汶川地震地表破裂面形貌特征
详细信息
- 责任者：魏占玉^c中国地震局地质研究所国家地震活断层研究中心^d1981^e博士研究生 ; 石峰 ; 高翔 ; 徐长鹏 ; 何宏林
- 刊名：地学前缘
- 出版年：2010
- 卷期：17^b5总84
- 关键词：汶川地震2008 ; 破裂11^a龙门山断裂带20^a断裂 ; 粗糙度 ; 断层擦痕21^a四川
- 页码：53～66
- 索书号：P206.6/208-8
- 图表：^c表1参34插图
- 分类号：1410,1300
- 文摘期号：2011/04
摘要
准确描述破裂面形貌对于理解地震断层作用是非常重要的，破裂面的形貌特征包含许多关于地震和断层机制的有用信息。在Mw7.9 2008汶川地震中断层活动产生了两个新鲜的破裂面，八角庙破裂面和沙坝破裂面。该文使用3D便携式激光扫描仪（Trimble GX）对两个破裂表面进行测量，在野外微观尺度上研究了破裂面形貌特征。通过能谱密度和均方值两个方法分析破裂面形貌，新鲜的破裂面表现为自相仿性，能谱密度和均方值均与剖面长度存在幂律关系。在能谱密度与空间频率的对数图中，能谱密度曲线存在明显的拐点，该拐点所对应的波长称为“特征波长”，表明单一分形不能准确描述破裂面形貌。八角庙破裂面在平行滑动方向上的特征波长为7 mm，在垂直方向上特征波长略大一些（区域Ⅰ为10 mm，区域Ⅱ为9 mm）;沙坝破裂面在平行滑动方向上的特征波长为8 mm，但垂直方向上特征波长略小（6 mm）。均方值曲线的最小二乘拟合直线的斜率为Hurst指数，该指数依赖于剖面线方向并描述破裂面形貌的各向异性，H指数的最小值和最大值分别与平行擦痕和垂直擦痕方向对应，这与野外断层面擦痕测量结果一致。沙坝破裂面的H指数极坐标图中存在次级H指数峰值（对应剖面线方向为85°和160°），这揭示破裂面上存在一组隐匿擦痕。该组隐匿擦痕为汶川地震之前断层活动中形成的，但这还不足以推测上一次断层活动的时间和规模。另外，通过比较新鲜节理面和破裂面表明H指数是否大于0.8反映了断层类型。在整个空间频率域上，能谱密度曲线斜率（-α）和均方值曲线斜率（H）的线性拟合关系为α=1.22+1.72H，并不严格满足两者之间理论关系式，α=1+2H。这个差异是由于测量信号噪音、破裂面的多分形性和分析方法的差异造成的。