基于深部地震资料与地表变形资料的芦山地震发震构造研究

王　林　周青云　王　峻　李文巧周连庆　陈翰林　苏　鹏　梁　朋

1)中国地震局地震预测研究所， 地震预测重点实验室， 北京　100036 2)云南省地震局， 昆明　650041



基于深部地震资料与地表变形资料的芦山地震发震构造研究

王林1)周青云2)王峻1)李文巧1)周连庆1)陈翰林1)苏鹏1)梁朋1)

1)中国地震局地震预测研究所， 地震预测重点实验室， 北京100036 2)云南省地震局， 昆明650041

芦山地震的发震构造迄今为止仍不明确。文中基于中国地震局地震预测研究所2008—2009年间布设于龙门山断裂带南段的流动地震台站观测剖面、 芦山地震余震精定位结果等地球物理资料对深部构造单元进行了分析； 同时基于阶地变形资料、 遥感资料、 区域地质资料等手段对地表构造变形进行了分析； 综合两者建立芦山地震的构造变形模式并研究芦山地震的发震构造。初步认为由于断层面倾角的差异， 芦山地震的构造变形模式和中北段与汶川地震有关的主要破裂段的变形模式有所不同。 南段前山断裂近直立的断层面最终以对下盘的挤压作用为主， 并在下盘地块内形成逆冲断层引发了芦山地震； 而北段中央断裂陡倾的断层面使得仍然以上盘的逆冲作用为主。新生逆冲断层的上盘形成了1个活动背斜， 第四纪以来该活动背斜之上的阶地面已经发生了显著的变形， 该断层最新的1次活动导致了芦山地震的发生。大溪乡与太平镇之间向SE方向凸出的弧形断层段长期以来已经累积了巨大的位移量或构造变形量， 是应变释放、 构造运动都集中发生的段。芦山地震只是这种构造模式的长期演化过程中的1次地震事件， 未来南段前山断裂下盘的这些新生活动逆冲断层仍然具有发生类似地震的危险性。

芦山地震接收函数余震精定位阶地变形发震构造

0　引言

芦山地震发生之后， 学者们基于野外调查与遥感解译(陈立春等， 2013； 李传友等， 2013； 李渝生等， 2013； 徐锡伟等， 2013a， b； 张岳桥等， 2013)、 破裂过程反演(刘成利等， 2013； 王卫民等， 2013； 徐彦， 2013； 徐彦等， 2013； 张勇等， 2013； 赵翠屏等， 2013)、 余震分布(房立华等， 2013； 高原等， 2013； 李勇等， 2013； 吕坚等， 2013； 苏金蓉等， 2013； 张广伟等， 2013； 张竹琪等， 2013； 赵博等， 2013； 周荣军等， 2013)、 震源参数与震源机制解反演(刘杰等， 2013； 刘瑞丰等， 2013； 谢祖军等， 2013； 许力生等， 2013； 曾祥芳等， 2013)、 深部地球物理资料(裴顺平等， 2013； 沈旭章， 2013； 詹艳等， 2013； 郑勇等， 2013)、 GPS/应力应变/重力/红外变化观测(单斌等， 2013； 武艳强等， 2013； 徐秀登， 2013； 赵静等， 2013； 祝意青等， 2013)等各个方面对芦山地震及其发震构造进行了大量的研究， 也探讨了芦山地震与汶川地震之间的关系(陈运泰等， 2013a， b； 杜芳等， 2013)。然而， 由于这些资料难以直接而清晰地揭示出震区的深部构造， 使得目前的研究大多是基于其他各种资料进行综合与对比， 进而对深部发震构造进行反推。由于反推的多解性或者不确定性， 使得芦山地震的发震构造直到现在仍是各说各理， 尚无定论。截至目前， 包括基底滑脱带(李传友等， 2013； 张岳桥等， 2013)、 未知盲逆断层(徐锡伟等， 2013a， b)、 山前隐伏断裂(大邑断裂)(李勇等， 2013； 苏金蓉等， 2013； 周荣军等， 2013)等在内的多种断裂或构造都被认为是可能的发震构造。

另一方面， 目前的研究大多关注的是芦山地震这一单次地震事件所引发的现象或造成的影响， 缺乏对相关构造长期动态过程、 行为模式的探讨。芦山地震看似1次偶然的地震事件， 但它更是相关孕震构造长期发育、 演化过程中的必然事件； 弄清并理解这一较长时间尺度的动态过程和变形方式才能更好地解释芦山地震的发震构造。

首先， 本文基于中国地震局地震预测研究所2008—2009年间布设于龙门山断裂带南段的流动地震台站测线远震数据、 芦山地震余震精定位结果等地球物理资料， 对芦山地震震区的深部构造进行了解译。其次， 本文又基于河流阶地变形分析、 地质地貌单元的遥感解译与分析， 并结合已有的1: 20万区域地质调查资料， 对地表构造变形进行了研究。综合这2方面的资料， 对芦山地震震区相关构造的构造变形模式进行了探讨， 从而获得了有关芦山地震发震构造的一些新的见解。

1　深部构造特征

1.1研究区主要断裂概述

本文研究区位于龙门山断裂带南段(图1a)， 涵盖了芦山地震的主震区。主震区附近主要发育F1、 F2、 F3等3条断裂， 分别是盐井-五龙断裂(中央断裂)、 双石-大川断裂(前山断裂)、 大邑-名山断裂(山前断裂)， 其中前两者分别是龙门山中北段北川-映秀断裂(中央断裂)、 彭县-灌县断裂(前山断裂)的南延部分。F1、 F2、 F3总体走向均为NE， 倾向均为NW， 剖面形态均呈铲状， 一同构成了叠瓦扇逆冲体系(贾东等， 2003； 周荣军等， 2013)。双石-大川断裂和盐井-五龙断裂自晚更新世以来发生过活动， 它们都断错了晚更新世地层(杨晓平等， 1999)， 它们都具有逆冲兼右旋走滑断裂的活动特征， 在全新世的构造活动性较弱(张岳桥等， 2010)。大邑-名山断裂仅局部出露地表， 沿蒙顶山背斜东麓与四川盆地之间展布， 基本上隐伏于第四纪地层之下(周荣军等， 2013)， 在大邑段的最新活动时代是全新世， 最新构造变形表现为全新世地层的褶皱(董绍鹏等， 2008)。

图1　地震台站、 差分GPS测站分布图(a)及所用远震事件震中分布图(b)Fig. 1　The distribution of seismic station and differential GPS station (a) and the epicenter of the teleseismic events used in the CCP imaging (b).a 蓝点分布区域为芦山地震余震序列精定位的结果； F1 盐井-五龙断裂， F2 双石-大川断裂， F3 名山断裂； F4′、 F5′、 F6′ 深部解译断层面的地表投影位置， 分别与图2 中解译出的F4、 F5、 F6相对应。 b 位于圆心的灰色方块表示台站测线位置， A、 B、 C表示3个远震分布区

1.2前人的深部构造资料基础

目前有一些可以借鉴的关于龙门山断裂带南段深部结构的剖面资料， 主要是利用大地电磁观测(Zhaoetal.， 2012； 詹艳等， 2013)、 石油勘探(刘树根等， 2009)、 地震勘探(Jiaetal.， 2006; Hubbardetal.， 2010)等探测手段或者其他各种方法得到的剖面结构。一方面， 这些剖面之间的一致性相对较低， 包括山前地区基底的深度、 薄皮构造的样式等方面或多或少都存在着差异； 另一方面， 有些剖面主要是基于已有地质资料等手绘而成的(贾东等， 2003； Jinetal.， 2010; Sunetal.， 2012; Cooketal.， 2013)， 推测成分居多， 带有一定的主观误差， 大都缺乏明确的引用来源。因此， 有必要用更多不同的方法来获取剖面资料， 在此基础之上进行多种资料的对比与综合分析； 而且需要找出更多的共同点或一致性， 能够相互验证， 才能得出比较可信的证据和结论。

1.3共转换点(CCP)成像

基于射线理论的共转换点(Common Converted Point， CCP)偏移叠加方法是根据共反射点叠加方法演化而来的(Zhu， 2000)。在CCP叠加中， 首先根据初始速度模型IASP91追踪射线路径， 将时间域接收函数的每个振幅都看作某个深度的界面产生的Ps转换波， 沿着射线路径可以反向投影到对应的空间转换点， 使得这些振幅在其发生的深度上排列； 同时对台站下方的结构进行网格划分， 分成若干个共转换点单元， 叠加单元内的所有转换点对应的振幅并作为此单元的叠加结果， 便可对台站下方的介质结构进行直观的成像。 本文中CCP成像所用的数据资料来源于中国地震局地震预测研究所于2008—2009年间在龙门山断裂带南段布设的26个流动地震台站(图1a)， 这些台站采用了BBVS-120宽频、 FSS-3M短周期地震计和EDAS-24 IP数据采集器。测线自雅安以南约30km处开始， 由南向北以方位角大约150°布设， 长约110km， 平均台间距不到5km。自南向北， 测线依次经过雅安、 芦山和宝兴等地， 北端进入了松潘-甘孜地块， 南段分布于扬子地块， 横跨了龙门山断裂带南段及芦山地震主震区。

在数据处理过程中， 选取震级Mb≥5.5、 震中距范围在30°～90°之间、 三分量齐全、 震相清晰、 信噪比高的88个地震事件(图1b)。地震事件按相对聚集区划分为A、 B、 C 3个区域， 分别为反方位角(baz)位于0°～110°、 110°～200°、 200°～360°范围内的地震事件。A区域为环太平洋地震带西北部的地震事件， B区域为印尼地震带和环太平洋地震带西南部的地震事件， C区域内的地震分布较为分散和稀少。

从各台站原始记录中截取P波前50s和后100s， 对截取的数据去均值、 去倾斜， 并进行地震仪方位校正。其次， 将P波原始ZNE三分量转换为ZRT(垂向， 径向和切向)坐标系， 并用0.05～2Hz的频率范围进行Butterworth带通滤波， 从而去除短周期台站固有频率造成的仪器响应以及地下倾斜界面等的影响； 之后采用时间域迭代反褶积方法计算并得到所需的P波接收函数。最后， 从分离出的接收函数中进行挑选， 选取出初动尖锐、 震相合理清晰、 信噪比高的接收函数， 共计749个， 大部分台站都有20个以上的接收函数。

得到上述接收函数后便可采用共转换点(CCP)叠加方法进行叠加成像。最终得到了龙门山断裂带南段深部物性界面起伏的信息(图2)。

1.4深部构造面的解译

将CCP成像结果与双差余震精定位资料相复合(图2a—c)， 在此基础之上解译出了断层F1—F7(图2d)。F1、 F2、 F3、 F6通过各个成像结果中红色标志层的断错形态能够一致地反映出来， 其中F1、 F2、 F3分别与盐井-五龙断裂(中央断裂)、 双石-大川断裂(前山断裂)、 大邑-名山断裂(山前断裂)相对应； F4通过余震Y字形左上方的分支并结合2a中相应红色标志层的断错形态可以反映出来； F5通过余震Y字形右侧包络形态呈现出的明显的铲状形态可以反映出来； F7通过余震Y字形下侧的包络形态并结合相应红色标志层的断错形态可以反映出来。此外， 疑似断层F′在成像结果A、 C中的形态、 位置差异显著， 在成像结果B中也没有反映， 而且余震形态上也没有明确的对应部分， 因此可信度较低， 推测是由数据自身的变化造成的， 无构造意义， 将F′排除在解译结果之外。

此次的地震以逆冲为主， 是断层上盘的运动， 余震大都集中分布上盘。从余震分布特征来看， 绝大多数余震集中分布于F5左侧， 也就是说F5明显地是作为1个分界线， F5左侧应该为此次地震发震断层的上盘， 右侧则为下盘， 因此推测F5即为发震断层， 而F5的铲状特征也与一般逆冲断层的形态特征相符合。

图2　深部CCP成像结果及其与余震精定位结果、 地表阶地变形结果的复合Fig. 2　The result of the CCP at depth and the synthesis of the CCP result， the relocated aftershock and the terrace deformation at surface.a， b， c 分别为区域A、 B及整个区域的接收函数CCP成像结果， 各图左侧图中的黑色粗虚线表示一些清晰显著的标志层， 右侧图表示左侧图中灰色矩形框范围内的局部放大图， 每个标志层断块都赋予了相应的编号； d CCP成像结果与余震精定位结果、 阶地变形结果的复合图； 各图中的流动台站编号、 差分GPS测站编号、 地表已知断层编号均与图1a中的编号相对应

2　地表变形特征

2.1河流阶地变形与地表拱曲

为了得到横跨主震区垂直于构造带走向的河流阶地变形特征， 我们沿着青衣江对河流两侧的各级河流阶地面的地形进行了差分GPS地形测量。GPS测线位置与前述流动地震仪测线的位置基本重合(图1a)， 这样也便于实现深部构造资料与地表变形资料的综合对比分析。

阶地实测情况如图3 所示。按照宏观地貌的总体特征， 可以将测线分为3段： 宽谷段Ⅰ、 峡谷段Ⅱ和宽谷段Ⅲ(图3a)。在宽谷段Ⅰ、 宽谷段Ⅲ内， 各级阶地均较为发育， 高级阶地以及低级阶地等发育均较好， 具有一定的规模， 比如思延乡测站s4发育的各级阶地(图3b)。在峡谷段Ⅱ内， 河流垂直下切数十米到百余米， 深切河谷之上的高级阶地发育较好， 而峡谷内的低级阶地则发育较差， 仅在局部保留了少量的低级阶地， 比如禾林村测站s6深切河谷处发育的低级阶地(图3c)， T1仅零星残留于深切河谷的底部。

图3　阶地实测情况Fig. 3　The differential GPS surveying of terraces in the field.a 差分GPS测站位置总体分布情况， 为了区分各个测站的测点和测线， 各个测站以浅灰色、 深灰色圆点相间的方式表示； b 宽谷段Ⅰ内思延乡测站s4附近发育的典型的多级宽谷阶地(左)及实测剖面图(右)， 左图中的黑点表示测点位置， 右侧则是这些测点生成的剖面图； c 峡谷段Ⅱ内禾林村测站s6附近深切河谷附近低级阶地发育情况的照片

表1　凤凰村至磨刀村段各测站阶地面差分GPS测量结果

Table1　The result of the differential GPS measurement of terraces from s1 to s9

m

测量结果如表1 所示， 根据获得的河拔高度值绘制了横跨主震区的各级阶地河拔高度变化曲线(图2d上部)。除了测站s6之外， 其他测站位置T1—T3的区域可对比性均较好， 它们在各个测站上相互间的相对高差值的比例较为稳定， 表现为它们河拔高度结果的曲线近于平行， 变化趋势也基本一致。测站s6处于深切峡谷处， 谷底发育的T1仍可与其他测站的T1进行区域性对比， 而深谷两侧谷肩处发育的阶地面的级数却有待商榷(图3c)， 起初是定为T2的， 但是考虑到深切峡谷近百米的深度， T2也有可能是缺失的， 因此该级阶地也有可能是T3。

通过将测站s1—s9的位置坐标值转换到与CCP成像结果、 余震精定位分布等相同的投影坐标系统之中， 可以进一步地将河拔高度曲线与前述多种深部资料进行叠加和复合(图2d)。上述深谷两侧谷肩处发育的阶地面无论是定为T2或者T3， 它们的河拔高度曲线都和T1表现出了相似的特征， 那就是都是在峡谷段(测站s4—s7段)内发生了上拱弯曲变形； 从复合图的结果来看， 上拱弯曲变形段的位置基本上位于之前解译出的断层F5的正上方， 这表明F5是1条不断活动的断层， 多次的活动已经在其上方累积并形成了变形， 芦山地震应该就是它最新1次的活动造成的。

2.2垂直构造带走向的挤压变形

通过高分辨率遥感影像地质解译、 DEM数据三维分析， 并结合已有的1: 20万区域地质调查资料， 发现在垂直构造带走向上存在着挤压作用形成的构造变形(图4a)。在大溪乡至太平镇之间1段的累积变形量达到峰值， 造成断层以及附近相应的地层呈现出明显的凸向SE的弧形的几何形态； 而向两侧天全镇以及大川县的方向累积变形则逐渐减小并趋于稳定， 断层与地层的几何形态也相对稳定。此外， 在挤压变形达到峰值的段， 规模巨大的金台山飞来峰也上覆于断层上盘之上， 说明在更老的地质历史阶段中央断裂或后山断裂也在该段发生过较强的逆冲活动， 产生了巨大的累积位移量。种种迹象表明大溪乡与太平镇之间累积变形较强的弧形段在相当长的历史时期以来一直是前山断裂、 中央断裂、 后山断裂挤压应变集中释放、 逆冲构造频繁活动的区域。

图4　垂直构造带走向的挤压作用形成的变形Fig. 4　The tectonic deformation characteristics of the geologic body and the stratum parallel to the tectonic belt.a 变形区域地质略图， 蓝点区域为余震精定位结果， 黄五角星为主震精定位位置， 3条黑色粗实线段分别表示剖面线AB、 CD、 EF的展布位置； b、 c、 d 分别是对应于图a中AB、 CD、 EF 3条剖面线位置的区域地质剖面图； e 变形区域变形特征模式图

相应地， 在断层上盘变形地层的产状方面， 在累积变形相对较高的段， 地层T3x1以及地层T3x2之间的整合面都发生了反转， 即较老地层T3x1上覆于较新地层T3x2之上(图4c)； 而在累积变形相对较低的段， 地层T3x1以及地层T3x2之间的整合面则处于未反转或者近于直立的状态(图4b， d)， 这种差异应该反映了挤压应力作用强弱程度的差异。

总的来说， 挤压应力作用与挤压变形是相互耦合的， 挤压作用较强则累积挤压变形量也较强， 反之则较弱， 也正是这种强弱差异造成了断层向SE方向凸出的几何形态特征。这种变形特点可以概括为图4e所示的模式。

3　构造变形模式的建立

形态结构的变化往往会造成受力状态的变化， 而受力状态的变化又会进一步导致运动方式或变形模式的变化， 图5a展示了这样的1个示例。在侧向压力作用的条件下， a、 b 2个块体之间的接触面形态由倾斜变为垂直， 最终导致运动方式由块体a沿接触面的抬升变为块体a、 b同时向前滑动， 运动量或者应变量也由Ea变为Ea+Eb， 也就是说总应变量中有一部分也分配给了块体b。

实际上图5a的上、 下2种情况可以分别理解成是对图5b、 图5c 2种情形的近似和简化， 是忽略了一些次要矛盾简化而成的。图5b、 图5c 2种情形虽然比较复杂一些， 但所反映出的主要问题或规律与图5a是一致的。图5b简要表示了汶川地震的主要构造变形模式。根据前人的研究结果， 中北段汶川地震发震逆冲段的中央断裂、 前山铲状断层的整体倾角约为60°～70°左右(滕吉文等， 2008； 王卫民等， 2008； 朱艾斓等， 2008； 陈九辉等， 2009； Dongetal.， 2010; Lietal.， 2010)， 类似于图5a上方的情形。在侧向压力作用的条件下， 运动方式表现为块体a沿断面向块体b上逆冲(图5b上部)， 变形方式表现为块体a的水平向位移(应变量Ea1)以及地层变形(应变量Ea2)， 在宏观地貌形态上表现为上盘的隆升拱起， 断层的平面几何形态也保持得相对平直(如图5b下部图、 图5d左侧图)。

图5　芦山地震的构造变形模式及其与北段汶川地震逆冲破裂段构造变形模式的差异Fig. 5　The tectonic deformation model of the Lushan earthquake and its differences to that of the thrust fault in Wenchuan earthquake on the northern Longmenshan fault zone.a 接触面不同倾角条件时块体构造变形模式简化示意图， 其中灰色粗箭头表示挤压应力作用方向， 斜线区域表示发生应变或位移的区域； b、 c 汶川地震、 芦山地震构造变形模式简化示意图， 其中上部为剖面图， 下部为平面图， 灰色粗箭头表示挤压应力作用方向， 黑色细箭头表示运动方向； d 汶川地震、 芦山地震构造变形模式示意图， 其中灰色粗箭头表示地块运动方向， 黑色细箭头表示相应的地表变形及地貌表现， 左图与图b相对应， 右图与图c相对应， 震中位置、 深部断层结构以及深度值参考前人的相关研究结果(朱艾斓等， 2008； 陈九辉等， 2009；Dong et al.， 2010; Li et al.， 2010)和文中前述成像结果、 余震精定位分布

图5c简要表示了芦山地震的主要构造变形模式， 芦山地震区内的前山铲状断裂(双石-大川断裂，对应于图2d中的F2)的整体倾角近于垂直， 类似于图5a下方的情形。在侧向压力作用的条件下， 运动方式表现为块体a、 块体b的同步运动(图5c上部)。与图5b的模式相比不同的是， 总应变量中有一部分分配给了块体b。既然块体b多承受了这部分应变， 就会产生相对应的变形， 变形的具体形式当然和块体b的具体性质或者条件相关， 比如介质的强度、 均一性等物理或者力学方面的属性， 不同的性质或条件就会形成各种不同的变形形式。结合前述2.1小节中横跨主震区垂直于构造带走向的河流阶地的变形特征， 以及主震区附近的山前地区在地表明显比中北段发育的褶皱变形或薄皮构造， 推测变形方式表现为如图5c上部所示的块体a、 块体b的水平向位移(应变量Ea、 Eb1)以及块体b内部自身的应变(应变量Eb2、 Eb3)， 其中Eb2对应于前述2.1小节中的河流阶地的上拱弯曲变形， Eb3对应于山前地区普遍存在的褶皱变形。结合前述2.2小节中更长时间尺度内平行于构造带走向的地质体/地层单元的变形特征， 推测断层的平面几何形态也由平直逐渐变为弧形凸出的形态(图5c下部)。用这种变形模式来解释能够与前文讨论的深部构造、 地表变形特征以及断层几何结构等各种证据和迹象较好地吻合。

上述的构造变形模式一定有其内在的力学驱动机制， 而这种力学驱动机制又是由构造单元的实际形态结构决定的。从力学机制上来分析， 在图5a下部图或图5c所示的构造变形模式中， 在挤压应力作用的时候， 由于前山断裂(对应于图2d中的F2)断层面倾角近90°， 阻碍了断层上盘物质的运动， 使得不易沿着近于直立的断面发生逆冲运动， 逆冲作用最终转化为对断层面前方位于断层下盘物质的推挤作用。在这种推挤力的作用下， 下盘地块产生挤压变形， 发生水平向的移动或缩短， 并在块体内部局部强度较弱的地方释放应变并形成逆冲断层。 具体来说就是对应于图2d中的F3、 F5、 F6， 其中F5上盘形成了1个活动背斜， 该背斜第四纪以来的最新变形即表现为其上河流阶地的上拱弯曲变形(对应于Eb2)， 而F5最新的1次活动造成了此次芦山地震的发生， F3、 F6的长时间活动则在山前地表形成了显著的褶皱变形(对应于Eb3)。在推挤作用较强的地方， 下盘地块的水平位移量和缩短量较大， 反之则较小。水平变形量的差异造成了前述2.2小节中断层以及相应的地层凸向SE的几何形态(图5c， 5d右图)。总之， 这种模式中断层下盘的变形程度是相当显著的， 或者说上盘把变形 “传递”给了下盘， 造成了芦山地震在前山-山前断裂系统的发生。

这种变形模式与龙门山断裂带中北段之中参与汶川地震的主要破裂段的变形模式是有区别的。汶川地震的模式中(图5a上部图， 图5b)， 在挤压应力作用的时候， 断层面没有完全阻碍断层上盘物质的运动， 断层上盘仍然可以发生逆冲作用， 不断地累积变形， 发生变形， 同样会造成水平向的缩短和垂直向的增厚， 不同的是， 这种模式中断层上盘的变形程度是相当显著的， 或者说上盘的变形并没有明显 “传递”给下盘， 使得汶川地震主要在中央-前山断裂系统发生。

总的来说， 从汶川地震到芦山地震， 由于断层面形态结构的变化， 即倾角和产状的变化， 使得断层上、 下两盘的受力状态变化， 从而造成构造运动方式或者变形模式的变化， 最终造成发震构造的变化， 即从中央-前山断裂系转移到前山-山前断裂系统。

4　结论

本文基于中国地震局地震预测研究所于2008—2009年间在龙门山断裂带南段布设的流动地震仪观测剖面、 芦山地震精定位的结果以及地表已知断层位置等资料综合解译得到了芦山地震震区的深部主要构造面， 基于沿着青衣江河流两侧河流阶地面的差分GPS测量得到了垂直于构造带走向的变形特征， 基于高分辨率遥感影像地质解译、 DEM数据三维分析并结合已有的1︰20万区域地质调查资料得到了较长时间尺度平行于构造带走向的变形特征， 通过复合上述各方面的资料， 建立了芦山地震的构造变形模式， 并对芦山地震的发震构造进行了分析和研究， 主要得到了以下一些结论：

(1)芦山地震的构造变形模式与汶川地震的主要破裂段的变形模式有所不同。南段的变形模式中， 近直立的断层面阻碍了上盘的逆冲作用， 最终转化为对下盘的挤压作用， 从而以下盘的应变为主； 而北段的变形模式中， 陡倾的断层面没有完全阻碍上盘的逆冲作用， 仍然以上盘的应变为主。2种模式区别的实质在于断层面倾角和产状的差异。

(2)由于前山的双石-大川断裂(F2)的下盘地块不断受到上盘地块传递而来的挤压应力， 在地块内部形成了活动逆冲断层F5， F5在第四纪以来的活动使得在其上盘形成了1个活动褶皱， 造成相应阶地面的变形； F5的最新1次活动引发了芦山地震， 也就是说F5是这次直接导致芦山地震发生的发震构造。

(3)从长期的构造演化过程来看， 双石-大川断裂(F2)上位于大溪乡与太平镇之间的断裂几何形态向SE凸出弯曲的段在相当长的历史时期以来一直是前山断裂、 中央断裂、 后山断裂应变集中释放、 构造频繁活动的区域， 累积了大量的变形或位移量， 芦山地震也只是文中所述构造变形模式长期演化进程中的1次事件， 随着这种构造演化不断持续地进行， 未来包括双石-大川断裂(F2)下盘的F3、 F5、 F6等新生逆冲断裂仍然具有发生类似地震事件的危险性。

致谢感谢评审专家为论文修改提出的宝贵意见。

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Abstract

The seismogenic structure of the Lushan earthquake has remained in suspensed until now. Several faults or tectonics， including basal slipping zone， unknown blind thrust fault and piedmont buried fault， etc， are all considered as the possible seismogenic structure. This paper tries to make some new insights into this unsolved problem. Firstly， based on the data collected from the dynamic seismic stations located on the southern segment of the Longmenshan fault deployed by the Institute of Earthquake Science from 2008 to 2009 and the result of the aftershock relocation and the location of the known faults on the surface， we analyze and interpret the deep structures. Secondly， based on the terrace deformation across the main earthquake zone obtained from the dirrerential GPS meaturement of topography along the Qingyijiang River， combining with the geological interpretation of the high resolution remote sensing image and the regional geological data， we analyze the surface tectonic deformation. Furthermore， we combined the data of the deep structure and the surface deformation above to construct tectonic deformation model and research the seismogenic structure of the Lushan earthquake. Preliminarily， we think that the deformation model of the Lushan earthquake is different from that of the northern thrust segment ruptured in the Wenchuan earthquake due to the dip angle of the fault plane. On the southern segment， the main deformation is the compression of the footwall due to the nearly vertical fault plane of the frontal fault， and the new active thrust faults formed in the footwall. While on the northern segment， the main deformation is the thrusting of the hanging wall due to the less steep fault plane of the central fault. An active anticline formed on the hanging wall of the new active thrust fault， and the terrace surface on this anticline have deformed evidently since the Quaterary， and the latest activity of this anticline caused the Lushan earthquake， so the newly formed active thrust fault is probably the seismogenic structure of the Lushan earthquake. Huge displacement or tectonic deformation has been accumulated on the fault segment curved towards southeast from the Daxi country to the Taiping town during a long time， and the release of the strain and the tectonic movement all concentrate on this fault segment. The Lushan earthquake is just one event during the whole process of tectonic evolution， and the newly formed active thrust faults in the footwall may still cause similar earthquake in the future.

THE RESEARCH OF THE SEISMOGENIC STRUCTURE OF THE LUSHAN EARTHQUAKE BASED ON THE SYNTHESIS OF THE DEEP SEISMIC DATA AND THE SURFACE TECTONIC DEFORMATION

WANG Lin1)ZHOU Qing-yun2)WANG Jun1)LI Wen-qiao1)ZHOU Lian-qing1)CHEN Han-lin1)SU Peng1)LIANG Peng1)

1)InstituteofEarthquakeScience，ChinaEarthquakeAdministration，Beijing100036，China2)EarthquakeAdministrationofYunnanProvince，Kunming650041，China

Lushan earthquake， receiver function， the aftershock relocation， terrace deformation， seismogenic structure

2014-12-10收稿， 2015-12-10改回。

中国地震局地震预测研究所基本科研业务费专项(2013IES010101， 2014IES010104， 2015IES010202)资助。

P315.2

A

0253-4967(2016)02-458-19

王林， 男， 1982年出生， 2012年毕业于中国地震局地质研究所构造地质学专业， 获博士学位， 助理研究员， 研究方向为构造地质， 地震地质和GIS、 RS技术在构造地质学中的应用， 电话： 010-88015659， E-mail: wanglin23010509@163.com。

doi:10.3969/j.issn.0253- 4967.2016.02.018