文章推荐！2023年积石山MS6.2地震的地震裂缝及其成因机制

本周继续为大家推荐《地质力学学报》2025年2期张波等作者的封面文章《2023年积石山MS6.2地震的地震裂缝及其成因机制》。

作者：张波, 王爱国, 姚赟胜, 何小龙, 姚赛赛, 朱俊文, 蔡艺萌

摘要: 2023年积石山MS 6.2地震在地表形成了大量的地震裂缝，但对地震裂缝的成因认识存在较多分歧。为了更好地认识中强地震中地震裂缝的发育特征及其成因机理，采用野外观测、统计分析、无人机摄影测量等方法，系统调查积石山地震形成的246条地震裂缝，总结其发育特征和成因机理。研究显示： 2023年积石山MS 6.2地震在Ⅶ—Ⅷ度区内形成了大量的地震裂缝，总体可分为构造微裂缝和非构造裂缝两类，非构造裂缝又包括山脊重力裂缝、滑坡边缘裂缝和沟谷裂缝−沙土液化组合。构造微裂缝沿积石山东缘断裂发育，宽度为厘米~毫米（cm~mm）级，通过断层面、节理面等介质软弱部位，表现为构造对裂缝的控制作用，裂缝同时具有“趋弱”的特点，说明此类裂缝不是断层直接错动地表而形成。非构造裂缝主要发育在震中北侧的黄土丘陵和台塬−沟谷区，山脊（台塬）部位的裂缝规模大、延伸远，从山脊（台塬）向下经山坡至沟谷，裂缝宽度从分米（dm）级降低为毫米（mm）级。构造微裂缝经过约半年时间已基本自然愈合，非构造裂缝的愈合时间远长于构造微裂缝的愈合时间；一些滑坡边缘裂缝可能难以自然愈合而形成永久位移，而对人类造成严重威胁的裂缝，需要人为修复。对2023年积石山MS 6.2地震裂缝的分布、类型和成因机制的分析表明，2023年积石山MS 6.2地震没有形成地表破裂带。对积石山地震的地震裂缝的综合研究对于地震次生灾害的研究、灾害损失减轻和地震构造分析具有重要意义。

关键词：地震裂缝；积石山地震；积石山东缘断裂；地震地质灾害；地表破裂

图件及说明

图 1 积石山地震裂缝分布图

文章汇总了甘肃省地震局、青海省地震局的246条地震裂缝数据（图1）。由于大多数裂缝尺度很小（宽度为cm~mm级），从震后卫星影像上难以识别，因此裂缝数据主要通过实地调查得到。幸运的是，震前积石山地区曾有严重降雪，地面被冰雪覆盖，地震裂缝因断错冰雪表面而清晰可见。

图 2 克新民村南沿山脊的张裂缝

克新民村东南、刘集河东北的山脊上，可见长达1 km、宽达10 m的张性裂缝带（图2）。裂缝带的总体走向为270°～320°（走向东西—北西），与山脊总体走向一致（图2a）。裂缝带由单条或多条裂缝组成，裂缝主要为平行排列，局部段呈复杂的网状或斜列（图2b—2d）。单条裂缝延伸长度为10～100 m，宽度0~70 cm。山脊上的地震裂缝同时与先存滑坡伴生，裂缝带正好位于两侧大型山体滑坡的后缘，积石山地震时大型滑坡上的局部滑移也形成了新鲜的同震滑坡（图2a）。

图 3 尹家山以东的滑坡边缘裂缝

滑坡边缘普遍可见张裂缝，如尹家山以东贯穿景观大道及其两侧的张裂缝（图3a、3b）。张裂缝与滑坡相伴生，当滑坡下滑时后缘拉张形成张裂缝。裂缝带局部段表现为西高东低（图3c），与顺坡向滑动不一致，推测与下方公路的人工护坡有关。一方面，由于护坡部位相对稳定，那么其可能会对周围土体产生一个“固定点”的效果，使原本应该顺坡向下移动的部分土体由于受到阻挡，导致局部区域发生反坡向滑动；另一方面，护坡处的基础比周围土体相对牢固，可能会导致护坡和周围土体的差异沉降，促使部分土体反坡向移动以适应新的应力条件，形成了“西高东低”的裂缝（图3c）。

图 4 沿积石山东缘断裂的构造微裂缝

构造微裂缝主要沿积石山东缘断裂分布，在震中西侧的尕护林至大山庄一带尤其密集（图1，图4a—4c），其最显著的特点是贯穿了冰雪覆盖的硬化路面。构造微裂缝总体沿断裂发育，且裂缝走向统计结果与断裂走向一致，表现出明显的构造相关性。

图 5 沿先存断裂和节理发育的裂缝

除了断裂附近贯穿冰雪路面（图4a—4c）或地表（图4d）的微裂缝以外，也有多处地震裂缝与构造相关。尕护林以西，裂缝沿基岩中的构造节理发育（图5a），裂开面新鲜，且该裂缝与图4a中冰雪地面上的地震裂缝相连；黄草坪和关门村一带，裂缝沿基岩中的先存断层出现，开裂面新鲜，坡底伴随着小规模的崩塌堆积（图5b、5c）；关门村一带先存断层的上盘还出现了“X”型裂缝，开裂面新鲜（图5d）。地震裂缝沿节理面、断层面等构造软弱部位发育的情况，体现了构造（积石山东缘断裂）对地震裂缝的控制作用。

图 6 构造微裂缝的快速愈合

裂缝愈合对人类生产生活具有重要意义，裂缝愈合问题却少有讨论。通过对典型地震裂缝的多次调查，发现尕护林一带的构造微裂缝（宽5 cm；图6a）在震后半年已经完全自然愈合（图6b）。贯穿硬化公路的微裂缝，已在积石山灾后重建工作中被人类修复。克新民村的山脊重力裂缝，地震半年后几乎没有变化，自然愈合的时间远超构造微裂缝。与滑坡伴生的裂缝，由于滑坡的不定期滑动，裂缝可能继续生长和扩展，甚至形成永久位移。

图 7 积石山地震的裂缝分布及成因机制

裂缝发育的地形地貌部位决定了裂缝的规模。山脊重力裂缝规模最大、延伸最远；滑坡边缘裂缝受控于滑坡几何形态，规模小于山脊重力裂缝；河（沟）谷内的裂缝规模最小，常与沙土液化等现象共生。总体上，随着地形地貌部位下降，地震裂缝的规模越小（图7）。

图 8 积石山东缘断裂宽逾百米的断层破碎带

节理、断层面和地层面本质上都是地壳中的构造软弱带，体现了构造对地震裂缝的控制作用。积石山东缘断裂的断层带较宽，如桦林谷一带出露的断层破碎带的宽度>100 m（图8a），可见破碎程度不一的基岩、断层角砾、断层泥以及多条倾向多变的次级断层（图8b、8c）。

文章结论

通过系统总结2023年积石山MS 6.2地震的地裂缝分布、类型及其成因机制，得到如下结论：

（1）积石山地震形成的地表裂缝主要包括两大类：构造微裂缝和非构造裂缝，非构造裂缝又包括山脊（台塬）重力裂缝、滑坡相关裂缝和沟谷裂缝−沙土液化组合。

（2）构造微裂缝沿积石山东缘断裂的断层破碎带发育，裂缝通过断裂带内的断层面、节理面等介质软弱部位，体现构造对裂缝的控制作用；但裂缝同时具有“趋弱”特点，说明构造微裂缝不是地震地表破裂带。

（3）非构造裂缝主要发育在震中北侧的黄土覆盖区，山脊部位规模大，从山脊（台塬）经山坡向下到沟谷，裂缝规模逐渐减小。

（4）构造微裂缝经过自然修复可快速愈合，非构造裂缝的自然愈合时间远大于构造微裂缝，局部滑坡相关裂缝可能难以自然愈合而形成永久位移，对人类造成严重威胁的裂缝，需要人为修复。

引用格式

张波，王爱国，姚赟胜，等，2025. 2023年积石山MS 6.2地震的地震裂缝及其成因机制[J]. 地质力学学报，31（2）：211−222 doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2024114

ZHANG B，WANG A G，YAO Y S，et al.，2025. Earthquake-induced fissures and their formation mechanisms in the 2023 MS 6.2 Jishishan Earthquake[J]. Journal of Geomechanics，31（2）：211−222 doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2024114