四川省芦山地震发震构造及其与汶川地震关系讨论_徐锡伟

第２０卷第３期２０１３年５月

地学前缘（中国地质大学（北京）

；北京大学）Ｅａｒｔｈ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｆｒｏｎｔｉｅｒｓ（Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ（Ｂｅｉｊｉｎｇ）；Ｐｅｋｉｎｇ　

Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）Ｖｏｌ．２０Ｎｏ．３

Ｍａｙ　

２０１３ｈｔｔｐ

：／／ｗｗｗ．ｅａｒｔｈｓｃｉｅｎｃｅｆｒｏｎｔｉｅｒｓ．ｎｅｔ．ｃｎ　地学前缘，２０１３，２０（３）收稿日期：２０１３－０５－０８；修回日期：２０１３－０５－

１８基金项目：国家自然科学基金项目（４０８２１１６０５５０，９１２１４２０１）；中国地震局芦山７．０级强烈地震科学考察项目作者简介：徐锡伟（１９６２—），男，研究员，主要从事活动构造与地震关系研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｉｗｅｉｘｕ＠ｖｉｐ

．ｓｉｎａ．ｃｏｍ芦山地震发震构造及其与汶川地震关系讨论

徐锡伟１，　陈桂华１，　于贵华１，　程　佳１，　谭锡斌１，　朱艾斓２，　闻学泽３

１．中国地震局地质研究所活动构造与火山重点实验室，北京１０００２９２．上海市地震局，上海２０１２０３３．四川省地震局，四川成都６

１００４１ＸＵ　Ｘｉｗｅｉ　１，　ＣＨＥＮ　Ｇｕｉｈｕａ１，　ＹＵ　Ｇｕｉｈｕａ１，　ＣＨＥＮＧ　Ｊｉａ１，　ＴＡＮ　Ｘｉｂｉｎ１

，　ＺＨＵ　Ａｉｌａｎ２，　ＷＥＮ　

Ｘｕｅｚｅ３１．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｇｅｏｌｏｇｙ，Ｃｈｉｎａ　Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ　Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００２９，Ｃｈｉｎａ２．Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ　Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０１２０３，Ｃｈｉｎａ３．Ｓｉｃｈｕａｎ　Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ　Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，Ｃｈｅｎｇ

ｄｕ６１００４１，ＣｈｉｎａＸＵ　Ｘｉｗｅｉ，ＣＨＥＮ　Ｇｕｉｈｕａ，ＹＵ　Ｇｕｉｈｕａ，ｅｔ　ａｌ．Ｓｅｉｓｍｏｇｅｎｉｃ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　Ｌｕｓｈａｎ　ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｗｉｔｈ　Ｗｅｎｃｈｕａｎｅａｒｔｈｑ

ｕａｋｅ．Ｅａｒｔｈ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｆｒｏｎｔｉｅｒｓ，２０１３，２０（３）：０１１－０２０Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　Ｌｕｓｈａｎ　ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ　ｏｃｃｕｒｒｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｏｕｔｈｅｒｎ　ｓｅｇｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｌｏｎｇｍｅｎｓｈａｎ　ｔｈｒｕｓｔ　ｂｅｌｔ　ｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅ　Ｂａｙａｎ　Ｈａｒ　ａｎｄ　ｓｏｕｔｈ　Ｃｈｉｎａ　ｂｌｏｃｋｓ．Ｆｉｅｌｄ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓ　ｉｎｄｉｃａｔｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅｒｅ　ｉｓ　ｎｏ　ａｎｙ　ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ　ｓｕｒｆａｃｅｒｕｐｔｕｒｅ　ｚｏｎｅ　ｇｅｎｅｒａｔｅｄ　ｂｙ　ｔｈｉｓ　ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ，ｏｎｌｙ　ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｂｒｅａｋｓ，ｓｕｃｈ　ａｓ　ｅｘｔｅｎｓｉｏｎａｌ　ｇｒｏｕｎｄ　ｆｉｓｓｕｒｅｓ，ｌａｎｄｓｌｉｄｅｓ，ｂｅｄｒｏｃｋ　ｃｏｌｌａｐｓｅｓ，ａｎｄ　ｌｉｑｕｅｆａｃｔｉｏｎｓ　ｗｅｒｅ　ｆｏｕｎｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｅｐｉｃｅｎｔｒａｌ　ａｒｅａｓ，ｗｈｉｃｈ　ｗｅｒｅ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ｓｌｏｐｅｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ　ｒｅｌｏｃａｔｅｄ　ａｆｔｅｒｓｈｏｃｋｓ，ｆｏｃａｌ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　ｓｕｒｆａｃｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｇｅｏｌｏｇｙ　ｆｕｒｔｈｅｒ　ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｓｅｉｓｍｏｇｅｎｉｃ　ｆａｕｌｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｌｕｓｈａｎ　ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ　ｉｓ　ａ　ｂｌｉｎｄ　ｒｅｖｅｒｓｅｆａｕｌｔ　ｗｈｉｃｈ　ｓｔｒｉｋｅｓ　２１２°ａｎｄ　ｄｉｐｓ　ｔｏｗａｒｄ　ＮＷ　ｗｉｔｈ　ａ　ｄｉｐ　ａｎｇｌｅ　ｏｆ　３８°±２°．Ｔｈｅ　ｕｐｐｅｒ　ｔｉｐ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ｂｌｉｎｄ　ｒｅｖｅｒｓｅｆａｕｌｔ　ｉｓ　ｓｔｉｌｌ　ａｔ　ｔｈｅ　ｄｅｐｔｈ　ｏｆ　ａｂｏｕｔ　９ｋｍ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｕｐｐｅｒ　ｃｒｕｓｔ．Ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｆｒｏｍ　ａｂｏｖｅ　ｔｈｅ　ｔｉｐ　

ｔｏ　ｔｈｅｇｒｏｕｎｄ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｉｓ　ｉｎ　ａｃｃｏｒｄａｎｃｅ　ｗｉｔｈ　ａ　ｆａｕｌｔ－ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ－ａｎｔｉｃｌｉｎｅ　ｍｏｄｅｌ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｔｈｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ　ｉｎ　ｓｐａｔｉａｌａｆｔｅｒｓｈｏｃｋｓ＇ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ｒｕｐｔｕｒｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｎｄ　ｓｅｉｓｍｏｇｅｎｉｃ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｓｕｇｇｅｓｔ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　Ｗｅｎｃｈｕａｎ　ａｎｄ　Ｌｕｓｈａｎｅａｒｔｈｑｕａｋｅｓ　ａｒｅ　ｔｗｏ　ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　ｒｕｐｔｕｒｉｎｇ　ｅｖｅｎｔｓ　ｏｃｃｕｒｒｅｄ　ａｌｏｎｇ　ｔｈｅ　ｍｉｄｄｌｅ　ｓｅｇｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｓｏｕｔｈｅｒｎ　ｓｅｇｍｅｎｔ　ｏｆｔｈｅ　Ｌｏｎｇｍｅｎｓｈａｎ　ｔｈｒｕｓｔ　ｂｅｌｔ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ

．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｌｕｓｈａｎ　ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ；Ｌｏｎｇｍｅｎｓｈａｎ　ｔｈｒｕｓｔ　ｂｅｌｔ；ｓｅｉｓｍｏｇｅｎｉｃ　ｆａｕｌｔ；ｆａｕｌｔ－ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ－ａｎｔｉｃｌｉｎｅ；Ｔｉｂｅｔａｎ　

Ｐｌａｔｅａｕ摘　要：芦山地震发生在巴彦喀拉块体与华南块体之间龙门山推覆构造带南段。野外考察表明，芦山地震在震中区没有形成具有构造地质意义的地震地表破裂带，仅在各山前陡坡地带出现平行于山麓陡坡的张性地裂缝、山地基岩崩塌、滑坡等边坡震动失稳现象和震动引起的砂土液化现象。重新定位的芦山地震余震分布、震源机制解和地表构造地质等分析表明，芦山地震的发震断层为一条现今尚未出露地表、其上断点仍埋藏在地下９ｋｍ以下地壳中的一条盲逆断层，走向２１２°，倾向ＮＷ，倾角３８°±２°，上断点以上至地表的构造变形符合断层扩展背斜模型。根据汶川地震和芦山地震的余震空间分布、地震破裂过程、深浅构造关系等差异反映出它们是分别发生在龙门山推覆构造带中段和南段的两次独立地震破裂事件。关键词：芦山地震；龙门山推覆构造带；发震断层；断层扩展背斜；青藏高原中图分类号：Ｐ３１５　文献标志码：Ａ　文章编号：１００５－２３２１（２０１３）０３－００１１－

１０

１２ 徐锡伟，陈桂华，于贵华，等／地学前缘（Ｅａｒｔｈ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　

Ｆｒｏｎｔｉｅｒｓ）２０１３，２０（３）ｈｔｔｐ

：／／ｗｗｗ．ｅａｒｔｈｓｃｉｅｎｃｅｆｒｏｎｔｉｅｒｓ．ｎｅｔ．ｃｎ　地学前缘，２０１３，２０（３

）图１　青藏高原构造框架与历史地震分布图

（据文献［４－

５］修改）Ｆｉｇ．１　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍａｉｎ　ａｃｔｉｖｅ　ｆａｕｌｔｓ　ａｎｄ　ｈｉｓｔｏｒｉｃａｌ　ｅａｒｔｈｑ

ｕａｋｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｔｉｂｅｔａｎ　Ｐｌａｔｅａｕ１—黄色圈为芦山地震；２—蓝色圈分别为１９９７年玛尼地震，２００１年昆仑山口西地震，２００８年汶川地震和于田地震，２０１０年玉树地

震；３—小卡通显示巴彦喀拉块体与华南块体挤压碰撞通过龙门山推覆构造带实现地壳缩短和龙门山隆升。

０　引言

据中国地震台网中心测定（ＣＮＥＣ，ｈｔｔｐ：

∥ｗｗｗ．ｃｅｎｃ．ａｃ．ｃｎ／），北京时间２０１３年４月２０日８时０２分，四川省雅安市芦山县发生了ＭＳ７．０级强烈地震（简称芦山地震），震中或起始破裂点位于３０．３°Ｎ，１０３．０°Ｅ，震源深度约１３ｋｍ。据美国地质调查局测定，芦山地震震中位于３０．２８４°Ｎ，１０２．９５°Ｅ，震源深度１４ｋｍ，矩震级ＭＷ６．６

；芦山地震极震区地震烈度最高达Ⅸ，等震线长轴呈ＮＥ向，长约２３ｋｍ，短轴长约１１ｋｍ，面积２０８ｋｍ

２

，重灾区涉及芦山县、宝兴县与天全县，截至４月２４日１４时３０分地震共造成１９６人遇难，１１　４７０人受伤。根据地震科研机构给出的微观震中位置和地震烈度分布可知，芦山地震发生在龙门山推覆构造带南段，与２００８年发生在龙门山推覆构造带中段的汶川地震起始破裂点或震中

位置相距约８５ｋｍ（

图１）。由于先后两次地震均发生在龙门山推覆构造带上，在时空展布、发震构造和震源机制等方面存在一定的关联性，引起了芦山地震是

否为汶川地震强余震的争论［１－３

］。本文在区域地震构造环境分析的基础上，

结合芦山地震应急考察资料、地震震源机制解、

震源破裂过程和重新定位的余震空间分布特征等，首先讨论芦山地震的发震构造模型，

然后对比芦山地震与汶川地震在震源参数、余震分布与同震滑动性质、地表破裂特征、发震构造模型等方面的相同点和差异，最后分析芦山地震与汶川地震之

间的关系问题。这一研究不仅有助于深化认识地震

破裂机制，对地震间相互触发和空间迁移或未来地震发展趋势等也有十分重要的科学意义。

１　区域地震构造环境

在大地构造上，芦山地震发生在巴彦喀拉块体

徐锡伟，陈桂华，于贵华，等／地学前缘（Ｅａｒｔｈ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｆｒｏｎｔｉｅｒｓ）２０１３，２０（３） １３　

ｈｔｔｐ

：／／ｗｗｗ．ｅａｒｔｈｓｃｉｅｎｃｅｆｒｏｎｔｉｅｒｓ．ｎｅｔ．ｃｎ　地学前缘，２０１３，２０（３）与华南块体相互碰撞的边界断裂带：龙门山推覆构造带南段（图２），与２００８年汶川地震破裂一起反映出青藏高原中东部巴彦喀拉块体向东偏南的块体运动，在龙门山附近受到华南块体强烈阻挡，出现地壳

缩短和龙门山体隆升现象［

６－

１１］；巴彦喀拉块体东向偏南运动引起了自１９９７年可可西里无人区玛尼

ＭＷ７．６级地震以来中国大陆地区绝大部分ＭＷ≥６．５级地震在巴彦喀拉块体边界断裂带上的群

集

图２　芦山地震和汶川地震区域地震构造图

Ｆｉｇ．２　Ｔｅｃｔｏｎｉｃ　ｍａｐ　ｓｈｏｗｉｎｇ　

ｓｐａｔｉａｌ　ｌｏｃａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｌｕｓｈａｎ　ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ，Ｗｅｎｃｈｕａｎ　ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ　ａｎｄｔｈｅｉｒ　ａｆｔｅｒｓｈｏｃｋｓ　ａｌｏｎｇ　

ｔｈｅ　Ｌｏｎｇｍｅｎｓｈａｎ　ｔｈｒｕｓｔ　ｂｅｌｔ（图１）［５，１２］

。其中，２００１年昆仑山口西ＭＷ７．９级地

震发生在其北界东昆仑断裂西段，形成长达４２６ｋｍ纯剪切地表破裂带，最大同震左旋走滑位移达

７．６ｍ［１３－

１４］；２００８年汶川ＭＷ７．９级地震发生在其

东南界龙门山推覆构造带上，形成２４０ｋｍ逆断层

型地震地表破裂带，最大同震垂直位移达６．５ｍ，

同震地壳缩短量７ｍ左右［８－

９，１５］；２０１０年玉树ＭＷ６．９级地震发生在其西南边界甘孜—玉树—鲜水河断裂上，形成长约６５ｋｍ纯剪切地表破裂带，

最大同震左旋走滑位移２．４ｍ［１

６］

。ＮＷ向边界断裂左旋走滑运动和东南边界ＮＥ向断裂挤压缩短显示出巴彦喀拉块体确实存在向东偏南的整体运动，２００８年汶川地震和２０１３年芦山地震的震源破裂以逆断层错动为主，

是巴彦喀拉块体向东偏南运动在龙门山推覆构造带附近与稳定的华南块体碰撞、挤压引起地壳缩短的产物（图１

）。地质与地球物理勘探研究表明，尽管汶川地震和芦山地震均与ＮＥ向龙门山推覆构造带的最新错动密切相关，

但由于它们分别发生在龙门山推覆构造带中段和南段，其历史地震活动性、地表地质构造和深部地壳结构等具有如下明显的差异

性：

１４ 徐锡伟，陈桂华，于贵华，等／地学前缘（Ｅａｒｔｈ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　

Ｆｒｏｎｔｉｅｒｓ）２０１３，２０（３）ｈｔｔｐ

：／／ｗｗｗ．ｅａｒｔｈｓｃｉｅｎｃｅｆｒｏｎｔｉｅｒｓ．ｎｅｔ．ｃｎ　地学前缘，２０１３，２０（３）（１

）历史上龙门山推覆构造带中段至岷山一带曾发生过１６３０年虎牙６．５级地震、１７１３年叠溪７级地震、１９３２年叠溪７．５级地震、１９６０年松潘６．７级地震、１９７６年３次震级为６．７≤Ｍ≤７．２的松潘地震群和２００８年汶川８级地震等，而南段仅记录到１３２７年６级地震、１９４１年６级地震、１９７０年６．２级地震和２０１３年芦山ＭＷ６．６级地震等，无论地震强度还是频度均低于中段至岷山一带。

（２）利用双差定位法对四川地震台网记录到的中小地震进行重新定位［１７］

，结果表明，龙门山推覆构造带中北段汶川地震前北川至平武之间ＭＬ≥２．０级中小地震活动稀少，但存在垂直推覆构造带走向的ＮＷ向地震条带，汶川地震之余震则填补了震前地震稀少状态；中段北川—映秀之间中小地震密集成带分布，汶川地震前具有较大面积显著低于区域平均ｂ值的异常低ｂ值、低ａ值和相对较高的ａ／ｂ值，

反映出汶川地震前高应力闭锁状态；映秀以南的南段则中小地震数量相对中段要少，

且分布较散，天全地区ｂ值中等偏高，相对低的ａ值和偏低的ａ／ｂ值，

表明断层面处于较低应力水平；

但宝兴—大邑之间中等偏低的ｂ值和相对较高的ａ／ｂ值组合表明芦山地震前存在一定的发震危

险性［

１７－

１９］。（３

）在构造地质上，龙门山推覆构造带中段和南段主要发育着叠瓦状展布的后山断裂（汶川—茂汶断裂）、中央断裂（北川—映秀断裂）、前山断裂（彭县—灌县断裂）

和山前隐伏断裂等。但值得指出的是，

南段前山构造要较中段复杂得多，在龙门山推覆构造带前山断裂或双石—大川断裂下盘还存在着大邑隐伏断裂、蒲江—新津断裂和龙泉山断裂及其相关的熊蒲背斜、龙泉山背斜等多个逆断裂－褶皱带和

不同深度的多重滑脱面［

１１，２０］

，由于这些逆断裂－褶皱带分解了巴彦喀拉块体与华南块体之间总的挤压缩短量，使得南段每条逆断裂的滑动速率小于中段相应逆断裂的速率值。低温热年代学数据进一步表明，宝兴杂岩所在的龙门山推覆构造带南段的平均侵蚀速率为０．９～１．６ｍｍ／ａ

，差异剥蚀或隆升作用分散在耿达—陇东断裂（后山断裂）、盐井—五龙断裂（中央断裂）、双石—大川断裂（前山断裂）以及其东南侧一系列逆断裂－褶皱构造上，侵蚀速率明显高于彭灌杂岩所在的中段（０．６５ｍｍ／ａ），说明龙门山推覆构造带南段最新构造变形分布范围较中段更宽，中段主要集中在北川—映秀断裂、彭县—灌县断

裂和山前隐伏断裂上［

２１］

。（４

）地壳上地幔勘探和地震层析成像，特别是刘启元研究组利用川西台阵记录数据开展的各种层析成像和接收函数反演等研究显示，

华南地块西北端的四川盆地地壳厚度在４６～５２ｋｍ，中地壳整体表现出Ｐ和Ｓ波高速特征，上部１０ｋｍ为相对低速沉积层，地壳平均泊松比值较高在０．２８～０．３１；

巴彦喀拉块体东南端龙门山地区地壳厚度在５２～

６０ｋｍ，

地壳Ｐ和Ｓ波相对四川盆地整体表现出低速特征，在１４～５０ｋｍ深度范围存在Ｓ波楔状低速区，地壳平均泊松比值较高，在０．２９～０．３１。由于受映秀南深度在９０ｋｍ以上ＮＷ向低速异常条带

的影响，巴彦喀拉块体与华南块体之间的龙门山推覆构造带表现出明显的南北分段现象：２００８年汶川地震及其余震分布带所在的龙门山推覆构造带中段表现为高速异常，１２～２３ｋｍ深度范围的Ｓ波速度可达４．０ｋｍ／ｓ，地壳平均泊松比为０．３１～０．３２；芦山地震的南段地壳虽然也为高速异常，但较中段要

明显偏低［

２２－

２７］。这一ＮＷ向低速异常条带成为龙门山推覆构造带地震破裂分段的持久性横向边界构造。

（５

）跨过龙门山推覆构造带南段（宝兴附近）和中段（映秀和北川附近）等３条大地电磁（ＭＴ）剖面探测显示，巴颜喀拉块体东南端或松潘－甘孜地块，在上地壳高阻层下方存在地壳低阻层或高导层，低阻层顶面埋深约为２０ｋｍ，南段靠近鲜水河断裂埋深约为１０ｋｍ；龙门山推覆构造带自地表附近到上地幔存在高阻体（ＨＲＢ），高阻体横向范围自龙门山推覆构造带东边界彭灌断裂向西扩展到茂汶断裂以西约２０ｋｍ，深部向东南与四川盆地的高阻基底相连接，在地壳中不存在与龙门山推覆构造带西侧高导层相连接的低阻层；

龙门山推覆构造带３条主干断裂均倾向西北，在深部２０ｋｍ附近交汇，尖灭在高导层顶面附近；

除中段汶川地震起始破裂点附近下方高阻体内约１０～２０ｋｍ深度范围出现电导率升高的局部区域外，中段其他地段高阻体较完整，但芦山地震起始破裂点位于高阻体与其东南侧次低阻

体的接触边界附近［

２８］

。从上述地质与地球物理勘探可知，龙门山推覆构造带发生汶川地震的中段和发生芦山地震南段具有明显的深浅构造背景差异：中段最新构造变形集中在宽度约３０ｋｍ的北川—映秀断裂、彭县—灌县断裂和山前隐伏断裂上，地壳上部发震层（≤２

０ｋｍ）

徐锡伟，陈桂华，于贵华，等／地学前缘（Ｅａｒｔｈ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｆｒｏｎｔｉｅｒｓ）２０１３，２０（３） １５　

ｈｔｔｐ

：／／ｗｗｗ．ｅａｒｔｈｓｃｉｅｎｃｅｆｒｏｎｔｉｅｒｓ．ｎｅｔ．ｃｎ　地学前缘，２０１３，２０（３）为强度较大的高速介质区，下部中下地壳为相对软弱的低速结构。而南段最新构造变形分散在宽度至

少约１５０ｋｍ的耿达—陇东断裂、盐井—五龙断裂、双石—大川断裂、大邑断裂、蒲江—新津断裂和龙泉山断裂及其相关褶皱构造上，

尽管也为高速介质区，但其Ｐ、Ｓ波速度较中段要小，反映出南段上地壳岩石强度比中段要弱，推测中段和南段断裂错动的力学行为应有所不同。

２　芦山地震发震构造模型

据芦山地震震后应急科学考察可知，在中国地震局颁布的芦山地震高烈度的Ⅷ和Ⅸ区芦山县、宝

兴县、天全县、雅安市雨城区等范围内，特别是耿达—陇东断裂、盐井—五龙断裂、双石—大川断裂、大邑隐伏断裂沿线均没有发现具有构造地质意义的地震地表破裂带，仅在各山前陡坡地带出现平行于山麓陡坡的张性地裂缝、山地基岩崩塌和滑坡等边坡震动失稳现象（

图３），以及河流低阶地喷水冒砂等砂土液化现象，说明芦山地震应为震源断层尚未

出露到地表的盲逆断层型地震［

３］

。图３　芦山地震震中区次生地表破裂现象

Ｆｉｇ．３　Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　

ｓｕｒｆａｃｅ　ｒｕｐｔｕｒｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｅｐｉｃｅｎｔｅｒ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｌｕｓｈａｎ　ｅａｒｔｈｑｕａｋｅａ—雅安雨城区上里镇箭杆林村地面顺坡ＮＥ向张性地裂缝，镜头向ＮＥ；ｂ—宝兴县大溪乡双石—大川断裂沿

线张性地裂缝，镜头向ＳＷ；ｃ—宝兴县大溪乡曹家村附近滑坡体及其相关侧翼张性地裂缝，镜头向ＳＷ。

２．１　震源断层几何结构

利用从中国地震台网中心下载的２０１３年４月２０日８时０２分至２０１３年４月２６日２３时５９分的

震相数据，使用双差定位方法对芦山地震及其２　２９１个余震进行了重新定位，结果显示平面上余震呈

ＮＥ　

３２°向密集条带状分布，密集条带ＮＥ向长约４５ｋｍ，ＮＷ向宽约２７ｋｍ，这一余震条带不仅跨越了双石—大川断裂的上、下盘，还明显斜切双石—大川断裂地表迹线（图４），说明芦山地震与地表出露的双石—大川断裂关系不大，从空间切割关系分析芦山地震的发震断层在形成时间上应比双石—大川断裂晚，为正在形成、发育过程中的新生断层。另外，芦山地震主震及其余震序列震源深度优势分布在１３～２２ｋｍ范围内，深度≤９ｋｍ的上地壳很少有

余震发生（

图５），说明正在形成过程中的盲逆断层上断点埋藏在９ｋｍ以下的地壳中，

尚未延伸到９ｋｍ以上的上地壳上部。更为重要的是，在横切余震密集条带的ＮＷ向深度剖面上，重新定位的余震密集带存在有与震源机制解或震源断层一致的向ＮＷ倾斜特征，

这一向ＮＷ倾斜的密集余震带应为芦山地震错动面或地下盲逆断层震后调整滑动的产物，

用最小二乘法拟合剖面密集带，即可推测盲逆断层平均走向２１２°，倾向ＮＷ，倾角３８°±２°，埋藏在地下９ｋｍ之下（图５），即可推测芦山地震震源深度以上至地下９ｋｍ左右发震断层的平均倾角约为３８°，与多家科研机构给出的芦山地震震源机制解或推测发震断层倾角基本一致（表１

）。

１６

徐锡伟，陈桂华，于贵华，等／地学前缘（Ｅａｒｔｈ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｆｒｏｎｔｉｅｒｓ）２０１３，２０（３）

ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅａｒｔｈｓｃｉｅｎｃｅｆｒｏｎｔｉｅｒｓ．ｎｅｔ．ｃｎ　地学前缘，２０１３，２０（３）

徐锡伟，陈桂华，于贵华，等／地学前缘（Ｅａｒｔｈ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　

Ｆｒｏｎｔｉｅｒｓ）２０１３，２０（３） １７　

ｈｔｔｐ

：／／ｗｗｗ．ｅａｒｔｈｓｃｉｅｎｃｅｆｒｏｎｔｉｅｒｓ．ｎｅｔ．ｃｎ　地学前缘，２０１３，２０（３）表１　芦山地震震源机制解

Ｔａｂｌｅ　１　Ｆｏｃａｌ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｌｕｓｈａｎ　ｅａｒｔｈｑ

ｕａｋｅ研究者或科研机构走向／（°）倾角／（°）滑动角／（°）深度／ｋｍ矩震级

ＭＷ

美国ＵＳＧＳ　１９８　３２　７１　１２．３　６．６ＧｌｏｂａｌＣＭＴ　

２１０　３８　９６　２２　６．６刘杰等，２０１３［２９］２１４　３９　１００　１９　６．４曾祥方等，２０１３［３０］２１２　４７　９３　１２　６．７谢祖军等，２０１３［３１］２１０　

４４　

９１　１６　６．７王卫民等，２０１３［

２］２０５．０　３８．５　

８８．８　

１０．２　

６．７

据出现地震地表破裂带的地震统计，震级≥６．５级地震可能会沿发震活动断层形成数ｋｍ至百ｋｍ

量级长的地表破裂带［３２］

，但发生在挤压褶皱区深

部尚未出露地表的盲逆断层上的地震常常例外，这些地震称之为盲逆断层型地震（ｂｌｉｎｄ　

ｔｈｒｕｓｔｅａｒｔｈｑｕａｋｅ）或褶皱地震（ｆｏｌｄ　ｅａｒｔｈｑ

ｕａｋｅ）［３３－

３５］。例如，１９８０年阿尔及利亚阿斯南（ＥＬ　

Ａｓｎａｍ）地震、１９８３年美国科林加（Ｃｏｌｉｎｇ

ａ）地震、１９８７年美国怀特莱露（Ｗｈｉｔｔｉｅｒ　Ｎａｒｒｏｗｓ）地震和１９０６年北天山玛纳斯地震等就属于这类地震，它们的共同特征是横跨盲逆断层的垂直剖面上余震常呈面状分布，沿地表可见活动断层没有形成地震地表破裂带，但在地壳中埋藏的盲逆断层上断点两侧可观测到或测量到背斜状隆起，因而在震中附近可见

背斜状隆起山地［３３－

３７］，这些背斜状隆起山地是盲

逆断层上断点断展背斜抬升在地表的反映；出露地表的活动断层引发的地震，不仅沿活动断层能够形成地表破裂带，在剖面上其余震也沿断层集

中呈线状优势排列［３４］

。因此，芦山地震应属盲逆

断层型地震。

２．２　地震构造模型分析

综上所述，芦山地震震区存在以下观察事实：震源断层或盲逆断层上断点埋深在９ｋｍ附近，不存在明显有构造地质意义的地震地表破裂带，在芦山

地震Ⅸ度极震区灾害特别严重的芦山县城、隆兴乡、龙门乡、宝盛乡等呈ＮＮＥ向带状分布，以及在芦山县芦阳镇、隆兴乡、龙门乡、宝盛乡等一线以东至火井镇、高何镇、夹关镇、名山县蒙阳镇、雅安市对岩镇一线之间存在着天宫庙—老熊洞和上里—下里等两个左阶斜列背斜山等事实，推测盲逆断层位于背斜山下部，背斜山应为盲逆断层向上扩展过程中吸收、转换下部盲逆断层错动或位移而在其上断点之上发

育的断层扩展背斜，即断展背斜，深部盲逆断层面附近余震密集分布，

断展背斜两翼膝折带附近由于变形较大也有线状分布的余震存在。因此，芦山地震的地震构造模型符合断展背斜模型（图５）：在斜列背斜山地及其毗邻区为地壳缩短和背斜山隆升区，对应于天宫庙—老熊洞背斜山和上里—下里背斜山，在双石、龙门乡、隆兴乡等地发现的６～８ｃｍ缩

短现象［３］是背斜山北翼附近确实存在同震挤压的例

证（图５）。另外，在背斜山地附近地表发育的ＮＥ向张性地裂缝有一部分可能是背斜山地及其毗邻区背斜状隆升顶部形成的次级弯矩正断层，属山地背斜状隆升的次生地表破裂。可见，盲逆断层及其上部断展背斜模型作为一级近视模型，不仅是芦山地震震源发震断层，还可能是地表可见背斜山地隆升的构造原因。

２．３　盲逆断层断展背斜模型初步验证

采用龙门山推覆构造带下部５层弹性介质的分

层地壳结构模型［

３８］

及其物性参数（表２），震源破裂模型取断层面长度为６６ｋｍ，倾角３８°，最大同震位移１．６ｍ，

断层面倾向方向分为７层，走向方向分为１１层［２］

，利用考虑重力影响的地壳分层程序ＰＳ－ＧＲＮ／ＰＳＣＭＰ［３

９］

，计算了芦山地震的同震位移场（图６）。地表同震位移场计算表明，地表最大同震水平位移位于上盘Ｅ１０３°，Ｎ３０．４°位置附近，计算水平位移量在１６．４ｃｍ左右，盲逆断层上盘其他地段的同震水平位移≤１１ｃｍ，运动方向为东南向；下盘最大同震水平位移位于Ｅ１０３．２°，Ｎ３０．２°附近，最大位移量大致在１２．６ｃｍ左右，但下盘地它地段位移≤６ｃ

ｍ，运动方向为西北向。由此可见，在盲逆断层两侧或者断展背斜及其毗邻区地壳存在着ＮＷ向至ＳＥ向缩短，缩短量约为１７ｃｍ（图６），反映出震源断层应为纯逆断层型，与已有的震源机制解

（表１）和震源破裂过程反演结果非常吻合［

２］

。这一地壳缩短最终表现为震中区背斜山地的隆升和在隆

升范围内发育大量平行于隆升方向的次生地表张性地裂缝或次级弯矩断层等地表破坏现象。位于芦山县城附近ＧＰＳ连续观测点（ＬＳ０５）监测到约７．６ｃｍ的垂向同震抬升，以及ＮＷ侧远离断展背斜隆起区或块体ＳＥ向运动后方的灵关镇观测点（ＬＳ０６）

监测到约１．５ｃｍ的垂向下降等观测数据［４

０］

，比较符合盲逆断层上断点断展背斜局部隆升的模型预测，

说明盲逆断层断展背斜模型具有较好的合理性。

１８ 徐锡伟，陈桂华，于贵华，等／地学前缘（Ｅａｒｔｈ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　

Ｆｒｏｎｔｉｅｒｓ）２０１３，２０（３）ｈｔｔｐ

：／／ｗｗｗ．ｅａｒｔｈｓｃｉｅｎｃｅｆｒｏｎｔｉｅｒｓ．ｎｅｔ．ｃｎ　地学前缘，２０１３，２０（３）表２　龙门山推覆构造带及其邻区分层地壳模型［

３８］

Ｔａｂｌｅ　２　Ｌａｙ

ｅｒｅｄ　ｃｒｕｓｔａｌ　ｍｏｄｅｌ　ｂｅｎｅａｔｈｔｈｅ　Ｌｏｎｇ

ｍｅｎｓｈａｎ　ｔｈｒｕｓｔ　ｂｅｌｔ［３８

］

序号厚度／ｋｍＰ波速度／

（ｋｍ·ｓ

－１）Ｓ波速度／

（ｋｍ·ｓ

－１）密度／（ｋｇ·ｍ－３）１　１．５　２．５　１．２　２　１００２　６．５　４．５　２．６　２　５００３　９　６．２　３．６　２　８００４　１２　６．２　３．６　２　８５０５　

１２　

６．８　

３．８　

２　

９５

０图６　芦山地震地表同震位移场模拟值分布图

Ｆｉｇ．６　Ｍａｐ　ｓｈｏｗｉｎｇ　ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｃｏｓｅｉｓｍｉｃ　ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ　ｆｉｅｌｄ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　

ｔｈｅ　Ｌｕｓｈａｎ　ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ蓝色箭头代表位移场；黑色箭头代表盲逆断层附近上盘向ＳＥ向运动的最大值和平均值；

绿色箭头代表盲逆断层附近下盘向ＮＷ向运动的最大值和平均值。

３　汶川地震与芦山地震关系讨论

汶川地震矩震级ＭＷ７．９，

余震密集带长约３００ｋｍ，

从主震、余震时空分布可以看出汶川地震破裂从西南向北东方向扩展（图１），震源机制解显示汶川地震以逆冲为主兼有右旋走滑分量，沿北川—映秀断裂和彭县—灌县断裂形成了长度分别为２４０ｋｍ和７２ｋｍ的地震地表破裂带，

最大垂直位移约６．５ｍ，右旋走滑位移４．９ｍ，

同震地壳缩短量约７ｍ［８－１

０，１５］

，发震断层为出露地表的走滑逆断层；西南端与芦山地震余震密集带北东端之间尚有约３５ｋｍ的余震空缺（图２），历史上曾于１９７０年２月２４日发生过一次６．２级地震（图２），这一余震空缺段未来的发震危险性值得进一步监测和研究。芦山地震矩震级ＭＷ６．７，远小于汶川地震震级，主震、余震时空分布显示地震破裂从北东向西南方向扩展（图１）

，

徐锡伟，陈桂华，于贵华，等／地学前缘（Ｅａｒｔｈ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｆｒｏｎｔｉｅｒｓ）２０１３，２０（３） １９　

ｈｔｔｐ

：／／ｗｗｗ．ｅａｒｔｈｓｃｉｅｎｃｅｆｒｏｎｔｉｅｒｓ．ｎｅｔ．ｃｎ　地学前缘，２０１３，２０（３）在地表除可见砂土液化、张性地裂缝、山地基岩崩塌和滑坡等边坡重力震动效应形成的次生地表破裂外，没有发现明显的地震地表破裂带，发震断层为尚未出露地表、上断点埋藏在地下９ｋｍ附近的盲逆断层，

地表变形主要表现为背斜山地局部隆升和隆升区段的地壳缩短。此外，汶川地震后地质与地球物理研究表明，龙门山推覆构造带以映秀南ＮＷ向地壳上地幔（０～９０ｋｍ深度范围）低速体为界，发生汶川地震的中段和发生芦山地震的南段在速度结构和地表变形样式等方面存在着明显差异，它们应该是龙门山推覆构造带上两个具有独立发震能力的不同地震破裂段落。如果假定主震后余震密集分布条带代表主震震源破裂体范围的话，则汶川地震与芦山地震震源破裂体在空间上没有重叠关系（图２），因此汶川地震和芦山地震应该是龙门山推覆构造带中段和南段的两次独立事件，不是主余震关系。但考虑到芦山地震震源区位于２００８年汶川地震形成的库仑应力增加区域

内［

４１－

４２］，可以说汶川地震对芦山地震有触发作用或可能使芦山地震提前发生。

４　结论

芦山地震发生在龙门山推覆构造带南段双石—大川断裂附近，但双石—大川断裂不是芦山地震的发震断层。重新定位后余震密集带空间分布特征、震源机制解、地震灾害严重带ＮＥ向线状延伸、地表存在两个ＮＥ向左阶斜列的天宫庙—老熊洞和上

里—下里等背斜山，

以及弹性力学模拟等表明，芦山地震的发震断层为上断点仍埋藏在地下９ｋｍ附近的一条走向２１２°、倾向ＮＷ、倾角约３８°的一条盲逆断层。该盲逆断层及其上断点顶部的断展背斜为芦山地震的地震构造模型，这一模型能够很好地解释极震区见到的地壳局部缩短、ＮＥ向密集张性地裂缝和连续ＧＰＳ观测到的抬升和下降地段等许多现象，进一步说明模型具有很好的合理性。如果假定余震的空间分布代表震源破裂体的空间范围，

结合龙门山推覆构造带中段和南段地质与地球物理反映出的地震破裂分段特性等，震源破裂体在空间上没有任何重叠，以及地震构造模型和震源机制等差别，可以认为２００８年汶川地震与芦山地震是龙门山推覆构造带中段和南段两个独立的地震破裂事件。

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Ｅ．Ｓｔｒｅｓｓ　ｃｈａｎｇｅｓ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　２００８Ｗｅｎ－ｃｈｕａｎ　ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ　ａｎｄ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｈａｚａｒｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｓｉｃｈｕａｎ　Ｂａｓｉｎ［Ｊ］．Ｎａｔｕｒｅ，２００８：５０９－

５１０．ｄｏｉ：１０．１０３８／ｎａｔｕｒｅ０７１７７．［４２］　Ｔｏｄａ　Ｓ，Ｌｉｎ　Ｊ，Ｍｅｇｈｒａｏｕｉ　Ｍ，ｅｔ　ａｌ．１２Ｍａｙ　

２００８　Ｍ＝７．９Ｗｅｎｃｈｕａｎ，Ｃｈｉｎａ，ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ　ｔｏ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｆａｉｌｕｒｅｓｔｒｅｓｓ　ａｎｄ　ｓｅｉｓｍｉｃｉｔｙ　ｒａｔｅ　ｏｎ　ｔｈｒｅｅ　ｍａｊｏｒ　ｆａｕｌｔ　ｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］．Ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，２００８，３５（１７）：Ｌ１７３０５．ｄｏｉ：１０．１０２９／２００８ＧＬ０３４９０３．