汶川地震簡(jiǎn)析

2008年5月12日，發(fā)生在四川汶川地區(qū)的M8.0大地震，給我國(guó)四川等省份帶來巨大的人員和經(jīng)濟(jì)損失。災(zāi)難發(fā)生以后，全國(guó)人民向?yàn)?zāi)區(qū)伸出了援助之手，上演了一幕幕可歌可泣的感人故事。筆者和廣大熱心網(wǎng)友一樣，密切關(guān)注著災(zāi)情的最新動(dòng)向。距災(zāi)難發(fā)生已經(jīng)快2周時(shí)間了，但在網(wǎng)上好像并未發(fā)現(xiàn)中文網(wǎng)站對(duì)此次地質(zhì)災(zāi)害從地質(zhì)構(gòu)造等方面進(jìn)行深入分析和討論。因此筆者特從網(wǎng)上搜索了加利福尼亞理工學(xué)院(CaltechTectonicsObservatory)和麻省理工學(xué)院(MIT)對(duì)此次災(zāi)難的分析報(bào)告，跟大家分享。希望通過我的貼子。讓大家對(duì)此次地震從地質(zhì)學(xué)構(gòu)造有比較全面的了解。另外，我在googelmap上建立了四川地質(zhì)圖，主要有2方面內(nèi)容，實(shí)時(shí)地震情況、數(shù)據(jù)為美國(guó)國(guó)家地震研究所(USGS)5分鐘自動(dòng)更新一次，還有抗震救災(zāi)信息的最新動(dòng)態(tài)等.歡迎大家參閱。地址:/maps/ms?hl=en&ptab=0&ie=UTF8&oe=UTF8&msa=0&msid=113283763389771707351.00044d53c87e73e519981&t=h&ll=32.62087,106.303711&spn=4.200443,10.239258&z=7聲明：本貼所有信息來自互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。本人非地質(zhì)工作專業(yè)人員，有些描述可能詞不達(dá)意，敬請(qǐng)諒解。來自"加利福尼亞理工學(xué)院"(CaltechTectonicsObservatory)的地質(zhì)學(xué)分析報(bào)告TheScienceBehindChina‘sSichuanEarthquakecont...ScientistsattheCaltechTectonicsObservatoryhavestartedanalyzingthedevastatingearthquakethatstruckChina‘sSichuanprovinceonMay12.Thistragiceventisoneofaseriesofearthquakesintheearthquake-proneregionandislikelytoberepeated.Hereweexaminetheunderlyingphysics.Theearthquakeoccurredinanareathatisdeformingasaresultofthecollisionbetweentwotectonicsplates,theIndianplateandtheEurasianplate.Figure1showsthemotionoftheIndianplate(largebluearrowpointingnorthward)relativetothatofEurasia(threesmallerbluearrowspointingeastward).Thewhitestarindicatesthelocationofthe2008Sichuanearthquake.Theseismicityrecordedsince1964isshownbythecirclesforearthquakesofmagnitude6.4andgreater.中國(guó)四川地震背后的科學(xué)Caltech(加利福尼亞理工學(xué)院)構(gòu)造學(xué)觀測(cè)臺(tái)的科學(xué)家已經(jīng)開始了對(duì)5.12日襲擊了中國(guó)四川的強(qiáng)破壞性地震的分析。這一悲劇是該地震高發(fā)地區(qū)一系列地震之一，并很可能再次發(fā)生。在這里，我們將分析其潛在的物理學(xué)緣由。本次地震發(fā)生在由于印度板塊與歐亞板塊相碰撞而形成的地區(qū)。Figure1說明了印度板塊

的移動(dòng)（較大的指向北方的藍(lán)色箭頭）與歐亞板塊移動(dòng)（類似的三個(gè)指向東部的箭頭）的關(guān)系。白色星號(hào)指出了2008年四川地震發(fā)生的位置。自1964年以來，所記錄的6.4級(jí)及以上級(jí)別的地震已經(jīng)用圓圈表示出來。Figure1Mapshowingthelocationofthe2008Sichuanearthquake(whitestar)aswellasthelocationofallearthquakesoccurringbetween1964and2004withmagnitudesbetween4.6and9.0(coloredcircles).Largerredcirclesrepresentthelargestmagnitudequakes,andsmalleryellowcirclesrepresentlessermagnitudequakes.Areasofdensecirclesindicateboundariesbetweenplates.ThismapwasconstructedusingdatafromseismometerslocatedatvariousplacesoverthesurfaceoftheEarth.ThebluearrowsshowthenortherlymotionoftheIndianplateandtheresultingeasterlymotionofTibet.Thesizeofthearrowsindicatestherelativespeedofplatemotion.Thiscollision,whichstarted50millionyearsago,isthecauseofthehighmountainsandwidespreadseismicityobservedthroughoutcentralAsia.TheareaofdensecirclesbetweenIndiaandAsiacoversawideregionthatisundergoinglargestrainanddeformation.ItisthisstrainthatledtotheSichuanquakeandwillleadtoothers.TheIndianplatehasbeenmovingnorthwardatarateofabout4cm/year（2inches/yr）,pushingintocentralAsiaandthuspushingTibeteastward,outofitsway.The2008SichuanearthquakeoccurredwheretheeasternpartofTibet,forcedfurthereastward,overridestheSichuanbasinatarateofabout4mm/year（aneighthofaninch/yr）.ThisisthecauseoftheongoingriseoftheLongmenShanmountainrangethatmarkstheeasternborderofTibet.ThemotionofthelandmassesisshowninmoredetailinFigure2.ThisvelocitydataisfromGPSstationslocatedintheregion.TherelativelyfastnortherlymotionofIndiaisevident,asisthesomewhatslowereasterlymotionofTibet.Thebluestarindicatesthelocationofthe2008Sichuanearthquake.igure1地圖顯示了2008年四川地震的位置（白色星號(hào)）以及在1964-2004年發(fā)生的震級(jí)在4.6-9.0之間的所有地震（標(biāo)有顏色的圓圈。較大的紅色圓圈代表了震級(jí)最大的地震，較小的黃色圓圈代表了震級(jí)較小的地震。圓圈密集地區(qū)就是板塊之間的邊界。該地圖是根據(jù)從位于地球表面各處的地震檢波器得到的數(shù)據(jù)而繪制的。藍(lán)色箭頭顯示：印度板塊向北移動(dòng)，從而導(dǎo)致了青藏高原向西移動(dòng)。箭頭的大小代表了相應(yīng)的板塊移動(dòng)速度。這個(gè)五億年前便開始的碰撞，是亞洲中部高山形成和地震廣泛分布的原因。印度和亞洲之間圓圈密集的區(qū)域覆蓋了一個(gè)正在承受巨大應(yīng)力和變形的廣闊區(qū)域。正是這一應(yīng)力導(dǎo)致了四川地震，并將引發(fā)其他地震。一直以來，印度板塊都在以每年4厘米（2英寸/年）的速度向北移動(dòng)，沖向亞洲中部，并推動(dòng)青藏高原向東移動(dòng)，使其離開了原有的位置。2008四川地震之所以發(fā)生，是因?yàn)榍嗖馗咴瓥|部部分被迫繼續(xù)東移，以大約每年4mm（1/8英寸/年）的速度沖撞四川盆地。這就是標(biāo)記著青藏高原東部的龍門山山脈正在上升的原因。更詳細(xì)的陸地板塊移動(dòng)情況請(qǐng)查看Figure2。這一速度來自于位于該地區(qū)的GPS站點(diǎn)。很顯然，印度板塊在以相對(duì)較快的速度向北移動(dòng)，而青藏高原在以較慢的速度向東移動(dòng)。藍(lán)色星號(hào)代表了2008年四川地震的位置。

50710602020IQff00§0' 70-BO”90'iw110' 120' 130' 140' 150P 16050710602020IQff00§0' 70-BO”90'iw110' 120' 130' 140' 150P 16012C'140'16010QF110'Figure2VelocitydatafromGPSstationslocatedintheregion.Thebluestarindicatesthelocationofthe2008Sichuanearthquake.Analysisofseismologicalmeasurementsindicatesthatthe2008Sichuanearthquakereachedamagnitudeofabout7.9,rupturingthefrontoftheLongmenShanfaultwhichmarkstheeasternedgeofTibetwherethesteepfrontoftheLongmenShanmountainrangemeetstheSichuanbasin.AcloserlookatthisregionisshowninFigure3.TheruptureofthefaultstartedinthemountainsnorthwestofthecityofChengdu(yellowstarinFigure3)andthen,overthenext50seconds,traveledatleast200km(100miles)towardthenortheast,alongthefrontofthemountainrange.Figure2上的速度來自于位于該地區(qū)的GPS站點(diǎn)。藍(lán)色星號(hào)代表了2008年四川地震

的位置。地震學(xué)測(cè)量分析表明，2008年四川地震達(dá)到了7.9級(jí)，使得龍門山前部斷裂。龍門山標(biāo)記了青藏高原的東部邊界；在這里，龍門上的另一頭與四川盆地相鄰。對(duì)該地區(qū)更近距離的觀察請(qǐng)看Figure3。該斷裂帶從位于成都市（Figure3中的黃色星號(hào)）西北部的山脈開始斷裂，緊接著，在50秒以后，沿著山脈前面，想東北方向延伸了至少200km（110英里）。60U$GSCtukh良母May1260U$GSCtukh良母May12-㈱丫16-ZQQi V?l?ctt￥員劇"1“reSr-nb-ltEu『*ln恂tm片"☆79ChengdvSa^h^iafaeMayI?,2D03 怕訃叩些11機(jī)4JMr-WW- 區(qū)種啣耳d；*屮怨岬.升Ti収歲珂"K<ir*O是號(hào)■隔e2G*W-43.Z*.345M扎d"；引中站!■出fcrEt 3wfa/.24W^:Epi4Ttf.2■辭■Sv^ftYfr- 中.L -tky'StitemsiHreFigure3Mapoffaultregionshowingtheepicenterofthefirstquake(yellowstar)aswellasthelocationofaftershocks(yellowcircles)occuringwithin5daysafterthequake.Notethattheaftershocks(USGSquickreport)occurmainlyalongandinthevicinityofthefaultlinerupturedbytheoriginalMay12quake.ThewhitearrowsshowthehorizontalmotionofGPSstationslocatedonthegroundatthoseplaces,indicatingthemotionoftheland.Thearrowsontheleft-handsidearelongerthanthoseontheright-handside,indicatingthatthelandmassontheleftisovertakingthatontheright.Therehavebeenmany,dailyaftershocksfollowingtheinitialrupture,asshownbytheyellowcirclesinFigure3.Notethattheaftershocksareconcentratedalongthesamerupturedfault,aswellasinthevicinity.Aftershocksareexpectedtocontinueandmaydosoformonthsor

evenyearsafterward,ashappenedintherecentSumatraearthquake,thoughthefrequencydecreaseswithtime.ModelresultsfortheearthquakeruptureareshowninFigure4,wherethelengthofthebluerectangleshowsthelengthoftherupturealongthesurfaceandthewidthshowsthedepthalongtheplaneofthefault.Colorsindicatetheamountofverticalslippage.Insomeplaces,theverticalslippagealongthefaultlinewasaslargeas12meters（39feet）,shownbyred-shadedareasinFigure4.Notethatthismaximumverticalslippagedidnotoccurattheepicenterbutatalocationabout60kmnortheastoftheepicenter.Figure3斷裂區(qū)圖顯示了第一次地震的震中位置（黃色星號(hào)）以及地震后五天里余震（黃色圓圈）出現(xiàn)的位置。值得注意的是，余震（USGS速報(bào)）都是出現(xiàn)在由5月12日主震引起的斷裂線上或附近。白色箭頭顯示了位于這些區(qū)域的GPS站點(diǎn)的水平位移，同時(shí)顯示了陸地的移動(dòng)。左手邊的箭頭比右手邊的長(zhǎng)，表示左邊的大陸塊正在追趕右邊的大陸塊。正如Figure3斷裂區(qū)圖顯示了第一次地震的震中位置（黃色星號(hào)）以及地震后五天里余震（黃色圓圈）出現(xiàn)的位置。值得注意的是，余震（USGS速報(bào)）都是出現(xiàn)在由5月12日主震引起的斷裂線上或附近。白色箭頭顯示了位于這些區(qū)域的GPS站點(diǎn)的水平位移，同時(shí)顯示了陸地的移動(dòng)。左手邊的箭頭比右手邊的長(zhǎng)，表示左邊的大陸塊正在追趕右邊的大陸塊。正如Figure3黃色圓圈所示，首次斷裂以后，每天都有多次余震發(fā)生。注意：余震集中在相同的斷裂帶上，以及斷裂帶附近。余震仍有可能持續(xù)，并出現(xiàn)在隨后的數(shù)月或數(shù)年里。正如最近發(fā)生在蘇門答臘島的地震一樣，盡管它的頻率在逐漸變小。*km10TE2D0§00BOG300DMOW}.3CHMWzcw120't3Q'hlO<t1D5'l：4FNO■ODDFigure4Modelresultsoftherupturedfaultline(narrowrectangle)superimposedontheactualfaultline.Thelengthanddepthoftherupturezoneareindicatedbythesidesoftherectangle.Colorswithintherectangleindicatethelengthofverticalslip,i.e.,theamountbywhichthelandonthenorthwestsideofthefaultmovedwithrespecttothelandonthesoutheastside.Notethatthelocationofthelargestslip,indicatedbydarkred,isnortheastoftheepicenter(redstar).Theelevationoftheterrainisalsoindicatedbycolor.Notethatthefaultliesattheboundarybetweenthehighmountainsandthelowplains.OpencirclesindicatetheaftershockslocatedbytheUSGS-NEICinthe36hoursfollowingthemainshock.Anotherviewoftheamountofslippageasafunctionofpositionalongthefault(samerectangleasinFigure4)isshowninFigure5.Notethatattheepicenter(redstar),thedepthoftherupturewasonlyabout10km(6miles)belowthesurface.Theamountofshakingcorrelateswithrupturedepth.Theclosertheruptureistothesurface,thestrongertheshaking.地震斷裂的模擬結(jié)果顯示在Figure4,藍(lán)色矩形的長(zhǎng)度顯示了表面斷裂的長(zhǎng)度，其寬度顯示了斷裂面的深度。顏色表示其垂直滑動(dòng)的幅度。在某些地方，沿著斷裂線的垂直滑動(dòng)高達(dá)12米，如Figure4中紅色區(qū)域所示。值得注意的是，該最大垂直滑動(dòng)并沒有出現(xiàn)在震中位置，而是出現(xiàn)在距離震中東北方向60km處的地方.Figure4斷裂線(狹窄矩形)斷裂的模擬結(jié)果在實(shí)際的斷裂線上成層理式分布。斷裂區(qū)的長(zhǎng)度和深度由矩形的邊顯示。矩形里的顏色表示了垂直滑動(dòng)的長(zhǎng)度，例如，裂區(qū)西北部陸地的移動(dòng)與西南部的陸地滑動(dòng)有關(guān)。需要注意的是，暗紅色所指示的最大滑動(dòng)地點(diǎn)位于震中西南部(紅色星號(hào))。地形的升高也同樣用顏色加以表示。注意：斷裂區(qū)位于高山與較低平原的邊界處。開園表示美國(guó)地震局--于主震之后36小時(shí)內(nèi)公布的余震的位置。Figure5從另一視角分析斷裂帶（與Figure4矩形相同）上的位置與滑動(dòng)程度的關(guān)系。注意，在震中（紅色星號(hào)）斷裂的深度只有大約地表以下10km（6英里），搖晃程度與斷裂

深度有關(guān)。斷裂點(diǎn)離表面越近，搖晃得越嚴(yán)重。Figure5是一個(gè)斷裂帶上的位置和深度與垂直滑動(dòng)成都的模擬結(jié)果圖。這個(gè)矩形與Figure4中的相同,盡管它被旋轉(zhuǎn)以使得震中（星號(hào)）位于右邊。顏色有所不同，最大滑動(dòng)用橙色顯示，而非紅色。需要注意的是，在震中（紅色星號(hào)）斷裂在地表以下達(dá)到10km（6英里）。沿著斷裂帶南部邊緣的移動(dòng)是突出的侵入式滑動(dòng)。（也就是說，斷裂帶一邊陸地的上升與另一邊的陸地是有關(guān)系的）,這導(dǎo)致了山脈的上升與四川盆地的下沉。（詳見Figure6）.Figure6Schematicofathrustfault(dipslipfaultwithlandmassescomingtogether).Thetwolandmassesaremovingtowardeachother,asindicatedbytheredarrows,onelandmassslidingundertheother.Theeffectoftheseismicshakingwithinboththebasinandthemountainrangehasbeendevastating.Heavysedimentationinthebasin,wherecloseto100millionpeoplelive,amplifiestheshaking.Astheseismicwavefromeithertheoriginalquakeorsubsequentaftershockstravelsacrossthebasin,theeffectofthesedimentistwo-fold:thewavesslowdown,sothattheyspendmoretimeinthearea,andtheiramplitude,orstrength,increases.Botheffectscompoundthedamage.Shakinginthemountainrangetriggerslandslideswithintherange.Tragically,anumberoftownshavebeenreportedtobecompletelyburied.Rescueeffortswerealsohinderedbyslidesinthemountainpasses,whichblockedseveralofthemainroadsintothearea.Suchlandslidesalsoblocktheflowofwater,causingnaturaldamstoform,whichlatercanbreachoroverflow.Thisoccurredforanearlierearthquakeinthesameregion,the1933Diexiearthquake,estimatedatmagnitude7.5.Thatearthquake,locatedfurtherwithinthemountainrange,causeddramaticlandslidesandcatastrophicdrainingoflakesbehindlandslide-dams.Canweexpectmoreearthquakesinthefuture?Historicallythishasalwaysbeenanareaoffrequentearthquakes.Figure7showsthenumerousfaultsintheregion.Someofthesefaultsnowhavehigherlevelsofstressandthuswillhavebeenbroughtclosertorupturebecauseofthe2008Sichuanearthquake.Figure6插入式斷裂帶（侵入式滑斷層與大陸碰到一起）示意圖。兩個(gè)大陸各自向?qū)Ψ揭苿?dòng)，如紅色箭頭所示，一個(gè)大陸滑到另一個(gè)的上面。地震搖晃對(duì)于盆地和山脈內(nèi)部來說，都是破壞性的。在這個(gè)居住了將近1億人口的盆地上，嚴(yán)重的下沉更是加劇了其搖晃。來自主震或是后來的余震的地震波通過盆地時(shí)，地震便產(chǎn)生了兩方面的影響：地震波變慢，這使得其停留在盆地的時(shí)間變長(zhǎng)；振幅，或者說力度增加。這兩種影響都會(huì)加重其危害。在山脈里的搖晃出發(fā)了該區(qū)域的陸地滑動(dòng)。不幸的是，根據(jù)報(bào)道，許多城鎮(zhèn)已被完全掩埋。救援力量也因?yàn)樯娇诘幕露艿阶钃?，因?yàn)橥ㄍ莻€(gè)區(qū)域的幾條主要交通線路被阻擋。這樣的山體滑坡也阻止了水流，形成了堰塞湖，隨后就可能決堤或者溢出。類似的情況也出現(xiàn)在該地區(qū)一個(gè)較早的地震，那是1933年的迪西地震，估計(jì)其震級(jí)為7.5。那場(chǎng)地震，位于更遠(yuǎn)的山里，導(dǎo)致了山體滑坡，形成了堰塞湖，并造成了可怕的洪災(zāi)。我們能預(yù)測(cè)在未來還會(huì)發(fā)生更多的地震嗎？從歷史角度來講，這個(gè)地區(qū)一直都是地震頻繁區(qū)域。Figure7顯示了該地區(qū)眾多的斷裂層。一些斷裂層目前承受著較大級(jí)別的重力，加之2008年的四川地震，它們將會(huì)接近斷裂的邊緣。formalfaultsStrike-slipfaultsThrustfaults?JStrike-slipfaultsThrustfaults?Jri5fc*Figure7showsamapofthreedifferenttypesoffaultsinthisregion.Redstarindicateslocationofthe2008Sichuanquake.Notelargenumberoffaultsthatarebuildingupstrain.Thisisanareaofhighearthquakerisk.Thus,itislikelythatmoreearthquakeswilloccurinthisregion.Intheabsenceofpredictionandremediation,thebestwecandoisbepreparedforthem.MoredetailedinformationontheseismologicalanalysisMoreonthesciencebehindtheearthquake:USGSEarthquakeDetailsInterviewwithHirooKanamori,MIT‘sTechnologyReviewReferencesAvouac,J.P.,andP.Tapponnier,KinematicModelofActiveDeformationinCentral-Asia,GeophysicalResearchLetters,20,895-898,1993.Calais,E.,L.Dong,M.Wang,Z.Shen,andM.Vergnolle,ContinentaldeformationinAsiafromacombinedGPSsolution,GeophysicalResearchLetters,33,2006.Chlieh,M.,J.-P.Avouac,K.Sieh,D.H.Natawidjaja,andJ.Galetzka,HeterogeneouscouplingontheSumatramegathrustconstrainedfromgeodeticandpaleogeodeticmeasurements,J.Geophys.Res.,2008.Densmore,A.L.,M.A.Ellis,Y.Li,R.J.Zhou,G.S.Hancock,andN.Richardson,ActivetectonicsoftheB