北川—映秀:汶川地震的断裂带

  第一声警报来自中国地震台网中心。5月12日下午14点32分，台网中心的实时监测机发出了报警，显示出来的地震波形让当日的值班人员意识到非同寻常。14点42分，通过对地震波形数据的处理与分析，仅10分钟后，这场地震的速报工作按速报流程完成。震中锁定四川汶川县，震级7.8级，地震时间是14点28分，震区的瓦砾废墟里那些突然停滞的时钟共同指向的数字。

  中国地震台网中心的数据来自于全国的地震监测台，中国地震局原副局长何永年向我解释说:“地震系统全国各地有160多个监测台，资料直接传输到北京的台网中心。”根据震级不同，台网中心的工作人员做不同处理，“4级以下的小地震，不会构成灾害，基本不存在救灾，数据是作为研究用”;“再大一些，比如四五级地震可能有破坏，20分钟就要报告国务院，国外5级地震可能有破坏的，也要报告”。

  而汶川这场初步测定是7.8级，后来又修订为8.0级的地震破坏力超乎想象。以震中为圆心，按同心圆方式传导的地震波，甚至波及了方圆2000余公里的范围。北至北京、南至广州、东至上海、西南至曼谷，范围内的人群或多或少地感觉到了大地的震动。震源位于何处？世界上最权威的美国地质调查局地震台网5月12日当天公布：汶川地震震级7.8级，震源深度10公里。中国地震台网12日公布为7.6级，震源深度33公里，13日改为7.8级，震源深度10公里。14日美国将震级改为7.9级，震源深度19公里。

  地震往往由于断层引发，当断层突然断裂时，地壳中与这条断层邻近的两个断块会突然发生水平方向或者垂直方向的错动，从地层深处发生断裂的那个点上会有巨大的能量释放出来，这种能量以地震波的形式辐射开来。一种叫做P波的地震波在传播过程中会拉伸或者压缩岩石，另一种S波则使岩石发生横向摆动。地质学家通过分布在世界各地的地震监测站对这两种地震波进行记录，就能够确定震源的位置以及处于震源正上方的地面位置，即震中。地震发生时，P波和S波在地球表面上形成表面波，引起地面的上下震颤和左右摆动，通常沿着发生断裂的断层传播时能量是最强烈的。

  目前公开的地震参数共同支撑了一个观点——汶川地震是“浅源地震”。中国地震局地震预测研究所研究员张国民对我解释说，地震可按照震源深度分为浅源地震、中源地震和深源地震。“浅源地震大多发生在地表以下30公里深度以上的范围内，而深源地震最深的可以达到650公里左右。”其中浅源地震占地震总数的70%以上，所释放的地震能占总释放能量的85%，是地震灾害的主要制造者。

  从大的方面说，汶川地震符合相关的地震带理论，正如张国民所言：“四川省位于喜马拉雅—地中海地震带上，从地质构造上看，属理论上的地震高发地带，汶川地震正好处于中国一个大地震带——南北地震带上，而且汶川又在四川的松潘、龙门山地震带上，因此发生地震的概率较高。”马宗晋院士也认为：“汶川所在的川西地区本身就是地震多发的地带，整个西部地区是南北向山脉的集中区，能够划分出7个地震活跃带，以往这里常见7级以上地震，甚至8级以上强震也发生过，一直是科学家们最为关注的地带，也是中国地震局重点观测的地区。”

  初步地震参数的公布，并不意味着研究者们就能迅速解释一场地震的发生机制。地球板块运动与构造理论原本就充满各种假设与争议。青藏高原研究专家、中科院地质与地球物理研究所研究员王二七在没有看到详细数据之前态度谨慎，他对我说，“还不清楚，不知道是由地壳的挤压、伸展还是水平走滑造成的”。汶川地震的构造背景、发震断裂与地震机制，也是目前相关领域的专家们紧急会商的重要议题之一。中国地震局5月12日第一时间派出了33人的专家组，直奔北京南苑机场，和国家救援队一起奔赴震区。除了紧急救援外，他们需要以科学的方式，实地考察、测量，并记录下这场地震更复杂的数据，传回地震局的总部。首批专家里就包括了中国地震局地质研究所的6名板块活动构造的研究者。他们都拥有丰富的地震现场考察经验，其中最年轻的博士生郑文俊曾长期在龙门山断裂带附近从事相关项目的野外作业。到5月13日，地质研究所又增派了第二批十余名专家，分别从事相关地震台阵数据的搜集整理与灾害评估。

  前方传回来的数据，决定了后方对于这场地震机制的科学分析。水、陆、空与汶川相连接的各条道路的打通，前方科学考察人员的观察与记录，不停刷新后方研究者们的地震模型。映秀、北川、汶川，测定的震中以及附近不同地区的灾害程度也在及时修正这个模型。目前所有的数据都指向龙门山断裂带。这条断裂带长约400公里，宽达60公里，规模巨大，它沿着四川盆地西北缘底部切过。地壳厚度在此陡然变化，以西为60至70公里，以东则在50公里以内。断裂带东部仅100公里外就是人口密集、工业发达的成都平原地区和大城市群。历史上的龙门山断裂带有过多期活动。1657年4月21日，爆发过有记录以来最大的6.2级地震。不过据地震学者考证，此后300多年间，这条断裂带再未发生过超过6级的强震。直到5月12日，板块间挤压、俯冲积聚下的巨大能量终于再次喷薄而出。

  有关龙门山断裂带的研究论文多达数百篇。在专业研究者那里，龙门山断裂带是由3条大断裂构成，自西向东分别是龙门山后山断裂，龙门山主中央断裂，龙门山主边界断裂。也可以更具体地描述成汶川—茂县断裂、北川—映秀断裂和安县—灌县断裂。后山断裂为一逆冲断裂，此次地震受灾的汶川、茂县即分布在其上，同时它还是1657年大震发生的区域。而此次受灾严重的北川落在主中央断裂上，它属于逆—走滑断裂。同样受灾的都江堰市落在主边界断裂上，属于逆冲断裂。但这只是一般的认识，并不是所有的研究者都能认同。学术论文中，对龙门山断裂带的认识及分类也多有分歧。

  这次汶川地震究竟是哪条断裂发震？根据震源机制解、断裂产状特征及灾害程度，国土资源部大陆动力学重点实验室许志琴院士与她的研究小组初步得出结论，“北川—映秀断裂是发震断裂的可能性最大”。地震是地壳中累积的构造应力集中引起地壳岩石突然破裂的结果。而汶川地震，来自于复杂的板块运动，“印度板块以每年50毫米的速度向亚洲俯冲，造成青藏高原快速隆升。同时，高原物质向东缓慢流动，在高原东缘地区沿龙门山构造产生向东挤压，这种挤压受到四川盆地之下刚性地块的顽强阻挡。经过长期的构造应力能量的累积，最终在映秀地区发生突然释放，破裂构造沿龙门山中央断裂带迅速扩展，产生了地震破裂带”。

  新生代以来龙门山断裂带活动特征就是以“逆冲断裂为主，具走滑分量”。这次的汶川地震，是龙门山断裂带“由西向东逆冲运动的结果，破裂面向西倾，倾角约60度”。美国地调局和哈佛大学提出的震源机制是“以逆冲为主+右旋走滑分量”。从震区传回的图像与数据也证实，“汶川县城破坏程度较小，而沿北川断裂的北川县城和映秀镇遭到毁灭性的破坏”，“汶川地震的地表破裂构造反映的块体运动特征和应力状态和震源机制解一致”。

  研究者也从汶川地震等烈度线的观测中发现，等烈度线大体上呈现为沿45度角向东北方向分布。“这一方面是由于青藏高原隆起板块向东移动，与成都平原陆地板块产生了相对位移的应力，而龙门山断裂带正好呈西南——东北走向。”“另一方面也说明，相对于陆地板块来说，龙门山断裂带是非常脆弱的。因此，地震的能量从震中汶川爆发出来，沿着脆弱的龙门山断裂带向东北方向延伸，给这一带地区带来极大的震撼。”

  为什么映秀和北川的受损程度胜过震中汶川县？中国灾害防御协会专家高建国说，所有的分析必须等待中国地震局发布的更权威的汶川地震机制分析，他估计，差不多再过一周，就能有更详细的数据公布了。有数据显示，汶川地震发生时，龙门山断裂带以每秒3公里的速度向东北方开裂，从汶川到广元用了整整100秒时间。北川、什邡、德阳等重灾区恰恰位于龙门断裂带东北方，死亡与灾难因此成为这段撕裂过程的狰狞烙印。 地震北川构造地震地震预测地震的形成汶川