩系;3.上三叠统至白垩系沉积碎 屑岩系;4.松潘一甘孜地区 三叠系浅变质沉积岩系;5.泥盆系一中三叠统碎屑碳酸盐岩系;6.松潘一甘孜上古生界碎屑碳酸盐岩系;7. 震旦系至志留系碎屑一碳酸盐岩系;8.松潘一甘孜地区震旦系至志留系浅变质碎屑沉积岩系;9.中元古界至新 元古界下部中浅变质岩系;10.古元古界至晚太古界中深变质岩系;l1.古太古至中太古界深变质岩类;12.中 下地壳闪长质深变质岩类;13.下地壳下部基性麻粒岩类;14.上地幔顸部尖晶石二辉橄榄岩类;15.印支一燕 山期花岗岩类;16.晋宁期花岗岩类;17.印支一燕山期闪长岩类;18.逆冲断裂带;19.早期逆冲断裂带,晚期正 断裂带;2O.实测断裂带;21.壳内低速层;22.岩石圈壳幔韧性剪切带;23.莫霍界面;24.汶川8.0级大地震震 源区.F.阿坝断裂带;F.龙日坝断裂带;F..茂汶断裂带;F.九顶山断裂带;Fj.映秀断裂带;Fe.彭灌断裂 带;F.久治壳幔韧性剪切带;F.安县壳幔韧性剪切带;F..绵阳壳幔韧性剪切带;F都江堰壳幔韧性剪切带 枉?—甘我t?葛t枉j卜甘雹t炼曩川中地块 '.'珥14)'硝2n6.24l5) 图5龙门山及邻区地壳厚度及速度结构模型 Fig.5ModelforthethicknessandP-wavevelocityof theLongmenMountainsanditsadjacentregions 括弧内数据代表参加平均数, 图中断线表示壳内低速层 平均值为62.73km;在松潘一甘孜地块西段,地 壳厚度增大到69.97km,平均值为6.30kin/ S.松潘一甘孜地块以北的西秦岭构造带地壳 平均值为6.34km/s,地壳厚度增幅较小,厚度平 均值为49.14km(图4).与克拉通型地壳比较, 增厚型地壳的增厚主要体现在上地壳和下地壳的 增厚,中地壳增厚不明显(图5).由此表明,增厚 型地壳的变形主要体现在上地壳和下地壳中u, 这为我们建立地壳构造变形模式提供了重要依 据. 2.2壳内低速层分布趋势 地震测深剖面(图3)的构造解析成果(图4) 显示,映秀逆冲断裂带以东,川中地块(包括川西 前陆构造带)克拉通型地壳壳内低速层不发育(图 3,图4,图5),或仅局部发育(图6),表明地壳处 于相对稳定状态.映秀逆冲断裂带和北川逆冲断 裂带以西的青藏高原东缘龙门山造山带,松潘一 甘孜地块和西秦岭构造带中地壳一上地壳之间普 遍存在壳内低速层(图3,图4,图5),由南东向北 西壳内低速层埋藏逐渐加深(图3,图4),映秀至 汶川间壳内低速层埋深在16,19km之间,厚度 约2--3km,层速度为6.00,6.10km/s;汶川至 阿坝一线壳内低速层埋深在19,26km,厚约3 , 5km,层速度为5.80,5.90km/s.在龙门山 南段泸定一巴塘一带中,上地壳之间普遍发育壳 内低速层_7],壳内低速层埋深在13,2Okm之 间,厚度约4,7km,层速度为5.80,5.85kin/ S.壳内低速层的发育为青藏高原东缘龙门山碰 第4期蔡学林等:龙门山岩石圈地壳三维结构及汶川大地震成因浅析?361? 互 , 魁 挺 辎 爱 黑水茂县安县绵阳三台 0 一 l0 - 20 — 3o 一 4o 一 50 — 60 oL—.回l目2目3目4囡5田6国7圈8圈9囹l0圈11 圈l2113_14_15圈16囤l7囹18囫1920团2l圈22口23日24曰25 图6龙门山造山带北段(黑水一三台)岩石圈地壳结构图 Fig.6CrustalstructureoftheLithosphereinthenorthernsegment(HeishuitOSantaiofSichua n)of theLongmenorogenicbelt 上图为地震测深剖面_.],下图为构造解析剖面.1.白垩系一新近系沉积岩系;2.上三叠统一侏罗系沉积岩 系;3.三叠系浅变质沉积岩系;4.泥盆系一中三叠统碎屑一碳酸盐岩系;5.震旦系一志留系碎屑一碳酸盐岩 系;6.震旦系一志留系浅变质沉积岩系;7.中元古界,新元古界下部浅变质岩系;8. 古元古界中浅变质岩 系;9.太古宙深变质岩系;1O.中下地壳闪长质变质岩类;11.下地壳下部基性麻粒岩类;12.岩石圈上地幔 尖晶石二辉橄榄岩类;13.燕山期花岗岩类;14.晋宁期花岗岩类;15.中条期花崩岩类;16.太古宙基性岩 类;17.中条期超基性岩类;18.二叠系标志层;19.逆冲断裂带;2O.早期逆冲断裂带,晚期伸展正断裂带; 21.伸展正断裂带;22.壳内低速层;23.壳幔韧性剪切带;24.莫霍界面;25.块体相对运移方向.A.汶川早 期逆冲断裂带,晚期伸展正断裂带;B.北川一九顶山逆冲断裂带;C.映秀逆冲断裂带;D.彭灌逆冲断裂 带;E.黑水壳幔韧性剪切带;F.安县壳幔韧性剪切带;G.绵阳壳幔韧性剪切带;H.龙泉山壳幔韧性剪切带 撞造山带的强烈构造变形提供了重要的动力学边 界条件之一. 2.3岩石圈两套断裂系统 地表地质构造研究,众多地震测深剖面和天 然地震面波层析成像的构造解析Jlr卜_1,E233显 示,大陆岩石圈存在既有显着区别又有密切联系 的两套断裂系统:一是以地壳表层脆性剪切带为 主的浅层断裂系统;另一是以切割莫霍界面或壳 幔过渡带的韧性剪切带为主的深部断裂系统,称 壳幔韧性剪切带『1或岩石圈韧性剪切带L2.实 测地质构造观测和研究,龙门山造山带中段地壳 表层自西向东发育,阿坝断裂带,龙日坝断裂带, 茂汶断裂带,九顶山断裂带,映秀断裂带和彭灌断 裂带,这些断裂带向南东逆冲,向北西倾斜,具有 近地表陡而深处变缓的特征]'[…l[,向深部延 深,多消失在壳内低速层中(图4).根据地震测 深速度结构系统分析和莫霍界面错断等标志 (图3),研究区自西北向东南推断和识别出如下 壳幔韧性剪切带:久治壳幔韧性剪切带,安县壳幔 韧性剪切带,绵阳壳幔韧性剪切带和都江堰壳幔 韧性剪切带(图4).根据中国大陆岩石圈壳幔韧 性剪切带系统研究9]ll,研究区的壳幔韧性剪 切带属挤压型壳幔韧性剪切带.通常这些壳幔韧 性剪切带切割莫霍界面时,两侧莫霍界面埋深变 化较大,一般在2,5km之间变化.其中绵阳壳 幔韧性剪切带两侧莫霍界面埋深相对变化较大, 在8,9km之间(图3,图4).壳幔韧性剪切带切 割莫霍界面后,向下多消失在上地幔中,向上延伸 多消失在壳内低速层中.壳幔韧性剪切带与相应 地壳表层断裂带多呈反向倾斜,前者多向东南倾 斜(图4).在龙门山北段[5]ll(图6)和龙门山南 段L7(图7),地震测深剖面中均存在向东倾斜的 壳幔韧性剪切带,根据龙门山造山带小震活动精 确定位分析显示,龙门山造山带3O,40km深的 ?362?成都理工大学(自然科学版)第35卷 互 \ 趟 挺 辎 麓 口t口,圄,曰?田s曰?圈t国?园,圈t?固u圆n-,,-"-ts-t?回t,园t?园圈*团,t圈 图7巴塘一资中剖面地壳结构图 Fig.7CrustalstructureoftheBatang—ZizhongtransectioninSichuan 上图为地震测深剖面l7,下图为构造解析剖面.l,新生界碎屑沉积岩系2.上扬子区 三叠系一白垩系碎屑沉 积岩系;3.甘孜地区三叠系浅变质碎屑沉积岩系;4.上扬子区上古生界碳酸盐一沉积岩系;5.甘孜区上古生界 浅变质碳酸盐一碎屑沉积岩系;6.上扬子区上新元古界一下古生界碎屑沉积岩系;7.甘孜地区上新元古界一 下古生界浅变质火山一碎屑沉积岩系;8.中新元古界浅变质沉积岩系;9.新太古界至古元古界中深变质岩 系;10.中古太古宙深变质岩系;l1.中下地壳闪长质变质岩类;l2.下地壳下部基性麻粒岩类;13.燕山期花岗 岩类;l4.晋宁期花岗岩类;15.中条期花岗岩类;16.太古宙TTG岩套;17.晋宁期基性岩类;18.逆冲断裂带; l9.走滑断裂带;2O.壳内低速层;21.壳幔韧性剪切带;22.莫霍界面.F..巴塘断裂带;Fz.濯桑断裂带;F.. 甘孜一理塘断裂带;F.折多山口断裂带;F.鲜水河断裂带;F.安宁河断裂带;F.冷碛断裂带;Fs.映秀 断裂带;F.泗坪断裂带;F...蒲江断裂带;F木城断裂带;F仁寿断裂带;Fm贡嘎山壳幔韧性剪切带 下地壳存在向东南倾斜的对冲断层Il(即本文所 指的壳幔韧性剪切带).大地电磁测深亦显示龙 门山造山带存在切割莫霍界面向东倾斜的低电阻 带,厚约5km,电阻率小于5OQ?m12引.壳内韧 性剪切带在剖面上构成叠瓦式组合(图4),根据 地壳表层断裂推断,壳幔韧性剪切带呈前展式扩 展口引.这些特征表明,龙门山岩石圈构造变形存 在由地壳表层向深部扩展以及由壳幔过渡带向地 壳中上部扩展的双向扩展变形动力学型式,它可 能与上扬子地块的脉动式楔入作用有关. 2.4岩石圈楔状结构特征 多条地震测深剖面的构造解析表明,龙门山 碰撞造山带与川I西前陆构造带结合部的岩石圈中 上部存在楔状结构或鳄鱼状结构.龙门山造 山带地壳表层向北西倾斜,南东逆冲兼走滑的彭 灌断裂带,映秀断裂带,九顶山,北川断裂带和茂 汶断裂带向西北向深部延伸,多消失在壳内低速 层中,与深部向南东倾斜的安县壳幔韧性剪切带, 绵阳壳幔韧性剪切带等"卜[15j'[.].和都江堰壳 幔韧性剪切带向北西向上延伸到壳内低速层之间 所围限的空间构成楔形体.楔形体为上扬子地块 的一部分,楔形体尖端指向龙门山造山带或青藏 高原东缘,在岩石圈断面上,构成较典型的楔状结 构或鳄鱼结构?.1lI_(图3,图4,图6,图7). 大量研究成果表明,楔状结构或鳄鱼结构是大陆 碰撞造山带岩石圈中上部最基本的结构样 式.卜[.. 上述地壳三维结构特征表明,彭灌逆冲断裂 带以西的龙门山造山带地壳活动性强,以东的JII 中地块,包括川西前陆构造带成都主城区等在内, 地壳是相对稳定的,安全性较好(图4). 3汶JIl8.0级强烈地震成因浅析 3.1汶川8.0级强烈地震特征 四川I汶川大地震是新中国成立以来地震强度 最大,波及范围最广,破坏最强烈,损失最惨重,次 生灾害最严重,救灾最困难的一次强烈地震.首 ,能量极大,震级达到8.0级,烈度高 先,地震强烈 达11度,它是四川I有历史记载以来震级最大的一 次强烈地震_】],E3s].龙门山主体最大地震为1667 年4月21日汶川I6.5级地震,龙门山后山最 大地震是1933年8月25日叠溪7.5级地震Ess]. 其次,汶川大地震是大陆板内浅源地震,震源深度 在15,20km.第三,极震区不是沿南北地震带 第4期蔡学林等:龙门山岩石圈地壳三维结构及汶川大地震成因浅析?363? 分布,而是沿北东向龙门山走滑一推覆构造带分 布,长达300km以上,破坏范围很广.第四,主 震区震中位于汶川映秀以西黄家山地区映秀逆冲 断裂带上.据中国地震信息网(2008—07—01)公布 的资料,到2008年6月30日12时为止,共发生 余震14717次,其中4.0级以上余震226次;最 大一次余震发生在5月25日青川I县骑马镇,震级 达到6.4级.余震呈带状分布,主要集中在两个 区域展布:一是围绕汶川主震区分布;另一是以青 JIJ为中心分布.第五,汶川I主震区西南方向不仅 烈度减弱较快,而且4.0级以上余震分布极少. 研究表明,这些特征可能与该区地质构造,地壳构 造和运动学特征有一定关系. 3.2壳幔韧性剪切带与汶川大地震的关系 通常将地壳表层的活动断裂带作为构造地震 的发震构造进行研究.随着地震活动带深地震反 射探测等方法的改进以及研究的深入,发现某些 地震活动带的发震构造并不完全是地表活动断裂 带向深部延伸扩张破裂的结果,而是某些切割莫 霍界面的壳幔韧性剪切带或隐伏断裂带由地壳下 部向地壳中,上部扩展,能量逐渐聚集与释放破裂 引起的[191.[].汶川8.0级强烈地震发生后,不 少地震学家和地质学家就地震成因,地震预防,抗 震救灾等发表了自己的看法和认识.笔者根据多 年在该区进行地质构造与地球物理探测综合研究 后初步认为:汶川I强烈地震主震区可能与处于岩 石圈地壳特殊的构造有关.首先,强烈地震主震 震中位于汶川I县映秀逆冲断裂带上,该断裂带向 北西倾斜,向南东逆冲[4I.["M..,地震测深和大地 电磁测深[3]表明,该逆冲断裂带向北西向下延伸 多消失在壳内低速层(图4)或低阻高导层中.地 震台网测定,震源深度在15,20km.地震测深 构造解析显示,该主震震源区不仅位于彭灌推覆 体之下,亦位于映秀逆冲断裂带之下(图4).由 此表明,很可能主震活动不是映秀逆冲断裂带扩 展活动引起的,而是主震源区地震活动引起地表 映秀断裂带的位移和破坏.其次,龙门山碰撞造 山带中,上地壳之间普遍存在壳内低速 层[IL"]他]'[舵].壳内低速层由西向东逐渐抬升 到16,19km,在映秀镇北约15km深17,18 km处消失(图4),因此,主震震源区不存在壳内 低速层,那里的深变质岩有利于地应力高度集中. 第三,根据地震测深显示,汶川I大地震主震震源区 下方中下地壳存在壳幔韧性剪切带(图4).当壳 幔韧性剪切带向中上地壳扩展时,在深变质岩区 有利于应力高度聚集,当达到岩石破裂极限时,发 生破裂形成汶川I8.0级强烈地震.第四,深地震 反射探测成果显示,1966年邢台7.2级地震_3和 1679年三河,平谷8.0级地震[3的发震构造就 是切割莫霍界面的壳幔韧性剪切带向上地壳扩展 能量聚集和释放的结果.综上所述,笔者认为,龙 门山碰撞造山带深部发育的壳幔韧性剪切带可能 是汶川I大地震的发震构造之一(图4). 3.3汶川大地震形成动力学浅析 四川I汶川I大地震处于欧亚大陆板块内部青藏 增厚型岩石圈地壳与上扬子克拉通型岩石圈地壳 结合带的龙门山碰撞造山带.在印度板块和太平 洋板块对欧亚板块俯冲碰撞动力作用下,形成上 扬子地块向青藏高原东缘碰撞一楔入的动力学态 势["_.1_化_Il_.I.1_?].上扬子克拉通地块向青藏高 原东缘龙门山造山带发生碰撞一楔入作用的过程 中,引起龙门山造山带深部切割莫霍界面的壳幔 韧性剪切带向中上地壳扩展,在壳幔韧性剪切带 上方的端点,出现能量高度聚集,当达到岩石破裂 极限时,引起能量释放与破裂,从而形成汶川I8.0 级强烈地震(图8).与此同时,松潘一甘孜地块 东缘上地壳岩块发生向南或南东逆冲推覆与走向 滑动变形,使地震能量沿龙门山构造带北东方向 快速释放,形成沿汶川I,彭州,什邡,绵竹,北川I,青 JII一线,长达300km强烈破裂变形构造带.由 于破裂是沿龙门山构造带北东方向扩展的,根据 逆冲一走滑断裂带变形特征分析,青川I,平武,文县 一 带应属走滑伸展变形区,因此,余震不仅受早期 发震构造的控制,还受走滑伸展变形的影响,从而 形成以青川I为中心的第二个余震集中区.由于主 震区构造变形以逆冲推覆变形为主,围绕汶川I主 图8汶川8.0级大地震形成动力学模式 Fig.8Thedynamicmodelofformingthehuge earthquake(M一8.0)inWenchuanofSichuan (据图4概括绘制) ?364?成都理工大学(自然科学版)第35卷 震区形成以汶川为中心的第一个余震集中区.自 主震区向西南方向,构造变形环境以逆冲推覆变 形为主,能量聚集可能还未达到释放破裂阶段,故 波川主震区向西南方向能量快速递减,4.0级以 上的余震很少.因此,今后应加强对龙门山南段 地震活动的观测. 4认识与建议 a.地质构造研究与地震测深剖面构造解析显 示,龙门山造山带岩石圈存在既有显着区别又有 密切联系的两套断裂系统.一是以地壳表层脆性 剪切带为主的浅部断裂系统;另一是以切割莫霍 界面的壳幔韧性剪切带为主的深部断裂系统.由 此表明,大陆岩石圈构造变形存在由地壳表层向 深部扩展以及由壳幔过渡带向地壳中上部扩展的 双向扩展变形动力学型式. b.龙门山造山带岩石圈壳幔韧性剪切带可 能是四川汶川大地震主震区的发震构造之一,它 可能是上扬子地块向青藏高原东缘碰撞一楔入动 力作用下,引起切割莫霍界面的壳幔韧性剪切带 向中上地壳扩展,能量聚集与释放破裂引起的. 地壳三维结构研究表明,川西前陆构造带包括成 都主城区在内属克拉通地壳,相对稳定,安全性较 好. c.建议加强龙门山地震活动断裂带和地壳结 构的探测和研究,实施汶川大地震主震区深地震 反射探测,进一步研究主震区地壳细结构,加强地 震预防研究等. 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