北川断裂带5·12地震地质遗迹的保护及开发建议

北川断裂带512地震地质遗迹的保护及开发建议
卢志明;李忠东;付小方
【摘要】This paper deals with basic characteristics and genetic mechanism of typical geological-seismic structure section and coseismic fractures in the Beichuan fracture zone and comments on scientific values and present protection situation of the seismic geoheritages and offers some suggestions on protection and development of the seismic geoheritages.%地震是对人类造成严重危害并难以抗拒的一种自然灾害。

通过北川断裂典型地质地震构造剖面同震断裂的基本特征和形成机理的调查分析，对北川地震断裂带上的地震地质遗迹科学价值的评述，及地表同震断裂遗迹的保存现状等，提出北川县地震地质构造遗迹及保护开发利用建议。

【期刊名称】《四川地质学报》
【年(卷),期】2016(036)004
【总页数】6页(P679-684)
【关键词】地震;同震断裂;保护;北川
【作者】卢志明;李忠东;付小方
【作者单位】四川地质矿产勘查开发局物探队，成都 610072;四川地质矿产勘查开发局物探队，成都 610072;四川省地质调查院，成都 610081
【正文语种】中文
【中图分类】P511.21
2008年5月12日发生于龙门山断裂带的汶川特大地震（Ms 8.0）波及半个亚洲，震撼整个中国。

“5·12”汶川大地震以逆冲兼右旋错移为主，地震波从映秀附近深部的初始震源点，沿北川—映秀中央断裂和安县—灌县前缘断裂两条铲式叠瓦状
同根分支断裂带，以单极多点破裂方式向北东同步扩展，形成地表同震破裂带分别断续延伸275km和80km。

宏观震中分别位于两极震区（Ⅺ度）内的汶川县映秀镇附近和原北川县曲山镇沙坝村两地。

地震总体具有震级大、震源浅、烈度高、余震频繁、破坏性强、受害范围广、造成的人员伤亡和破坏极其严重等特点，属典型的主震-余震型地震[1]。

“5·12”汶川特大地震遗留给我们的除了造成人民生命财产重大损失的惨痛记忆
之外，还有大量珍贵具有科学研究和科普教育价值的地震地质构造形迹和地震遗迹，是地震科学研究十分重要的资源，同时也是一种旅游资源。

北川县位于龙门山构造带中段，东临川西前陆盆地。

龙门山构造带位于松潘－甘孜造山带与扬子陆块接合部位，呈北东—南西向延伸，向北东延入秦岭造山带为勉
略断裂所截，向南西被鲜水河断裂斜切，再南延与锦屏山构造带相连。

为三叠纪晚期以来形成前陆逆冲带[2]。

自北西向南东发育茂县-汶川断裂、北川-映秀断裂和
安县－灌县断裂，这三条断裂均具有逆冲右行走滑性质。

北川县分别位于茂县-汶
川断裂北段、北川-映秀断裂带中段、安县－灌县断裂带中北段（图1）。

新生代以来，由于印度板块与欧亚大陆持续碰撞使其重新活动[2]，现地处我国南北地震
带的中段，是我国最重要的地震活动带之一[4]。

自2008年“5·12”汶川Ms8.0
级大地震后，截止2010年底的7万余次余震均沿此构造带发生[3]。

在北川县境内这三条主滑面构成大规模、多层次、大小不等的“无根”褶皱－逆
冲构造岩片[7]。

其中规模最大的构造夹片为位于茂县断裂以西的石龙坪推覆体和
北川断裂与安昌-永安断裂之间的唐王寨倒转向斜推覆体。

茂县-汶川断裂于北川县中部通过，表现为平行的两条断裂，分别可称为白什-晓坝断裂（F1-1)和坝底-开
坪断裂(F1-2)；北川-映秀断裂于北川县南东通过，称为北川断裂(F2)；与北川断
裂相交的南北向擂鼓断裂（F3）；安县－灌县断裂从北川县的南部通过，称为安
昌-永安断裂(F4)。

新构造活动研究表明，其中的北川断裂活动性最强。

1958年北川县Ms6.2级地震，发生在北川－映秀断裂带的北川-太平场晚更新世以来强活动地段，即北川和擂鼓
两条断裂交接部位的盖头山附近。

该次地震在极震区出现了数条小规模的地震破裂，其走向北东与断裂走向一致。

“5·12”汶川特大地震在北川县产生的同震断裂主要沿北川断裂带中段发育，具继承性和新生性双重特点。

北川老城关镇曲山镇沙坝村正好又处于一Ⅺ度宏观极震中心所在地。

是龙门山构造带中活动性最强的地段。

是“5·12”汶川地震的宏观震中之一[3]。

北川县5·12汶川特大地震同震断裂同震断裂沿北川断裂沿擂鼓镇、曲山镇、沙坝村、北川邓家乡石林子村、黄家坝、陈家坝向北东延至桂溪徐坪坝凤凰村等11处，再向北东延至邻县平武平通镇呈北东-南西向分带、大致沿早期北川断裂带，分段、分带断续延展，倾向北西，倾角一般为60°～80°长约50km，宽1~4km（图2）。

震区地表断裂（破裂）表现切穿耕地、阶地、现代河床、公路，出现脊状拱曲、断层陡坎，总体为以逆冲为主，右旋走滑，断裂面上可发育逆冲和走滑的两组擦痕，交替出现。

垂直位移量一般为1～11m，右旋水平位移量1～12m。

其中北川县城曲山镇地震烈度均达11级，最大垂直位移为11m，最大右旋平位移为12m，是“5·12”汶川特大地震中位移最大的地区，也是世界上地震产生的最大同震垂直和水平位移的同震地表断裂（破裂）[5]。

1）擂鼓镇坪上-柳林村-凉风垭同震断裂（D1-5)：北西从柳林村-上坪-凉风垭沿
早期北川断裂带发育，走向NE30°～40°，倾向NW。

再向北东延接北川县城。

地震造成的一系列断层陡坎、构造裂缝、公路断错位移、破裂面冲断叠置、I级阶地及老场口现代河床、河道错移，切穿耕地乃至输水管道严重弯褶等破裂变形现象。

最明显的在柳林村为多级台阶状切断支公路[3]。

在柳林-坪上一带测得累计垂直位移量2～4m，累计右行水平位移量估计约l.5m左右（图3）。

柳林村一带，同震断裂切穿阶地，断层面发育垂直和右行斜冲擦痕，同震断裂.垂直位移量大于
4~6m，右行水平位移量估计约l.5m左右。

此外，在擂古镇西侧柳林村的苏宝河西南岸，同震断裂将河床砾石层垂向隆起了2.35m，混凝土路面被挤压隆起了2.0m，一条引水槽被垂直错移了1.9m和左行水平错移了1.3m。

在南东向断裂段可见一屋脊被两条破裂面分别垂直错移1.5m和0.5m，右行水平错移了1.3m和0.3m。

2）曲山镇—沙坝村同震断裂（D-7、D-6、）：位于北川断裂中北段。

断层发育于寒武系下统碎屑岩与泥盆系下统碳酸盐岩之间，倾向北西，倾角60°～70°，断层带宽达500m，呈高角度冲断层（图3），局部地段反冲。

5·12地震的新生同震断裂沿寒武系与泥盆系间早期断裂带发生。

经追索，该断裂带南西接擂鼓镇北侧同震断裂；向北东延经北川县城旧址南东侧、北川大酒店南侧、后山坡茅坝村至沙坝村，并继续向北东延伸。

沿线可见明显切穿基岩、第四系河床阶地和现代残坡积层（图4）。

该断裂带走向NE45º～60º，倾角55º～85º，北西盘抬升，断面上见190º～240º∠40º斜向擦痕，因受表生重力作用影响，破裂带地表显示为向南东倾，具“正断”兼右行平移，具“正断”兼右行平移。

曲山镇后山坡茅坝村至沙坝村出现了局部破裂面直立乃至倒转倾向南东以及挤压拱隆变形现象。

断裂带各处位移量不一，垂直位移量介于2.0～10.5m，水平位移量介于2～10m，曲山镇沙坝村最大垂直位移为11～12m，最大右旋水平位移为12～15m（图4），最大斜向滑移量14～17m，是整个龙门山构造带同震地表破裂最大滑移量。

该断裂带走向NE45º～60º，倾角55º～85º，北西盘抬升，断面上见190º～240º∠40º斜向擦痕，破裂带地表显示南东倾（图5）。

3）北川县邓家乡和黄家坝石林子村（D-8、D-9），北邓家一带的湔江南东侧，
同震地表断裂走向北东30°～50°，倾向北西，将河漫滩、Ⅰ级阶地和乡村公路同
步错断，并在阶面和公路上形成了一条宽约20～30m的隆褶-陡坎变形带。

实测
破裂面垂直位移量为5.3m[5]。

在黄家坝西北侧地表破裂带走向40°，横切冲沟形成跌水，并断错水泥路形成2.7m高的断坎[4]（图6）。

4）复兴乡陈家坝同震断裂（D-10）：构成志留系与上震旦统邱家河组分界线，于该处为第四系掩盖。

5·12同震断裂走向NE40°～45°，倾向NW，以破裂陡坎和
不对拱曲形式切断公路、河床及河谷阶地，显示逆冲兼右行平移特点。

测得垂直变形量2～3m，右行平移量1～2m。

在主断裂上盘宽约50m范围，发育有多条平
行张裂缝（图6）。

5）桂溪乡徐坪坝同震断裂（D-11）：位于北川断裂带北段，早期断裂构成志留系与上震旦统邱家河组分界线，于该处为第四系掩盖。

同震断裂走向NE40°～45°，倾向NW，以破裂陡坎和不对拱曲形式切断公路、河床及河谷阶地，显示逆冲兼
右行平移特点。

测得垂直变形量2～3m，右行平移量1～2m。

在主断裂上盘宽约50m范围，发育有多条平行张裂缝。

从该断裂向南西延至北川陈家坝、向北东通过山脊延至平武平通镇，破裂带通过处房屋倒毁严重，沿线山体成带崩塌（图7）。

汶川地震是有仪器记录以来发生的世界上最大的陆内逆冲-走滑型地震之一。

也是
世界上第一次明确记录到多条平行断裂参与同震破裂的逆冲型地震[5]。

尤其是最为典型的北川县曲山镇沙坝村的同震断裂，是世界有记录历史以来，记录到的最大垂直抬升位移量位移的地震构造遗迹。

被誉为“天然地质博物馆”。

它的科学价值在于：
1）具有地震地质科学研究价值
是地震断层活动在地表形成的各种地震地质遗迹，是研究此次汶川特大地震发震机理、龙门山断裂带构造特征等的绝佳材料，具有极大的国际地学科研价值，地质科学研究的地位将进一步加强。

2）具有世界吸引力的典型地震地质构造遗迹剖面
北川在“5·12”地震中所形成的地震遗迹典型性强、代表性突出。

北川县城遗址代表了对极震区城市的毁灭性破坏，是最集中地震遗迹群；以北川县曲山镇沙坝村的同震断裂地质构造剖面最为典型的地震地质构造遗迹，其具备的典型性和代表性为建立地层地质遗迹公园创造了条件，可打造特色鲜明的区域专项地震地质旅游路线，其世界级品级的资源价值不仅对国内游客具有较强的吸引力，对国际游客亦然。

3）具有国际品质的地震构造遗迹旅游资源开发条件
“5·12”汶川地震在北川形成了数量众多、类型多样的地震遗迹新景观，其分布主要受北川断裂和擂鼓地震断裂、地震烈度以及地质地貌特征控制或影响。

旅游经济在灾后恢复重建中的先导地位的确立和政策性以及地震遗迹品级、空间组合等资源禀赋优势，构成了打造北川县在汶川地震灾区的国家级地震专项旅游产品的极佳条件。

4）具有世界级震撼力的地震灾难性事件
汶川地震是21世纪全人类共同目睹的一次世纪大劫难。

造成了城镇、桥梁等人工建筑的惨重破坏。

北川县城成为废墟，堰塞湖库容量巨大，当下威胁下游安全，目前已建成大型水利工程。

地震诱发了大量滑坡、泥石流、崩塌等次生地质灾害，
构成了灾区恢复重建的巨大阻碍。

灾难震撼了华夏大地，也使全球的目光聚焦于此。

这一灾难性事件带来的伤痛将在很长的时期内不断被人们提及。

依托灾区地震地质遗迹、遗址，建立地震地质博物馆和展示场所，是灾区群众祭祀罹难亲友，也是世界各地旅游者缅怀受难群众的重要场所。

但是5·12汶川大地震后，由于对典型的地表同震构造断裂地震遗址和地震地质遗
迹缺乏有效保护，致使部分同震断裂地震遗迹受到不同程度的破坏。

有的在灾后重建的过程中被夷为平地。

尤其是目前世界地震产生的最大同震垂直位移、最为典型北川县曲山镇沙坝村的同震断裂遗迹，世界有记录的历史记录到的最大垂直抬升位
移量位移处，状陡坎长满了荒草，局部出现了重力垮塌，断层面上的清晰的斜向擦痕也消失殆尽，十分惋惜。

“5·12”汶川特大地震活动形成了壮观独特的新的断裂构造和地形地貌景观，其中北川断裂带的地表同震断裂构造遗迹是最具特色和完整的地段，是迄今为止板块内部逆冲兼走滑型断层型地震地表破裂最为复杂、长度最长的地表破裂样式。

是天然的科研基地和实验室，极具观赏和研究价值[3]。

沿北川南北向擂鼓断裂柳林村、上坪村、凉风垭，北川断裂曲山镇毛坝村、沙坝村、邓家村、黄家坪，复兴陈家坝，桂溪乡凤凰村等处地表同震裂遗址（图8）构成了类型多样的同震构造断裂单元，形成了断层崖、断层陡坎、褶皱挠曲、地震裂缝与鼓包、跌水、反冲断层坎、地表水平位错等丰富的构造地貌景观是开展地震地质科学考察及地震防震减灾科普教育的重要资源，其中北川县曲山镇沙坝村的同震断裂地质构造剖面最为典型的是目前世界地震产生的最大同震垂直位移、最为典型同震断裂剖面。

“5·12”汶川大地震在北川县形成的典型地震遗址、遗迹数量众多，怎样通过科学的综合评估，择优选择典型地震遗址、遗迹进行重点保护，存在不少疑难和分歧。

为使地震遗迹、地震地质遗迹成为国内外探索地震地质规律的重要研究基地，和普及提高公众的防震减灾意识和知识的科普教育基地，以及旅游开发活动的重要资源基础。

应加强典型地震地震遗址、遗迹的保护与利用。

为此，对地震地质遗迹的开发与保护提出建议：
“5·12”汶川特大地震形成的地震和地震地质遗迹数量众多，几乎囊括了地震直接灾害和地震地质灾害的全部特征。

北川县城遗址代表了遭受宏观震中、极震区(烈
度XI度)城市的毁灭性破坏，地震地质构造产生了有世界上垂直抬升最高的典型同震断层、王家坪等山体滑坡、唐家山堰塞湖的巨大地震灾害遗迹，以及砖混、框架等几乎涵盖了所有现代建筑结构类型的受损状况，均可找到样本，这对于地震学、
抗震建筑设计等方面的自然科学研究具有非常高的价值。

另一方面，从发扬抗震救灾精神、保护民族文化等人文角度来看，北川也具有突出的意义。

但从5·12地震
地质遗迹的角度和典型性的特点来看，除需进一步充实己建的北川地震博物馆内容，并将其建成为可供国内外地震地质学研究、普及和提高防震减灾意识的重要科研科普教育基地。

在北川断裂带上，可将“5·12”同震断裂地质构造遗迹分为重点遗迹区和一般遗迹区，重点遗迹区选择为北川县曲山镇沙坝村的同震断裂地质构造剖面，它最为典型的是目前世界地震产生的最大同震垂直位移、最为典型同震断裂剖面，建议应该立专项进行抢救性恢复和保护。

1）将己建地震博物馆和参观点办成为宏扬抡险救灾精神、宏扬爱心和缅怀遇难同胞纪念馆外，应进一步充实和突出地震科学知识和防震减灾知识的宣传与普及，并在展馆中充分利用高科技手段演示地震发生的过程和场景，以及如何防灾、避灾和自救，如何实现最大限度的避免人员伤亡和财产损失。

2）结合震区恢复重建的需要，以地震遗迹分类研究为突破口，合理划分地震遗迹景观类型，分析其发育及分布特征，并对其资源价值予以正确认识。

3）在选择地震断层活动（同震断裂）遗迹时，应根据地表破裂的特征和成因，正确区分构造形成的同震断裂和非构造因素造成地表破裂。

选择不同样式具代表性的同震断裂，以及在不同地质、地形条件下遭受不同程度破坏的建筑物作为地震遗迹加以保护。

日本阪神地区的北淡町地震纪念公园的主题，重“纪念”但更重“防灾”，即在公园内选择性保留了1995年阪神7.3级地震的同震地表断裂的断层剖面，以及被断层错移的道路、房屋、院墙和花坛等破裂形态，形象地向参观者介绍了深源地震、浅源地震、P波、S波、地震级、地震烈度等地震知识，并专门设立了一个地震体验馆，清楚显示了地震破坏力呈几何级数增加，模拟不同结构房屋模型在震灾的受
损情况，以及在住家环境下地震发生时的情景，让参观者对地震产生直观感受。

公园内的“防灾未来馆”和“灾害信息站”，更将重点放在防灾知识普及和灾害
信息公开，告诉人们可以通过网络，自由查询政府和研究机构公布的灾害、防灾信息。

4）2010年l月l3日海地Ms7.3级地震和发生于2010年2月27日智利Ms8.8
级地震对比，海地地震造成的人员死亡数据估计高达27万人以上，而智利地震造成的人员死亡数仅750人，造成如此巨大反差的原因，除智利防震意识强、应急
措施完善外，更主要在于智利建筑均严格按设防标准修建，其抗震能力远远高于海地。

日本无论是公共基础建设、办公与住房建筑、室内布设，以及震时避难、自救，无一不体现防震、防灾。

在日本阪神北淡町地震纪念公园的工作人员通过不同建筑结构抗震效果实验，显示框架砖混结构加十字形支架，可使房屋的抗震强度大大增强。

5）“5·12”特大地震形成的地震地质遗迹数量众多，为使极具保护价值的遗迹不再遭受自然和人为破坏，将其建成为可供国内外地震地质学研究、普及和提高防震减灾意识的重要科考科普基地，除充实己建的北川地震博物馆外，还应加强对曲山镇沙坝村等地震地质构造遗迹的抢救性恢复开发和有效保护，以免继续遭受自然和人为破坏。

为此建议设立专项，在全面考察调研的基础上总体规划和具体实施。

汶川5·12大地震这一重大灾难，除给我们带来了惨重的人民生命财产损失之外，
还留下有弥足珍贵的大量地震地质资料和遗迹，以及宝贵的抢险救灾和灾后重建经验。

在此基础上，如何进一步深入开展发震的地球动力学原理、地震孕育发生过程及其时空分布和迁移规律研究，打造北川县在汶川地震灾区国家级地震专项旅游产品，在合理开发保护这一宝贵旅游资源的同时，还可以加强防震减灾的科普教育，切实加强和作好地震灾害的规避和防御，实现人与自然和谐共处，乃是当今人类必须面对的共同任务，也是当今地球科学和教育工作者义不容辞的职责。

“任重道
远”，尚需坚持不懈艰苦探索，努力争取在理论与实践上取得重大进展和突破。

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