關(guān)于蘆山7.0級地震在龍門一帶是否存在同震地表破裂的討論

雷生學(xué) 冉勇康 王 虎 陳立春 李 西吳富峣 韓 非 劉成龍

1)中國地震局地質(zhì)研究所，活動構(gòu)造與火山重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029

2)天津市地震局，天津 300201

3)云南省地震局，昆明 650224

0 引言

2013年4月20日8時(shí)02分四川省蘆山縣北部發(fā)生MS7.0地震(圖1)，造成近200人遇難，上萬人受傷，大量房屋受損破壞(據(jù)新華網(wǎng) http:∥news.xinhuanet.com/politics/2013－04/21/c_115475722.htm)。震源機(jī)制解與破裂過程反演結(jié)果顯示震源破裂為走向NE、傾向NW、傾角33°～46°的逆沖斷層，地震破裂由NE向SW方向擴(kuò)展(劉成利，2013;陳立春等，2013;謝祖軍等，2013;Chen et al.，2013)。并沒有觀察到此次地震造成的明顯的同震地表破裂，徐錫偉等(2013)認(rèn)為蘆山地震為一次典型的盲逆斷層型地震，該盲逆斷層在地表上對應(yīng)于蘆山縣城與雅安雨城區(qū)之間安順鄉(xiāng)、高河鎮(zhèn)、上里鎮(zhèn)、下里鎮(zhèn)一帶的背斜山地，且其上斷點(diǎn)埋深約為9km。韓竹軍等(2013)在震后應(yīng)急考察中發(fā)現(xiàn)蘆山縣龍門鄉(xiāng)存在一系列的地震地表破裂跡象，如NE向線性分布的裂縫帶、磚塊的旋轉(zhuǎn)變形等，由此推測蘆山—龍門一線存在隱伏逆斷裂，并認(rèn)為該斷裂有可能是此次地震的發(fā)震斷裂。

圖1 蘆山地震震中及區(qū)域內(nèi)主要斷裂分布圖Fig.1 Distribution of the Lushan earthquake epicenter and the main faults in this region.

顯然，進(jìn)一步探討蘆山—龍門一線是否存在潛在的發(fā)震斷裂，無論是對研究蘆山7.0級地震的發(fā)震構(gòu)造，還是對災(zāi)區(qū)的重建規(guī)劃都十分重要。我們在龍門鄉(xiāng)開展了地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查、跨谷地的地質(zhì)剖面實(shí)測，槽探和人工地震勘探等工作，本文展示的是調(diào)查結(jié)果和一些初步認(rèn)識。

1 地震地表破裂跡象的調(diào)查與探測

1.1 地質(zhì)調(diào)查

龍門鄉(xiāng)位于蘆山縣蘆陽—龍門的NE向谷地里，在1/20萬的地質(zhì)圖上表示為一向斜谷地(圖2a、圖3a)。該向斜走向S40°W，長約30km，寬約18km，卷入向斜的地層有:蘆山組(E3l)棕紅色泥巖夾粉砂巖、名山組(E1～2m)棕紅色泥巖、大溪礫巖(K2E1d)、灌口組(K2g)棕紅色粉砂巖、砂質(zhì)泥巖和夾關(guān)組(K2j)棕紅色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖，第四系松散堆積物覆蓋在老的基巖上，厚度一般＜10m，河谷底部或岸壁上大都見到基巖出露，巖層完整連續(xù)。圖3b為在龍門鄉(xiāng)隆興村一帶跨谷地實(shí)地測量的地質(zhì)剖面，結(jié)果顯示了寬緩的向斜構(gòu)造，向斜兩翼名山組(E1～2m)地層完整(具體位置為圖3a中A—A'測線)，總體產(chǎn)狀較緩(＜25°)，向斜核部向SW潛伏，角度10°左右，其核部并不在現(xiàn)代河床位置上，而是在河流西岸道路的西側(cè)。值得注意的是向斜的兩翼或軸部都未發(fā)現(xiàn)斷裂，更不存在晚第四紀(jì)的活動斷裂。

1.2 槽探工作

圖2 蘆山－龍門向斜在龍門鄉(xiāng)的照片(a);龍門鄉(xiāng)青龍場村探槽附近的地貌陡坎(b)Fig.2 Images of the Lushan-Longmen Syncline(a)，and the geomorphologic scarp near the trench at Qinglongchang Village，Longmen(b).

4.20蘆山地震后，有學(xué)者在龍門鄉(xiāng)青龍場村張伙組西北的水泥渠邊上發(fā)現(xiàn)2條裂縫帶，并測量了相應(yīng)的破裂帶寬度和抬升量(韓竹軍等，2013)。與裂縫帶走向平行，距離3～5m處可見高1.5～2m的線性陡坎(圖2b)。我們在此水泥渠東南側(cè)(30.2557°N，103.0120°E)，跨裂縫帶和地貌陡坎開挖了1個(gè)走向約140°、長約53m的探槽，探槽解譯如下(圖4):

U1:灰色河床相礫石層，可見巨大漂礫，磨圓較好。礫石的成分主要有花崗巖、砂巖、閃長巖等;

U2:灰綠色、灰黃色砂土和粉細(xì)砂層，局部為中細(xì)砂。該層頂部為一厚2～3cm的鈣質(zhì)結(jié)核層;

U3:棕紅色黏土層，含少量螺殼個(gè)體，偶見細(xì)角礫;

U4:青灰色細(xì)砂層，該層在陡坎下部發(fā)育;

U5:青灰色細(xì)砂質(zhì)黏土層，該層較穩(wěn)定;

U6:棕紅色黏土層;

圖3 蘆山－龍門向斜的地質(zhì)構(gòu)造圖(a);龍門向斜(隆興村)名山組地層實(shí)測剖面圖(b)Fig.3 The geological structure map(a)and the sketch map(b)of the Lushan-Longmen syncline.

U7:棕紅色黏土層，應(yīng)該是在階地陡坎侵蝕后形成，與U2、U3侵蝕界面清晰;

U8:現(xiàn)代耕作土;

U9:底部見白色石灰層，挖掘時(shí)發(fā)現(xiàn)人骨、錢幣等，推測為早期墳?zāi)埂?/p>

其中，U1層內(nèi)的巨大漂礫、大礫石底面近乎水平，未見定向排列現(xiàn)象，該層的頂面也基本平直，未見明顯的形變痕跡，除了在局部呈現(xiàn)起伏落差(可能為原古地形所致——河床凹凸不平或者為階地陡坎)。其他各層也沒有見到所謂的“地震地表破裂跡象”向下延伸現(xiàn)象。因此，探槽結(jié)果表明，在近地表處并不存在構(gòu)造意義上的同震破裂，也不存在斷層活動跡象。探槽揭露的陡坎兩側(cè)為不整合接觸的兩套河流相地層，顯示探槽跨過的地貌陡坎實(shí)為龍門河Ⅲ級和Ⅱ級階地的分界陡坎，而不是斷層陡坎。

1.3 物探結(jié)果

在龍門鄉(xiāng)青龍場村布設(shè)了1條橫跨上述“地表破裂跡象”的人工地震物探剖面(具體位置為圖3a中 B—B'測線)，起點(diǎn)坐標(biāo)為(30.2478°N，103.0106°E)，終點(diǎn)坐標(biāo)為(30.2574°N，103.0041°E)，走向?yàn)镹W，全長約1.2km。結(jié)果如圖5和圖6所示，可辨識出4個(gè)較為清晰的反射界面，其中T1界面最為清晰連續(xù)，巖層雖有起伏但基本呈水平形態(tài)。其他3個(gè)界面在剖面樁號750m以東也基本呈水平狀展布，向西則明顯地向上抬升——這與地表觀察到的蘆山－龍門向斜在此處的形態(tài)相符。綜合判定:在地表下約100m深度內(nèi)，巖層反射界面清晰連續(xù)未見斷層，而且至少在800m深度范圍內(nèi)也不存在隱伏斷裂。

圖5 龍門鄉(xiāng)人工地震物探剖面圖Fig.5 The artificial seismic prospecting profile at Longmen Township.

圖6 龍門鄉(xiāng)人工地震物探結(jié)果地質(zhì)解釋簡圖Fig.6 The geological interpretation sketch map for the artificial seismic prospecting profile outcome at Longmen Township.

2 討論與結(jié)論

盡管震后有學(xué)者在蘆山縣龍門鄉(xiāng)發(fā)現(xiàn)了一系列的“地震地表破裂跡象”，如龍門新街二段的路面脆性破裂、張伙組水泥渠邊上2條密集的裂縫帶和王伙組河心白塔附近磚塊的旋轉(zhuǎn)變形等，它們呈線性分布(韓竹軍等，2013)，但是地質(zhì)調(diào)查、探槽和淺層人工地震探測表明:這些所謂的“地震地表破裂跡象”并沒有向下延伸，龍門鄉(xiāng)不存在同震地表破裂，至少在800m深度范圍內(nèi)不存在隱伏斷裂或盲斷層。此帶上的地裂縫等現(xiàn)象不是由斷層位錯引起，而更可能是地震動在階地陡坎附近造成的地基或邊坡效應(yīng)所致。

陳立春，冉勇康，王虎，等.2013.蘆山地震與龍門山斷裂帶南段活動性［J］.科學(xué)通報(bào)，58(20):1925—1932.

CHEN Li-chun，RAN Yong-kang，WANG Hu，et al.2013.The Lushan MS7.0 earthquake and activity of the southern segment of the Longmenshan Fault zone［J］.Chinese Science Bulletin，58(20):1925—1932(in Chinese).

韓竹軍，任治坤，王虎，等.2013.蘆山縣龍門鄉(xiāng)“4.20”蘆山7.0級地震地表破裂跡象與意義 ［J］.地震地質(zhì)，35(2):388—397.doi:10.3969/j.issn.0253－4967.2013.02.017.

HAN Zhu-jun，REN Zhi-kun，WANG Hu，et al.2013.The surface rupture signs of the Lushan“4.20”MS7.0 earthquake at Longmen Township，Lushan County and its discussion［J］.Seismology and Geology，35(2):388—397(in Chinese).

劉成利，鄭勇，葛粲，等.2013.2013年蘆山7.0級地震的動態(tài)破裂過程［J］.中國科學(xué)(D輯)，43(6):1020—1026.

LIU Cheng-li，ZHENG Yong，GE Can，et al.2013.Rupture process of the M7.0 Lushan earthquake［J］.Science in China(Ser D)，43(6):1020—1026(in Chinese).

謝祖軍，金筆凱，鄭勇，等.2013.近遠(yuǎn)震波形反演2013年蘆山地震震源參數(shù) ［J］.中國科學(xué)(D輯)，43(6):1010—1019.

XIE Zu-jun，JIN Bi-kai，ZHENG Yong，et al.2013.Source parameters inversion of the 2013 Lushan earthquake by combining teleseismic waveforms and local seismograms［J］.Science in China(Ser D)，43(6):1010—1019(in Chinese).

徐錫偉，聞學(xué)澤，韓竹軍，等.2013.四川蘆山7.0級強(qiáng)震:一次典型的盲逆斷層型地震 ［J］.科學(xué)通報(bào)，58(20):1887—1893.

XU Xi-wei，WEN Xue-ze，HAN Zhu-jun，et al.2013.Lushan MS7.0 earthquake:A blind reserve-fault earthquake［J］.Chinese Science Bulletin，58(20):1887—1893(in Chinese).

Chen L C，Wang H，Ran Y K，et al.2013.The 2013 Lushan MS7.0 earthquake:Varied seismogenic structure from the 2008 Wenchuan earthquake［J］.Seismological Research Letters(in press).