龙门山断裂带
龙门山断裂带(Longmenshan 断层 Zone),是指位于青藏高原与扬子克拉通之间,西侧为松潘-甘孜藏族自治州地体,东侧为四川盆地,长达500公里,平均宽度70公里的断裂带。该断裂带可分为四部分,主要是后山断裂、中央断裂与前山断裂等三条分支断裂组成叠瓦状冲断带以及山前断裂。
龙门山断裂带源于五千万年前开始的喜马拉雅碰撞造山运动——印度洋板块不断向北运动,挤压欧亚板块,造成青藏高原的隆升。青藏高原在隆升的过程中,向东“生长”,遇到了“坚硬”的四川盆地,在四川盆地的西缘不断积累应力,蓄积到了一定程度,地壳破裂。
龙门山断裂带南段这一地区历史地震强度并不高,震中附近100公里范围内,1900年以来曾发生过5级以上地震12次,其中6至6.9级地震3次,最大的为2008年汶川8.0级地震(截至2013年)。
成因
龙门山断裂带的形成历史久远,源于五千万年前开始的喜马拉雅碰撞造山运动——印度洋板块不断向北运动,挤压欧亚板块、造成青藏高原的隆升。青藏高原在隆升的过程中,向东“生长”,遇到了“坚硬”的四川盆地,在四川盆地的西缘不断积累应力,蓄积到了一定程度,地壳破裂。
区域地理
地貌
龙门山断裂带南部和中部,即南起天全县北至绵竹之间的区域,呈现陡地形梯度特征,由川西高原经龙门山进入四川盆地,海拔迅速由4000m以上降至1000m以下。断裂带北部,大致以松潘-北川羌族自治县为界,地貌差异明显减弱,西侧山地地形梯度相对变缓。
地质
龙门山断裂带以西的松潘-甘孜高原,主体出露三叠系复理石。龙门山断裂带内前震旦纪基底杂岩、古生界和三叠纪地层以杂乱的形态出露,至龙门山山前逐渐被较为稳定的侏罗系、白垩系所替代。地震剖面显示成都平原下伏存在第三纪、白垩纪至二叠纪稳定的巨厚沉积物,表明成都平原在晚古生代至中生代,甚至早新生代,处于长期稳定的沉积时期。
水文
龙门山地区自西南往北东发育青衣江、岷江、涪江和嘉陵江等河流,河流总体呈现北西转为南北流向的特点,均为基岩河道,河段比降大于均衡剖面,呈现典型的V型深切河谷。岷江发源于岷山南麓,经松潘盆地、龙门山断裂带,由都江堰进入成都平原。都江堰以上的岷江的两侧流域盆地具有明显差异,其东侧流域盆地主要表现为面积小、河流长度短、分支比低以及河流梯度大等特征。涪江同样发源于岷山,其流向为西北往东南经平武县、江油市等地流出龙门山,岷山隆起为岷江和涪江两大水系的分水岭。青衣江上游发源于龙门山断裂带南西段,呈格状水系,河流形态受断裂构造和所谓褶皱构造样式影响。龙门山地区水系的发育特征显示断裂活动影响着区域的河流形态的发育。
断裂带特征
龙门山断裂带可分为四部分,主要是后山断裂(汶川—茂县断裂)、中央断裂(映秀镇—北川羌族自治县断裂)与前山断裂(都江堰市—安州区断裂)等三条分支断裂组成叠瓦状冲断带以及山前断裂即为(广元-大邑县)隐伏断裂。
后山断裂
龙门山断裂带后山断裂中北段主要为汶川-茂汶断裂和青川县断裂。南西端在泸定冷碛附近与南北向的大渡河断裂相交,向北东经庆阳市、汶川、茂汶、平武县、青川插入陕西省境内。该断裂是松潘-甘孜造山带与龙门山之间的一条大型断裂带,印支期时主要表现为韧性剪切运动,形成有宽达20-30km的高温韧性剪切带。晚新生代以来,茂汶-汶川断裂表现为脆性破裂特征,具逆走滑运动性质。
汶川-茂县断裂从地质图与遥感影像上看,断裂迹线在汶川与茂汶两地发生弯曲,走向偏转,在两地分别形成走滑断裂系下的阶区,以此将汶川-茂汶断裂分为三段,茂县以北断裂卫星影像上线性特征明显,发育有多条大型冲沟位错,右旋位移130-170m,冲沟两侧的冲洪积物未发生变形,茂县以南的两段牟托、茂县县城、草坡乡等地发育多级阶地,并伴有断裂陡坎和断层槽谷等地貌。
中央断裂
中央断裂在中北段为北川-映秀镇断裂,断裂两侧的地形落差巨大,遥感影像上断裂的线性特征明显,沿着断裂发育断层槽谷、断塞塘等断裂地貌。南西端始于泸定县附近,向NE延伸经盐井、映秀、北川、南坝、茶坝插入陕西省境内与勉县-阳平关断裂相交。以此断裂为界,断裂西侧为龙门山高山区,海拔高程在4000-5000m,东侧则为海拔高程约在1000-2000m的中低山区,地貌反差显著。北川-映秀断裂的线性影像清晰,活动构造地貌保存较为完好,在龙门山构造带几条主干断裂中显示出较强的活动性。
断裂在北川擂鼓地区呈现右旋走滑断裂的左阶羽列阶区,局部挤压隆起,形成一系列次级断裂,发育断裂沟槽以及一系列冲沟右旋位错,前人在此开挖探槽。在历史上北川-映秀镇这条断裂曾出现过数次中强等级地震,2008年破坏力巨大的8.0级汶川大地震正是在此。
前山断裂
前山断裂在中北段为灌县古城-安州区断裂和江油市断裂,是龙门山断裂带东侧的主断裂,南西端始于天全县附近,向NE延伸经芦山大川、大邑双河、灌县、彭县通济场、安县、江油、广元市插入汉中市一带消失。剖面上所见断裂破碎带并不太宽,一般在数米至20余米之间。平面上断裂的贯通性较差,可能表明了是一条成生时间较晚的断裂。显示北西盘相对上冲,且具有行走滑运动的脆性破裂特征。
断裂的北西侧地层变形程度强,断层发育,南东侧地层变形相对较弱,断裂转轴倾角50°-70°,以高角度逆冲为特征,灌县-安州区断裂在遥感影像上线性特征明显,断裂两侧地貌差异明显,断层陡坎、断错水系、断错山脊和断错塘等构造地貌发育。
山前断裂
山前断裂即为广元-大邑县隐伏断裂,以北东向展布于成都断陷区,其断续在雅安、灌口一带出露,大多地方隐伏与地下,倾向北西,倾角不定,是一条隐伏的逆冲断裂,是龙门山构造带前缘逆冲推覆作用向四川盆地扩展的结果。
地震活动
龙门山断裂带南段这一地区历史地震强度并不高,震中附近100公里范围内,1900年以来曾发生过5级以上地震12次,其中6至6.9级地震3次(曾于1327年在天全县附近发生6级地震,1941年6月12日在宝兴与康定间发生6级地震,1970年2月24日在大邑发生6.2级地震),最大的为2008年汶川8.0级地震。
汶川地震
2008年5月12日,四川省东部的龙门山断裂带上的汶川地区发生了8级的超强地震,带来超大规模和程度的破坏,引发了众多的人员伤亡。而且除了震中地区以外,还波及了周边众多区域,甚至影响到了整个四川乃至全国范围内的众多省份,刷新了建国以来在地震方面的各项记录。
汶川地震引发于龙门山断裂带,由于印度板块向北推进,和亚洲板块挤压的同时,也存在向亚洲板块下插入的趋势,这种运动使青藏高原迅速上升,地震频发的断裂带就于高原边缘出现,龙门山断裂带就是其中之一。汶川位于龙门山断裂带上,五十多年来此处地震活动十分频繁,总计高达十余次的七级以上破坏性强震。地质学专家张培震指出,这次巨大地震的最根本动力来源还是青藏高原和华南地块之间相对运动在断裂带上产生的能量积累和释放。印度大陆向北推挤,形成了“世界屋脊”青藏高原,其平均平均海拔超过5000米,地下的地壳厚度达60-70公里,比四川盆地厚40公里的地壳多出20-30公里。在这种状态下,青藏高原不可能再向上升高和向下增厚,高原内部的地壳物质只能向东和向北扩展,导致高原在这两个方向上的增生。由于强硬四川盆地的阻挡,在青藏高原东部与四川盆地交界地带就形成了南起泸定县和天全县,北达广元市和陕西勉县、长近500公里、宽40-50公里、北东走向的龙门山脉。构成龙门山山脉的重要岩石单元是古老的杂岩体,这种岩石抵抗破坏和断裂的强度特别大,能够积累很大的能量在瞬间释放形成强烈地震。根据地震前的GPS观测数据显示,整个龙门山推覆断裂带的构造变形速率很小,只有每年3-4毫米,每条断裂上的滑动速率只有平均1-2毫米,地震地质研究得到的万年时间尺度的断裂滑动速率也证实了这一量值。但是,从若尔盖草原向西的整个青藏高原东部向东和向北的运动速率都很大,到达龙门山一带可能是能量到此积累,致使其速率降低。另外,龙门山断裂的转轴倾角在地壳表面比较大,直到20公里以下才慢慢变小,此结构对能量的高度积累比较有好处,由此形成了如此强烈的特大地震。
雅安地震
2013年4月20日8时2分在四川省雅安市芦山县(北纬30.3,东经103.0)发生7.0级地震,震源深度13公里。90年代后龙门山断裂带处于4级以上空白期,此次地震处于龙门山断裂带最南端。
相关研究
在龙门山断裂带周边布设的57个台站自2008年11月至2009年11月为期一年的垂直分量连续地震环境噪声数据,通过短周期地震环境噪声成像方法,获得了龙门山断裂带中北段地壳25km深度范围的S波精细速度结构。结果表明:(1)龙门山断裂带周边区域10km以上的速度结构与地表断裂的分布形态具有良好的一致性,速度结构控制了龙门山主要断层的深部延展特征;在15km及以下深度,S波速度结构呈现沿龙门山和沿岷山隆起走向的交叉构造格局,由此造成的速度结构差异可能影响了5·12汶川地震的破裂过程;(2)速度结构随深度的分布特征为龙门山断裂带主要断层的深部延伸形态给出了良好的约束,结果进一步确认了龙门山断裂中段的高角度铲型断裂构造特征;(3)研究区的南端发现了龙门山断裂下方20km以下深度具有与松潘县地块中地壳低速层相关的低速结构的迹象,这可能是汶川地震破裂带南段22km左右深度存在脆韧转换带的一个证据。研究结果显示出密集台阵和短周期环境噪声成像方法在地壳浅部精细结构和断层探测研究中具有巨大潜力。
参考资料
龙门山断裂带.雅安市自然资源和规划局.2025-03-31
汶川地震,十五年了.金羊网.2025-03-31