1920年海原大地震地震破裂带调查与研究新进展
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环文林，中国地震局地球物理研究所研究员。长期从事中国地震活动性、构造及地震动力学研究。曾主持1920年8.5级海原大地震地震断层的调查与研究、中国地震活动性研究、中国大陆地震活动与板块构造研究、中国大陆内部走滑型发震构造研究等科研项目；参与中国第二、三、四代地震区划图的编制工作；主持完成攀钢地震小区划、山东海阳核电厂地震安全性评价、东海春晓油田等多项重大工程的地震安全性评价研究工作。发表学术论文30余篇，作为主要著者之一发表《核工程地震安全性评价方法研究》《核电厂地震安全性评中的地震构造研究 》专著两部。个人荣获国务院特殊贡献政府津贴，科研成果获得国家科学技术进步奖二等奖1项、全国科学大会奖3项，省部级科学枝术进步奖二奖4项。
前言
本文作者正在编写《1920年海原8.5级大地震地震断层破裂带调查与研究》一书，原意是想在海原大地震一百周年之际出版，但由于作者已年逾八十，加之工作量巨大，遗憾未能如期。故撰此文，摘书中部分研究进展和收获，并对全书编写情况做一简单介绍，作为对海原大地震的百年纪念。
1920年海原8.5级大地震是我国大陆板块内部近代所发生的最大一次地震。这次地震发生在青藏高原隆起的东北缘，由于其所处的构造部位的特殊性，历来为国内外地学工作者所关注。海
原地震断层规模巨大，在地面留下了长达200km
以上的永久地震形变带。这条破裂带，是一个庞大的天然实验窒，是自然界给我们留下的地震地质宝库。地震破裂带的详细研究，对探讨大地震的破裂机制和板块内部大地震的成因以及地震动力学的研究都有着重要意义。考虑到目前有些地区地震断层形变带已经遭受到严重破坏，因此该书的编写可能也起到抢救地震文物的作用。
然而动手前一直踌躇担心，怕身体心力难以完成这一艰巨的工程，幸而写作的初心得到中国地震局地球物理研究所有关领导和同志们的鼓励，本人也确实觉得有责任和义务让这些资料拂去岁月的尘埃，显现应有的价值，遂勉力开始了数年的整理与编写工作。
1920年海原大地震
地震破裂带调查与研究新进展
环文林　葛民　吴宣　李金臣
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作者和其他同事对海原大地震地震断层破裂带的调查，时间是1981—1984年，已经是38年前的事了。当初课题立项时得到国家地震局大力支持和资助，地球物理所和宁夏地震局18人组成的研究队伍，经过长达4年的艰苦考察和深入研究，取得大量珍贵的原始考察资料。因此，有必要将蒙尘迄今
的大量第一手资料（包括许多现场拍摄的彩照片）及时地整理和发表。　
海原地震断层是一条巨大的左旋走滑断层带。为了对走滑断裂有更深入认识，继上述考察之后，我们又陆续对我国大陆内部的走滑型发震构造做了系统深入的研究，对走滑型发震断层的特征和运动机理有了较深入的认识。因此，也有必要在这些认识的基础上，再梳理野外调查得到的第一手资料，通过进一步研究，深化与提高对海原地震断层破裂带的认识。
网上营业厅中国移动缴费>中国菜海原大地震发生在六盘山区和黄士高原地区。这里气侯干旱，植被很少，人口稀少，有些地段甚至为无人区，自然和人为的破坏也较少。这些得天独厚的条件，让我们在震后60多年的野外调查中，仍能目睹保留较好的地震断层形变现象。而规模巨大的地震形变带，在现代卫星影像上依然清晰可见（图1），为进一步的深入研究提供了条件。
前人对海原地震断层破裂带的研究成果
自海原地震后，国内外的地震工作者多次深入震区进行实地考察，获得了大量珍贵的资料，出版了《一九二〇年海原大地震》和《海原活动断裂》两本专著。
1980年出版的《一九二〇年海原大地震》专著（国家地震局兰州地震研究所、宁夏回族自治区地震局编著），把前人对海原地震调查结果进一步做了全面系统的总结，并对海原地震的概况，包括震源参
湛江娱乐数、震源机制和应力场背景、海原地震构造形变带、大震前后的地震活动等内容进行了专述。根据极震区的山崩、滑坡、建筑物破坏等震害，编制了等震线图和震害分布图。做出了海原地震形变带全长220km，总体走向为北西—北西西方向等重要结论。
1980年，中国地震学会地震地质专业委员会在宁夏召开了中国活动断裂及古地震讨论会，对海原地震活动断裂带和其他活动断裂的研究成果进行了交流。会议还组织了海原活动断裂带典型地段的考察，本文作者有幸与会并参加了考察。
《一九二〇年海原大地震》专著的发表和中国活动断裂及
图1　1920年8.5级大地震地震断层分布卫星影像图（①月亮山东麓地震断层段；②南、西华山北麓地震断层段；③黄家洼山南麓地震断层段；④北嶂山北麓地震断层段；⑤哈思山南麓地震断层段；⑥米家山北麓地震断层段。）
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古地震讨论会的召开，引起了国内外地震研究者的广泛关注，掀起了新一轮海原大地震研究的高潮。
1981年国家地震局地质研究所宋方敏、朱世龙、汪一鹏、邓起东和宁夏回族自治区地震局张维岐合作，在海原县境内的唐家坡西—乱堆子东段的地震震中区一带，用大比例尺实测填图的方法，获得了这一段地震断层上各类冲沟左旋位移的若干数据，最大水平位移达10～11m。
同年国家地震局兰州地震研究所周俊喜、刘百篪考察研究了“海原活动断层”南、西华山段晚更新世以来活动特征。考察证明，南、西华山断裂带晚更新世以来是一条以左旋走滑为主的断裂带，其水平走滑位移量可达200m左右。
1982年丁国瑜先生对南华山断裂的断错水系也做了研究。
这段时期，国内外的许多地震、地质工作者对海原大地震的形变带及发震断层进行多次考察，获得了大量的珍贵资料，使海原大地震地震断层带的认识逐渐深入。但该时期工作重点大多都集中在宁夏海原县的南、西华山和干盐池一带，以及景泰南部，而对整个地震形变带的系统考察及研究不够，大多数地段都缺少可靠的位移数据。特别是甘肃境内人烟稀少、交通不便的高山戈壁干旱地区，黄家洼山一北嶂山一哈思山约100km的地段，未见前人对地震断层调查的详细报道。因此，开展对海原大地震的地震断层破裂带及其发震构造“海原活动断裂带”的全线综合研究很有必要。
以邓起东为首的国家地震局地质研究所研究团队，通过1981—1982年的初步研究，确定要对海原大地震的发震构造“海原活动断裂带”全带进行地质填图。包括沿海原活动断裂带进行1:50000地质填图，对晚第四纪断裂活动历史和滑动速率的综合研究，对全新世断裂活动特征及古地震重复间隔、地表破裂带的结构及位移分布等问题的研究。从1983年至1987年上半年，历时4年半，完成了东起六盘山北段，向西经月亮山、马东山、南华山、西华山、黄家洼山、北嶂山、哈思山至米家山，沿“海原活动断裂带”的1:50000地质填图及前述其他有关工作，并于1990年发表了《海原活动断裂》这部经典著作。
前期的调查研究成果
1981年国家地震局地球物理研究所，环文林等为了对海原大地震地震断层破裂带进行全面深入的研究，特向国家地震局申请重大项目研究资助，邀请宁夏回族自治区地震局合作考察。宁夏地震局领导
派出最精干的研究人员，同时提供交通和后勤保障。双方联合组成的考察队，于1982—1984年连续3年时间，对海原大地震地震断层破裂带进行了沿断层全线徒步追踪考察与研究。
联合考察队由环文林带队，由19人组成。地球所参加人员还有：葛民、王士平、李玉良和常向东，蒋泽仁、张力平参加录像工作，赵力箴、任道容负责微震观测，陈跃立任司机，时振梁、鄢家全、卢寿德等同志参加了短期考察；宁夏地震局参加人员有：万自成、柴炽章、张维岐、焦德成和司机徐永漳、蔡森等。
这次对海原大地震调查，采用了当时最新的研究方法。野外调查前首先制订周密的计划并做了大量的室内前期准备工作。收集遥感资料，充分利用卫星照片分析控制海原发震断层的构造格架。专门购买了海原地震断层带全线250km，宽10km多范围内的1:50000的航空照片。于1981年下半年，用了半年多时间，在室内对沿海原地震断层形变带的航空照片逐段进行详细判读，将海原地震断层、地震形变带及周围的水系分布和地形地貌等判读结果，填写在尼龙薄膜图上，据此编制出1:50000的全线地震断层形变带和水系扭动分布草图。通过上述室内的预研究，根据此图的指引，能准确地到达地震破裂带现场，节省了漫山遍野寻地震断层的时间，大大提高野外考察的工作效率和工作质量。此外购置了三套单反相机和一台摄像机以及其他野外考察相应设备。
1982年至1984年，考察队先后4次深入海原震区进行调查，拍摄到大批珍贵的彩照片。对海原地震
的地表形变现象和地震断层进行了详细深入的野外考察研究。对通过航空照片判读编制的1:50000全线地震断层形变带分布草图进行核实和修定，编制了1:100000的全线（分段）地震断层形变带和地震断层位移数据分段分布图。
考察范围东起固原硝口，西至极震区的最西端景泰县兴泉堡以西老虎山一带。在全长231.7km的地震形变带上，按形变带力学性质分类，划分出若干形变类型，在1:100000的分段地震断层分布图中，编入了这次考察中所获得的163个水平位移数据和87个垂直位移数据。编制了水平位移和垂直位移分布曲线图，并初步考察了海原地震发生的构造背景。
基于以上结果，考察组 1984年下半年野外工作结束后编写完成了《1920年海原8.5级大地震形变带考察报告》、
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《1920年海原8.5级大地震的地质构造背景》野外考察报告（1987，地震出版社，《中国地震考察》）。
1990—2018年，为了配合全国地震区划图的编制，考虑到中国大陆内部几乎所有大地震都是走滑断层活动和走滑兼逆断层活动的结果，因此有必要从地震动力学的角度，对中国大陆内部走滑型发震构造再次进行全面深入的研究。
在海原地震现场调查中所获得的走滑型地震断层破裂带认识的基础上，环文林等人开展了中国大陆内部走滑型发震构造的系统研究。先后发表了《走滑型发震构造的构造应力环境》、《走滑型发震构造的构造形变特征》、《走滑型发震构造粘滑运动的结构特征》、《发震构造的规模与震级的关系》以及《1920年8.5级海原大地震的多重破裂特征》等文（环文林等，《地震学报》，1991、1993、1994、1995、1997）。另外还与俞言祥合作发表了《斜列状走滑型发震断层破裂模型的统计分析》。
研究新进展和收获
本研究以前期国家地震局地球物理所和宁夏地震局（1982—1984年）的野外调查研究结果为基础，结合作者多年对走滑型发震构造研究的新认识，利用现代最新卫星数字影像的科枝成果，进行海原大地震地震断层破裂带的卫星影像填图。也就是利用经过图像处理的数字卫星影像，将前期野外调查的地震断层形变带在卫星影像图上识别判读出来，从更大的高度和更广的视野对一些典型的地震形变现象进行分析，再次对海原大地震地震断层做更深入的补充研究。
我们试图从地震动力学的角度，对地震断层的分布特征，斜列状分布的结构特征，水平和垂直位移分布特征，地震断层破裂带的破裂方向、破裂过程等方面进行详细研究，使其对海原大地震地震断层破裂的认识进一步深化和理论上的提高。
如果说1982—1984年的野外调查，是采用当时最先进的航空照片判释与实地徒步调查相结合的方法，把野外调查得到的地震断层分布编制1:100000的地震断层分布图，那么本次则试图利用现代最先进的数字卫星影像资料，把地震断层破裂带分区分段判读并填写在大比例尺的卫星影像图上，从而得到更直观、更清晰的地震断层数字卫星影像分布图。　
我们选择Google earth不同时段给出的较清晰的数字影像资料，经过一定的图像处理，特别是专业版Google earth pro的利用，可以得到更高分辨率的数字影像资料，拓宽了我们的视野，从更大的高度和广度发现许多地面调查难以涉及、现场肉眼观察难以鉴别的大尺度形变现象。因此，我们又获得了许多有价值资料和数据，主要包括：
利用现代较高精度的数字卫星影像资料（经特殊图像处理），从更大的高度和广度对海原大地震地震断层破裂带，进一步进行全面系统的深入研究，并把整条海原大地震地震断层形变带，在大比例尺的数字卫星影像图上分段填图，给出地震断层形变带分段分布的大比例尺卫星影像图和典型地震形变现象（图1）。全书共提供分区、分段卫星数字影像图257幅。
再次对海原地震断层破裂带的长度进行了复核修订。依据Google earth卫星影像资料，利用卫星影像自带的标尺，较精确地测量出地震断层破裂带的各次级带长度和全带总长度（包括主断层和端部新生断层）。各次级带的长度为：①月亮山东麓地震断层破裂带长58.6km；②南、西华山北麓地震断层破
裂带长55.5km；③黄家洼山南麓地震断层破裂带长28.8km；④北嶂山北麓地震断层破裂带长43km；⑤哈思山地震断层破裂带长31.7km；⑥米家山北麓地震断层破裂带长25km。各次级带长度的总的趋势是，月亮山东麓地震断层破裂带最长，自此向西各次级地震断层的长度逐渐变短。海原大地震地震断层破裂带总长为242.6km。
对各段地震水平位移和垂直位移数据重新复核和补充研究，重点补充研究了①南、西华山北麓地震断层带刺儿沟至大沟门长18km地段，②黄家洼山南麓地震断层带上唐家坡经分水岭至高湾子长近7km的地段，这两段水平位移数据的缺失。还补充研究了北嶂山北麓地震断层段，以及有的地段断层位移数据的欠缺。全带共获得水平位移数据209个，各自然段垂直位移的平均数据61个。
提供大量未发表的地震断层破裂带各种形变类型的彩照片。书中给出了1983—1984年调查时拍摄的90余幅珍贵彩照片，尽可能地再现海原大地震地震现场类型丰富的地表破裂形变现象。对海原大地震丰富多彩的地面永久形变现象进行分类和成因机制的研究，重点补充了月亮山地震断层段大规模的山崩和滑坡地震形变现象。
（一） 月亮山段大规模山崩的详细研究
地震山岩崩塌和滑坡是地震断层破裂带的重要地震形变类型之一。我国地震系统许多单位相继开展了对“海原活动
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断裂带”和“海原大地震地震断层”的研究。但普遍都对月亮山地震断层的研究不够，特别是忽视了对该带的大规模山崩和滑坡的研究。
从该区卫星影像图（2019.10.03，Google earth）（图2）可以看出：月亮山地震断层东侧，月亮山与马东山之间的第三系复式背斜，已被无数山崩滑坡破坏得面目全非，几乎很难见到完整的地方。全带共有大滑坡（）多达19个，其中6个滑坡（）产生了堰塞湖，滑坡分布区南北长近40km，东西宽20～40km。如此巨大规模的滑坡实属罕见。
其中月亮山地震断层南段大滑坡（）多达10个，主要分布在断层下盘第三系复式背斜中（图3）。月亮山地震断层中段大滑坡（）也多达9个，除分布在第三系复式背斜中外，许多大滑坡还分布于断层的上盘白垩纪基岩中，最大水平位移12m，可见这一带地区地震之强烈（图4）。
我们对月亮山段地震断层的大规模山崩、滑坡进行了逐个详细研究，本文由于篇幅有限只能选择不同类型代表性举例和简单介绍：
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①吴家庄沟大滑坡
吴家庄沟滑坡为该段规模较大的崩滑之一。该滑坡发育于月亮山与马东山之间的第三系复式背斜隆起的东侧，马东山西的吴家沟一带，滑坡体为第三系红地层，上覆厚层黄土。
地震发生后4个月，国民政府翁文灏、谢家荣、王烈等6位中国老一代地质学家赴灾区进行了历时4个月的考察。翁文灏等当年调查时被这里大规模的滑坡所震撼。对此处滑坡的规模及成因机制还做了详细描述：
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江苏高速公路封闭最新消息图4　月亮山东麓地震断层带中段地震大滑坡分布卫星影像图
图3　月亮山东麓地震断层带南段地震大滑坡分布卫星影像图
图2　月亮山东麓段地震断层和滑坡区分布卫星影像图

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