关于芦山7.0级地震在龙门一带是否存在同震地表破裂的讨论

雷生学 冉勇康 王 虎 陈立春 李 西吴富峣 韩 非 刘成龙

1)中国地震局地质研究所，活动构造与火山重点实验室，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时02分四川省芦山县北部发生MS7.0地震(图1)，造成近200人遇难，上万人受伤，大量房屋受损破坏(据新华网 http:∥news.xinhuanet.com/politics/2013－04/21/c_115475722.htm)。震源机制解与破裂过程反演结果显示震源破裂为走向NE、倾向NW、倾角33°～46°的逆冲断层，地震破裂由NE向SW方向扩展(刘成利，2013;陈立春等，2013;谢祖军等，2013;Chen et al.，2013)。并没有观察到此次地震造成的明显的同震地表破裂，徐锡伟等(2013)认为芦山地震为一次典型的盲逆断层型地震，该盲逆断层在地表上对应于芦山县城与雅安雨城区之间安顺乡、高河镇、上里镇、下里镇一带的背斜山地，且其上断点埋深约为9km。韩竹军等(2013)在震后应急考察中发现芦山县龙门乡存在一系列的地震地表破裂迹象，如NE向线性分布的裂缝带、砖块的旋转变形等，由此推测芦山—龙门一线存在隐伏逆断裂，并认为该断裂有可能是此次地震的发震断裂。

图1 芦山地震震中及区域内主要断裂分布图Fig.1 Distribution of the Lushan earthquake epicenter and the main faults in this region.

显然，进一步探讨芦山—龙门一线是否存在潜在的发震断裂，无论是对研究芦山7.0级地震的发震构造，还是对灾区的重建规划都十分重要。我们在龙门乡开展了地质灾害调查、跨谷地的地质剖面实测，槽探和人工地震勘探等工作，本文展示的是调查结果和一些初步认识。

1 地震地表破裂迹象的调查与探测

1.1 地质调查

龙门乡位于芦山县芦阳—龙门的NE向谷地里，在1/20万的地质图上表示为一向斜谷地(图2a、图3a)。该向斜走向S40°W，长约30km，宽约18km，卷入向斜的地层有:芦山组(E3l)棕红色泥岩夹粉砂岩、名山组(E1～2m)棕红色泥岩、大溪砾岩(K2E1d)、灌口组(K2g)棕红色粉砂岩、砂质泥岩和夹关组(K2j)棕红色泥岩、粉砂质泥岩，第四系松散堆积物覆盖在老的基岩上，厚度一般＜10m，河谷底部或岸壁上大都见到基岩出露，岩层完整连续。图3b为在龙门乡隆兴村一带跨谷地实地测量的地质剖面，结果显示了宽缓的向斜构造，向斜两翼名山组(E1～2m)地层完整(具体位置为图3a中A—A'测线)，总体产状较缓(＜25°)，向斜核部向SW潜伏，角度10°左右，其核部并不在现代河床位置上，而是在河流西岸道路的西侧。值得注意的是向斜的两翼或轴部都未发现断裂，更不存在晚第四纪的活动断裂。

1.2 槽探工作

图2 芦山－龙门向斜在龙门乡的照片(a);龙门乡青龙场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芦山地震后，有学者在龙门乡青龙场村张伙组西北的水泥渠边上发现2条裂缝带，并测量了相应的破裂带宽度和抬升量(韩竹军等，2013)。与裂缝带走向平行，距离3～5m处可见高1.5～2m的线性陡坎(图2b)。我们在此水泥渠东南侧(30.2557°N，103.0120°E)，跨裂缝带和地貌陡坎开挖了1个走向约140°、长约53m的探槽，探槽解译如下(图4):

U1:灰色河床相砾石层，可见巨大漂砾，磨圆较好。砾石的成分主要有花岗岩、砂岩、闪长岩等;

U2:灰绿色、灰黄色砂土和粉细砂层，局部为中细砂。该层顶部为一厚2～3cm的钙质结核层;

U3:棕红色黏土层，含少量螺壳个体，偶见细角砾;

U4:青灰色细砂层，该层在陡坎下部发育;

U5:青灰色细砂质黏土层，该层较稳定;

U6:棕红色黏土层;

图3 芦山－龙门向斜的地质构造图(a);龙门向斜(隆兴村)名山组地层实测剖面图(b)Fig.3 The geological structure map(a)and the sketch map(b)of the Lushan-Longmen syncline.

U7:棕红色黏土层，应该是在阶地陡坎侵蚀后形成，与U2、U3侵蚀界面清晰;

U8:现代耕作土;

U9:底部见白色石灰层，挖掘时发现人骨、钱币等，推测为早期坟墓。

其中，U1层内的巨大漂砾、大砾石底面近乎水平，未见定向排列现象，该层的顶面也基本平直，未见明显的形变痕迹，除了在局部呈现起伏落差(可能为原古地形所致——河床凹凸不平或者为阶地陡坎)。其他各层也没有见到所谓的“地震地表破裂迹象”向下延伸现象。因此，探槽结果表明，在近地表处并不存在构造意义上的同震破裂，也不存在断层活动迹象。探槽揭露的陡坎两侧为不整合接触的两套河流相地层，显示探槽跨过的地貌陡坎实为龙门河Ⅲ级和Ⅱ级阶地的分界陡坎，而不是断层陡坎。

1.3 物探结果

在龙门乡青龙场村布设了1条横跨上述“地表破裂迹象”的人工地震物探剖面(具体位置为图3a中 B—B'测线)，起点坐标为(30.2478°N，103.0106°E)，终点坐标为(30.2574°N，103.0041°E)，走向为NW，全长约1.2km。结果如图5和图6所示，可辨识出4个较为清晰的反射界面，其中T1界面最为清晰连续，岩层虽有起伏但基本呈水平形态。其他3个界面在剖面桩号750m以东也基本呈水平状展布，向西则明显地向上抬升——这与地表观察到的芦山－龙门向斜在此处的形态相符。综合判定:在地表下约100m深度内，岩层反射界面清晰连续未见断层，而且至少在800m深度范围内也不存在隐伏断裂。

图5 龙门乡人工地震物探剖面图Fig.5 The artificial seismic prospecting profile at Longmen Township.

图6 龙门乡人工地震物探结果地质解释简图Fig.6 The geological interpretation sketch map for the artificial seismic prospecting profile outcome at Longmen Township.

2 讨论与结论

尽管震后有学者在芦山县龙门乡发现了一系列的“地震地表破裂迹象”，如龙门新街二段的路面脆性破裂、张伙组水泥渠边上2条密集的裂缝带和王伙组河心白塔附近砖块的旋转变形等，它们呈线性分布(韩竹军等，2013)，但是地质调查、探槽和浅层人工地震探测表明:这些所谓的“地震地表破裂迹象”并没有向下延伸，龙门乡不存在同震地表破裂，至少在800m深度范围内不存在隐伏断裂或盲断层。此带上的地裂缝等现象不是由断层位错引起，而更可能是地震动在阶地陡坎附近造成的地基或边坡效应所致。

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