玉樹MS7.1地震成因及背景的分析與思考

葛肖虹，王敏沛

(1.吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130061;2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué) (北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083)

玉樹MS7.1地震成因及背景的分析與思考

葛肖虹1，2，王敏沛2

(1.吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130061;2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué) (北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083)

對(duì)青海省玉樹結(jié)古鎮(zhèn)MS7.1級(jí)強(qiáng)震的成因及背景進(jìn)行了分析，并提出災(zāi)后重建應(yīng)該注意的問題。從大地構(gòu)造背景看，玉樹和汶川地震均由印度板塊向青藏高原嵌入、引起高原殼-幔物質(zhì)向東蠕散誘發(fā)。正是巴顏喀拉 (昆侖)地塊向東蠕散，其南側(cè)邊界玉樹—鮮水河斷裂的左行走滑引起了玉樹MS7.1級(jí)地震。巴顏喀拉 (昆侖)地塊在向東蠕散的過程中已經(jīng)經(jīng)過三次7～8級(jí)邊界大地震，能量已有較大釋放，今后應(yīng)注意其南部的羌塘—理塘地塊向東南的快速蠕散在何處受阻。研究表明，GPS變形不強(qiáng)的地區(qū)往往是塊體運(yùn)動(dòng)受到阻擋、應(yīng)力集中、能量積蓄的部位，也是最可能引發(fā)大震的部位。據(jù)此預(yù)測(cè)昆明以南的玉溪、通海、石屏地區(qū)，大理地區(qū)，川西鹽源、鹽塘地區(qū)以及雅安、瀘定、康定地區(qū) (即玉樹—鮮水河與龍門山斷裂交匯部位)，都可能成為阻擋羌塘—理塘地塊向東南快速蠕散的應(yīng)力集中區(qū)，應(yīng)該引起高度注意，加強(qiáng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，預(yù)作防范。

玉樹地震;成因;GPS變形

2010年4月14日青海省玉樹州結(jié)古鎮(zhèn)發(fā)生了MS7.1級(jí)強(qiáng)震，造成了巨大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。本文對(duì)該次地震的成因及背景進(jìn)行了分析，并提出災(zāi)后重建應(yīng)注意的問題;同時(shí)對(duì)該區(qū)域今后有可能發(fā)生較大地震之處進(jìn)行了分析預(yù)測(cè)。

1 玉樹地震的成因背景分析

從大地構(gòu)造背景看，玉樹和汶川地震一樣，都是由于印度洋洋脊擴(kuò)張使印度板塊以50～60 mm/a的速度向青藏高原嵌入 (見圖1)，引起高原殼－幔物質(zhì)向東蠕散誘發(fā)地震［1～3］。青藏高原是中生代—新生代以來多塊體拼貼的集合體，有前寒武紀(jì)基底組成的剛性地塊，也有居間洋盆閉合的褶皺帶和縫合線，亦即“軟硬相間”，在印度板塊擠壓的背景下必然發(fā)生塊體間的錯(cuò)移和滑動(dòng)。“塊體運(yùn)動(dòng)、碰撞誘發(fā)地震”的認(rèn)識(shí)［4］應(yīng)該是研究中國(guó)地震的很好思路，特別是對(duì)青藏高原周邊的地震活動(dòng)帶。

具體來說，青藏高原北部的巴顏喀拉 (昆侖)地塊在向東蠕散的過程中，北界昆侖左行走滑斷裂引起了2001年11月14日的昆侖山MS8.1級(jí)地震;地塊向東蠕散受到華南板塊川中地塊的阻擋，在龍門山逆沖斷裂帶發(fā)生了2008年5月12日的汶川 MS8.0級(jí)大地震［5～13］;巴顏喀拉 (昆侖)地塊南側(cè)邊界NW向玉樹—鮮水河左行走滑斷裂引起了玉樹 MS7.1級(jí)地震 (見圖2)。但是根據(jù)震害報(bào)道，玉樹以南的德格、白玉都有強(qiáng)烈破壞，而從圖2可以看出德格、白玉正好沿著NNW向的金沙江斷裂展布，那么有沒有可能是NNW向金沙江 (德格—白玉)斷裂帶和NW向玉樹—鮮水河地震斷裂帶在玉樹相交所引起的應(yīng)力集中，才是誘發(fā)地震的主要原因呢?1896年3月的7級(jí)地震就發(fā)生在這個(gè)部位［14］。

圖1 青藏高原地震震中分布與動(dòng)力學(xué)模型圖［2～3］Fig.1 The seismic epicenters distribution and dynamic model of the Qinghai-Tibet Plateau［2～3］

2 災(zāi)后重建應(yīng)該注意的問題

2.1 編制玉樹震害地質(zhì)圖，為災(zāi)后重建提供依據(jù)

中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所多位專家通過兩次野外現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和綜合研究［15～17］發(fā)現(xiàn)，玉樹MS7.1級(jí)地震形成了東、西兩條地表破裂帶——隆寶灘和玉樹地表破裂帶 (見圖3)，分別沿隆寶灘、玉樹活動(dòng)斷裂的上盤發(fā)育［15］，兩條地表破裂帶主體 (290°～305°)呈 NW向延伸，二者之間相距22 km。玉樹地表破裂帶左旋走滑位移量在西段從幾十厘米到2.4 m不等，中段、東段約30 cm。在玉樹縣禪古村附近發(fā)現(xiàn)了連續(xù)延伸長(zhǎng)度477 m的地震地表破裂帶，總體走向310°～325°，呈左旋—逆沖特征，可見最大垂向位移60 cm，地表斷裂附近的禪古村房屋全部成為廢墟 (見圖4)。說明這次玉樹地震是左行剪切 (走滑)斷裂引起，沿地震斷裂建筑物破壞強(qiáng)烈，破壞主要集中在地震斷裂的北盤。在距地震斷裂1 km以內(nèi)，建筑物破壞嚴(yán)重，1 km以外建筑物破壞明顯減輕［16］。這一點(diǎn)與1999年9月21日臺(tái)灣集集7.6級(jí)地震相似，地震斷裂帶通過的地方樓倒房塌，而相鄰區(qū)安然 (見圖5、圖6)，這是剪切斷裂引起的震害特征。

圖2 玉樹鄰區(qū)主要斷裂與地震分布圖［14］(地形底圖為SRTM 90 m分辨率高程數(shù)據(jù)，斷裂引自新一代全國(guó)地震區(qū)劃圖，余震截至2010年5月9日)Fig.2 The distribution map of faults and earthquakes in the vicinity of Yushu［14］

圖3 玉樹地震地表破裂平面分布圖［16］Fig.3 The distribution map of the surface ruptures caused by Yushu earthquake［16］

圖4 玉樹地震破裂特征［16］Fig.4 Characteristics of the surface seismic rupture caused by Yushu earthquake［16］

圖5 地震破裂穿過建筑物(臺(tái)灣集集地震，斷裂從兩棟樓中間通過，中間的樓塌了，兩邊完好無損)Fig.5 The seismic rupture passed through the buildings

玉樹縣城長(zhǎng)軸沿河谷分布，正好與剪切斷裂平行，因此震害比較強(qiáng)烈，破壞也大，另一原因是房屋多半是抗震強(qiáng)度極低的泥石結(jié)構(gòu)，一所三層樓的小學(xué)從頂塌到底，可見質(zhì)量太差(見圖4)，可是也有些樓房沒有倒塌。2010年墨西哥MS7.2級(jí)地震、美國(guó)加利福尼亞地震都在同一條圣安德列斯剪切 (走滑)斷裂上，他們?yōu)槭裁礇]有太多傷亡?因?yàn)榉课菘拐饛?qiáng)度都在Ⅷ～Ⅸ烈度之上，這種做法值得我們學(xué)習(xí)和借鑒。

因此，建議盡快填繪編制一張1∶5000—1∶10000震害地質(zhì)圖，標(biāo)出地震強(qiáng)變形帶、震害級(jí)別和建房烈度級(jí)別，作為災(zāi)后重建的依據(jù)。

圖6 地震破裂穿過與未穿過建筑物對(duì)比(臺(tái)灣集集地震，破裂通過左邊的中學(xué)房倒、操場(chǎng)變形，一街之隔的光復(fù)小學(xué)完好無損)Fig.6 Contrast of the buildings that seismic rupture passed through and not passed through

2.2 防范泥石流、滑坡等次生災(zāi)害

玉樹是高原地區(qū)，山頂植被很少，4000～5000 m海拔的山頂 (高原面)至少經(jīng)歷了80×104～100×104a的侵蝕，風(fēng)化層很厚，加上此次地震造成巖體疏松，每年五、六月份，凍土融化或雨季沖刷很可能造成泥石流或滑坡等次生災(zāi)害。因此，要吸取汶川的教訓(xùn)，難民安置地點(diǎn)不能在太低的河谷。

3 當(dāng)前應(yīng)該進(jìn)行的防范

圖7為青藏高原東部GPS變形圖，從中可以看出，羌塘—理塘地塊向東南蠕散的速度比巴顏喀拉 (昆侖)地塊要快，這也許就是引起玉樹—鮮水河斷裂左行走滑的原因;同時(shí)羌塘—理塘地塊向東南的快速蠕散也提供了一個(gè)預(yù)測(cè)的思路。

圖7 青藏高原東部GPS形變圖［3］Fig.7 The deformation map of eastern Qinghai-Tibet Plateau measured by GPS［3］

汶川地震給了我們一個(gè)教訓(xùn):在GPS變形不強(qiáng)的龍門山地區(qū)，恰恰是巴顏喀拉 (昆侖)塊體運(yùn)動(dòng)受到阻擋，應(yīng)力集中、能量積蓄的部位，也是引發(fā)大震的部位。按照這個(gè)思路，我們是不是應(yīng)該預(yù)測(cè)一下:巴顏喀拉 (昆侖)地塊在向東蠕散的過程中經(jīng)過三次邊界大地震(2001年11月14日的昆侖山MS8.1地震;2008年 “5.12”汶川 MS8.0大地震;2010年4月14日玉樹MS7.1地震)能量已有較大釋放，今后應(yīng)該注意它南部的羌塘—理塘地塊向東南的快速蠕散在何處受阻，從而產(chǎn)生應(yīng)力集中和能量積蓄，這個(gè)部位也可能就是下一個(gè)比較大的地震會(huì)發(fā)生的地方。為此筆者做如下預(yù)測(cè)以供討論和參考。

羌塘—理塘地塊的東北邊界是NW向的玉樹—鮮水河斷裂，東部邊界是SN向的小江地震斷裂，而西部邊界則是金沙江斷裂和瀾滄江斷裂，羌塘—理塘地塊南部被哀牢山—紅河斷裂所截，也是圖7所示塊體向南變形矢量減速和轉(zhuǎn)向的部位，說明羌塘—理塘地塊向東南的快速蠕散在這里受到阻擋，特別是弧形推覆構(gòu)造的前沿，筆者1984年對(duì)川西鹽源推覆構(gòu)造做過詳細(xì)工作［18］，當(dāng)時(shí)即指出鹽源弧形推覆構(gòu)造形成于古近紀(jì)末、中新世之前的四川運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)今仍為活動(dòng)斷裂帶。

圖8 川滇藏地震構(gòu)造圖［19］Fig.8 The seismotectonic map of Sichuan-Yunan-Tibet［19］

從歷史地震的分布 (見圖8)看，震中呈串珠狀或葡萄串狀分布的集中區(qū)有:①昆明以南的玉溪、通海、石屏地區(qū)，有過MS7.0地震;②大理地區(qū)，有過MS7.0地震;③川西鹽源、鹽塘地區(qū)有過MS6.0地震;④雅安、瀘定、康定地區(qū)，處于玉樹—鮮水河斷裂和龍門山斷裂交匯部位。這4個(gè)區(qū)域都處在向南推覆的晚新生代 (N2—Q1)弧形推覆構(gòu)造帶的前沿，它們分別是大理弧、鹽源弧、小金河弧、通?；。伎赡艹蔀樽钃跚继痢硖恋貕K向東南快速蠕散的應(yīng)力集中區(qū)，應(yīng)該引起高度注意。2011年3月10日12時(shí)58分在云南省德宏傣族景頗族自治州盈江縣 (北緯24.7°，東經(jīng)97.9°)發(fā)生的5.8級(jí)地震就處于大理弧的西側(cè)。

中國(guó)地處亞洲，是全球唯一的由多陸塊拼貼而成的復(fù)式大陸，又處于全球兩個(gè)巨型地震帶——環(huán)太平洋和歐亞地震帶交匯部位，因此是一個(gè)地震多發(fā)的國(guó)家，存在多條地震活動(dòng)帶?！耙匀藶楸尽钡脑瓌t不僅應(yīng)該體現(xiàn)在地震發(fā)生后盡一切力量搶救生命，更應(yīng)該體現(xiàn)在按照綜合國(guó)力有計(jì)劃、有步驟地對(duì)地震多發(fā)地區(qū)的房屋 (特別是中小學(xué)、醫(yī)院、集中居民區(qū))進(jìn)行改建加固或重建，達(dá)到抗震烈度的水平，力求在地震災(zāi)害來臨時(shí)少死人或不死人，使生命財(cái)產(chǎn)的損失降到最低。

國(guó)家應(yīng)該盡快改革地震工作的管理體制，加強(qiáng)地質(zhì)、地震、氣象多學(xué)科在地震監(jiān)測(cè)、地震會(huì)商方面的合作研究與決策作用，總結(jié)我國(guó)歷次大地震在地震預(yù)報(bào)、抗震救災(zāi)方面的經(jīng)驗(yàn)、教訓(xùn)，繼承李四光的遺志，盡快走出一條多學(xué)科預(yù)報(bào)地震的新路，為世界人民做出貢獻(xiàn)。

［1］嵇少丞，王茜，孫圣思，等.亞洲大陸逃逸構(gòu)造與現(xiàn)今中國(guó)地震活動(dòng)［J］.地質(zhì)學(xué)報(bào):英文版，2008，82(12):1644～1667.JI Shao-cheng，WANG Qian，SUN Sheng-si，et al.Continental extrusion and seismicity in China［J］.Acta Geologica Sinica:English edition，2008，82(12):1644～1667.

［2］Tapponnier P，Xu Z Q，Roger F，et al.Oblique stepwise rise and growth of the Tibet Plateau［J］.Science，2004，294:1671～1677.

［3］ZHANG Pei-zhen，SHEN Zheng-kang，WANG Min，et al.Continuous deformation of the Tibetan Plateau constrained from global positioning system data［J］.Geology，2004，32(9):809～812.

［4］徐錫偉，聞學(xué)澤，鄭榮章，等.川滇地區(qū)活動(dòng)塊體最新構(gòu)造變動(dòng)樣式及其動(dòng)力來源［J］.中國(guó)科學(xué):D輯，2003，33(增刊):151～162.XU Xi-wei，Wen Xue-ze，Zheng Rong-zhang，et al.Latest tectonic style and the power source of active blocks in Sichuan-Yunnan region［J］.Science in China:Series D，2003，33(Supp.):151～162.

［5］姚鑫，張永雙.基于差分干涉雷達(dá)的汶川地震同震形變特點(diǎn)［J］.地質(zhì)力學(xué)學(xué)報(bào)，2009，15(2):151～161.YAO Xin，ZHANG Yong-shuang.Co-seismic deformation of“5.12”Wenchuan earthquake based on D-INSAR［J］.Journal of Geomechanics，2009，15(2):151～161.

［6］張永雙，雷偉志，石菊松，等.四川5.12地震次生地質(zhì)災(zāi)害的基本特征初析［J］.地質(zhì)力學(xué)學(xué)報(bào)，2008，14(2):109～116.ZHANG Yong-shuang，LEI Wei-zhi，SHI Ju-song，et al.General characteristics of 5.12 earthquake-induced geohazards in Sichuan［J］.Journal of Geomechanics，2008，14(2):109 ～116.

［7］張永雙，石菊松，孫萍，等.汶川地震內(nèi)外動(dòng)力耦合及災(zāi)害實(shí)例［J］.地質(zhì)力學(xué)學(xué)報(bào)，2009，15(2):131～141.ZHANG Yong-shuang，SHI Ju-shong，SUN Ping，et al.Coupling between endogenic and exogenic geological processes in the Wenchuan earthquake and example analysis of geo-hazards［J］.Journal of Geomechanics，2009，15(2):131 ～141.

［8］譚成軒，孫葉，吳樹仁，等.“5.12”汶川MS8.0大地震后關(guān)于我國(guó)區(qū)域地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的思考［J］.地質(zhì)力學(xué)學(xué)報(bào)，2009，15(2):142～150.TAN Cheng-xuan，SUN Ye，WU Shu-ren，et al.A consideration on regional crustal stability assessment after Ms8.0 Wenchuan strong earthquake in China［J］.Journal of Geomechanics，2009，15(2):142 ～150.

［9］王連捷，周春景，孫東生，等.汶川5.12地震引起的庫侖應(yīng)力變化及其對(duì)周邊地震活動(dòng)的影響［J］.地質(zhì)力學(xué)學(xué)報(bào)，2008，14(3):193～200.WANG Lian-jie，ZHOU Chun-jing，SUN Dong-sheng，et al.Coulomb stress changes caused by Wenchuan earthquake and its influence on seismic activity in the adjacent areas［J］.Journal of Geomechanics，2008，14(3):193 ～200.

［10］王連捷，崔軍文，周春景，等.汶川5.12地震發(fā)震機(jī)理的數(shù)值模擬［J］.地質(zhì)力學(xué)學(xué)報(bào)，2009，15(2):105～113.WANG Lian-jie，CUI Jun-wen，ZHOU Chun-jing，et al.Numerical modeling for Wenchuan earthquake mechanism［J］.Journal of Geomechanics，2009，15(2):105～113.

［11］彭華，馬秀敏，姜景捷.山丹地應(yīng)力監(jiān)測(cè)站體應(yīng)變儀的地震效應(yīng)［J］.地質(zhì)力學(xué)學(xué)報(bào)，2008，14(2):97～108.PENG Hua，MA Xiu-min，JIANG Jing-jie.Analysis of the volume strain data from the Shandan in－situ stress monitoring station［J］.Journal of Geomechanics，2008，14(2):97～108.

［12］彭華，馬秀敏，姜景捷.龍門山北端青川斷層附近應(yīng)力測(cè)量與斷層穩(wěn)定性［J］.地質(zhì)力學(xué)學(xué)報(bào)，2009，15(2):114～130.PENG Hua，MA Xiu-min，JIANG Jing-jie.Stability and stress measurement near the Qingchuan fault in the northern Longmen mountains［J］.Journal of Geomechanics，2009，15(2):114 ～130.

［13］甘建軍，黃潤(rùn)秋，李前銀，等.都江堰—汶川公路汶川地震次生地質(zhì)災(zāi)害主要特征和形成機(jī)理［J］.地質(zhì)力學(xué)學(xué)報(bào)，2010，16(2):146～158.GAN Jian-jun，HUANG Run-qiu，LI Qian-yin，et al.Formation mechanism of geo-hazards triggered by Wenchuan MS8.0 earthquake along Dujiangyan-Wenchuan Highway［J］.Journal of Geomechanics，2010，16(2):146～158.

［14］李金臣，潘華，張志中.青海玉樹7.1級(jí)地震構(gòu)造背景［J］.國(guó)際地震動(dòng)態(tài)，2010，(5):1～5.LI Jin-chen，PAN Hua，ZHANG Zhi-zhong.The seismotectonic setting of Yushu MS7.1 earthquake in Qinghai Province［J］.Recent Developments in World Seismology，2010，5:1 ～5.

［15］姚鑫，張永雙，楊農(nóng)，等.玉樹地震地表變形InSAR觀測(cè)及初步分析［J］.地質(zhì)力學(xué)學(xué)報(bào)，2010，16(2):129～136.YAO Xin，ZHANG Yong-shuang，YANG Nong，et al.D-InSAR deformation observation and preliminary analysis of the MS7.1 Yushu earthquake［J］.Journal of Geomechanics，2010，16(2):129～136.

［16］馬寅生，張永雙，胡道功，等.玉樹地震地表破裂與宏觀震中［J］.地質(zhì)力學(xué)學(xué)報(bào)，2010，16(2):115～128.MA Yin-sheng，ZHANG Yong-shuang，HU Dao-gong，et al.The surface ruptures and the macroscopical epicenter of Yushu MS7.1 earthquake［J］.Journal of Geomechanics，2010，16(2):115 ～128.

［17］王連捷，崔軍文，王薇，等.青海玉樹MS7.1級(jí)地震發(fā)震過程的數(shù)值模擬［J］.地質(zhì)力學(xué)學(xué)報(bào)，2010，16(2):137～145.WANG Lian-jie，CUI Jun-wen，WANG Wei，et al.Numerical modeling for mechanism of Yushu MS7.1 earthquake［J］.Journal of Geomechanics，2010，16(2):137～145.

［18］葛肖虹.川西鹽源推覆構(gòu)造的探討［J］.長(zhǎng)春地質(zhì)學(xué)院學(xué)報(bào)，1984，35(1):36～43.GE Xiao-hong.A discussion on nappe structure in Yanyuan，west Sichuan［J］.Journal of Changchun Geoscience College，1984，35(1):36～43.

［19］馬杏垣.中國(guó)巖石圈地球動(dòng)力學(xué)地圖集［M］.北京:中國(guó)地圖出版社，1989.MA Xing-yuan.Lithospheric dynamics atlas of China［M］.Beijing:SinoMaps Press，1989.

ANALYSIS AND THINKINGS ABOUT THE ORIGIN AND BACKGROUND OF 2010 YUSHU EARTHQUAKE

GE Xiao-hong1，2，WANG Min-pei2
(1.College of Earth Sciences，Jilin University，Changchun 130061，China;2.School of Earth Sciences and Resources，China University of Geosciences，Beijing 100083，China)

The 2010 Yushu earthquake，originated in Qinghai，struck on April 14，2010，and registered a magnitude of MS7.1.This paper discusses the origin and background of the earthquake and gives some advices about post-disaster reconstruction.Considering the geotectonic settings，the authors attributes the origin of 2008 Wenchuan earthquake and 2010 Yushu earthquake to the Indian plate’s wedging in Qinghai-Tibet Plateau，which driving the material of curst-mantle under Qinghai-Tibet Plateau creeping to east and then caused the earthquakes.The Qinghai-Tibet Plateau consists of several different blocks，they were collaged together in Mesozoic and Cenozoic.The movement and collision of these blocks extruded by the Indian plate are the main reasons of those earthquakes around Qinghai-Tibet Plateau in last several years.Just because the eastward movement of Kunlun block leading to the sinistral slip of Yushu-Xianshuihe Fault，then caused the 2010 Yushu earthquake.Until now，the eastward movement of Kunlun block had caused three earthquakes with the magnitude of MS7 to MS8，massive accumulated energy had been released.So，the emphasis should be focused on the southeastward moving Qiangtang-Litang block and a strict surveillance must be kept on it.Learned from 2008 Wenchuan earthquake，the region with less movement by GPS always tend to be a center of energy accumulating because the block is resisted by other hard blocks，and is likely to be the region where earthquake will strike.The authors proposed that the following areas could be struck by earthquakes:Yuxi，Tonghai and Shiping areas in the south of Kunming;Dali area;Yanyuan and Yantang areas of western Sichuan Province;Ya’an，Luding and Kangding areas，which are the cross section of Yushu-Xianshuihe Fault and Longmen Mountain Fault.All of the four areas locate on the frontier of southward arciform thrust-nappe structure zones formed in late Cenozoic，and they likely to be the stress concentration regions when obstructing the movement of Qiangtang-Litang block.High attention with dynamic monitoring should be paid to in these areas suggested.

Yushu earthquake;origin;GPS deformation

P315

A

2010-07-22

葛肖虹 (1938-)，男，浙江杭州人，長(zhǎng)期從事中國(guó)區(qū)域大地構(gòu)造學(xué)的教學(xué)與科研工作。

1006-6616(2011)01-0055-09