龙门山断裂带晚第四纪大地震复发行为研究

Studying recurrence behavior of large earthquakes along fault zones has been the most focused scientific subject in theoretical research of active tectonics and seismic potential assessment. Several recent large earthquakes have challenged the characteristic-earthquake model that was prevailed among models of recurrence behavior of large earthquakes during the years of 1970-1980. The Longmen Shan fault zone is a key large-scale fault-related folding deformation system that produced the 2008 Ms8.0 Wenchuan earthquake and 2013 Lushan Ms7.0 earthquake, questions like what kind of recurrence behavior of large earthquakes along this fault zone and how do we assess the future seismic potential are needed to be answered. This grant, based on the previous paleoseismologic studies, is mainly to reuse trenching methods to focus on not well-revealed evidence or poor age constraints of paleoseismic events along some fault segments to further explore recurrence behavior of large earthquakes. We will take measures such as lowering water table and bench-shaped excavation to ensure enough depth of trenches for observing and sampling. Conventional radiocarbon dating, 14C dating on phytolith and pollen grains, and OSL dating methods would be used to explore dating problems of paleoseismic events. We will base on the true recurrence intervals of large earthquakes to use statistic analysis and related geologic and geophysical data to build the model of recurrence behavior of large earthquakes along the Longmen Shan fault zone.

断裂带大地震复发行为是活动构造理论研究和大地震危险性评价领域最受关注的科学问题。近年几个大地震复发的案例一定程度对1970-80年代以特征地震为代表的大地震复发模式提出了挑战。龙门山断裂带是有代表性的大型褶皱逆断层系，2008年汶川8.0级和2013年芦山7.0级地震相继而至，断裂带遵循什么样的大地震复发模式，未来地震危险性怎样是必需面对和回答的问题。本申请拟在过去几年古地震研究的基础上，针对一些地段事件揭露不够充分、事件定年不好，不能揭示断裂带大地震复发行为的关键问题，开展深入古地震研究。采取降水措施、采用台阶式开挖，保证古地震探槽开挖深度和采样分析；进行常规有机质14C、植硅体和孢粉颗粒14C测年与释光单矿物、粗颗粒、小测片测年结合方法，解决古地震事件定年方面的难题。尝试在断裂带真实大地震复发间隔的基础上，结合统计分析方法和相关地质、地球物理资料，建立龙门山断裂带的大地震复发行为模型。

本项目是在2008年汶川地震和2013年芦山地震科学考察，以及其它相关研究的基础上，针对具体科学问题开展的研究工作，主要研究内容为：①龙门山断裂带各断裂或断裂段晚第四纪活动性的进一步厘定；②晚第四纪活动断裂或断裂段的古地震研究；③断裂带的破裂样式和大地震复发模型。通过项目的实施，我们得到了龙门山断裂带的大地震主要活动段的全新世古地震事件、复发间隔和同震位移量：北川-映秀断裂和江油-灌县断裂中段（包括小鱼洞断裂）是全新世以来，最为活跃的段落，约距今6000年以来，发生过3次位移量近似相等的事件，分别发生在5920~5730 cal BP和3300~2300 cal BP，大地震活动具有3000年左右的准周期复发特征；北川-映秀断裂的北段具有独立破裂的能力，该段汶川地震前一次事件分别发生在大约665~1030 AD，可能是历史上记载的942 AD地震事件，另一次事件发生在8240~7785 BC；青川断裂则存在对北段强震活动较弱的地震地表破裂响应迹象；江油-灌县断裂的南段（大川-双石断裂）发间隔约为1000~1300年，发震能力明显弱于断裂带中段和北段。我们还获得了龙门山断裂带大地震破裂样式和复发模式的新认识：①2008年汶川M8地震导致了断裂带中段北川-映秀断裂、江油-灌县断裂、小鱼洞断裂，以及与北川-映秀断裂北段的级联破裂，除此，仅见断裂带中段的三条断裂级联破裂，古地震事件未显示出破裂扩展到北段；②断裂带中段的古地震复发在时间上表现为准周期的特征，且其破裂行为符合特征滑动模式。③青川断裂上探槽揭露的古地震变形事件不像是断裂直接位错的结果，更可能是被动响应北川-映秀断裂右旋位错的现象。本项目的研究成果积累了活动断层的研究案例，丰富了大地震复发行为的理论模式，是青藏高原东边界的中长期地震危险性评价和编制四川地区的防震减灾规划的重要基础资料。