映秀

*汶川大地震宏观震中问题的讨论

乔建平1，2，

黄栋1，2，

杨宗佶1，2，

孟华君1，2，3

(1.

中国科学院地表过程与山地灾害重点实验室

，

四川成都

610041;2.

中国科学院

·

水利部

成都山地灾害与环境研究所

，

四川成都

610041;3.

中国科学院研究生院北京

100049)

摘要

:

采用大地震诱发崩塌滑坡特点与地面破坏程度相结合

，

以及极震区几何中心方法

，

定性判定了汶川大

地震的宏观震中位置

。

判定结果是汶川大地震应该有

2

个宏观震中

，

一是映秀镇牛圈沟为映秀极震区宏观震中

，

坐标位置

:

31.0456°N，103.4556°E;二是北川老县城为北川极震区宏观震中

，

坐标位置

:

31.8637°N，

104.3610°E。

两种判定方法相比

，

前者更符合山区特殊地质地貌环境下的地震破坏规律

。

关键词

:

汶川

8

级地震

;

中图分类号

:P315.2

宏观震中

;

震中判定

文献标志码

:A文章编号

:

1000－811X(2013)01－0001－05

汶川

8

级地震也不例外

，

同时出现微观和宏观

震中位置的差异性

。

而且宏观震中的位置比表

1

中

的情况更复杂

。

汶川地震与表

1

中的地震有所不

同

，

在地震瞬间触发了前所未有的大规模崩塌滑

坡

，

有的规模甚至达到世界之最

。

本文通过地震

0引言

地震微观震中与宏观震中具有不同的概念

。

地震微观震中是由各地震台记录的地震波到达的

初始时间计算得到的震中位置

。

地震宏观震中是

通过地震现场宏观考察

，

根据地表破坏程度划分

等震线后

，

确定的震中位置

。

因此对于同一次地

震

，

有可能得到的微观和宏观震中位置就会出现

一定差异

。

地震微观震中通常是以一个点的位置

表示

，

即经纬度震中位置

。

而地震宏观震中通常

是以一个破坏区域范围的位置表示

，

即区域面积

震中位置

。

如在我国西南地区自

1970

年以来的几

次大地震震中位置确定中

，

都出现了微观和宏观

地震震中的差异性

(

表

1)。

诱发崩塌滑坡的特点

，

结合地面建筑物破坏状况

，

提出山地地震宏观震中判别推论

，

为山地地震宏

观震中确定提供一种依据

。

1汶川地震微观震中

2008

年

5

月

12

日汶川

8.0

级地震发生后

，

中国

地震台网中心

、

美国国家地震信息中心等机构分别

确定了此次地震的发震位置

(

初始破裂位置

)

和发震

时刻

，

其中与有些国家提供的数据接近

(

表

2)［2］。

西南地区近代大地震微观和宏观震中统计(据中国近代地震目录［1］)

表

1

微观震中位置

(

北纬

、

东经

)

宏观震中位置

(

北纬

、

东经

)

地震地点时间震级

M

距离差值

/km

24°12'，102°41'

31.3°，100.7°

28.2°，104.1°

24.5°，99.0°

24.6°，98.7°

32.6°，104.1°

32.5°，104.3°

22.92°，99.79°

23.16°，99.55°

24.0°，102.7°

31°29，100°32'

28.2°，103.9°

24.5°，98°50'

24°27'，98°52'

32°37'，104°08'

重合

22°55'，99°45'

23°22'，99°30'

云南通海

四川炉霍

云南大关

云南龙陵

云南龙陵

四川松潘

四川松潘

云南澜沧

云南耿马

1970－01－05

1973－02－06

1974－05－11

1976－05－29

1976－05－29

1976－08－16

1976－08－23

1988－11－06

1988－11－06

7.8

7.6

7.1

7.3

7.4

7.2

7.2

7.4

7.2

20

40

20

25

25

10

重合

10

25

收稿日期

:2012－06－19

修回日期

:2012－07－23

*

基金项目

:“

十二五

”

科技支撑计划项目

(2011BAK12B01);

国家重点基础研究

(“

九七三

”)

项目

(2010CB731504)

作者简介

:

乔建平

(1953－)，

男

，

四川成都人

，

研究员

，

博士生导师

，

研究方向为滑坡规律

、

滑坡机理与滑坡危险度区划

、

地震滑

坡

．E-mail:jpqiao@

汶川地震主要震源参数［2］表

2

微观震中

震源深度

/km

序号研究机构发震时刻震级

北纬

/°

东经

/°

14:28:04.0

1CENC31.0103.414.0M8.0

M8.1

2NEIC14:28:01.5731.97103.1919.0

M7.9

W

M7.8

HRV

(

矩张量解

)

GCMT

DMN

BGS

CSEM

14:28:41.4

331.49104.1112.0

M7.9

W

M

W

7.9

M

b

7.3

M8.0

M

W

7.8

14:28:01.50

4

5

6

7

31.00

31.74

30.414

31.12

103.32

103.20

103.27

103.24

19.0

10.0

20.0

10.0

14:

14:

14:

27:

27:

27:

56.3

57.9

58.9

注

:CENC

中国地震台网中心

;NEIC

美国国家地震信息中心

;HRV

美国哈佛大学

;GCMT

欧洲

－

地中海地

震中心

;DMN

尼泊尔矿业部

;BGS

英国地质调查局

;

汶川

8

级地震微观震中是经国家地震台网综

合测定的发震断层初始破裂点位置

，

即中国地震

局公布的

31.0°N、103.4°E。

这个位置所表明的

仅仅是发震断层破裂的起始点

，

而并不是应力释

放最大的位置

。

从这个破裂点开始向

NE

方向延

展

，

应力逐渐释放

，

直到断层破裂连通

、

应力才

完全释放

，

所以会在汶川

NE

方向的几个地方出

现地表破坏相对更重的结果

。

根据微观震中位置

坐标

，

可以确定离微观震中地理位置最近的居民

点是汶川县漩口镇八角庙村达加山上的桂子坪

。

距离微观震中直线距离最近的县级城镇是都江堰

市

，

只有

21km，

距汶川县反到有

56km，

距汶川

县映秀镇

WS38°

方向约

11km，

汶川县水磨镇

NW11.5°

约

7.5km。

微观震中地处岷江右岸小支

流

—

古溪沟沟尾附近

(

图

1、

图

2)。“

据当地村

民介绍

，

地震发生后

，

山上多处断裂垮塌

，

曾出

现了泥浆

、

异味等现象

。

还有人声称

，

那里喷出

了岩浆

。

而现场考察专家一行到达现场后

，

并没

有发现这些现象

。

放眼望去

，

达加山附近只有一

些小范围的房屋垮塌与山体塌方

，

完全没有想像

中的惨状

”［3］。

此次地震微观震中的破坏情况

CSEM

全球大震矩心矩张量解

。

图

1

微观震中区域位置景观

(

据新华网新洋

)

图

2

微观震中古溪沟沟尾

(

据新华网新洋

)

2

确定宏观震中的方法

般地震微观震中破坏规律基本符合

。

所以汶川微

观震中区不是次生灾害严重区域

。

地震断层的初

始破裂点

，

还不能够产生触发足够规模崩塌滑坡

发生的能量

。

台网设备先收到汶川漩口的地震数

据

，

震级不高

，

主要是浅源

(

约

2.5km)

地震

，

破

坏较强

。

但汶川方向的震源迅速扩张

，

其能量远

远大于漩口

，

震源深度最深为

12km，

仍属于浅

源地震

，

故破坏力也大

，

共持续时长

80s。

也就

是说

，

汶川大地震开始于漩口

(

设备记录

)

终于北

川

，

震区半径大约

50km，

断裂带破裂到北东方

向的青川县

。

地震带长度

300km。

最大深度

12km。

宏观震中是地表实际破坏最严重的区域

，

个位置往往不一定是狭义上的一个点

，

可以是一

个区域范围

，

即极震区

。

同时也可以认为

，

极

区的中心位置就是宏观震中位置

。

从这个位置区

(

极震区

)

再按照不同程度的地表破坏类型标准

可以确定出不同程度等级的破坏区域

，

即宏观地

震烈度区

。

其中

，

地表建筑物

、

滑坡

、

崩塌灾

都是判断地表震害的标准之一

。

对汶川地震的宏

观震中存在多种看法

，

如黄润秋［4］认为汶川地震

应该改为

“

映秀北川地震

”，

因为映秀是本次

乔建平

，

等

:

汶川大地震宏观震中问题的讨论

3

1

期

的震中

，

而北川处于地震的主震带上

，

受灾情况

更为严重

。

南方周末网

(2009

年

)［5］，“

野外地

质考察发现

，

汶川大地震的

4

个宏观震中分别位

于

:

①汶川县映秀镇附近

;

②彭州市龙门山镇

－

绵竹

市清平乡

;

③北川县曲山镇

－

陈家坝乡

;

④青

川县马公乡

－

红光乡

。

在这

4

个极震区内

，

满目

疮

痍

，

房屋垮塌

，

整个山体被

“

开肠剖肚

”，

到

处是滑坡

、

塌方

、

泥石流

;

公路

、

桥梁

、

电站被

毁被埋

。

山体在痉挛

，

沟谷在疼痛

。

蔡山等人认为

［6］，

最大地震烈度出现在映秀和北川两地周围

，

为

XI

度

;

同一烈度范围宏观分布走势一致

(

表

3)。

按此观点

，

汶川地震应该在映秀和北川各有

一个宏观震中

，

即两个

XI

度区的中心位置

。

李志强认为［7］，

汶川地震宏观震中是由汶川

地震极震区的

2

个区块组成

，

按照一般宏观震中的

定义将有

2

个宏观震中

，

即映秀和北川宏观震中

。

其中

，

映秀段

(

起于汶川漩口镇

，

终于绵阳清平

乡

)，

短轴直径为

17km，

长轴直径为

97km;

北川

段

(

起于北川擂鼓镇

，

终于平武南坝镇

)，

短轴直

径为

15km，

长轴直径为

71km，

形成

2

个宏观震

中带

。

汶川地震宏观震中不再是传统意义上的一

个点

，

而是一组点

，

甚至可以将汶川地震宏观震

中视为映秀和北川两组断续的窄带

。

鄢家全等认

为［8］，1

次大地震只定一个宏观震中为宜

。

如

1976

年

5

月发生在云南龙陵地区的

7.3

级和

7.4

级地

震

，

尽管都绘有

2

个极震区

，

在

1983

年版的

《

中国

地震目录

》

和

1999

年版的

《

中国近代地震目录

》

中

，

也是

1

次一个宏观震中

。

他确定的汶川地震宏观震

中位于北川附近

(31.7°N，104.20°E)

与微观震中

(31.0°N、103.4°E)

的差距达

110km。

综上观点

，

汶川地震的宏观震中存在

1

个

、2

个

、4

个的确定方法

。

但无论那一种方法

，

都可以

看出汶川地震的微观震中与宏观震中之间具有一

定差距

。

根据中国地震局公布的汶川地震烈度

图［9］，

作者认为将汶川地震的宏观震中确定为

2

个比较合理

，

即映秀极震区宏观震中和北川极震

区宏观震中

(

图

3)。

汶川地震极震区

(

Ⅺ度区

)

面积约

2419km2，

以汶川县映秀镇和北川县县城

为

两个中心呈长条状分布

。

其中

，

映秀极震区

(

Ⅺ度

区

)

沿汶川

－

都江堰

－

彭州方向分布

，

长轴约

66km，

短轴约

20km;

北川极震区

(

Ⅺ度区

)

沿安

县

－

北川

－

平武方向分布

，

长轴约

82km，

短轴约

15km。

对于以山区地貌为主的

2

个极震区宏观震

中

，

可以根据地震诱发的崩塌滑坡规模和地表建

筑物破坏程度

，

以及几何中心法来确定

(

修保琨

等

)［10］。

由于汶川大地震发生在高

、

中

、

低山皆有

的地貌山区

，

无论诱发的崩塌滑坡数量和规模远

将会更准确

。

图

3

汶川地震烈度图

(

据中国地震局

)

映秀极震区宏观震中区

牛圏沟莲花芯宏观震中

2.1

2.1.1

汶川县映秀镇何家山牛圏沟蔡家杠村附近的

一个叫

“

莲花芯

”

的山顶

，

在该极震区内

，

地

表建筑物破坏最严重的区域是映秀镇

，

而地震瞬

发最大规模的崩塌滑坡均在牛圏沟莲花芯山上

。

莲花芯山体约

500

多万

m3的崩塌滑坡体以每秒约

400m

的速度越过莲花芯沟

，

从山顶被抛甩到

1km

外的牛圈沟

，

形成规模巨大的碎屑流

，

进入牛圈

沟后又沿沟滑行

2.5km，

将牛圈沟完全填平

，

堆

积体高出原沟床平均

50m。

全过程仅用了不到

10s

的时间

。

充分显示了地震瞬间在此产生的巨大破

坏能量之所在

(

图

4、

图

5)。

在映秀极震区范围

图

4

牛圈沟滑坡遥感影像图

图

5

牛圈沟莲花芯滑坡碎屑流

内

，

除地表建筑物破坏情况外

，

都江堰和彭州两

市发生的地震瞬时型崩塌

、

滑坡都没有牛圈沟滑

坡的规模大

，

运动距离远

，

破坏力强

。

因此将牛

圈沟确定为映秀极震区的宏观震中是合理的

，

其

坐标位置

:31.0456°N，103.4556°E。

牛圈沟宏

观震中距与微观震中距相差较小仅有

3.9km。

2.1.2

极震区几何宏观震中

从极震区映秀向

NE

方向延伸

，

包括都江堰

市

、

彭州市北部均地震烈度

XI

度范围

，

形成一个

椭圆条带

。

采用几何中心法［10］，

将映秀极震区视

为

66×22km

的椭圆体

，

可以求出几何宏观震中位

置

(31.08°N、103.6°E)

与微观震中相差为

26km。

几何宏观震中的位置应该位于都江堰北西与汶川

北东交界处

。

几何震中与牛圈沟宏观震中相差为

21.1km(

图

6)。

－

北川

－

平武方向分布的

82×15km

椭圆体

，

同

方法求出几何宏观震中

(31.9281°N、104.5227°E

与微观震中相差为

149km。

几何宏观震中的位置

位于北川境内

。

北川老县城宏观震中与北川几何

观震中相差

17km(

图

6)。

但几何宏观震中与大光

滑坡和韩家大坪滑坡的距离比北川老县城宏观震

更远

，

所以不符合地震能量释放的规律

。

图

7北川极震区发震断裂影像图

(

据

JAXA)

图

6

汶川地震极震区宏观震中图

2.2

北川极震区宏观震中区

图

8

安县大光包滑坡后壁

(

据成都理工大学

)

2.2.1

北川老县城宏观震中

北川老县城是汶川地震损失最为严重的地区

。

地震瞬间诱发的规模不等的崩塌滑坡对老县城建

筑物造成了毁灭性的破坏

。

从建筑物集中破坏的

程度和财产损失

、

人员伤亡情况

，

以及滑坡崩塌

分布密度评价

，

北川老县城应该成为北川极震区

的宏观震中位置

。

同时在北川县城西南方向的安

县北部和绵竹市北部相邻处

，

地震瞬间同时诱发

了体积约

5

亿

m3的目前地球上规模最大的大光包

滑坡和体积约

5000

万

m3韩家大坪的滑坡

(

图

7、

8、9)，

这些地震滑坡的触发能量已远远超过北川

县城王家岩滑坡的触发能量

。

但将地面建筑物破

坏程度与巨大型滑坡分布距离相结合

，

确定宏观

震中为老县城中心地带是合理的

，

其坐标位置

:

31.8637°N，104.3610°E。

与微观震中相差达

128km(

图

6)。

图

9

绵竹市文家沟韩家大坪滑坡堆积体

3汶川地震宏观震中位置

根据中国地震局公布的结果

(

见图

3)，

汶川

震的震中烈度达Ⅺ度

，

以汶川映秀镇和北川县城

为两个中心位置

。

确定这

2

个宏观震中的主要参考

2.2.2

极震区几何宏观震中

从极震区北川Ⅺ度区向

NE、SW

方向延伸

，

均

为地震烈度

XI

度范围

，

形成一个椭圆条带

。

沿安县

依据是地表建筑结构的破坏程度

。

但从图

6

可见

如果采用几何震中为宏观震中位置

，2

个震中点

乔建平

，

等

:

汶川大地震宏观震中问题的讨论

5

1

期

置都分别与地震诱发的巨

、

大型滑坡距离较远

，

不能完全反映地震破坏能量的影响

。

同样距微观

震中的距离也相对较远

。

所以

，

作者认为应该以

地面建筑物破坏和诱发滑坡规模相结合

，

判定映

秀镇牛圏沟及北川老县城为本次地震的

2

个宏观震

中位置

。

以这

2

个宏观震中为中心点

，

可将汶川地

震的

10

个极重灾区县市从空间划分为

2

个主要影

响范围区

(

表

4、

见图

6)。

表

4

汶川地震宏观震中统计数据

与微观震中

差距

/km

极震区几何

宏观震中

与微观震中

差距

/km

两宏观震中

差距

/km

序号地面宏观震中坐标位置坐标位置

31.0456°N、

103.4556°E

31.8637°N、

104.3610°E

31.08°N、

103.6°E

31.9281°N、

104.5227°E

1

映秀镇牛圈沟

3.9

都江堰

－

映秀间

2621.1

2

北川老县城

128

北川东南

14917

注

:①映秀镇牛圈沟宏观震中影响区包括:

北川

、

安县

、

绵竹

、

平武

、

青川

。

汶川

、

都江堰

、

彭州

、

什邡

、

茂县

;

②北川老县城宏观震中影响区包括

:

参考文献

:4结论

［1］

中国地震局震害防御司

．

中国近代地震目录

(

公元

1912

年

－

1990

年

Ms

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北京

:

中国科学技术出版社

，1999:

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赵翠萍

，

郑勇

．

汶川

8.0

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北京

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地震出版社

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［EB/OL］．(2008－08－04)［2011－11－11］．http://news．

/a/20080804/．

国土资源新闻网

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［EB/OL］．(2008－05－20)［2011－11－11］．http://

news．sina．com．cn/c/2008－05－20/．嵇少

丞

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血的教训不应淡忘

———

写在汶川大地震一周年之际

［EB/OL］．(2009－05－14)［2011－11－11］．http://www．

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张景发

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，

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利用遥感资料绘制汶川地震烈

度图方法研究

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大地测量与地球力学

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李志强

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袁一凡

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李晓丽

，

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对汶川地震宏观震中和极震

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地震地质

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鄢家全

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李金臣

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俞言祥

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论宏观震中及快速估定方法

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cea．gov．cn/manage/html/8a8587881632fa5c0116674a018300cf/

(1)

汶川大地震的微观震中与宏观震中同西南

地区已发生的

7

级以上大地震一样

，

也具有一定差

异

，

但此次地震在同一次断裂带上出现

2

个

I

0

≥

XI

的极震区

。

从宏观地表破坏的特点判断

，

应该存

在

2

个宏观震中

。

(2)

根据汶川大地震山区的地质地貌环境条

件

，

以及地震诱发的前所未有的大规模崩塌滑坡

特点

，

采用地震崩塌滑坡与地表建筑物破坏相结

合的分析法和极震区几何中心确定法判定了

2

个

宏观震中的位置

。

判断结果

，

前一种方法更符合

客观情况

。

其中映秀极震区宏观震中位于

:

31.0456°N、103.4556°E;

北川极震区宏观震中

［2］

［3］

［4］

［5］

［6］

［7］

位于

:

31.8637°N、104.3610°E。

(3)

宏观震中位置的确定有利于进一步认识地

表破坏与地震能量释放的规律

，

为防御次生地质

灾害提供参考

。

(4)

文中的判别方法仅仅是定性分析

，

没有定

量评价的效果

。

该方法的可靠性还有待于进一步

提高

。

［8］

［9］

［10］

修保琨

，

丁幼文

，

赵其强

，

等

．

地震地质学

［M］．

北京

:

地

震出版社

，1982:291－316.

DiscussiononMacro-epicenterofWenchuanEarthquake

QiaoJianping1，2，HuangDong1，2，YangZongji1，2andMengHuajun1，2，3

(1．KeyLaboratoryofMountainHazardsandSurfaceProcess，ChineAcademyofScience，Chengdu610041，China;

2．InstituteofMountainDisasterandEnvironment，ChineAcademyofScience，MinistryofWaterConrvancy，

Chengdu610041，China;3．GraduatedUniversityofChineAcademyofScience，Beijing100049，China)

Abstract:Themacro-epicenterofWenchuanearthquakeisqualitativelydeterminedbythemethodofcombining

thecharacteristicsofearthquake-inducedlandslidesandcollapswithgrounddestructiveness，andthegeometric

centeroftheextremeismiczone．ResultsshowthatWenchuanearthquakeshouldhavetwomacro-epicenters．

OneisNiujuancanyoninYingxiuextremeismicregionwithcoordinatesas31.0456°N，103.4556°E，andthe

otherisBeichuancountyinBeichuanextremeismiczonewithcoordinatesas31.8637°N，104.3610°E．Two

judgingmethodsarecompared，andtheformerisprovedtobemoreinlinewiththelawofearthquakedestructionin

themountainousareaswithspecialgeologicalandgeomorphologicalenvironment．

Keywords:WenchuanM8.0earthquake;macro-epicenter;epicenterdetermination