汶川8.0級地震前龍門山斷裂帶地傾斜面變化特征研究*

張創(chuàng)軍 邵輝成 史春偉 陳嘉選

(1)陜西省地震局乾陵地震臺，咸陽 713300 2)陜西省地震局，西安710068)

汶川8.0級地震前龍門山斷裂帶地傾斜面變化特征研究*

張創(chuàng)軍1)邵輝成2)史春偉1)陳嘉選1)

(1)陜西省地震局乾陵地震臺，咸陽 713300 2)陜西省地震局，西安710068)

探討汶川8.0級地震前龍門山斷裂帶區(qū)域地傾斜面的形變特征，分析表明震前區(qū)域地傾斜面在水平形變變化上呈現(xiàn)由龍門山斷裂帶兩側(cè)向中央擠壓特征;垂直形變變化呈現(xiàn)龍門山斷裂帶西北側(cè)的后山斷裂持續(xù)抬升隆起，東南側(cè)前山斷裂的雅安等區(qū)域持續(xù)下沉特征;震源附近的汶川區(qū)域地傾斜面從2005年下半年至2006年出現(xiàn)了垂直和水平形變顯著加速增大的趨勢。

汶川地震;龍門山斷裂帶;地傾斜;面傾角;面方位角

1 前言

汶川8.0級強(qiáng)震發(fā)生在龍門山斷裂帶，該斷裂帶位于四川省的西北部，是由一系列壓性、壓扭性斷裂及褶皺組成的逆沖斷裂帶［1，2］，地震沿龍門山中央斷裂向NE方向破裂，從而形成沿北東方向一系列地震波疊加子源，對川陜甘等相關(guān)地區(qū)造成了嚴(yán)重破壞［3］。

汶川地震是我國有詳細(xì)前兆觀測記錄以來，首次發(fā)生在大陸板內(nèi)甘青塊體與華南塊體邊界帶——龍門山斷裂帶上8.0級逆沖型大地震，震前沒有前震，是否也沒有震前形變異常?這是科學(xué)界共同關(guān)心的問題。一些地震工作者己對震前的斷層形變異常、重力異常有了初步的研究［2，4-6］，但對于震前的地傾斜形變異常變化研究較少，本文將著重應(yīng)用龍門山斷裂帶區(qū)域地傾斜觀測結(jié)果分析汶川地震前地傾斜面的形變特征，探討地震的孕震機(jī)理。

2 資料來源與計(jì)算

設(shè)φ1、φ2分別是傾斜儀兩個不同方向(α1、α2)上的傾斜觀測值，求面傾斜量和面傾斜方向的公式為［7］：

計(jì)算資料來源于松潘、茂縣、汶川、雅安、康定、峨眉等定點(diǎn)形變臺站(圖1)，并依據(jù)式(1)把研究區(qū)域地傾斜觀測得到的EW、NS向的單分量傾斜量歸算為平面的傾斜角度和面傾斜方位角。

圖1 地傾斜臺站分布Fig.1 Distribution of the crustal tilt observation stations

3 震前龍門山斷裂帶地傾斜面傾角變化特征

對龍門山斷裂帶區(qū)域地傾斜臺站2003—2008年觀測資料的計(jì)算得到的結(jié)果如圖2、3所示。

從圖2可知，龍門山斷裂帶北段的汶川、茂縣、松潘，從2005年開始地傾斜面傾角持續(xù)增大，其中汶川2006-05—2007-04月呈加速突變增大狀態(tài)。

圖3為龍門山斷裂帶南段康定、雅安、峨眉交大2003—2008年地傾斜面傾角的變化。由圖3可以看出，雅安地傾斜面傾角自2005年開始出現(xiàn)持續(xù)減小，康定傾角自2006年9月后持續(xù)增大，峨眉交大傾角自2005年開始加速增大。

圖2 汶川、茂汶、松潘2003—2008年地傾斜面傾角變化Fig.2 Surface inclination angle of the crustal tilt in Wenchuan，Maoxian and Songpan from 2003 to 2008

圖3 雅安、康定、峨眉交大2003—2008年地傾斜面傾角變化Fig.3 Surface inclination angle of the crustal tilt in Yaan，Kangding and Emei Jiaotong University from 2003 to 2008

為進(jìn)一步分析龍門山地區(qū)的地面變化，我們分析了該地區(qū)跨斷層形變觀測結(jié)果(圖4，圖5)。

從圖5可以看出，離震中最近的七盤溝A-C水準(zhǔn)測線測值從2005年開始出現(xiàn)持續(xù)上升，其中2006年出現(xiàn)顯著上升。對比汶川臺地傾斜面傾角的變化，兩者的形態(tài)一致。

4 震前龍門山斷裂帶地傾斜面方位角變化特征

龍門山地區(qū)2003—2008年的地傾斜面方位角變化如圖6、圖7所示。

圖4 龍門山斷裂帶附近跨斷層測點(diǎn)分布Fig.4 Distribution of the cross-fault surveying points nearby the Longmenshan fault zone

圖5 七盤溝流動水準(zhǔn)觀測曲線Fig.5 Data curves at Qipangou of mobile leveling

圖6 汶川、茂汶、松潘2003—2008年地傾斜面方位角變化Fig.6 Surface azinuth change of the crustal tilt in Wenchuan，Maoxian and Songpan from 2003 to 2008

從圖6可以看出，2005—2006年汶川臺傾斜方位角出現(xiàn)加速減小變化，2007年后至發(fā)震前，地傾斜面水平運(yùn)動方向改變，呈現(xiàn)指向龍門山中央斷裂的水平右旋順時針伸張變化。茂縣和松潘的地傾斜方位角自2005年開始持續(xù)增大，且區(qū)域地傾斜面一直呈現(xiàn)指向斷層方向的水平右旋順時針變化特征。

由圖7可以看出，雅安臺傾斜方位角從2007年開始加速減小，康定臺傾斜方位角2006—2007年出現(xiàn)加速增大的變化。峨眉交大的傾斜方位角從2003年起持續(xù)減小。

5 分析

表1、表2分別列出了震前龍門山區(qū)域各臺站地傾斜面傾角和方位角的變化參數(shù)。

圖7 雅安、康定、峨眉交大2003—2008年地傾斜面方位角變化Fig.7 Surface azinuth change of the crustal tilt in Yaan，Kangding and Emei Jiaotong University from 2003 to 2008

根據(jù)表1、表2地面傾斜計(jì)算結(jié)果，汶川8.0級地震前龍門山斷裂帶區(qū)域地傾斜面的中期變化特征所揭示的地殼形變垂直和水平運(yùn)動特征綜合特征如圖8所示。由圖8可以看出，震前地傾斜面呈現(xiàn)出龍門山斷裂帶兩側(cè)向中央擠壓，龍門山斷裂帶西北側(cè)的后山斷裂持續(xù)抬升隆起，東南側(cè)前山斷裂的雅安等區(qū)域持續(xù)下沉。震中附近的汶川臺區(qū)域地傾斜面特征從2005年下半年至2006年出現(xiàn)了垂直和水平形變顯著加速增大趨勢。這進(jìn)一步印證了汶川地震“壓升、沖降”［5］的孕育模式。

圖8 汶川地震前龍門山斷裂帶區(qū)域地傾斜面的形變綜合特征Fig.8 Integrate characteristics of tilt surface deformation in the Longmenshan fault zone before Wenchuan earthquake

表1 汶川8級地震前龍門山區(qū)域地傾斜面傾角變化Tab.1 Surface inelination change of the crustal tilt in the Longmenshan area before Wenchuan earthquake

表2 汶川8級地震前龍門山區(qū)域地傾斜面方位角變化Tab.2 Surface azimuth change of the crustal tilt in the Longmenshan area before Wenchuan earthquake

6 結(jié)束語

1)自汶川8級地震前的2005年下半年開始，龍門山斷裂帶區(qū)域地傾斜面出現(xiàn)整體趨勢加速運(yùn)動變化，面傾斜方向在水平形變變化上呈現(xiàn)由兩側(cè)的后山斷裂、前山斷裂向中央斷裂持續(xù)加速擠壓特征;面傾斜量在垂直形變變化上呈現(xiàn)龍門山斷裂帶西北側(cè)的后山斷裂持續(xù)抬升隆起，東南側(cè)前山斷裂的雅安等區(qū)域持續(xù)下沉特征。

2)汶川地震前的短臨地傾斜形變異常不突出，而震前2～3年開始的中期異常卻較為顯著。從汶川臺地傾斜觀測資料可以看出，2005—2006年該臺地傾斜面傾角、方位角均出現(xiàn)顯著加速趨勢變化，2007年后至發(fā)震前地傾斜面特征呈現(xiàn)極其緩慢的變化，說明震前這段時間斷層已經(jīng)處于閉鎖狀態(tài)。

3)汶川地震前龍門山斷裂帶區(qū)域地傾斜資料反映的地傾斜面形變特征變化與跨斷層形變、GPS、重力測量的研究結(jié)果是一致的，這種變化較好地揭示了汶川地震“壓升、沖降”的孕育發(fā)生機(jī)理。

1 唐文清，等.基于GPS技術(shù)的活動斷裂監(jiān)測——以鮮水河、龍門山斷裂為例［J］.山地學(xué)報(bào)，2007，25(1)：103-107.

2 焦青，等.汶川8.0級地震前后龍門山斷裂帶活動特征淺析［J］.大地測量與地球動力學(xué)，2008，(4)：7-11.

3 張宇翔，袁志祥.汶川8.0級地震陜西災(zāi)區(qū)震害特征分析［J］.地震研究，2010，33(3)：329-335.

4 周碩愚，等.汶川8.0級地震前斷層形變異常及與其它大震的比較［J］.地震學(xué)報(bào)，2009，31(2)：140-151.

5 薄萬舉，等.汶川Ms8.0地震孕震機(jī)理的形變證據(jù)與模型推演［J］.地震，2009，29(1)：85-91.

6 祝意青，等.重力資料對2008年汶川Ms8.0地震的中期預(yù)測［J］.國際地震動態(tài)，2008，355(7)：36-39.

7 劉序儼，等.地面傾斜的形變特征及計(jì)算方法［J］.大地測量與地球動力學(xué)，2005，(1)：61-64.

RESEARCH ON SURFACE VARIATION CHARACTERISTICS OF GROUND TILT IN LONGMENSHAN FAULT ZONE BEFORE WENCHUAN Ms8.0 EARTHQUAKE

Zhang Chuangjun1)，Shao Huicheng2)，Shi Chunwei1)and Chen Jiaxuan1)

(1)Qianling Seismic station，Earthquake Administration of Shanxi Province，Xianyang 713300 2)Earthquake Administration of Shanxi Province，Xian710068)

The deformation characteristic changes of the crustal tilt surface in Longmenshan fault zone before Wenchuan Ms8.0 earthquake is discussed.The analysis shows that before the earthquake in the horizontal deformation change tilt surface there appeared the compresional characteristics from the two sides to central part of the fault zone and in the vertical deformation change of the Houshan fault which is on the northwest side of the Longmenshan fault was continuously lifting and the Qianshan fault on the southeast side of the Longmenshan fault subsiding.The Wenchuan area near the seismic focus presented evidently accelerative and inccreasing of the vertical and horizontal deformation characteristics from late 2005 to 2006.

Wenchuan Ms8.0 earthquake;Longmenshan fault zone;crustal tilt;surface inclination;surface azimuth

1671-5942(2011)Supp.-0006-04

2011-03-31

中國地震局“南北地震帶北段大震危險(xiǎn)性強(qiáng)化跟蹤研究”課題

張創(chuàng)軍，男，1972年生，高級工程師，主要從事地形變觀測分析工作.E-mail：qlszcj@163.com

P315.72+5

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