摘要   汶川8．0级地震给我们国家和人民带来巨大的灾难，也向我们提出许多值得进一步思考与吸取的教训。严重的震灾告诉我们：城镇建设必须进行地震地质环境评价和检查，避免不利地形地貌条件，避开容易产生滑坡、砂土液化和泥石流等非稳定地区；应严格按国家规定的抗震设防标准进行设防，房屋建筑，包括农村民房建筑都应严格执行有关抗震技术规程；应加强活动构造研究，查明活动断裂分布和可能的发震构造；由于历史地震记载时间太短，大陆内部地震复发周期又长，在进行地震危险性评价时，一定要慎用历史地震重复原则，而要加强活动构造与古地震研究，以尽可能全面掌握大地震复发的历史；低滑动速率的活动构造也可能发生大地震，但其重复间隔更长，要特别注意其最后一次事件至今的离逝时间；汶川8.0级地震震源破裂是一个多点破裂过程，是深部断裂由滑脱带向前端断坡扩展的结果，地表表现为双断坡活动，在震源破裂扩展的过程中，破裂性质发生转换，西南段以逆断层为主，东北段转变为以走滑作用为主，逆断层型初始破裂发生于龙门山构造带中段，随后的走滑破裂已突破中段，并穿过龙门山构造带的东北段，成为一条新生破裂带。1997年玛尼、2001年昆仑山口西和2008年汶川7～8级地震系列是巴颜喀喇断块整体活动的产物，汶川8.0级地震后，多次6级地震所形成的6级地震系列在青藏高原断块区活动，它们表征青藏高原断块区处于一个新的地震活动时期。
关键词 汶川8.0级地震地震构造龙门山构造带减轻地震灾害
中图分类号：P312．5 文献标识码：A 文章编号：0253—4967(2008)O4—0811—17
O 引言
     2008年5月12日，汶川 8.0级地震突袭中国，其震中烈度高达Ⅺ度，造成了巨大的人员伤亡和经济损失，死亡和失踪人数高达87 000余人，374 000余人受伤，直接经济损失达8 451亿元人民币。对这一巨大地震，我们在震前未作出预测，再一次重复了唐山地震预测的失败，痛定思痛，我们应该从不同方面深入进行反思和总结，以取得经验教训，做好今后的地震预测和减轻地震灾害工作。本文从减灾和地震地质工作出发，对值得思考的一些问题提出一些不成熟的认识，包括如何减轻地震灾害方面的启发，关于逆断层型地震发生条件的一些认识，在地震危险性评价中需要重视的一些问题。
1 汶JlI地震巨大灾害的启示
     汶川8.o级地震极震区位于龙门山区，包括映秀、北川和汶川等城镇，高烈度地区包括都江堰、绵竹、什邡、青JlI和彭州等城市，其中有些城镇遭到毁灭性灾难，如北川、映秀，有些城市和乡镇遭受严重毁坏，如都江堰市和绵竹、汉旺等地。北川县城和映秀镇在地震中几乎全城毁灭，建筑物倒塌和损毁达90％ 以上，人员伤亡极为惨重。造成如此巨大灾难和损失有多方面的原因：
    (1)汶JlI地震震级高，能量大，震源浅，破裂持续时间长达90s(陈运泰等，2008)，极震区地震动强烈，强震台记录到的最大峰值地面加速度值高达957．7gal(Li et a1．，2008)。
    (2)震源断裂出露地表，直接穿过这些城镇，形成长达240余千米，宽达数十米的地表位错带和褶皱变形带，地表移动量高达数米，不仅断裂带上的建筑物荡然无存，而且，沿断裂带由于地震动更加强烈而加重了这些城镇的破坏。
    (3)山区城镇均位于沿活动断裂发育的狭长谷地，谷地内有河流通过，城镇位于河流低级阶地和河漫滩等不良场地，谷地两侧则为陡峻的山地，山高坡陡，一般坡度达5O°～60°，大者可达7O°～80°，极不稳定。地震时，规模巨大的崩塌体和滑坡体倾泻而下，掩埋城市，堵塞河流、阻断道路，滑坡体的前锋还形成强烈的冲击波，摧毁前缘及周围所有的建筑物，形成环状毁灭带，更加扩大了破坏，造成极大的伤亡。
    (4)其它次生灾害也会加重地震灾害，如地震震酥了山体，破坏了植被，暴雨时极易形成泥石流，造成巨大的再生灾难，2008年9月24日汶JlI震区在暴雨后产生巨大的泥石流，掩埋了北川I旧城。
    (5)震区抗震设防标准过低，震前地震基本烈度仅为Ⅶ度，地震动加速度值为0.1g，农村房屋甚至未能设防，以至在大地震来临时，丧失了防御能力，从而加重了灾难。
汶川地震在减轻地震灾害方面给我们的启示是：
    (1)城镇建设应对建设环境进行评估，即使是对已建城镇的建设环境也应及时进行检查和重新评价。一定要避开活动断裂和活动构造分布带，在山区城镇不应建设在地形地貌陡峻和狭窄的河流谷地内。要注意新老崩塌体和滑坡体的存在与分布，避开滑坡体，对已经存在的滑坡体要进行治理。注意避开高切坡，在城镇建设中要注意不要形成易造成危害的高切坡。在平原和山前地带，要注意避开易引起砂土液化等的不良场地，避开地下溶洞分布区。即使对农村分散的民居，也要进行宣传普及工作，选择安全的建设环境。
    (2)城镇建设中一定要按国家颁布的抗震设防标准进行设防，虽然准确的地震区划是一个尚未解决的科学难题，实际地震的大小可能突破地震区划图指出的地震危险性，但国内外多次强震破坏的实际情况，也包括汶川地震实际情况说明，按当地抗震设防标准进行设防，对减轻地
震灾害会起到很大作用。
    (3)建设中一定要贯彻相关建筑抗震技术规程，采取多种合理的技术措施，加强构件间的构造连接，以提高其整体性，采取相应技术措施提高墙体的抗震承载力和变形能力，并要保证施工质量。虹口董家2006年新建住房离地震地表破裂带仅33m，但由于使用优质建筑材料，采用合理的建筑技术，确保施工质量，汶JlI地震并未对房屋造成大的损坏，依然挺拔秀丽(图5)。
2 汶川8.O级地震发震构造条件和动力学背景
     汶川8.0级地震发生于青藏高原断块区东部边界构造带的中段—— 龙门山构造带。青藏高原断块区由多个次级断块组成，龙门山构造带是高原中部巴颜喀喇断块的东部边界，巴颜喀喇断块以南的羌塘一川滇断块是青藏高原断块区内向s E 和S S E 方向滑动速率最大的次级断块，巴颜喀喇断块向S E 方向滑动速率则要小于川滇断块。
     青藏高原断块区东部边界构造带可分为3 段( 邓起东等， 2 0 0 2 ， 2 0 0 7 ) 。北段南起岷山隆起及两侧的岷江和虎牙断裂， 走向S N ， 北达牛首山断裂带， 总体上成S N 向， 内部构造复杂， 发育不同方向的多组活动构造， 构造活动强烈， 如海原活动断裂的滑动速率可达6 ～ 9 m m ／a ， 历史上记录到4 次8 ～ 8 .6 级地震和1 0 余次7 ～ 7 .9 级地震； 南段发育了许多S N 向活动断裂及其控制的断陷盆地和隆起山地， 组成川滇断块的东界， S N 向断裂全新世左旋走滑速率累积可达9 ～ 1 1m m ／a ， 历史上地震活动亦十分强烈， 先后发生过近2 0 次7 ～ 7 ． 9 级地震， 震级最大的地震为1 8 3 3 年的嵩明8 级地震。与南北两段不同， 中段龙门山构造带走向N E ， 是一条具有右旋走滑分量的挤压构造带， 由多条倾向N W 的逆断裂组成， 由N W 向s E 推覆。无论从构造延续性， 还是从地震活动的连续性而言， 它们似乎切断了呈S N 向展布的青藏高原断块区东部边界构造带的北段和南段， 阻断了北段的南延和南段的北伸。而且， 其构造活动和地震活动都要弱于南北两段。
     组成龙门山构造带的逆断裂由西北向东南有后山断裂、中央断裂、前IU 断裂和山前隐伏断裂， 它们控制其问的逆冲楔体， 由西北向东南推覆， 它们最早形成于晚三叠世须家河期， 新生代早、中期缺乏强烈的前陆盆地沉积， 晚期， 成都平原作为前陆盆地， 山前第四纪沉积厚度> 5 4 0 m， 成都平原东缘则发育由东向两逆冲的龙泉山反冲断层带。成都平原海拔仅5 0 0 m左右， 而龙门山则形成中高山， 中央断裂上盘山地海拔2 0 0 0 ～ 3 0 0 0 ． 1， 后山断裂上盘的高山海拔已达4 0 0 0 ～ 5 0 0 0 m 以上， 是青藏高原断块区巴颜喀喇断块与华南断块区四川盆地断块之问发育的强烈地貌变异带和梯度带， 其垂直差异运动幅度是可观的( 邓起东等， 1 9 9 4 ； 陈社发等， 1 9 9 4 ； 赵小麟等， 1 9 9 4 ) ， 但是， 汶川地震发生前的地震地质研究表明， 龙门山构造带的活动强度却相对较低。龙门山构造带可以分为3 段( 邓起东等， 1 9 9 4 ； 陈国光等， 2 0 0 7 ) ， 中段和南段断裂在晚更新世以来均继续活动， 其中后山断裂中段汶川一茂汶断裂全新世逆冲滑动速率为0 .5 ～ 0 .7 m m ／a， 晚更新世以来右旋走滑速率0.8 ～ 1.0 r n m ／a ( 唐荣昌等， 1 9 9 3 ； 马保起等，2 0 0 5 ) ； 中央断裂中段映秀一北川断裂垂直滑动速率1 m m ／a， 前Il J 断裂中段的灌县一江油断裂活动水平与之相当( 邓起东等，1 9 9 4 ； 赵小麟等，1 9 9 4 ) 。龙门山构造带北段断裂在早、中更新世均发生过活动， 但在晚更新世以来， 尤其在晚更新世中期以来已不再活动( 李传友等， 2 0 0 4 ； 杨晓平等， 2 0 0 8 ； 陈立春等， 2 0 0 8 ) 。在上述单条断裂研究的基础上， 邓起东等( 2 0 0 2 ) 曾推测龙门山构造带累积垂直滑动速率约为4 ～ 6 m m ／a 。根据近年来G P S 测量资料， S h e n 等( 2 0 0 5 ) 、张培震等( 2 0 0 8 ) 和B u r c h fi e l 等( 2 0 0 8 ) 推测， 龙门山构造带地壳水平缩短速率≤ 3 m m ／a ， 右旋走滑速率约2 ～ 3 m m ／a 。此外， 在龙门山构造带西北相距约2 0 0 k in 处发育另一条平行于龙门山构造带的N E 向断裂， 与龙门山构造带不同， 它主要是一条右旋走滑断裂， 且具有较高的走滑速率， 可达( 5 .4 ± 2 .0 ) m m ／a ， 垂直滑动速率约0 .7 m m ／a ， 地壳缩短速率约为0 ． 5 5 m m ／a ( 徐锡伟等，2 0 0 8 a ) ， G P S 发现的右旋变形速率为4 ～ 6 m m ／a ( S h e n e t a 1． ， 2 0 0 5 ) 。
     龙门山构造带的地震活动特征也不同于青藏高原断块区东部边界活动构造带北段和南段，其历史地震活动水平远远低于北段和南段。在汶川 8.0 级地震发生前， 龙门山构造带上没有发生过7 级以上地震， 仅在其中段和南段发生过几次6 ～ 6 1 ／~z 级地震， 它们是： 1 6 5 7 年发生于汶川一茂汶断裂中段的6 ％ 级地震， 1 9 5 8 年映秀一北川l 断裂的6 . 2 级地震和灌县一江油断裂南段的1 3 2 7 年、1 9 4 1 年和1 9 7 0 年的3 次6 ～ 6 .5级地震。该带上的小震也主要分布于中段和南段，北段很少。不幸的是， 汶川I 地震的发生， 突破了龙门山构造带的历史地震活动水平，说明了必须重新认识这一问题。
     汶川I8 .0 级地震的震中位置为3 1.0°N ， 1 0 3.4 °E ，仍发生于龙门山构造带中段， 震源机制解为N E 向逆断层， 极震区和高烈度区沿中央断裂的映秀一北川断裂和前山断裂的灌县一江油断裂分布。汶川8 .0 级地震的余震带南起映秀之南， 向N E 方向过北川I， 至南坝后， 继续向N E 方向延伸， 于青川一带突破了龙门山构造带东段的青川I 断裂， 长达3 3 0 k m ； 西南段余震密集分布于映秀、北川之间， 位于映秀一北川断裂上盘， 分布宽度较大， 过北川后， 特别是在南坝一青川I 一带集中于一个狭窄的条带， 二者之问的北川I 一南坝段余震相对稀疏， 这与西南段震源机制主要为逆断层， 东北段为右旋走滑断层相对应。
     汶川8 .0 级地震后的应急科学考察( 徐锡伟等， 2 0 0 8 b ； 何宏林等， 2 0 0 8 ； 李传友等， 2 0 0 8 ；陈桂华等， 2 0 0 8 ) ， 确定了汶川地震沿中央断裂中段映秀一北川断裂和前山断裂中段灌县一江油断裂产生了2 条同震地表破裂带， 映秀一北川破裂带长约2 4 0 k in， 可分为虹口一清平和北川一南坝段。虹口一清平段长约1 0 5 k m， 虹口一带断层面直接出露， 擦痕近垂直， 断层以逆冲为主( 图6 a ) ， 最大垂直位移量( 6 .2 ± 0 .5 ) m，平均3 ～ 4 m， 向北右旋水平分量增加， 右旋走滑位移量( 2 4 - 0 .5 ) m ； z lL J l I一南坝段同震破裂带长约1 3 5 k m， 断面上擦痕侧伏角仅2 5 °， 以右旋水平位错为主( 图6 b ) ， 最大右旋水平位移量( 4 .9 ra m ± 0 ． 2 ) m， 平均2 ～ 3 m， 最大垂直位移4 ～ 4 .5 m， 平均1 ～ 2 m 。在两段破裂段之间的高川I 侧列阶区为位移衰减段。在两个破裂段， 位移都是由南向北成起伏性衰减， 这说明同震破裂带是由两个主要独立事件组成的， 每个事件都主要是由南向北扩展的。这与根据地震波反演得到的震源破裂由多个事件， 但主要是两个事件组成， 破裂由南向北扩展等认识也是一致的( 陈运泰等， 2 0 0 8 ) 。此外， 沿前山断裂( 灌县一江油断裂) 发育另一条地震地表破裂带， 即汉旺一白鹿地表破裂带， 这是一条纯挤压性质的逆断层带， 最大垂直位移为( 3 . 5 ± 0.2 ) m ， 这说明汶川地震沿龙门山推覆构造系中的2 条逆冲断坡产生了破裂。
      汶川地震前， 龙门山构造带的古地震一直未能得到研究， 在汶川地震后的应急科学考察中已在少数地点的断层面上发现多期断层错动面和多期断层擦痕， 并已通过探槽研究， 发现了断层多次错动所形成的古地震遗迹， 已发现在汶川8 ． 0 级地震前发生的一次古地震事件， 但尚未获得其年龄资料( 冉勇康等， 2 0 0 8 ；郑文俊等， 2 0 0 8 ) ， 而根据断层滑动速率估算的大地震复发周期的年龄范围变动很大， 很难加以应用。根据多种地球物理探测和反演结果， 龙门山构造带不仅是青藏高原断块区巴颜喀喇断块壳和岩石圈厚度变异带( 李立等， 1 9 8 7 ； 宋鸿彪， 1 9 9 4 ； 孙洁等， 2 0 0 3 ； 楼海等， 2 0 0 8 ) ， 地壳和岩石圈厚度由四川I 盆地的4 0 ～ 4 5 k m 和9 5 k m 左右， 向西在几十千米范围内在巴颜喀喇断块突然加深到5 5 ～ 6 0 k m 和1 3 0 ～ 1 5 0 k m
， 在巴颜喀喇断块埋深约1 5 ～ 2 0 k m 处存在中地壳低速高导层， 构成龙门山构造带逆断裂向下中止的层位， 下地壳是一个低速层， 因此， 推测存在中地壳滑脱和下地壳通道流( C h a n n e l fl o w ) ， 并用来解释青藏高原断块区的块体驱动机制( R o y d e n e t a 1． ，1 9 9 7 ； C l a r k e t a 1． ，2 0 0 0 ； K l e m p e r e r，2 0 0 6 ； 张培震，2 0 0 8 ； 赵国泽等， 2 0 0 8 ) 。
     徐锡伟等( 2 0 0 8 b ) 总结了汶川8 ． 0 级地震的发震构造模型， 认为主震发生于映秀一北川I 断裂从1 5 ～ 2 0 k m 深处的滑脱面上翘的断坡或断坡变陡的转折部位， 破裂从倾角约3 3 。的断层面向上扩展， 断坡向上逐渐变陡， 至地表可达7 5°～ 80°。； 部分破裂向s E 方向扩展到深约1 0 k m 附近的与映秀一北川断裂合并的灌县一江油断裂上。总体上它是上地壳沿中部地壳滑脱带滑动，并向上沿逐渐陡立的断坡破裂的结果， 汶川8 .0 级地震引起龙门山构造带的最大地壳缩短量约为1 1 m ， 龙门山隆升量约为9 ～ 1 0 m 。他们还指出巴颜喀喇断块向S E 方向的滑动主要为龙日坝断裂及龙门山构造带所吸收， 并对较低滑动速率的龙门山构造带施加弹性加载， 积累弹性应变能， 最终突破闭锁， 弹性应变能在汶川8.0 级地震中得以释放。