技术帖！从汶川地震到芦山地震龙门山未来地震风险分析

岷江葫芦娃 · 发表于 2013-6-12 22:01

6月6日，在石油大学听了陈运泰院士关于汶川地震和芦山地震关系的一个报告，现在根据他报告的ppt和最近发表的几篇文章，整理一下报告的主要内容。

先介绍一些龙门山断裂带的主要背景知识。

龙门山断裂带位于青藏高原的东段与四川盆地的交界地带，我们平常说的龙门山断裂带其实包括了三条主要的断层：后山断裂（茂县-汶川断裂）、中央断裂（映秀-北川断裂）和山前断裂（安县-灌县断裂，亦称彭县-灌县断裂、江油-灌县断裂）。龙门山断裂带(地震带)都是一个整体，是一条统一的、系统的构造带，地质学家、地震学家对此均有共识[1]。

汶川地震造成的破裂主要在映秀-北川断裂上，但是彭县-灌县断裂上也破裂了一段，也就是说汶川地震实际上是由两条断层同时活动造成的，这在世界地震史上也是很少见的[2]。
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图一图中红色为汶川地震发生破裂的断层，可以看出主要是中央断层（茂县-汶川断裂）发生了破裂，同时，前山断层（彭县-灌县断裂）也有一段参与。[2]
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图二龙门山断裂带立体图，红线表示断层，三条都是逆冲断层。（图片来自网络）

关于汶川地震的破裂过程，这篇文章有非常漂亮的描述：汶川震后100秒

芦山地震和汶川地震非常的相似，也是逆冲断层造成的一次地震。所不同的是，这次芦山地震造成破裂主要发生在山前断层上。

芦山地震概况
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这是芦山地震大约一小时后（芦山地震的发生时间是08:02，这张图做出来的时间是09:04）陈运泰研究组做出来的芦山地震的矩张量解[1]。

这张图的主要用途就是可以知道发震断层的基本情况：如断层的倾向、倾角，以及断层性质（正断层还是逆断层），震源深度，以及非常重要的一个量：地震矩。利用地震矩就可以计算出地震的矩震级。要注意的是，地震矩也有多种计算方法，不同的方法得到的地震矩会有一定的差别，进而会造成矩震级不一样。例如，USGS得到的芦山地震矩震级为6.6级，陈运泰小组的两位学者刘超和张勇得到的矩震级分别是6.7级和6.8级，考虑到误差，这些值都可以认为是相近的，不是哪个错误哪儿正确的问题。
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这张图是震后约3个小时（11:01）做出来的地震破裂过程的结果[1]。

右上角是做这个图用到的地震台站资料，要求台站要比较均匀的分布在震中周围，而且离开震中有一定的距离。右上角的图就是滑移距离了。地震实际上是断层两侧的岩石相对滑动造成的，但是断层的不同部位滑动的距离是不一样。根据陈老师小组的反演结果，最大的滑移量是1.4米。左下角的图就是断层滑移的量随时间的变化，主要集中在前10秒内。右下角的图就是破裂在平面上的投影。
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芦山地震破裂的GIF动画[3]

汶川地震后的初期工作及对未来地震危险性分析

在汶川地震的数小时内，陈老师的课题组就进行了研究，得出了地震的滑移图。
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汶川地震的滑移图。右侧大图是平面上不同部位滑移量，左侧条形图是沿断层面不同部位的滑移图。白色圆点是震源（对应震中映秀），往上是东北方向，向下是东南方向。在映秀—汶川和北川这一带滑移量最大，这正好对应于汶川地震的极震区（破坏最大的地方）。

左侧这张条形图（滑移图），是在地震后四个半小时就给出了。这里还有一个故事。

在2003年，陈老师在北大招了一个硕博连读的学校，张勇。陈老师给他的博士论文题目就是研究如何在一个大地震后在最短的时间内得出地震的滑移量。5年后，2008年，汶川地震的前5天，张勇博士完成了论文并送审。汶川地震发生的当天，张博士正在做毕业答辩的ppt。地震后，陈老师要求张博士马上停止做ppt，用他新研究的方法计算地震的滑移量。陈老师说：如果你做出来，你答辩再烂，我都会让你过；如果做不成来，你答辩再好，评委评价再高，我也不好意思让你过的。结果，张博士在四个半小时候就做出来了。那么，答辩结果也就很明显了。

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这就是当天出的报告，第二个页面红框中的文字是：
另外需要特别指出的是，从最终静态滑动量分布看，滑动区域之间存在矩释放的亏空区，迄今已经发生的较大余震无论是数量还是强度也都未能基本上填充这些亏空区。通常认为这种矩释放的亏空区是阻碍破裂的“障碍体”，“障碍体”的破裂即为余震。因此，这些矩释放的亏空区很可能是未来强余震发生的地点，在余震活动监测中，应予以特别关注。

这些图不仅有非常大的科学意义，对于救灾，意义也非常的大。比如说下面。
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上面两张图分别是汶川地震烈度分布图以及烈度分布图和滑移量区域匹配，极震区恰好位于滑移量大的地方。这项研究不仅具有非常重要的科学意义，这对于抗震救灾意义也非常的大。汶川地震后，物质调配极不合理。若能多听取业内专家学者的意见，就会极大的提高救灾效率。（图片来自陈老师ppt）

汶川地震后，包括陈老师在内的许多国内外科学家都对龙门山断裂带的地震危险性做了分析。

陈老师认为，龙门山断裂带全长470公里，汶川地震主要造成其东北段约350公里长的破裂，而南段还有120公里未发生破裂。而且，在汶川地震破裂带的中间一段，其滑动位移很小，未来发生大地震的可能性是非常大的。
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上面的图，方框圈住的部分就是龙门山断裂带。汶川地震造成的破裂，向东北方，一直从映秀到青川，而向东南部分则破裂很短。这在地震学上叫破裂的空区，也就是未来可能发生地震的地方。左边的图有两个空区，如红色方框表示，一个位于北川和汶川之间，另一个位于映秀的南边，即龙门山断裂带的南段。[3]

摘抄陈老师论文中一段如下[1]：在汶川地震时发生滑动的区域之间存在着地震矩释放的亏空区，迄今已经发生的较大余震无论是数量还是强度也都未能基本上填充这些亏空区。通常认为这种矩释放的亏空区是阻碍破裂的‘障碍体’，‘障碍体’的破裂即为余震。因此，这些矩释放的亏空区很可能是未来强余震发生的地点。”并指出“在汶川地震的破裂带上有两个比较大的破裂亏空区，即迄今基本上没有发生过破裂的地方. 这两个破裂亏空区分别位于汶川东北约100 km （北川-平武间）和西南约100 km（宝兴-小金间），是很有可能发生强余震的地区。”根据这两个破裂亏空区面积的大小，作者估计了这两个亏空区如果一旦破裂可能的震级的大小分别为MW7.1与MW7.3。……矩震级是Mw7.9。按照巴特定律，最大余震的震级比主震的震级平均小约1.2级。如果汶川地震是主震型地震的话，其最大的强余震应该在Mw6.7 左右。但是注意到巴特定律离散相当大; 同时考虑到当时国际上不同的权威机构对主震震级的测定结果也有些分散，在Mw7.9~8.3间, 因此作者当时提出: “如果汶川地震是主震型地震，发生强余震的震级将很高, 约Mw6.7~7.1（图（a）左边的浅红色方框表示按主震震级MW=7.9、8.0、8.3估算，最大余震的震级相应地应为MW=6.7、6.8、7.1）。

这些结论，陈老师在2008年5月20号，当时的中国科学院院长路甬祥院士召集的专家讨论会上给出的，而且当时还有新华社记者写了内参，但很遗憾，没有引起重视。总结一下：汶川地震后，陈老师估计映秀南段，即宝兴县-小金之间，未来很可能发生6.7~7.3级的地震。这些计算和预测都是在汶川地震当天和随后几天给出的，而且当天就贴在了网上。

芦山地震后的研究成果

芦山地震以后，龙门山断裂带的亏空区并未完全被填补。
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汶川地震和芦山地震的破裂区。C段是芦山地震新成的破裂，N和S是空区，也就是未来发生地震危险性较大的地方。[1]

陈老师在文章和报告中都指出，芦山地震造成约30公里的破裂（即图中C段），而本次地震和汶川地震造成的破裂之间还有大约30公里的空区，如果这段空区再次发射破裂，应该还会造成约Mw6.8级的地震。而在芦山地震破裂区的西南端，还有70公里的未破裂区，如果这一段完全破裂，会造成Mw7.2级的地震。

如果再次考虑地震的能量。汶川地震后，估计的这一段发生强余震的震级是Mw6.7~7.3级，此次芦山6.7（或6.8）级地震是估计值的最下限，能量值相当于7.3级地震的13%（或18%）的能量。那么，这样的能量释放显然不能显著缓解改地区未来的地震危险性。

也就是说，这一带未来仍有发生震级不小于芦山地震的较大地震。

上述研究结果是芦山地震发生后作者在前一阶段工作基础上对龙门山断裂带（地震带）西南段未来地震危险性的估计，不包含时间因素，并不是对该地段的严格意义上的“地震预测预报”。

在报告的最后，陈老师的总结只有一张ppt，就写了这么一句话
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[1]陈运泰等，2013，从汶川地震到芦山地震，中国科学：地球科学
[2]刘静等，2008，汶川８级大地震同震破裂的特殊性及构造意义——多条平行断裂同时活动的反序型逆冲地震事件，地质学报
[3]来自陈运泰PPT

PS：真希望这么多学者做出的这么好的成果得到重视。

干煸排骨 · 发表于 2013-6-13 16:56

太长了，有空可以好好看看……

辛克斯 · 发表于 2013-6-14 15:17

好帖顶起来

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方肘子 · 发表于 2013-6-18 23:08

技术抵不过官僚呵呵

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bdsw2851 · 发表于 2013-8-27 01:51

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