中国地震局地质研究所团队揭示了2013芦山Ms7.0地震的隐伏断层型发震构造

芦山Ms7.0地震震中由西北向东南分布着几条叠瓦状逆断层，分别为耿达—陇东、盐井—五龙和双石—大川断裂。紧急野外调查表明，沿这些活动断裂及其邻近地区未发现明显的地震地表破裂带，这些破裂表明该地区在地震期间发生了局部地壳缩短。中国地震局地质研究所徐锡伟研究员（应急管理部国家自然灾害防治研究院原创院院长，现在中国地质大学（北京）工作）等结合重新定位余震的空间分布和震源机制解，推断芦山地震属于典型的盲逆断层地震，建议有关部门应高度重视沿龙门山冲断带及其邻近地区的其他历史未破裂段。

构造背景

龙门山逆冲带位于青藏高原东缘，芦山和汶川地震都发生在此，由三条表面可见的亚平行叠瓦状逆断层组成，即山后断层、山中央断层和山前缘断层，以及一条正面盲冲断层(图1)。其中，山中央断层中段北川-映秀断层的长期垂直滑动速率为1 ~ 2 mm/a;推断龙门山逆冲带整体垂直滑动速率高达4 ~ 6 mm/a。地质研究推断整个龙门山冲断带北西向地壳缩短速率为10 mm/a，平衡地质剖面显示其地壳总缩短量高达40% ~ 60%。GPS研究表明，龙门山冲断带的地壳缩短不明显，目前的速度小于3 mm/a，在冲断带700 km宽范围内约为7 mm/a。

图1 芦山和汶川地震及其沿龙门山冲断带余震的空间分布构造图

生地表破裂与震源参数

根据对地表破裂地震的统计，我们知道一次MW6.5地震可以沿其发震活动断层产生长达数公里至数百公里的地表破裂带，但在隐蔽断层上发生的类似震级的储备断层地震通常是例外，但不会使地球表面破裂。这种类型的地震被称为盲逆冲地震或褶皱地震。这些事件的一个共同特征是，它们不会沿着表面可见的活动断层产生地表破裂带，而是通过断层向上传播在盲逆断层上方形成一个被称为背斜的宽拱，反映了地壳的缩短。如在双石镇双河村，存在一条长约1 km的北75°东向的地裂缝带，水、砂沿地裂缝呈雁列状喷射，形成砂锥(芦山(a) - (b))。穿过地裂缝和砂锥的沟槽开挖进一步表明，水砂喷淋发生倾斜的张性地裂缝沿线(芦山(b) - (c))。在一条支流的东北方向至其东部洪泛平原阶地，也有许多水沙喷淋点，大部分发生张性地裂缝沿线。从这些现象可以推断，这些地裂缝几乎都是芦山地震中边坡失稳和振动引发的次生地表断裂。

对破碎水泥覆盖路面重叠量和路边排水沟护水泥路堤弯曲量的测量表明，该观测点局部地壳缩短了6 cm(图2(d) - (e))。这种局地地壳缩短现象也出现在其他地点，反映出局地地壳在震中呈北西-东向缩短6 - 8cm的趋势(图2(f) - (g))。

余震分布与发震模式

芦山地震的发震断层很可能是地壳深度约9 km的盲逆断层。重新定位的余震的另一个生动特征是北西倾的集中带，这与震源机制解推断的震源断层相吻合。假设北西倾集中区的余震与震源深度的发震断层直接相关，则通过对北西倾集中区的最小二乘法拟合可知，在主震震源周围，深部盲逆断层走向212°，向北西方向倾斜，下段(F1)倾角为35±4°(图3)。余震次数向上迅速减少;但在12 ~ 7 km深度处存在陡线性带(图3)。推断该线性带可能是盲逆断层新生的上段(F2)，平均倾角约为54±4°。由于上段(F2)的倾角太陡，无法在该断面上滑动，这可能是震源断层没有向上传播切割地球表面，也没有任何地表破裂带存在的部分原因。地壳的最上部，即7km以上，余震较少，可能为断层传播背斜。

图2  芦山地震震中的次级地表断裂

图4 平衡断层传播背斜显示芦山地震发震断层模式。白色圆圈表示重新定位的余震;黄色星号代表芦山震源;剖面位置在图2中用A-A’标记

将基于不同阈值的滑坡提取率、非误判率、提取结果正确率做成曲线(图2)。可以看到随着阈值的增加，滑坡提取率降低，滑坡非误判率升高，阈值从0到0.05是一个突变。从0到0.05滑坡提取正确率显著升高，而从0.05到1，滑坡提取正确率下降缓慢，滑坡非误判率升高缓慢。这表明了在地震滑坡自动提取工作中，阈值选取是一个必要的操作与步骤，阈值的取值应当较小，在0.05～0.1的范围是合适的。

研究结论

芦山地震发生在龙门山冲断带南段双石-大川断裂带附近，其重新定位的余震集中带与双石-大川断裂带呈明显的斜面。由于沿表面可见的活动断层没有地震地表破裂带，芦山地震似乎与双石-大川断层或震中可见的任何其他活动断层无关。重新定位余震的空间分布和震源机制解表明，芦山地震属于一次盲逆断层事件。这条盲逆断层位于芦山县-玉城区之间的背斜丘陵下，走向212°，向北西倾斜，倾角为35±4°。位于盲逆断层上方的陡线状带倾角为54±4°，既可能是盲逆断层的新生断面，也可能是断展背斜陡翼扭结带的轴向面。这两种可能性都可以从构造地质学的角度解释为什么震源性盲断层没有向上推动切割地球表面，以及震中没有地表破裂带的原因。

该研究成果发表在期刊《科学通报(英文版)》上，详细内容见：XU XiWei, WEN XueZe, HAN ZhuJun, CHEN GuiHua, LI ChuanYou, ZHENG WenJun, ZHNAG ShiMin, REN ZhiQun, XU Chong, TAN XiBin, WEI ZhanYu, WANG MingMing, REN JunJie, HE ZhongTai, LIANG MingJian．Lushan MS7.0 earthquake:A blind reserve-fault event[J]．中国科学通报：英文版,2013,(z2):3437-3443

原文链接：https://core.ac.uk/download/pdf/81535192.pdf 

1. 辞旧迎新，许冲研究员课题组开展了2023年度工作总结交流会

2. 联系我们