四川芦山Mw 6.6级地震发震构造

周荣军, 李 勇, 苏金蓉, 王世元, 何玉林, 孔 军, 梁明剑, 廖 华, 李建亮, 亢川川, 黄成程, 汤才成

(1.四川省地震局,成都 610041; 2.油气藏地质及开发工程国家重点实验室(成都理工大学),成都 610059;3.四川赛思特科技有限责任公司,成都 610041)

四川芦山Mw6.6级地震发震构造

周荣军1, 李 勇2, 苏金蓉1, 王世元1, 何玉林1, 孔 军1, 梁明剑1, 廖 华1, 李建亮1, 亢川川1, 黄成程3, 汤才成3

(1.四川省地震局,成都 610041; 2.油气藏地质及开发工程国家重点实验室(成都理工大学),成都 610059;3.四川赛思特科技有限责任公司,成都 610041)

2013年4月20日四川芦山Mw 6.6级地震发生在龙门山构造带南段，未见典型的同震地表破裂。作者在对震后400余个地震破坏宏观调查点重新厘定的基础上，参考四川数字强震台网的近场峰值加速度(PGA)记录，绘制的本次地震等震线图的极震区地震烈度为Ⅸ度，略呈长轴为NE向的扁椭圆状，不具明显的方向性。进一步综合3 323个早期余震重新定位结果、石油地震勘探剖面和震源机制解等，判定本次地震的主要发震构造为控制蒙山东麓的大邑断裂，系龙门山构造带南段NW-SE向缩短所导致的大邑断裂上冲作用的结果；新开店断裂亦在深部产生了同震破裂，造成了断裂上盘震害明显高于下盘的断层上盘效应现象。

芦山地震；龙门山构造带；发震构造；地震灾害

继汶川Mw 7.9级地震5年后，2013年4月20日四川芦山(E102.888°，N30.308°)Mw 6.6级地震再次发生在青藏高原东缘的龙门山构造带上，震源深度14 km(USGS)[1]。这是一次期待中的地震，因为汶川地震导致龙门山构造带中北段全部破裂，形成有长约240 km的地表破裂，南段未发生破裂[2,3]，但震后南段的断层视应力出现明显增加[4-6]。一些研究者也早已指出龙门山构造带南段存在发生大地震的构造背景[7-10],芦山地震正好发生在这一破裂空缺区内。

芦山地震发生后，中国地震局芦山地震现场工作队在震区进行了为期10余天的野外考察，未发现典型的同震地表破裂，仅有一些零星的因地壳缩短而导致的地面拱曲或线性排列的喷沙冒水现象，推测为一次盲断层型逆冲地震[11]。另有一些研究者认为该次地震的发震构造为大川—双石断裂[12]。本文根据本次地震的震害特点、早期余震重新定位结果、石油地震勘探剖面和震源机制解等，讨论芦山地震的发震构造。

1 地质地貌概况

根据岩性差异、推覆构造体的发育以及断裂活动性差异等，大致以卧龙和北川附近为界，将龙门山构造带可分为南、中、北三段[13-15]。龙门山构造带南段以出露宝兴、五龙基底杂岩及其前缘发育飞来峰为典型特征，由西至东发育耿达—陇东、盐井—五龙和大川—双石等3条主干断裂，分别为茂县—汶川、北川—映秀和彭灌断裂的南延部分。在大川—双石断裂与四川盆地间还发育有新开店断裂和大邑断裂，其中新开店断裂沿罗绳岗背斜轴部附近呈断续状延伸，而大邑断裂仅局部出露地表，沿蒙山东麓与四川盆地间展布，基本上隐伏于第四系之下(图1)。这些断裂均走向NE，倾向NW，在剖面上构成叠瓦逆冲系(图2)，最终归并于地表下20 km左右的水平滑脱层[16]，为青藏高原东缘上地壳物质向东逸出的构造变形效应。横切四川盆地—震中—宝兴的地形剖面表明龙门山构造带南段的地形起伏较大，从四川盆地的海拔高度600～700 m至宝兴附近3 km左右，可分为万古以东起伏平缓的四川盆地、万古—龙门的中低山和龙门以西的中高山3个地貌单元(图3)。特别是山区海拔高度的最大值、平均值和最小值相差甚大，表明龙门山南段现仍处于持续的隆升状态。万古以西，高出四川盆地西缘“名邛台地”数十米的山脊上保存有厚约5～6 m褐黄色雅安砾石层的事实(图4)，则进一步说明控制蒙山东麓的大邑断裂应具有长期活动历史。

图1 龙门山构造带南段断裂分布图

图2 B-B′石油地震勘探剖面图

2 地震灾害

地面建(构)筑物的破坏程度是震源破裂与扩散的结果，因此等震线常作为发震构造的重要判据。芦山地震后，共计有180余人270多组次对芦山县等21个县(市、区)256个乡镇进行地震宏观破坏调查，范围约30×103km2计400余个调查点，执行标准为GB/T18208.3-2000《地震观场工作第三部分：调查规范》和GB/T17742-2008《中国地震烈度表》。以此为基础，笔者对一些重要的调查点进行了复核，并参考四川数字强震台网记录的地震动峰值加速度(PGA)值勾绘了本次地震的等震线图(图5)。进一步对震区以乡、镇为单元，统计了房屋毁坏(倒塌)率和人员死亡率(图6)，结果与等震线形态尤其是Ⅸ度和Ⅷ度区具有较高的一致性，因而等震线图可信度较高。

图3 A-A′地形剖面图

图4 名山县万古场以西山脊上的雅安砾石层

Ⅸ度区(极震区)：包括龙门、清仁、双石、太平和宝盛5个乡镇，面积280 km2，大致呈长轴为N40°E的椭圆状，长短轴之比为1.66∶1。区内房屋多数严重破坏，少数倒塌，崩塌、滑坡常见。

Ⅷ度区：南西起于飞仙关，北东止于快乐，北西至宝兴，南东至万古，面积1 138 km2，略呈长轴为N40°E且向北西方向凸出的椭圆状，长短轴之比为1.39∶1。区内房屋少数倒塌，多数严重破坏或中等破坏，崩塌、滑坡分布比较零星，多集中分布于宝兴河峡谷段。

Ⅶ度区：南西起于荥经北，北东止于大川、双河间，北西至陇东，南东至百丈，面积2 942 km2，呈长轴为NE向的不规则椭圆状，长短轴之比为1.55∶1。区内房屋普遍轻微破坏，多数中等破坏，少数严重破坏，个别老朽房屋倾倒。区内亦出现崩塌、滑坡，但基本上分布在宝兴河峡谷地段。

Ⅵ度区：南西起三合、凰仪，北东止于双河北，北西至中岗，南东至严桥、成佳一线，面积4 790 km2，呈长轴为NE向的不规则椭圆状，长短轴之比为1.42∶1。区内房屋多数轻微破坏，少数中等破坏，个别老朽房屋严重破坏。未见具一定规模的崩塌、滑坡，多表现为滚石及局部边坡垮塌。

总之，本次地震Ⅵ度区以上的受灾面积为9 150 km2，等震线略呈长轴与龙门山构造带走向一致的扁椭圆状，各烈度区的长短轴之比介于(1.39～1.66)∶1之间，不具明显的方向性，与震源破裂过程的研究结果一致[17,18]。

图5 四川芦山Mw 6.6级地震等震线图

图6 震区房屋毁坏率(A)与人员伤亡率(B)等密度图

3 发震构造分析

震源机制解研究结果表明，芦山地震为NE走向的龙门山构造带上冲作用所致，断层面的倾角介于33°～47°之间，震源深度10～19 km[1,19-22]。鉴于龙门山构造带南段由数条断裂近于平行展布组合而成，为进一步判定本次地震的主要发震断裂，我们对主震和早期余震进行了重新定位。余震的资料时段为2013年4月20日～4月28日计3 323次地震，震级范围为ML0.0～5.4级，采用了赵珠等(1997)提出的四川地区地壳速度结构模型[23]以及Waldhauser 等(2000)的双差定位方法[24]。从重新定位的结果来看，芦山地震的余震呈长轴为NE向的条带状分布，破裂长度约40 km，主震的震源深度17 km，绝大多数余震集中分布在地下深度<20 km的范围内(图7-A,B)。特别是横切余震区的B—B′剖面显示，余震在地下10～20 km范围内呈一明显的铲形分布，与大邑断裂(F3)向下的延伸趋势一致，新开店断裂(F2)上盘亦有密集的余震分布，而大川—双石断裂(F1)上的余震稀疏(图7-C)。

因此，综合龙门山构造带南段的构造变形表现、石油地震勘探剖面、等震线形态、余震重新定位结果及震源机制解等结果来分析，芦山地震的主要发震构造应为控制蒙山东麓的大邑断裂，新开店断裂亦在深部产生了同震破裂(图8)，导致了断裂上盘的震害明显高于下盘的上盘断层效应现象。

4 讨 论

芦山地震发生在汶川地震时并未破裂的龙门山构造带南段，两者余震区相距约50 km[20]，因此芦山地震显然应是一次具有填空性质的独立破裂事件。那么在这2次地震中均未破裂的龙门山构造带大邑—邛崃段未来仍然存在发生大地震的风险，因为活动断裂破裂空缺段内大地震的发生具有较高的概率[25]，如2007年印尼苏门答腊Mw 8.4、Mw 8.1级地震[26]。根据震源破裂尺度与震级间经验关系[27]，估计该空缺段的发震能力在7级左右。一个值得注意的现象是，芦山地震破裂并未通达地表，而大川—双石断裂带又有比较典型的断错地貌发育[7,8],且大川—双石断裂在本次地震中并未破裂，显然芦山地震的震级并未达到龙门山构造带南段的实际地震水平。根据GPS测量，龙门山构造带的缩短率约为1～2 mm/a[28,29],从龙门山构造带南段上一次的公元1327年M≥7级地震[30]至今已过去了686 a，积累的地表应变约为0.69～1.4 m。但GPS在本次地震震中区测得的最大水平位移仅67.5 mm，垂直隆升速率83.6 mm，徐锡伟等(2013)的同震位移场模拟结果亦显示本次地震所导致的NW-SE向的地表缩短量仅170 mm[31]。那么长期积累的断层应变能在芦山地震中仅仅释放了极少一部分。因此，龙门山构造带南段未来的地震风险仍值得进一步关注。

图7 芦山地震主震及余震分布图

图8 芦山Mw 6.6级地震发震构造模式图

感谢中国地震局芦山地震现场工作队的全体同仁。

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SeismogenicstructureofLushanMw6.6earthquake,Sichuan,China

ZHOU Rong-jun1, LI Yong2, SU Jin-rong1, WANG Shi-yuan1, HE Yu-lin1, KONG Jun1, LIANG Ming-jian1, LIAO Hua1, LI Jian-liang1, KANG Chuan-chuan1, HUANG Cheng-cheng3, TANG Cai-cheng3

1.InstituteofEarthquakeEngineering,SeismologicalBureauofSichuanProvince,Chengdu610041,China;2.StateKeyLaboratoryofOilandGasReservoirGeologyandExploitation,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,China;3.SichuanSeistechCorporation,Ltd.,Chengdu610041,China

On April 20, 2013, the Lushan Mw 6.6 earthquake occurred on the south segment of the Longmenshan fault zone and no significant coseismic ground rupture was observed. In this paper, the authors define the distribution of the intensity of this earthquake after redefining more than 400 macro-seismic damage survey points and referring to the near field ground acceleration (PGA) record of the Sichuan digital strong motion seismic network. The intensity of epicenter region reached Ⅸ degree on Chinese seismic intensity scale, slightly showing flat oval shape with the long axis to NE, without apparent direction. Furthermore, after consolidating the results of relocating 3 323 early aftershocks, petroleum seismic exploration profiles and focal mechanism solutions, the authors think that the Dayi fault controlling the east piedmont of Mengshan is the main causative structure of the Lushan earthquake, resulting from the thrusting of the Dayi fault induced by shortening of the Longmenshan fault zone in NW-SE direction. The Xinkaidian fault also produces coseismic ruptures in the depth, causing the phenomena that the earthquake damage on the hanging wall is significantly higher than that on the footwall.

Lushan earthquake; Longmenshan fault zone; causative structure; earthquake damage

10.3969/j.issn.1671-9727.2013.04.02

1671-9727(2013)04-0364-07

2013-06-03

中国地震局行业项目：中国地震活断层探查----南北地震带中南段项目；国家自然科学基金资助项目(40841010, 40972083, 41172162)

周荣军(1964-),男,研究员,主要从事活动构造与工程地震研究工作, E-mail:zrj1221@sina.com。

P315.22

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