汶川大地震：地下的奧秘

2008年5月12日，汶川發生了8級大地震。四川省青川縣、北川羌族自治縣、茂縣、汶川縣、都江堰市等受災嚴重的地區，究竟處於什麼樣的地質構造帶上？龍門山地震帶是歷史上的地震活躍區域嗎？岷江上游的水電開發以及工業開發區的擴展等挖掉了大量山體的坡腳，改變了岷江上游河谷的地形地貌，這對地質穩定的影響到底有多嚴重？修建水壩到底會不會誘發地震？地質專家範曉從地質角度深刻剖析了這場特大地震災害。

滿目廢墟的綿竹市漢旺鎮，鎮中心孤兀殘立的鐘樓，指針停止在14時28分，它記錄了2008年5月12日這個永遠難以抹去的慘痛時刻，這個地覆天翻、山河巨變的慘烈一幕。

和唐山大地震一樣，汶川大地震來得似乎沒有一點徵兆，而當它一出現，便讓整個中國乃至世界大驚失色。

地震發生時，我乘坐的越野車正行駛在成都望江樓附近的府河邊。"我當時感覺到汽車在發飄"，駕駛員老趙事後這樣說。因汽車在行駛，我當時並未感覺到震動，只看到路旁樓群裡衝出大批臉色煞白、驚恐萬狀的人們，向著府河邊狂奔。我們以為河裡出了事，便停下車觀看，這時才感覺到汽車在劇烈地左右搖晃，我們終於明白，地震！汽車不停地在晃，我打開車門下車，地面也在劇烈晃動，感覺像是踩上了軟軟的東西，有點站立不穩和下墜。

最讓人不敢相信的是，成都竟會有這麼強烈的震感，這是所有在成都生活過的人都不曾經歷過的。我當時想到的是，成都附近一定有地方發生了罕見的強烈地震。 下午3點多鐘，在川大校園裡，一位學生騎車過來說，"汶川，7.8級"。這是我最初得到的信息。

從沉寂到復活，龍門山地震帶一反常態

美國地質調查局測定的汶川地震震級為裡氏7.9級，中國地震局公布的數據先後有8.0級、7.6級、7.8級，爾後又修訂為8.0級。震級的差別看似不大，但地震釋放的能量，8.0級可以是7.8級的2-3倍，也大致相當於6.0級的900倍。震中位置，中國地震局和美國地質調查局公布的數據非常接近，分別為：北緯 31.0°，東經 103.4°；北緯30.989°，東經103.329°。

如果要用具體的居民點位置來描述震中，那麼應該是：汶川縣映秀鎮西偏南38°方向約11公里，汶川縣水磨鎮北偏西11.5°約7.5公里，離震中最近的居民點是汶川縣漩口鎮八角廟村的桂子坪，約1.7㎞，從地理位置看，震中地處岷江右岸小支流--古溪溝的溝尾附近。 震中地點雖然行政區劃上屬汶川縣所轄，但離震中直線距離最近的縣級城鎮卻是都江堰，而不是汶川。從這一點看，這場地震被稱為汶川地震似乎有一些名不符實。由於這場地震在四川的大範圍區域主要是龍門山地區造成極其嚴重的破壞，將其稱為5.12四川龍門山大地震似乎更為貼切。 對於專家們來說，在龍門山地震帶、在離成都平原如此之近的地方，竟然出現震級如此之高的大震，的確出乎意料。

中國大陸上有一塊強震和大震比較集中的區域，專家們把它稱為中國南北地震帶，它的範圍大致在北緯20°-40°、東經98°-108°之間，涉及雲南、四川、西藏、青海、甘肅、陝西、寧夏、內蒙古等省區，主要包括了雲南高原、青藏高原東部的橫斷山、祁連山、黃土高原西部、內蒙古高原西部等地理區域。 看中國網站 禁止建立鏡像網站 。

龍門山地震帶只是中國南北地震帶中諸多的次級地震帶的一條，它沿著東北-西南方向延伸，北起青川，經北川、茂縣、汶川、都江堰、寶興、天全至瀘定附近，它剛好分布在橫斷山區東緣與四川盆地相鄰的地帶，長約400公里，寬約70公里。 龍門山地震帶是一條規模很大的地震活動帶，因為毗鄰人口密集、經濟發達的成都平原及其城市群，歷來受到人們的關注。但是從強震活動的頻度和級別來看，在中國南北向地震帶中，它還是一個相對"沉寂"的區域。龍門山地震帶有史以來從未發生過≥7級的地震，這裡有記載的最大地震是1657年（清順治十四年）發生的汶川6.5級地震，而且從1970年大邑6.2級地震以來近40年，還未發生過6級以上地震。因此，從強震和大震的發生來說，在中國南北地震帶中，專家們更多關注的是鮮水河、安寧河、松潘、東川-嵩明、馬邊-昭通、通海-石屏、西海固、天水、銀川、河西走廊等地震帶。

5.12大地震的發生，可以說顛覆了專家們對龍門山地震帶認識的基本框架，臺灣的地質專家也用了"復活"一詞來形容龍門山地震帶的一反常態。這究竟是數千年以上的能量積蓄終於到了極限，還是另有其他原因呢？這仍然是一個待解之謎。

蔚為壯觀的龍門山，竟是8級大地震的孕育之地

龍門山綿延逶迤於四川盆地和川西高原之間，當你由成都平原西行，接近綿竹-什邡-彭州-都江堰-邛崍一線，就會看到西邊的龍門山如萬丈高牆，平地拔起，蔚為壯觀。杜甫曾用"窗含西嶺千秋雪"的名句，來形容由成都平原眺望龍門山的景象。

龍門山之所以會在四川盆地西側形成如此雄偉的山脈，是因為它作為青藏高原東部橫斷山的一部分，受高原東緣斷裂活動影響而強烈上升、而四川盆地相對下沉的緣故。對龍門山的地質結構、地震活動起到控製作用的，是與龍門山脈走向平行的3條大斷裂。這3條大斷裂把龍門山分成兩個條帶，當我們由東南向西北、由成都平原向川西高原穿過龍門山時，就會看到龍門山完整的地質地貌結構，它依次出現的是：江油-都江堰大斷裂；前龍門山；北川-映秀大斷裂；後龍門山；茂縣-汶川大斷裂。

江油-都江堰大斷裂是四川盆地與龍門山區的天然分界線，它又被稱為龍門山的主邊界斷裂或主前緣斷裂，這條斷裂帶的東側，地殼相對沉降，因此接納了來自西邊山區的大量河流泥沙物質，在山前形成一系列的沖積扇，堆積形成了廣闊的山前扇形平原。

江油-都江堰大斷裂與北川-映秀大斷裂之間的前龍門山，也被稱為低龍門山，從四川盆地向西行，在前龍門山可看到依次出現臺地、丘陵、低山、中山等不同地貌。前龍門山的山勢相對較和緩，最高山嶺的海拔一般在2500米以下，山體主要由上古生界（泥盆系、石炭系、二疊系）至中生界（三疊系、侏羅系、白堊系）的地層及岩石構成。

北川-映秀大斷裂是前龍門山與後龍門山的天然分界，它又被稱為龍門山的主中央斷裂。

北川-映秀大斷裂與茂縣-汶川大斷裂之間的後龍門山，也可稱為高龍門山。後龍門山主要是中山和高山，山嶺海拔多在3500米以上，其中九頂山的獅子王峰海拔4989米，為龍門山的最高峰。後龍門山山勢高峻，山體主要由前寒武系的花崗岩類岩石以及下古生界（寒武系、奧陶系、志留系）的地層及岩石構成。 茂縣-汶川大斷裂是龍門山的西部邊界或後緣邊界，又稱龍門山主後緣斷裂，它也是龍門山與邛崍山、岷山的分界。 歷史上龍門山地區發生的震級≥6級的地震，其震中都位於上述3條大斷裂中，同時表現出在主邊界斷裂→主中央斷裂→主後緣斷裂來回遷移的特點。這一次5.12大地震的震中，就落在了龍門山主中央斷裂即北川-映秀大斷裂上。

龍門山在地質科學上是一座蜚聲世界的名山，這得益於上世紀20年代一位年輕中國學者的天才發現。

1929年，我國傑出的地質學家趙亞曾，深入當時幾乎是地質空白區的四川進行科學調查，他來到了龍門山，在彭州的白鹿頂、小魚洞一帶，發現較老的二疊紀石灰岩疊覆在較新的三疊系含煤岩層之上，形成一系列飛來峰，這一成果發表於當年的《中國地質學會志》，引起國內外地質學界的極大關注。這是在中國第一次確認存在阿爾卑斯式的推覆構造，並開了中國推覆構造研究的先河。

如果把龍門山的推覆構造作一個比喻，它大致像一組由西北向東南傾倒的多米諾骨牌。每一塊"牌"就是一個岩石體或推覆體，每一塊"牌"之間都是斷層。這些"牌"原本是有規律地一層層疊放的，但是由於壓力推擠的作用，而且這種推擠力的主導方向來自一側，於是"牌"被打亂了位置，一塊塊"牌"像瓦片一樣，層層疊覆上去，並向主導推擠力來的方向傾斜。原來放在下層的"牌"，也可能跑到上面去。對龍門山來說，也就出現了老岩層（推覆體）蓋在新岩層之上的現象。這些推覆體遭受後期溝谷的侵蝕切割而殘留在山體上部，便形成眾多的飛來峰群。這些飛來峰風光秀麗、景觀獨特，歷史上吸引了不同宗教在此營造廟觀寺院。而這種奇特的地質現象，正是蘊含了地殼中力的作用與聚集，而地震也在其中孕育。

龍門山之北川-映秀大斷裂，無形的巨手撕裂大地

如果用地質構造上的空間位置來描述這次大地震的震中，它是在映秀西南方向，龍門山主中央斷裂的斷面上。根據以往的地質調查，這個斷層面呈東北-西南走向，向西北方向傾斜，傾斜角度40°-46°，斷層面之上（上盤）的岩石體是古老的前寒武系岩漿結晶岩體，斷層面之下（下盤）的岩石體是三疊系的砂岩、泥岩。這個斷層的運動特徵，是上盤岩體向上運動，下盤岩體向下運動，在專業術語上被稱為"逆衝斷層"。這個斷層同時還伴有水平方向上的順時針滑動。在 5.12地震未發生前，斷層的運動主要以一種極其緩慢的蠕動方式在進行。而一旦外力突破了斷層"穩定"的臨界值，就會呈現斷層兩盤快速移動的"破裂"狀態，並釋放出巨大的能量，這就是大地震的發生。

根據中國地震局以陳運泰院士為首的專家組對汶川地震震源特性的分析報告，這次地震是一次以逆沖為主，伴有順時針走向滑動的地震，這和龍門山主中央斷裂慣有的運動方式是一致的。根據地震波形資料解算出來的震源斷層向西北傾斜，震源斷層的走向為226°，也和實地調查的斷層空間形態非常接近。對地震波數據的分析表明，地震由震中的斷層發生突然破裂開始，並使破裂沿著龍門山主中央斷裂的界面迅速擴展，同時也使兩側的龍門山主邊界斷裂和主後緣斷裂加速運動和變形，斷層破裂的長度達到300公里左右，其中約有200公里是由震中向東北方向延伸，而向西南方向擴展的距離較短。破裂延伸擴展的平均速度高達每秒 3.1公里，所到之處，就像一隻無形的巨手在撕裂和搖撼著大地。

這些地震發生和破裂延伸的斷層帶，就像死亡與毀滅的走廊。5.12地震中，位於龍門山主中央斷裂帶上的三江、映秀、銀廠溝、紅白、清平、茶坪、北川、南壩、關莊，位於龍門山主邊界斷裂帶上的都江堰、鎣華、漢旺、睢水、安縣、江油，位於龍門山主後緣斷裂帶上的汶川、茂縣、青川，都受到十分嚴重的破壞，其中尤以主中央斷裂帶上的城鎮為甚。

天災背後：人類活動令龍門山滿目瘡夷

5.12大地震在龍門山區造成了極為廣泛和規模巨大的地質災害，當飛機掠過災區上空時，可以看見下面滿目瘡夷，整個山體就像被開腸剖肚一般，到處是滑坡、崩塌、泥石流，地震後的第十一天，已發現山崩堵江形成的地震堰塞湖達34處。據國土資源部對極震區映秀拍攝的航空影像，那裡沒有受到改變的地表面積，僅佔約20%。公路、橋樑、電站，不是被震毀，就是被掩埋。雖然在如此強烈的地震之下，出現這麼多地質災害不算異常，但假如大地震前你在岷江上游的河谷行走過，也許你早有不祥的預感。近年來，和整個中國西部特別是西南山地一樣，岷江上游的水電開發達到了近乎瘋狂的程度，加上工業開發區的擴展和公路的不斷加寬，已使岷江上游河谷的地形地貌和自然景觀發生了很大改變。

在龍門山及其更大範圍的橫斷山區，河流切割出一條條深邃的峽谷，沿著這些峽谷的河谷地帶，也是城鎮村寨聚落的集中地以及交通的走廊。峽谷兩側的山坡在重力作用下，在漫長的地質年代裡，也在不斷調整著，盡量趨於一種相對穩定和平衡。我們看到的山坡的原始斜坡及其坡度角，實際上是地表地形長期演化形成的一個安息坡角。雖然它也不是完全穩定，也時有地質災害會發生，但在沒有經過人類大規模工程活動擾動的情況下，總體上仍然處在一個相對平穩的狀態。沿途的羌寨、藏寨、果園、農田、樹林，在蒼峻的大山襯映下，更顯出一種古樸靜謐的獨特魅力。

最近幾十年來，特別是近幾年經濟指標高速增長的時期，密如繁星的大小電站、水壩幾乎侵佔了岷江上游水系的每一個角落，為了消耗這些電力，沿著岷江河谷也建起了多個以電冶、硅鐵、鉻鐵、磁材、水泥等高耗能高污染產業為主的工業園區，沿河谷的公路也因電站的建設和大規模觀光旅遊的需求，多次改道擴寬， 5.12大震前，都江堰至汶川的高速公路也在修建中。而在坡陡地狹的山區河谷，要想實施這些工程，無一例外地都要開挖山坡，損毀植被，堆棄土石廢渣。特別是對山體坡麓和坡面的大規模開挖，已把原來具有安息角度的自然斜坡坡角，普遍截削成具有高陡臨空面的直立崖坡，這就使河谷兩側的許多山體都具有失穩崩滑的隱患。這就像我們傷害了大山巨人的"阿喀琉斯之踵"，看似偉岸堅固的山體，實際上已變得十分脆弱。在大地震以前，上述種種工程的影響以及它們引發的各種地質災害，已經把諸如岷江河谷等地方，變得狼藉不堪。大地震前的一兩年，我也多次走過岷江上游河谷，當我看到諸如理縣米亞羅紅葉景區因修建電站水庫而損毀森林、開挖山體時，當我看到推土機讓漂亮的藏寨漸成廢墟、藏族老大媽在簡易窩棚旁悲傷無助時，我腦海裡浮現的只有兩個字：貪婪。

當巨大地震來臨時，這些傷及"阿喀琉斯之踵"的山體，終於"忽喇喇如大廈傾"，讓我們看到了觸目驚心的災變景象。 在威力幾乎難以想像的大地震過後，很多地方的山川地貌已變得面目全非，大量的地質災害體將在很長一段時間都處於十分活躍和不穩定的狀態，這段時間不是幾年、十幾年，它可能需要幾十年甚至上百年才能慢慢平復。

紫坪鋪水庫能誘發汶川大地震嗎？

在歷史地震活動強度相對較弱的龍門山地震帶，突然發生8.0級的大地震，這裡有兩種可能：一是雖無史料可依，但不能排除史前時期龍門山曾經發生過大地震，它原本就有出現大震的背景；二是龍門山具有孕育大震的構造條件，過去數千年的相對沉寂，也許不過是它蓄勢待發的一種表象。 在5.12大地震以前對中國南北地震帶、龍門山地震帶的研究和預測中，地震專家們也曾指出龍門山未來有發生震級≥6級強震的潛勢，但都未明確提出對震級≥7級地震的預測，更不用說預測在龍門山出現≥8級的大震了。而這在目前的科學水平上，是不能苛求於專家的。 另一個重要問題是，既然5.12地震已證明了龍門山完全具備發生大震的條件，那麼有沒有什麼因素可能對觸發地震產生影響呢？人們把眼光投向了位於震中附近的紫坪鋪水庫，在5.12地震中，它因大壩受損以及可能對成都平原產生的威脅，一時成為公眾十分關注的對象。

紫坪鋪水庫是目前岷江上游梯級電站中，規模最大的水庫，壩高156米，總庫容11.26億立方米，按照海拔877米的正常蓄水位，水庫的尾水可直抵映秀鎮。庫尾岸線西距5.12大地震的震中僅5.5公里。紫坪鋪水庫壩址附近的水深約120米，由大壩向上游約4.2公里至橫跨水庫的廟子坪大橋（該橋在5.12地震中已被震斷）處，水深仍然有100米左右。

據國內外的研究，目前能認識的水庫誘發地震的主要原因，是因為水庫蓄水對於庫區岩層新增的外在壓力以及庫水沿斷層向下滲透，打破了原有的地應力平衡狀態，並降低了斷層面的摩擦係數和岩石的抗剪強度。

我國曾總結了可能產生水庫誘發地震的7項定性標誌：一、壩高大於100米，庫容大於10億立方米；二、庫壩區有活動斷裂；三、庫壩區為中新生代斷陷盆地或其邊緣，近代升降活動明顯；四、深部存在重力梯度異常；五、岩體深部張裂隙發育，透水性強；六、庫壩區歷史上曾有地震發生；七、庫壩區有溫泉。上述7條，符合數越多，該水庫蓄水後誘發地震的可能性就越大。紫坪鋪水庫符合了上述7項的前6條。

紫坪鋪水庫所處的地質構造位置相當令人擔憂。水庫大壩下距龍門山主邊界斷裂在地表的出露跡線僅2公里左右，庫尾淹沒線上距龍門山主中央斷裂的地表出露跡線僅約500米，庫區還有與上述主幹斷裂平行的密集的斷層群通過，原本由西北山區向東南流入平原的岷江，在此也順應斷層破碎帶形成的軟弱部位，形成 90°的突然轉折，變為西南-東北走向，在水庫的漩口至大壩這段主要的蓄水區，形成與斷層帶走向重合的"構造次成河段"，從而使庫水和斷層帶有了最大的接觸面積。庫區分布的岩石，主要為石炭系至二疊系的石灰岩，二疊系至三疊系的砂岩、泥岩、煤層，這些岩層本身多具有不良的工程地質特性，在斷裂的作用下，又發生了較多的破碎。同時，庫區岩層的層面、斷層的斷面，普遍具有較大的傾斜角度，一般為40°-70°，這些因素都有利於庫水向深部滲透，從而對斷層的活動產生更大的影響。在庫區還多有採煤的老硐，紫坪鋪大壩施工時，就曾在壩址左岸發現有連通岷江與白沙河河谷的遺棄煤硐，為防止庫水滲漏，對其進行了工程處理。但因歷史上庫區周圍採煤者眾，此類隱患很難說已完全消除。

對於紫坪鋪水庫可能誘發地震的這些"硬傷"，專家們並未等閑視之。1990年，在工程論證前期，專門作了紫坪鋪水利樞紐工程水庫誘發地震危險性評價。2004年，在水庫蓄水之前，建成了包括7個子臺、1個中繼站在內的紫坪鋪庫區地震監測臺網。截至5.12震前，不同的地震研究部門對紫坪鋪水庫不同庫段誘發地震的震級預測是3-5.5級。由於已發生的5.12大地震的震級已遠遠超過庫區原來的地震背景和預測值，要比較準確地判斷紫坪鋪水庫蓄水與 5.12大地震的相關性就顯得更為複雜，而對蓄水以後至震前這段時間庫區地震監測臺網所獲數據的分析是十分關鍵的。

紫坪鋪水庫於2004年12月1日開始蓄水，水位從海拔757米左右開始上漲；2004年12月10日，水位漲到761米；2004年12月底，水位漲到800米左右；2005年2月，水位到達820米左右；2005年12月，水位蓄至841米；2006年10月，水位蓄至875.5米；2006 年12月，水位首次達到正常蓄水位877米。此後，按照夏降冬升、蓄清排渾的基本模式，水位在817米-877米之間反覆升降，變幅可達60米。2007 年5月，水庫水位曾下降到819米。水位的反覆升降，相當於水體對庫底反覆地加壓和卸載，這對水庫誘發地震可能產生重要影響。

5.12地震前，已有四川省地震局專家公開發表的紫坪鋪庫區臺網監測結果，數據時段為2004年8月16日至2005年9月30日，水位低於 840米，共記錄到-0.9-3.6級地震735次。值得注意的是：地震沿水庫南北兩側的龍門山主邊界斷裂、主中央斷裂相對集中，同時在映秀方向的主中央斷裂，地震震中沿斷裂走向有一個與垂直方向約10°-20°夾角的密集地震發生區，而且在以庫區中心點為圓心，半徑15公里的圓內，該現象更加明顯。這實際上反映震源處的斷層除了沿垂直方向運動外，還兼有水平方向的滑動，總體形成斜向逆沖的效果。而這一特徵，與兩年多後的2008年5月，中國地震局的專家組對5.12地震震源分析的結果十分相似。現在的主要問題是，2005年至2008年震前的數據特徵如何？對蓄水前和蓄水後的數據應加以區分和對比，並做更深入的分析。在得出最終結論之前，紫坪鋪水庫誘發5.12地震的可能性還不能排除。而且，這次大震也給人們提出了許多新課題：水庫蓄水是否有可能誘發 ≥8級的大地震？在有強震、大震背景的地震帶上，水庫蓄水對強震、大震發生的頻次、時間、震中、級別會產生多大程度的干擾和影響？等等。

大地震的發生不是第一次，也不會是最後一次。由於目前在中國西部，還有許多建成或在建的、規模遠大於紫坪鋪的高壩大庫，而且很多也是在有強烈地震活動的斷裂帶上。例如位於鮮水河地震帶、安寧河地震帶上的大渡河、雅礱江的梯級電站、位於東川-嵩明地震帶、馬邊-昭通地震帶上的金沙江中下游梯級電站等等。因此，對大地震可能產生的破壞，以及水庫誘發地震的風險應該給予前所未有的關注，在這些大型、特大型工程的決策上，應當更加科學、謹慎。

人類一直在用自己的行為和大自然進行對話，5.12大地震是這種對話進程中，一次十分強烈的碰撞。在心底留下了深深的傷痛之後，但願我們能以更加慈愛、寬大的心懷，去看待人與自然、人與人之間的關係。


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来源:中國國家地理

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