汶川大地震断裂、破裂过程、成灾机理
陈运泰
汶川大地震是继1976年唐山发生7.6级大地震以来，在我国大地上发生的灾情最为严重，伤亡最为巨大，社会经济影响最为重大的一次地震。地震以来，围绕着这次地震发生的原因，围绕这这次地震为什么会给我们造成如此重大的灾害，社会各界人士提出了许多问题。
汶川地震发生在龙门山断裂带。根据我们现在的认识来看，这次地震与印度板块和欧亚大陆板块在我国的青藏高原喜马拉雅山地区的碰撞、挤压有关系。
根据“板块大地构造”理论，全球范围内地震主要分布在环太平洋地震带、欧亚地震带以及大洋中脊地震带上。其中，中源和深源地震主要分布在环太平洋地震带和欧亚地震带上。
为什么全球的地震会呈这样形式分布呢？
这需要先从地球的内部结构说起。地球的内部结构是由地壳、地幔、地核组成。地幔分为上地幔和下地幔，地核分为内核和外核。地球内部结构的分法主要由它们内部物质的化学成分来分的，如果按照地球内部物质力学性质来分，地球内部结构可分为岩石层、软流层、中间层。岩石层相当于地壳和上地幔的最上部。岩石层是什么样的情况呢？岩石层就是从地面一直到地下80到100多公里，甚至有的地方到了150-200公里深度的岩石。这个层里面地震波的速度是比较低的，地震波在里面传播的时候衰减比较慢，在地质年代10万至1亿年左右的载荷下不发生塑性形变。但是软流层处在高温高压下，岩石层漂浮在软流层上，软流层比较软，温度接近于熔点。这个层里面地震波的速度比较低，衰减也比较快。
软流层下面就是中间层，按照岩石的力学性质来看，最上面是岩石层，再下面是软流层，再下面是中间层。板块构造学说研究的结果告诉我们，地球最上面的岩石层并是不一个完整的整体，也就是说不是石板一块，是被一系列的活动构造如海岭、海沟、岛弧、平移大断层和山系所割裂，形成若干个岩石层板块。板块有八个，大家熟悉的欧亚板块、印度板块、澳洲板块、非洲板块、太平洋板块、北美板块、南美板块、南极洲板块。在大板块中间镶嵌着一些小的板块，菲律宾海板块、奥斯托海板块等等。一共有14个小的板块。板块构造学说的要点并不仅仅在于地球在表面上只分成若干个大大小小的板块，最重要的一点是板块处在不断的相对运动、相互作用当中。板块相对运动情况怎样？在板块边界的地方，一个板块相对于另一个板块运动，比如说太平洋板块相对于欧亚板块朝北偏向西运动，这里面两个板块互相分开。板块构造学说告诉我们，板块是处在不断运动和变化当中，运动的速率有多大呢？在各个地方是不一样的，大概每年几个厘米运动。这是什么概念呢？我们人的指甲每个星期要长一毫米，一年不剪指甲，它要长50-60毫米，也就是5-6厘米，板块运动的速率也就相当于人指甲生长的速率，从一年看这个速率是不高的。如果这个生长持续了好几千年甚至几万年那效果是十分可观的。
印度板块相对于欧亚板块是由南向北偏东的方向运动，印度板块在7100万年以前远远在现在位置的前面，但是经过了7100万年以指甲生长的速度，印度板块现在运动到我们熟知的地方。板块运动的速率虽然是很低的，但是它的影响是非常大的。到底是什么力量驱使板块运动和变化呢？趋势板块运动的机制就是因为在岩石层板块的下面软流层里的对流。地球内部的、含有放射性物质，放射性物质衰变释放大量的热量，通常在大洋的脊部，在地幔下部，这些放射性物质加热的作用使物质受热上升，到大洋中脊的底部，这些物质附着在岩石层板块的端部形成新的板块，上升的过程中改变运动方向，变成朝脊方向运动。到了海沟方面就顺着板块向下又下潜，就构成了一个对流的循环。就好像在家里烧开水或者用酒精灯烧水最后看到的沸腾的情况是一样的。软流层就像我们时常看到的传送带一样，它要带动上面的岩石层向水平方向移动，到了海沟这个地方两个板块遇到一起，一个板块常常被另一个板块撞到底下，形成了板块俯冲的情况。到了软流层的板块，这个板块相对软流层比较冷，周边是比较热的软流层，就像夏天把冰棍扔到温水里一样，俯冲到软流层的板块要被周边热的软流层消融掉。整个过程是一个循环的过程，新的板块在洋脊产生，老的板块在海沟的地方消融，这个过程是按照什么样的速度在进行的呢？就是按照指甲生长的速度每年变化几个厘米，完全对流循环的过程大约需要几亿年。板块表明了地球内部是不断运动和变化的，变化的结构告诉我们大洋的底部永远年轻，平均的年龄是以亿年计算。板块的边界是地球的外面是最活跃的地方，因为受到了板块相互作用力的巨大影响，不但发生物理变化还发生化学变化，板块边界是历史上发生根本性变化的地方。这些地方都是活动构造带，比如说海底的海沟、海弧、平移大断层，还有山体。
是什么原因导致地震的发生呢？简单一句话，板块的相互作用就是地震发生的基本原因。如果两个板块相对地运动，运动虽然很缓慢，但是随着在岩石内部硬力的积累，到了一定程度，岩石或者硬力达到了岩石不可承受的强度就要发生断裂，断裂的表现就是地震。如果在岩石断裂之前我们做一个试验，就会发现发生变形的破裂面两面的岩石就要反弹或者回跳到以前的位置。这个现象从1957年蒙古戈壁阿尔泰的8级地震看到，地震使得大块坚硬的岩石发生了长达好几米的水平错动。2001年11月15日，在我国昆仑山口的西边发生了一次比汶川大地震还大的地震，是8.1级的地震，造成了地面450公里长的地震断裂带。因为这次地震发生在人烟稀少的地方，没有引起任何的人员伤亡，也没有引起任何的经济损失。
汶川大地震的发生与印度板块和欧亚板块在青藏高原喜马拉雅山发生的碰撞挤压密切相关。在青藏高原和喜马拉雅山这一带，北面是欧亚板块，南边是印度板块，这两个大陆板块碰撞的时候没有发生某一个板块把另一个板块撞到软流层里的情况，发生的碰撞是属于大陆和大陆会聚的边界，碰撞的结果使得地面隆起，就形成现在图中看到的现在的青藏高原和喜马拉雅山。这就是为什么我们国家的青藏高原和喜马拉雅山地壳的厚度比世界上任何一个地方地壳都厚的原因，也是为什么会有青藏高原和喜马拉雅山的原因，归根到底就是印度板块和欧亚板块的碰撞。因为这个原因我们现在可以看到非常雄伟壮丽的珠穆朗玛峰。
印度板块向北的移动并不是永远保持原来的样子。印度板块向欧亚板块的移动，因为在我们国家青藏高原的北面有昆仑山的断裂，这些运动使印度板块和青藏高原的碰撞不能一直继续下去。运动在不断地继续，但是受到了昆仑山断裂带的阻拦，使得在这一带地壳里的物质没有地方可去，唯一可去的地方就是朝着东或者东偏南的方向流动。因此在龙门山断裂带的西面我们发现，甘孜的地块和川滇的地块朝着偏东、偏南的方向运动。运动的速率有多大？松潘、甘孜的地块朝偏南的方向运动，以每年18-20毫米的速率移动，但是在东边的华南地块，每年的运动速率按照最新的测量结果是12-14毫米。龙门山断裂带西边，从北西的方向向东南方向移动，每年有18-20毫米的移动，南边的华南地块每年只有12-14毫米的运动量。这个差别有多大呢，差值有4-8个毫米。因此应变能就在龙门山断裂带就在每年以4-8毫米的速率积累，使得龙门山断裂带变成最具有地震危险性的活动构造。
看历史上的情况，跟这种情况形成强烈反差。龙门山断裂带在历史上一直到发生这次地震之前，从来没有发生过七级以上大地震的记录。尽管龙门山断裂带的地震活动也是非常活跃的，但是没有发生大地震的记录。可是在龙门山断裂带的附近，在西南的仙水河断裂带历史上一直到近年都发生过7级以上的大地震。而且在龙门山断裂带的附近，历史上也发生过若干次大的地震，比如说1713年的7级地震，1933年的叠溪的7.5级地震，1976年8月16日、8月23日发生的两次7.2级的地震。这些都是发生在龙门山断裂带的附近，而不是发生在龙门山断裂带上。
前些年我们用非常先进的方法，对四川省、云南省以及我国中西部的地震做了精确的重新定位，结果告诉我们，龙门山断裂带虽然历史上没有发生过大规模地震，但是近几年中小地震还是非常的活跃。从东往西看，龙门山断裂带地震从东北方向到西南方向长达470公里，在近十几年来地震活动都十分活跃，而且震源分布大约在地下30公里的地方。我们现在认识到汶川地震发生在龙门山断裂带，而龙门山断裂带是具有非常危险性的活动构造，这次地震就是发生在470公里长上断裂带破裂的350公里处的大规模地震。
这次地震到底发生在哪条断层上？（也就是汶川地震的成因断层）。汶川地震发生在龙门山地震，主要是因为茂县、汶川的地震，以及映秀、北川的断裂是中间的这一条，以及宏县到万县的断裂，这三条断裂究竟哪一条参与了这次地震的发震呢？这是我们在这里要回答的问题。
为了回答这个问题，我们利用全球地震台网记录的资料，对这次地震的震源机制和破裂过程做了系统的分析。根据分析，地震是从北东到南西方向分布的断层，地震断层是朝着北西方向倾斜，形象的看这个断层从北东延伸到南西方向，它是一个逆断层错动。在地质学里，通常把地震的断层分成几个类型，其中一个类型就是所谓的逆断层，是指发生错动的时候，如果上排相对下排朝上运动，就叫做逆断层，如果是向下动就叫震断层，另外一种是断层面两面的岩体是沿着水平方向错动。我们看到的汶川地震就是西北的上盘相对于东南的下盘向上运动。断层向西北倾斜，这次地震余震的分布告诉我们，余震正好沿着我们定出来的一个轨迹分布，如果从地下西南往东北看的话，余震也是分布在一个30公里深的地震，跟这三条断层都有联系。所以我们说，汶川地震是一个非常复杂的地震断裂，它的发生虽然主要跟中间的映秀、北川断裂错动有关，但是在断裂东边宏县、万县的断裂，以及西边茂县的断裂都参与了这次活动。
这次地震发生的时候，断层的错动也是非常复杂的，震源机制也是由南而北逐渐的变化。
此次地震的破裂过程非常复杂。利用仪器测到的震源的位置来看（震源位置是这次地震最先发生破裂的地方），在都江堰映秀的地表以下15公里。整个地震破裂面从东北到西南影响了300多公里长，地震发生逆断层错动幅度最大达8.9米。错动从映秀开始朝着东北方向传播或者说拓展，也朝着西南方向拓展。但是朝着东北方向拓展的时间长，面积也大，所以表面上让我们感觉到地震是从震源开始朝东北方向拓展。
随着地震的发生，经过6秒、7秒、8秒，破裂的地方逐渐的由映秀下面15公里处向东北、西南方向拓展，到48秒时破裂已经达到了远处，90秒之后这个的破裂过程就完成了。汶川地震破裂面涉及到了300多公里长，而且主要的地段是在东北方向，破裂是朝着东北方向拓展的，最后在长达300多公里长的断层上发生了大破裂。这个破裂是非常复杂的，展示破裂沿着东北方向破的时候历时90秒，朝西南方向破的时候历时60多秒，破裂速度很不均匀，有时候快，有时候慢。而且破裂释放的应力也是很大的，根据我们的计算，破裂释放的应力最大达到65个兆帕，平均为18兆帕。
为什么汶川地震会造成这么大的灾害呢？先来看资料中得到的最新结果和经过现场的地震调查得到的两个极震区有什么样的关系。
现场结果告诉我们，烈度的分布即地面振动的激烈程度有两个区，一个区在汶川、映秀、都江堰，一个在北川和平武。这两个区我们观测到是最大的滑动量，在汶川、映秀、都江堰这一代是6.45，在北川、平武是5.75。资料看出来计算的结果是6.7，这两个区无论在分布和大小都跟现场的调查结果非常的一致。在汶川-映秀-都江堰现场看，通过虹口看是有逆冲带有滑动的断层，整个的错动量达到了6.5米。在汶川-映秀的西南边，我们看到地震的断层导致错乱公路的情况。因为地震发生在西南的山区，地势非常的陡峭，引起了滑坡而且持续不断，滑坡使得公路堵塞，给救灾造成了极大的困难。看东北边的北川、平武，地表滑坡和破裂的情况跟资料得到的结果是一样的，地面东北相对于东南向上运动，推起了4.3米长。在地震的极区，在北川的老城区，断层通过的地方所有的房子都被摧毁，所以这次地震再一次引出一个非常重要的教训，建筑要避开断层带，凡是断层带通过的地方可以说是无坚不摧，无物不倒，任何的建筑甚至是钢筋水泥的建筑都要被破坏。汶川地震为什么会造成这么大的灾难呢？
第一、地震大。地震震级很大，断层长300多公里，宽40多公里。而且断层的错动量平均是2.5米，最大到了8.9米。
第二、震源浅。通俗的说，震源浅指的是震源深度只有15公里，但还不完全是这样，因为地震破裂面是从地下一直延伸到地面，而且长达300多公里，宽40多公里，整个断层面一直从地下30多公里的地方延伸到地面，错乱了地面，这是这次地震会造成如此大损失的第二个原因。
第三、破裂的持续时间长，而且破裂不规则，对地面造成的破坏大。
除此之外这次地震还有两个独特的特点，断层的不对称性造成了上盘和下盘的破坏完全不一样的情况。这次地震上盘指的是在断层带的西北面，下盘是东边。
大家都知道，此地震虽然在成都、德阳平原这一带震源很强，但是相对于西边破坏很轻，这就是所谓的断层的上盘和下盘的效应。我们通过计算也能够得到这样的结果，凡是在上盘的地方水平错动就是在北川和映秀的地方，看垂直方面的运动也是一样。
汶川地震的情况跟我们在1999年台湾9.21地震看到的情况也是一样的，台湾地震发生于菲律宾板块和欧亚板块相互碰撞。这个地震发生在台湾的集集镇，所以叫集集地震。这两个地震都是逆断层错动，不过汶川地震发生在板块内部的地震，集集地震是发生在板块之间的地震。在集集地震中，因为断层错动造成了极大的破坏，使南端相对于北端上升了9米多，南端也上升了2米多，所以落差有7米多，所以一夜之间一个蓄水厂的水全部落光，使得台东地区的百姓，两个礼拜吃水都发生了困难。
山体滑坡也造成许多人员的伤亡，一个村庄从五千多米的地方向斜滑了两千多米，半山腰有24户人家，山脚下还住了几十名村民，他们在这次大滑坡当中遇难。汶川地震的发生大家都有一个深刻的印象，在陕西和甘肃的震感非常强，随着余震向东北方向迁移，总体这个地震造成的东北方向的损失和震感都远远的超过西南方向。这是个什么原因呢？这就是所谓的地震多多普勒应，如果站在月台上看着火车开过来，晚发车的信号和早发车的信号在短时间内到达，所以周期比较短，声音音量比较大。如果在月台上看火车远离我们而去，因为后面发出的信号和前面发出的信号在相隔比较长的时间到达，所以我们听到的信号周期比较长，频率比较低，幅度也比较小。这个效应在物理学当中叫做多普勒效应。地震引起的破坏中多普勒效应有起作用，地震辐射的波有方向，有些地方比较强，有些地方比较弱，地震的纵波效应在箭头破裂方向的前方振动加强，如果波的传播速度靠近的话，所谓的地震码波数越大的话效应就越明显。特别是地震的破坏主要是横波引起，地震的多普勒效应要比纵波强。因为地震的多普勒效应，在破裂方向振动大大加强，这就是为什么地震发生的时候处在震中东北方向震感、破坏要比西南方向强得多。
汶川大地震给我们造成了很大的损失，再一次提醒我们，人类居住的地球是一个非常活跃的地球，地球是我们人类共同的家园，它不但提供我们人类赖以生存的环境和资源，也不断的给我们制造一些麻烦，造成灾害。面对这样一些灾害，我们要努力寻找预防和减轻灾害的办法，我们要学会与灾害共处，努力的研究应对灾害的办法，科技工作者要为经济建设和社会发展做出我们的贡献。
汶川地震发生在龙门山断裂带。根据我们现在的认识来看，这次地震与印度板块和欧亚大陆板块在我国的青藏高原喜马拉雅山地区的碰撞、挤压有关系。
根据“板块大地构造”理论，全球范围内地震主要分布在环太平洋地震带、欧亚地震带以及大洋中脊地震带上。其中，中源和深源地震主要分布在环太平洋地震带和欧亚地震带上。
为什么全球的地震会呈这样形式分布呢？
这需要先从地球的内部结构说起。地球的内部结构是由地壳、地幔、地核组成。地幔分为上地幔和下地幔，地核分为内核和外核。地球内部结构的分法主要由它们内部物质的化学成分来分的，如果按照地球内部物质力学性质来分，地球内部结构可分为岩石层、软流层、中间层。岩石层相当于地壳和上地幔的最上部。岩石层是什么样的情况呢？岩石层就是从地面一直到地下80到100多公里，甚至有的地方到了150-200公里深度的岩石。这个层里面地震波的速度是比较低的，地震波在里面传播的时候衰减比较慢，在地质年代10万至1亿年左右的载荷下不发生塑性形变。但是软流层处在高温高压下，岩石层漂浮在软流层上，软流层比较软，温度接近于熔点。这个层里面地震波的速度比较低，衰减也比较快。
软流层下面就是中间层，按照岩石的力学性质来看，最上面是岩石层，再下面是软流层，再下面是中间层。板块构造学说研究的结果告诉我们，地球最上面的岩石层并是不一个完整的整体，也就是说不是石板一块，是被一系列的活动构造如海岭、海沟、岛弧、平移大断层和山系所割裂，形成若干个岩石层板块。板块有八个，大家熟悉的欧亚板块、印度板块、澳洲板块、非洲板块、太平洋板块、北美板块、南美板块、南极洲板块。在大板块中间镶嵌着一些小的板块，菲律宾海板块、奥斯托海板块等等。一共有14个小的板块。板块构造学说的要点并不仅仅在于地球在表面上只分成若干个大大小小的板块，最重要的一点是板块处在不断的相对运动、相互作用当中。板块相对运动情况怎样？在板块边界的地方，一个板块相对于另一个板块运动，比如说太平洋板块相对于欧亚板块朝北偏向西运动，这里面两个板块互相分开。板块构造学说告诉我们，板块是处在不断运动和变化当中，运动的速率有多大呢？在各个地方是不一样的，大概每年几个厘米运动。这是什么概念呢？我们人的指甲每个星期要长一毫米，一年不剪指甲，它要长50-60毫米，也就是5-6厘米，板块运动的速率也就相当于人指甲生长的速率，从一年看这个速率是不高的。如果这个生长持续了好几千年甚至几万年那效果是十分可观的。
印度板块相对于欧亚板块是由南向北偏东的方向运动，印度板块在7100万年以前远远在现在位置的前面，但是经过了7100万年以指甲生长的速度，印度板块现在运动到我们熟知的地方。板块运动的速率虽然是很低的，但是它的影响是非常大的。到底是什么力量驱使板块运动和变化呢？趋势板块运动的机制就是因为在岩石层板块的下面软流层里的对流。地球内部的、含有放射性物质，放射性物质衰变释放大量的热量，通常在大洋的脊部，在地幔下部，这些放射性物质加热的作用使物质受热上升，到大洋中脊的底部，这些物质附着在岩石层板块的端部形成新的板块，上升的过程中改变运动方向，变成朝脊方向运动。到了海沟方面就顺着板块向下又下潜，就构成了一个对流的循环。就好像在家里烧开水或者用酒精灯烧水最后看到的沸腾的情况是一样的。软流层就像我们时常看到的传送带一样，它要带动上面的岩石层向水平方向移动，到了海沟这个地方两个板块遇到一起，一个板块常常被另一个板块撞到底下，形成了板块俯冲的情况。到了软流层的板块，这个板块相对软流层比较冷，周边是比较热的软流层，就像夏天把冰棍扔到温水里一样，俯冲到软流层的板块要被周边热的软流层消融掉。整个过程是一个循环的过程，新的板块在洋脊产生，老的板块在海沟的地方消融，这个过程是按照什么样的速度在进行的呢？就是按照指甲生长的速度每年变化几个厘米，完全对流循环的过程大约需要几亿年。板块表明了地球内部是不断运动和变化的，变化的结构告诉我们大洋的底部永远年轻，平均的年龄是以亿年计算。板块的边界是地球的外面是最活跃的地方，因为受到了板块相互作用力的巨大影响，不但发生物理变化还发生化学变化，板块边界是历史上发生根本性变化的地方。这些地方都是活动构造带，比如说海底的海沟、海弧、平移大断层，还有山体。
是什么原因导致地震的发生呢？简单一句话，板块的相互作用就是地震发生的基本原因。如果两个板块相对地运动，运动虽然很缓慢，但是随着在岩石内部硬力的积累，到了一定程度，岩石或者硬力达到了岩石不可承受的强度就要发生断裂，断裂的表现就是地震。如果在岩石断裂之前我们做一个试验，就会发现发生变形的破裂面两面的岩石就要反弹或者回跳到以前的位置。这个现象从1957年蒙古戈壁阿尔泰的8级地震看到，地震使得大块坚硬的岩石发生了长达好几米的水平错动。2001年11月15日，在我国昆仑山口的西边发生了一次比汶川大地震还大的地震，是8.1级的地震，造成了地面450公里长的地震断裂带。因为这次地震发生在人烟稀少的地方，没有引起任何的人员伤亡，也没有引起任何的经济损失。
汶川大地震的发生与印度板块和欧亚板块在青藏高原喜马拉雅山发生的碰撞挤压密切相关。在青藏高原和喜马拉雅山这一带，北面是欧亚板块，南边是印度板块，这两个大陆板块碰撞的时候没有发生某一个板块把另一个板块撞到软流层里的情况，发生的碰撞是属于大陆和大陆会聚的边界，碰撞的结果使得地面隆起，就形成现在图中看到的现在的青藏高原和喜马拉雅山。这就是为什么我们国家的青藏高原和喜马拉雅山地壳的厚度比世界上任何一个地方地壳都厚的原因，也是为什么会有青藏高原和喜马拉雅山的原因，归根到底就是印度板块和欧亚板块的碰撞。因为这个原因我们现在可以看到非常雄伟壮丽的珠穆朗玛峰。
印度板块向北的移动并不是永远保持原来的样子。印度板块向欧亚板块的移动，因为在我们国家青藏高原的北面有昆仑山的断裂，这些运动使印度板块和青藏高原的碰撞不能一直继续下去。运动在不断地继续，但是受到了昆仑山断裂带的阻拦，使得在这一带地壳里的物质没有地方可去，唯一可去的地方就是朝着东或者东偏南的方向流动。因此在龙门山断裂带的西面我们发现，甘孜的地块和川滇的地块朝着偏东、偏南的方向运动。运动的速率有多大？松潘、甘孜的地块朝偏南的方向运动，以每年18-20毫米的速率移动，但是在东边的华南地块，每年的运动速率按照最新的测量结果是12-14毫米。龙门山断裂带西边，从北西的方向向东南方向移动，每年有18-20毫米的移动，南边的华南地块每年只有12-14毫米的运动量。这个差别有多大呢，差值有4-8个毫米。因此应变能就在龙门山断裂带就在每年以4-8毫米的速率积累，使得龙门山断裂带变成最具有地震危险性的活动构造。
看历史上的情况，跟这种情况形成强烈反差。龙门山断裂带在历史上一直到发生这次地震之前，从来没有发生过七级以上大地震的记录。尽管龙门山断裂带的地震活动也是非常活跃的，但是没有发生大地震的记录。可是在龙门山断裂带的附近，在西南的仙水河断裂带历史上一直到近年都发生过7级以上的大地震。而且在龙门山断裂带的附近，历史上也发生过若干次大的地震，比如说1713年的7级地震，1933年的叠溪的7.5级地震，1976年8月16日、8月23日发生的两次7.2级的地震。这些都是发生在龙门山断裂带的附近，而不是发生在龙门山断裂带上。
前些年我们用非常先进的方法，对四川省、云南省以及我国中西部的地震做了精确的重新定位，结果告诉我们，龙门山断裂带虽然历史上没有发生过大规模地震，但是近几年中小地震还是非常的活跃。从东往西看，龙门山断裂带地震从东北方向到西南方向长达470公里，在近十几年来地震活动都十分活跃，而且震源分布大约在地下30公里的地方。我们现在认识到汶川地震发生在龙门山断裂带，而龙门山断裂带是具有非常危险性的活动构造，这次地震就是发生在470公里长上断裂带破裂的350公里处的大规模地震。
这次地震到底发生在哪条断层上？（也就是汶川地震的成因断层）。汶川地震发生在龙门山地震，主要是因为茂县、汶川的地震，以及映秀、北川的断裂是中间的这一条，以及宏县到万县的断裂，这三条断裂究竟哪一条参与了这次地震的发震呢？这是我们在这里要回答的问题。
为了回答这个问题，我们利用全球地震台网记录的资料，对这次地震的震源机制和破裂过程做了系统的分析。根据分析，地震是从北东到南西方向分布的断层，地震断层是朝着北西方向倾斜，形象的看这个断层从北东延伸到南西方向，它是一个逆断层错动。在地质学里，通常把地震的断层分成几个类型，其中一个类型就是所谓的逆断层，是指发生错动的时候，如果上排相对下排朝上运动，就叫做逆断层，如果是向下动就叫震断层，另外一种是断层面两面的岩体是沿着水平方向错动。我们看到的汶川地震就是西北的上盘相对于东南的下盘向上运动。断层向西北倾斜，这次地震余震的分布告诉我们，余震正好沿着我们定出来的一个轨迹分布，如果从地下西南往东北看的话，余震也是分布在一个30公里深的地震，跟这三条断层都有联系。所以我们说，汶川地震是一个非常复杂的地震断裂，它的发生虽然主要跟中间的映秀、北川断裂错动有关，但是在断裂东边宏县、万县的断裂，以及西边茂县的断裂都参与了这次活动。
这次地震发生的时候，断层的错动也是非常复杂的，震源机制也是由南而北逐渐的变化。
此次地震的破裂过程非常复杂。利用仪器测到的震源的位置来看（震源位置是这次地震最先发生破裂的地方），在都江堰映秀的地表以下15公里。整个地震破裂面从东北到西南影响了300多公里长，地震发生逆断层错动幅度最大达8.9米。错动从映秀开始朝着东北方向传播或者说拓展，也朝着西南方向拓展。但是朝着东北方向拓展的时间长，面积也大，所以表面上让我们感觉到地震是从震源开始朝东北方向拓展。
随着地震的发生，经过6秒、7秒、8秒，破裂的地方逐渐的由映秀下面15公里处向东北、西南方向拓展，到48秒时破裂已经达到了远处，90秒之后这个的破裂过程就完成了。汶川地震破裂面涉及到了300多公里长，而且主要的地段是在东北方向，破裂是朝着东北方向拓展的，最后在长达300多公里长的断层上发生了大破裂。这个破裂是非常复杂的，展示破裂沿着东北方向破的时候历时90秒，朝西南方向破的时候历时60多秒，破裂速度很不均匀，有时候快，有时候慢。而且破裂释放的应力也是很大的，根据我们的计算，破裂释放的应力最大达到65个兆帕，平均为18兆帕。
为什么汶川地震会造成这么大的灾害呢？先来看资料中得到的最新结果和经过现场的地震调查得到的两个极震区有什么样的关系。
现场结果告诉我们，烈度的分布即地面振动的激烈程度有两个区，一个区在汶川、映秀、都江堰，一个在北川和平武。这两个区我们观测到是最大的滑动量，在汶川、映秀、都江堰这一代是6.45，在北川、平武是5.75。资料看出来计算的结果是6.7，这两个区无论在分布和大小都跟现场的调查结果非常的一致。在汶川-映秀-都江堰现场看，通过虹口看是有逆冲带有滑动的断层，整个的错动量达到了6.5米。在汶川-映秀的西南边，我们看到地震的断层导致错乱公路的情况。因为地震发生在西南的山区，地势非常的陡峭，引起了滑坡而且持续不断，滑坡使得公路堵塞，给救灾造成了极大的困难。看东北边的北川、平武，地表滑坡和破裂的情况跟资料得到的结果是一样的，地面东北相对于东南向上运动，推起了4.3米长。在地震的极区，在北川的老城区，断层通过的地方所有的房子都被摧毁，所以这次地震再一次引出一个非常重要的教训，建筑要避开断层带，凡是断层带通过的地方可以说是无坚不摧，无物不倒，任何的建筑甚至是钢筋水泥的建筑都要被破坏。汶川地震为什么会造成这么大的灾难呢？
第一、地震大。地震震级很大，断层长300多公里，宽40多公里。而且断层的错动量平均是2.5米，最大到了8.9米。
第二、震源浅。通俗的说，震源浅指的是震源深度只有15公里，但还不完全是这样，因为地震破裂面是从地下一直延伸到地面，而且长达300多公里，宽40多公里，整个断层面一直从地下30多公里的地方延伸到地面，错乱了地面，这是这次地震会造成如此大损失的第二个原因。
第三、破裂的持续时间长，而且破裂不规则，对地面造成的破坏大。
除此之外这次地震还有两个独特的特点，断层的不对称性造成了上盘和下盘的破坏完全不一样的情况。这次地震上盘指的是在断层带的西北面，下盘是东边。
大家都知道，此地震虽然在成都、德阳平原这一带震源很强，但是相对于西边破坏很轻，这就是所谓的断层的上盘和下盘的效应。我们通过计算也能够得到这样的结果，凡是在上盘的地方水平错动就是在北川和映秀的地方，看垂直方面的运动也是一样。
汶川地震的情况跟我们在1999年台湾9.21地震看到的情况也是一样的，台湾地震发生于菲律宾板块和欧亚板块相互碰撞。这个地震发生在台湾的集集镇，所以叫集集地震。这两个地震都是逆断层错动，不过汶川地震发生在板块内部的地震，集集地震是发生在板块之间的地震。在集集地震中，因为断层错动造成了极大的破坏，使南端相对于北端上升了9米多，南端也上升了2米多，所以落差有7米多，所以一夜之间一个蓄水厂的水全部落光，使得台东地区的百姓，两个礼拜吃水都发生了困难。
山体滑坡也造成许多人员的伤亡，一个村庄从五千多米的地方向斜滑了两千多米，半山腰有24户人家，山脚下还住了几十名村民，他们在这次大滑坡当中遇难。汶川地震的发生大家都有一个深刻的印象，在陕西和甘肃的震感非常强，随着余震向东北方向迁移，总体这个地震造成的东北方向的损失和震感都远远的超过西南方向。这是个什么原因呢？这就是所谓的地震多多普勒应，如果站在月台上看着火车开过来，晚发车的信号和早发车的信号在短时间内到达，所以周期比较短，声音音量比较大。如果在月台上看火车远离我们而去，因为后面发出的信号和前面发出的信号在相隔比较长的时间到达，所以我们听到的信号周期比较长，频率比较低，幅度也比较小。这个效应在物理学当中叫做多普勒效应。地震引起的破坏中多普勒效应有起作用，地震辐射的波有方向，有些地方比较强，有些地方比较弱，地震的纵波效应在箭头破裂方向的前方振动加强，如果波的传播速度靠近的话，所谓的地震码波数越大的话效应就越明显。特别是地震的破坏主要是横波引起，地震的多普勒效应要比纵波强。因为地震的多普勒效应，在破裂方向振动大大加强，这就是为什么地震发生的时候处在震中东北方向震感、破坏要比西南方向强得多。
汶川大地震给我们造成了很大的损失，再一次提醒我们，人类居住的地球是一个非常活跃的地球，地球是我们人类共同的家园，它不但提供我们人类赖以生存的环境和资源，也不断的给我们制造一些麻烦，造成灾害。面对这样一些灾害，我们要努力寻找预防和减轻灾害的办法，我们要学会与灾害共处，努力的研究应对灾害的办法，科技工作者要为经济建设和社会发展做出我们的贡献。