雅安地震的一些认识

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1、我对雅安芦山地震的一些认识石耀霖（中国科学院大学、中国科学院计算地球动力学实验室）先从汶川地震谈起。汶川地震为什么会发生，网上经常见到的解释为：印度板块与欧亚板块碰撞，造成青藏高原快速隆升和物质向东缓慢流动，在龙门山向东挤压，遇到四川盆地刚性地块阻挡，造成构造应力能量长期积累，最终发生地震。这种说法对不对呢？应该说没有错误，但是十分不够。我们曾经指出（见石耀霖,张贝,张斯奇,张怀，地震数值预报，物理，2013，42（4）：237~255!高级科普文章，或石耀霖，地震数值预报，科学中国人，2012年11期科普文章，或柳畅，朱伯靖，石耀霖，汶川地震释放了龙门山大部分区域的应力

2、，地质学报，2012,86（1）：157~169）。但是，为什么汶川地震发生在龙门山之下，而不是更东或更西？为什么汶川地震发生在十余公里深的上地壳底部，而不是更深或更浅？为什么汶川地震西南段以逆冲为主、而东北端为右旋走滑？要回答这一系列问题，仅仅是上面定性的说法是远远不够的，需要定量的数值模拟。图一是我们用三维粘弹性模型数值模拟的结果。为什么用粘弹性，在短期载荷下（地震波传播），岩石圈表现为弹性的；但是岩石在高温高压下地质历史缓慢的运动会发生柔性变形，例如人们可以看到的褶皱。因此必须采用粘弹性模型(如果采用理想弹性模型，所得结果会与实际情况大相径异).图一、三维粘弹性四川

3、盆地在受到基于GPS观测给定的边界条件作用下，达到准稳态时应力增长速率。红色为高应力增长率，蓝色为低应力增长率。四川盆地应力增长率低、无大地震；高原一侧应力增长率高，有一些大地震；最高的应力增长率出现在龙门山下10-20公里的上地壳底部。压应力最大在龙门山断裂带西南段，因此发生逆掩断层；剪应力最大发生在龙门山断裂带东北段，因此右旋走滑断层渐渐发育。以上模拟中，我们输入的是基于观测的结构模型数据，基于观测和实验室实验的物性数据，以及基于地表GPS观测的边界条件。不知道的是深部边界条件，只能做一些简化的假定；也不知道初始应力条件，只能从假定的零应力出发计算；不知道边界的历史，

4、只能假定开始运动后边界为匀速运动。得到了什么，得到数百年后脱离暂态影响后的准稳态应力变化率，发现该应力增长率与地震活动性有相关关系。得不到的是应力的绝对值，因此也无法预测究竟哪里最危险。因为应力增长率高的地方，模型开始计算时刻的初始应力未必一定最高。只知道增量，不知道原来的初始值，就不知道应力的绝对值，无法确定后续地震最可能发生的时间、地点、规模。如果我们对该区地应力状况有充分的了解，就有可能对更具体的地震危险性作出估计。汶川地震巨大，断裂带长达近300公里，几乎整个龙门山断裂带都发生了破裂，但是西南段的约100公里没有破裂。这一段落会破裂吗？破裂规模会有多大？什么时候破

5、裂？破裂规模上限是以上问题中困难程度较低的问题。就震级来说，由于震级和断层长度存在一定经验关系，因此这段100公里左右的段落即使全部破裂，震级也仅仅可能略大于7级（也可能几个接近7级的地震破坏陆续释放积累的能量）。西南端一段没有地震破裂，但这一段落也是压应力积累率最高的部位之一。而且汶川地震的发生，使这一段落发生类似机制的逆掩断层的地震危险更加增加。（见石耀霖，曹建玲，库伦应力计算及应用过程中若干问题的讨论，地球物理学报，2010，,5（1）：102~110），因此会破裂是必然的。图二中表示的是：汶川大地震后，如果一个地方存在类似汶川地震的北东-南西走向的断层，在原来的构

6、造应力场背景下，断层是变得更危险了，还是更安全了（库伦应力增大了还是减小了）？所有彩色部分都多多少少变得更危险了：红色部分应力增加可以到数兆帕，黄绿部分为零点几兆帕，绿色部分为百分之几兆帕。龙门山断层东北端以外断层以东西走向为主，不存在NE-SW走向的断层。但龙门山断层的西南段部分，汶川地震中并未破裂，其库伦应力有明显增加（图二）。图二，对于类似龙门山断层走向和力学性质的断裂，汶川大地造成的震库伦应力变化。从映秀西南到雅安这一段的龙门山断层，既有较高的构造应力增长率，汶川地震又令它库伦应力有较大的提高，自然成为是否会发生下一个大地震的引人注目的地段。但什么时候会发生，则是

7、现有资料难以回答的问题。必须要获得该段落现今地应力的大小究竟是多少？是否已经临近了岩石的强度？那么，究竟这个地区的应力状况怎样呢？我不从事应力测量工作。图三显示了其他研究者一些近期应力测量的结果，主要是主压应力的方向。可以看到宝兴钻孔应力测量结果主压应力为NW-SE向。据秦向辉等（秦向辉等，龙门山断裂带西南段现今地应力状态与地震危险性分析，工程岩石力学学报，2013，,3增刊1,2870~2876）认为：“对比分析2003，2008和2010年在宝兴、康定地区4个钻孔的水压致裂应力测量资料，初步揭示汶川地震后断裂西南段现今地应