中国跨领域科学研究前卫学者 首度解读汶川大地震深层内因（上篇）龙门山地质断裂带：怪异的“双震中”现象

（上篇）

龙门山地质断裂带：怪异的“双震中”现象

□刘斌夫

5·12汶川8级11烈度大地震，是举世罕见的地质灾难。其强度之大，波及面之广，破坏性之巨，余震持续之久，在全球大陆地震中殊有。它不仅是四川的灾难，中国的灾难，也是全人类的灾难。

研究解析汶川大地震的成因、诱因，和其内在运动基本规律，对保护大地质、大生态、大环境，秉持可持续发展观，追求人与自然的和谐，防微杜渐，趋利避害，防震减灾，保护人民的生命财产健康安全，以人为本，科学决策，建设物质文明、精神文明、政治文明、生态文明，构建和谐社会与和谐世界，具有深远的历史意义和重大的现实意义。

汶川震灾，空前绝后。无辜生命，转瞬即逝。抗震救灾，众志成城。民族精神，高度凝聚。人性之光，昭照今古。

为死难者默哀！为幸存者祈福！

向救援者致敬！向捐助者致礼！

对专家学者致谢！对不作为者赎职者问责！

谨以此文献给——

舍生忘死指挥在抗震救灾第一前沿、地质专业出身的温家宝总理 决 策 参 阅

一、汶川大地震各震点分布与断层走势

震发之初，见诸媒体的几乎所有地震专家们，都未特别注意到一个基本事实：

汶川大地震的“震中三镇”，和都江堰、彭州、什邡、绵竹、北川、平武、青川、剑阁、安县、江油、黑水、雅安、陇东南徽县、文县、陕南汉中、城固等近20多个主要震点，几乎均次分布于龙门山系地质断裂构造带上。如图所示：

图一：汶川地震各震点分布及北川—映秀断层位置

关乎“震中三镇”的说法，媒体在匆忙中由原来理县、汶川、茂县，变化为映秀、威州、绵虒或璇口。后来，把震中定位于汶川县城威州镇南面的映秀镇，亦即紫坪铺水库电力工程北部水岸。震中三镇的说法聚焦为“震中一镇”：映秀。

汶川县映秀镇，应当是5·12汶川大地震的始发地和首要中心震点。

其他系列震点，分别以龙门山地质断裂构造带的大走向：北东—南西走向，罗列于长约500公里、宽在25~50公里的龙门山系主山脉，三个巨型断裂构造带上。最集中的反映点群，就在断裂带中段长约200公里的“北川—映秀断层”。这个断层走向，就是此次地震的震波方向和破裂方向；这个断层的长宽度，即是此次地震的强烈破坏长度。

成都理工大学（原四川地质学院）教授刘顺正，5月12日汶川震发时，就带领学生在北川—映秀地质断层北东端的青川山地现场，考察断层地质结构状况。

5·12汶川大地震，最须分析的问题，集中于这个北川—映秀断层及其相关相邻覆滑面。

二、龙门山系地质断裂带形构与形变

龙门山断裂构造带，是中国东部与西部两大构造域的分界构造带。即在所谓西、中、东三梯级的第二梯级。

龙门山断裂带，是规模宏大、结构复杂的巨型推覆构造带。龙门山断裂带总体走向为北东45°，倾向北西，绵延500余公里，宽达25~50公里。龙门山造山带自东向西，主要由3条主干断裂：龙门前山主边界断裂、龙门山主中央断裂、龙门后山断裂组成；山体主要运动方向为南东向仰冲，形成3个貌似叠瓦状的逆冲带，在地形上成北西—南东呈阶梯式下降，相对高差达600~700米。如图所示：

图二：龙门山断裂构造带及逆冲带剖面图

龙门山脉为中国地壳主造山带。其内部组成与构造，十分复杂，独具特征。

1942年抗战时期，朱森、叶连俊、吴景祯等地质专家，专门调查龙门山；1945年，黄汲清将龙门山造山带地质构造概括为：独特的“龙门山模式”。

龙门山造山带自北东向南西，亦可分为3个段，即：广元—陇南—汉中段为北东段，雅安天全—宝兴蒙顶山—（二郎山）段为南西段，中段是最特殊的形段，由理县—卧龙—耿达、映秀—白水河、彭灌（都江堰）三大推覆体及推覆面，与绵竹九顶山—什邡蓥华山、安县千佛山—北川—平武—江油—剑阁剑门关诸山体，同构为龙门山主山系中段。

龙门山地址断裂构造带中段，由3大推覆体和推覆面，构成其形变特征。自西向东，依次为：耿达—汶川推覆体——“褶皱冲断推覆体”，映秀—白水河（彭州—绵竹）推覆体——“冲断推覆体”，彭灌（都江堰）推覆体——“冲断褶皱推覆体”。并可将其划分为两次次级推覆体，其两个相应次级推覆面，分别表现为：①韧性变形——主叠加后期脆性形变，②脆—韧性形变——以脆性为主的韧脆复合性形变特征。其形变形成次序为：北西→南东，即前展式扩张。如图所示：

图三：龙门山中段三大推覆体与两个山体块位置图

5.12汶川8级大地震，受灾最严重的绵阳市北川县，就处在龙门山主中央断裂之焦点上，属于山体形变运动的“逆—走滑断裂”，是受以三大推覆体为巨大动力与动势，以最强的破坏力，以南西向北东极速推进，触发引爆了以北川县曲山—擂鼓为第二中心的断裂层滑变，形成长200公里、宽25公里的核心破坏面。

震发当天，在彭州龙门山镇白水河，出现岩浆迸发，将两名警察和一些山民掩埋于地下深处。

灾情较为严重的都江堰，则坐落于龙门前山主边界断裂之敏感点上，属“逆冲断裂”。此处作为彭灌（都江堰）“冲断褶皱推覆体”，主要受另两大推覆体耿达—汶川“褶皱冲断推覆体”和映秀—白水河（彭州—绵竹）“冲断推覆体”的双重挤压、作用，加之自身立体发力，造成城关、聚源两镇的较大破坏。

如图所示：

图四：汶川地震核心破坏面推覆受力方式

三、奇特的“双震中”现象假设与推论

为什么震中在汶川，破坏最强点在140公里开外的北川？

汶川大地震，2008年5月12日14时28分那一刻，初始发生于汶川，严格地说应是汶川县映秀镇（紫坪铺水库上游北部湾）水岸之间。

震灾伊始，映秀镇几乎夷为平地，所有楼房几近全然坍毁。与此同时，当地幸存者目击了紫坪铺水库中湖水鼓涌腾空暴涨、瞬间淹没山下村庄的可怕场景。

由于通讯、公路瞬间即中断，两天左右之后才知晓，与映秀呈三角之势的汶川县城威州镇，和理县县城杂谷脑镇，所受震灾破坏程度，略逊于映秀。

如果还持“震中三镇”之说，可以是映秀、威州、杂谷脑，或则映秀、威州和茂县城关凤仪镇。初震100小时后的余震期，茂县情况依然不明朗。

但是，若从初震之日始考察，没有任何一次地震，会如5·12汶川地震这样，非震源地所受破坏比震源地还大数倍！

我们可以理解为，由初始发作的震中汶川映秀，三大推覆体的巨大极速作用力，引爆了处于主中央断裂焦点的北川更加剧烈的地下“逆—走滑断裂”运动。在北川，迅捷形成与“主震中”映秀相互呼应的“次震中”。主、次震中剧烈呼应，造成以汶川、北川两震中为支点的梯形核心断层面之间的“拉锯战”。南西向的映秀，自下而斜上，持续朝北东向发力；北东向的北川，受到巨力撬动，内部发生严重错位、垮塌，在斜上方朝相反的南西向剧烈滑断，发出最大震荡。

三大推覆体和两截山体块，形成5个组团反应点群：

①以映秀为核心，彭州白水河呼应面，与九峰山深处彭州银厂沟、小渔洞、回龙沟等第一个点位群组团；

②以卧龙耿达、汶川威州、理县杂谷脑、茂县凤仪为支点、威州为核心，形成第二个点位群组团；

③以都江堰、聚源、向峨与彭州等为支点形成第三个点位群组团；

④以绵竹九顶山、汉旺镇、金花、天池、清平与什邡蓥华山、红白、金河、龙居为支点形成第四个点位群组团；

⑤以北川曲山—擂鼓两镇为核心，包括青川、平武、江油、剑阁等为支点，形成的第五个点位群组团。

组团与组团间、各组团点阵间，相互多层次碰撞，把200多公里长、30公里宽、约65000平方公里面积的北东—南西向的核心断裂带和核心断层，搅得天昏地暗、山崩谷裂。

此刻的“一震中”，顷刻间转化为“双震中”，即：汶川映秀主震中和北川次震中。原先合二而一的震源与震极发生分离，形成合力，震源仍在第一震中，第二震中成为震极，使原始震中所发出的以汶川映秀震源为圆心的同心圆地震波，与转瞬激发的第二震中北川震极为圆心所发出的同心圆地震波，转化为“第三种震波现象”——以汶川映秀和北川为双圆心（双焦点）的“椭圆震波”，释放出更加巨大的当量。

两个相距140公里的椭圆心焦点所连线，形成第一层次的最高“等烈度线”，其方向呈北东—南西向，与整个核心反应带梯形面长边大致平行。

汶川映秀组团反应点群、北川组团反应点群中，除双震中（震源与震极）之外的外围反应点，以及其他三个反应点群的主要支点，连线即成为第二层的次高“等烈度线”。如图所示：

图五：汶川地震双震中及同心圆震波、椭圆震波、反应点群、等烈度线图

根据椭圆“等效定律”：汶川映秀、北川两个焦点，对于地震核心反应面的每一个反应点的关联程度相同，双震中两焦点同时互为平衡的紧张状态，又不能割裂的结为一体，使震荡持续加剧；

根据椭圆“聚合定律”：通过一个焦点（汶川映秀）的能量，经椭圆反应面反射后，必须聚合到另一个焦点（北川），使两者震荡合力加剧，导致北川受破坏程度比汶川大数倍。

根据椭圆“有限定律”：椭圆反应面恒定在长短轴垂线所围成的矩形范围内。因为汶川——北川断层是呈45°倾斜的，所以投影的地震核心面是梯形的。地震的内倾力量，被限制特定的矩（梯）形范围内，破坏作用更大更集中。

根据椭圆“三维定律”：在地壳内部，这个地震椭圆反应面，旋转成一个椭球，点、线、体形成三维空间立体互动势态，加速了地壳裂变运移，使灾难更重，沟谷降升，坡脊滑隐，山上悬河，形成堰塞湖。

根据椭圆“扩张定律”：汶川映秀、北川两焦点互为关联，互相促进，两焦点焦距为140公里，而整个断裂带长轴400~500公里，集中反应面椭圆长轴200公里，相较之下，焦距较短，张力增大，灾情加重。

根据椭圆“演化定律”：集中反应面椭圆长轴200公里和短轴25公里的时间函数x(t)、y(t)，是随时间演化的，这就决定了余震的持续性、持续强度和余震频发密集程度。17日晚，北东端焦点北川一侧江油余震反应强列；18日晚，南西端焦点汶川一侧的理县—汶川—茂县又连续余震；19日晚，北东端平武余震较强烈；20－22日甘肃文县碧口一带可能发生6—6.5级余震……说明椭圆形集中反应面（体），继续受到诱因催动，持续演化，并有朝北东方向延伸迹象。

5月23日太白、宝鸡、宁强余震。5月24日夜，映秀焦点投影都江堰继发余震。5月25日下午4点过，第二震中北川焦点位移青川，余震反弹至6.4级新高，与此同时其投影点兰州几乎以同一震级互动。

5月27日16时12分至17时35分，陕西宁强先后发生3.7级、5.7级、3.0级及三级以下余震共7次。汉中、宝鸡、西安等震感强烈。5月27日21时59分，四川青川(北纬32.53度，东经105.17度)发生4.7级余震，成都有明显震感。 ……

在这段破裂地壳的内部，一个肉眼可能看不见、但实在感受得到的椭圆球形张力场，在第一焦点（主震中）相对恒定的条件下，第二焦点（次震中）不安分的闪晃，长轴和椭圆（球）面朝北东向伸延、变形。

第一震中，一直以映秀镇为焦点，在理县、威州、茂县三个投影点周旋；第二震中，首度以北川县曲山—擂鼓两镇为焦点，完成最大的破坏之后，投影到北川周围北东向江油、平武、青川等县连锁反应，并“晃动、远程投射”到陕甘交界地域。

在此过程中，椭圆球（面）两焦点之间的焦距随之变长，张力逐渐变小，再持续几日至十数日，震动减弱到可以忽略，地壳伤口始渐愈合，断层趋向平复。

这些都是奇异的“双震中”现象的内在机理。