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2020年2月3日00时05分在四川成都市青白江区（北纬30.74度，东经104.46度）发生5.1级地震，震源深度21千米。成都理工大学地球物理学院根据四川省地震局提供的资料及科研文献，制作了龙泉山断裂带科普挂图。向公众介绍一些更深入的地震学知识，包括地震风险的评估方法等。 龙泉山断裂带上文字记载最早的地震发生在1531年。有仪器监测以来，最大的地震是1967年1月24日双流籍田的5.5级地震，其次是2020年2月3日发生的5.1级青白江地震。根据地震地质资料估计，该断裂带可能发生的最大地震约5.7级；震中两侧10公里内烈度可达VII度，与汶川地震在该地烈度相当。 01 区域断层及历史地震记录 最早的有关龙泉山断裂带地震的记述出现在《井研县志》等地方志中。但是震级大多不可考。 图1：地震目录来源于四川省地震局区域台网。红色圆圈和白色圆圈分别为6级以上和5-6级地震。蓝色箭头显示，青藏高原与四川盆地之间的北西-南东向挤压应力导致了一系列与应力方向接近垂直的山脉。包括龙门山断裂带（LMSFS），新津-德阳断裂（XDF）和龙泉山断裂（LQF），以及盆地东边的华蓥山断裂带（未显示）。 02 2020青白江地震震级和烈度 震级是体现地震释放能量多少的量度；烈度是每个地点振动大小的量度，一般用罗马数字I-XII表示。一个地震只有一个震级，而不同位置的烈度则不同。 图2：青白江地震震级为5.1级，震中最大烈度为VI度，主要分布在龙泉山东北段震中两侧5公里范围内。成都市主城区烈度小于VI度。作为对比，成都市主城区在汶川地震中的烈度为VII度。 03 地震的产生以及地震震级的估算方法： 图3:地震产生示意图 青藏高原物质向东运移产生了北西-南东向的挤压应力（图4，可类比于挤压泡沫板（图3））。这一挤压应力产生的能量大部分集中在龙门山断裂带，仅有少量传递至龙泉山断裂带。因而龙门山断裂带的地震风险远高于龙泉山断裂带。挤压过程中，弹性应变能逐渐积累，当能量超过一定限度之后，沿断裂带发生突然的滑动，能量得以释放，产生地震（图3底图）。泡沫板释放的能量与板子的厚度W，破裂面的长度L，以及破裂面错动的距离D有关。可以用以下公式来表示： M0：地震矩。 𝜇：岩石的强度系数；类比于板的材质。相同厚度和宽度的钢板，比泡沫板断裂释放的能量更多，地震更大； A：滑动断裂面的面积；类比于泡沫板截面面积。板子越厚（W），越宽（L），断裂释放的能量越多，震级越大； 𝐷：断层两侧岩石相对滑动距离；相当于泡沫板错动距离。错动越长，释放能量越多，震级越大。这个参数和挤压速度V和大震间隔时间T有关，D=VT。板块的挤压速度可以通过大地测量技术（比如GPS)等手段测得。T为地震间隔周期. 04 龙泉山断裂带地震风险评估： 图4:龙泉山断裂带与龙门山断裂带关系示意图 龙泉山断裂的最大地震比汶川地震小2级左右，主要原因是（1）挤压速度V相差约4倍（挤压的能量主要集中在龙门山）；（2）断裂深度（板子厚度）W相差4倍；（3）破裂长度L相差6倍；（4）大震间隔相差10倍（板子越薄，越容易在短时间T内产生局部破裂L）。不过，以上数据都有一定的不确定性，如果按1000年大震间隔算，最大震级可达6.5。1913年以来，龙泉山5级以上地震大约每50年出现一次（图1），按最大震级6级设防，是比较保守的估计。 估算龙泉山断裂带的最大震级约为5.7级。参考6级长宁地震，其最大烈度可能达到VII度，主要集中在断裂带两侧10公里范围内。成都主城区烈度可能约VI度。现代钢架结构建筑应该有能力防御该类地震。目前监测到的地震都小于6级。烈度最大VI度。 |
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