汶川8.0級地震前龍門山斷裂帶及鄰近區域的震間形變與發震機理

杜 方 聞學澤 蘇有錦

1）四川省地震局，成都 610041

2）中國地震局地震預測研究所，北京 100036

3）云南省地震局，昆明 650224

利用跨龍門山后山和前山斷裂的短水準監測資料、龍門山區域GPS和水準測量資料，結合龍門山及鄰近區域的地震構造、以及2008年汶川8.0級地震前的中小地震活動等信息進行分析，研究汶川地震前橫跨龍門山斷裂帶的震間（震前）地殼形變特征，探討引起發震斷裂近場和遠場形變的構造活動與動力學模式，并由此認識汶川地震的孕育與成因機制，以及該地震破裂的發生機理。主要結果表明：

（1）跨龍門山斷裂帶中段后山和前山斷裂的近場短水準觀測顯示：在2008年汶川8.0級地震前，龍門山后山斷裂的近場垂直形變速率僅為0.03 mm/a，表現為極低速率的壓性特征；前山斷裂的近場垂直形變速率為0.08 mm/a，也表現為低速率的壓性特征。這種近場的垂直形變特征表明在2008年汶川8.0級地震前，龍門山斷裂帶中段從后山至前山斷裂均處于高度的“閉鎖”狀態。

（2）1997—2007年期間的區域GPS測量顯示，龍門山斷裂帶中段朝北西約230 km的地帶內，在垂直于斷裂帶走向的NW-SE方向上，水平縮短率為1.3×10-8／a，表明龍門山斷裂帶后緣地帶的巴顏喀拉地塊內部也遭受水平擠壓變形。 區域水準測量則顯示同一地帶在1975—1997年期間表現出垂直上隆變形，且上隆速率在龍門山前山斷裂與中央斷裂之間僅0.6 mm／a，而至龍門山后山斷裂北西側100～250 km的范圍內達到2～3 mm／a。這些反映在2008年汶川8.0級地震前，由于龍門山斷裂帶從后山至前山斷裂均處于高度“閉鎖”狀態，由水平擠壓引起的縮短及垂直上隆形變已由龍門山斷裂帶向其后緣的巴顏喀拉地塊內部擴展。在該斷裂帶的后緣擴展變形帶中，不僅呈現有水平正（壓）應變，而且伴有右旋剪應變的積累。

（3）區域GPS觀測還表明2008年汶川8.0級地震前，從龍門山斷裂帶中段的前山斷裂向北西延伸230 km的地帶內，右旋水平角變形的速率為2.6×10-8／a。然而，龍門山斷裂帶北段僅伴有約0.9 mm／a的同期右旋剪切變形，且主要發生在北段的龍門山后山斷裂（青川斷裂）與中央斷裂（茶壩-林庵寺斷裂）之間的地帶，而北段的龍門山前山斷裂（江油-廣元斷裂）已無明顯剪切變形。因此，在汶川8.0級地震之前，龍門山斷裂中段的應變積累水平明顯高于北段，這可能與該斷裂帶北段西側存在岷江、虎牙、龍日壩等斷裂帶，它們不同程度吸收了巴顏喀拉地塊的大部分朝東的水平運動有關。

（4）1970年有臺網記錄以來至2008年汶川8.0級地震之前，沿龍門山斷裂帶的中小地震活動顯示出空間上的分段差異性。其中，斷裂帶中段和南段存在較頻繁的中小震活動，但北段的中小震活動很弱，甚至不活動。這與GPS觀測揭示的、龍門山斷裂帶中段與北段的地殼形變與應變積累程度的差異特征相吻合。

（5）巴顏喀拉地塊以地殼內的低速層為“解耦”帶，其上地殼部分朝南東的水平運動受到華南地塊的阻擋，轉換成龍門山斷裂帶的逆沖運動。2008年汶川8.0級地震之前，龍門山斷裂帶（特別是其中段）處于高度的“閉鎖”狀態并伴有高應變積累，且水平擠壓形變向龍門山斷裂帶后緣的巴顏喀拉地塊內部擴展，但龍門山斷裂帶北段的應變積累大大低于中段。汶川8.0級地震時，沿高度“閉鎖”和高應變積累龍門山斷裂帶中段發生大釋放型破裂，并觸發了較低應力應變水平的龍門山斷裂帶北段的破裂。