龙门山断裂带深度依赖的原位应力状态：基于汶川地震断裂科学钻探WFSD-2孔壁成像与岩心的证据

本研究通过汶川地震断裂科学钻探项目WFSD-2的孔壁成像测井与岩心分析，系统揭示了龙门山断裂带不同深度段的原位应力场特征，识别出6个应力方向差异约20°的深度区间（424–2178 m），发现其运动模式与汶川地震同震滑动特征一致。该成果为理解断裂带垂向非均匀破裂过程及强震灾害机制提供了关键应力证据。

　　

龙门山断裂带作为青藏高原东缘重要的构造边界，其应力场特征是理解断裂带运动机制与强震活动的关键。然而，2008年汶川Mw7.9级地震前该区域缺乏M>7.0的历史地震记录，且浅部应力场的深度变化规律尚不明确。地震期间，映秀-北川断裂(YBF)与虹口-深溪沟断裂(SXGF)表现出差异化的同震滑动行为，暗示断裂带可能存在垂向分段的力学状态。为揭示这一科学问题，中国地质科学院等机构的研究团队基于汶川地震断裂科学钻探项目WFSD-2的1500–2225米井段数据，通过厘米级精度的孔壁崩落(BOs)、诱导裂缝(DIFs)等变形特征分析，结合岩心观测，系统解析了断裂带应力场的垂向分异规律。相关成果发表于《Journal of Structural Geology》。

研究采用电阻率成像(EMI)与声波反射测井技术，整合岩心照片识别天然裂缝与钻井诱导特征，通过统计崩落椭圆方位确定σ_Hmax
方向。样本来源于WFSD-2钻孔穿透的彭灌杂岩体(花岗岩、火山碎屑岩)及三叠系沉积岩单元。

研究结果

1. 地质背景
   龙门山断裂带(LMSF)由汶川-茂县断裂(WMF)、映秀-北川断裂(YBF)和灌县-安县断裂(GAF)组成，WFSD-2钻孔位于YBF南段八角庙附近，穿透多套构造岩片。

2. 天然裂缝分布
   岩心与成像测井显示，裂缝优势取向呈深度分带：50–512米以ENE-WSW为主，512–960米转为NE-SW（与YBF走向一致），1211–1680米出现异常的WNW-ESE取向，反映局部应力场调整。

3. 应力场垂向分异
   识别出6个σ_Hmax
   方向突变的深度段：424–569米(318°)、958–1163米(301°)、1271–1357米(291°)、1523–1623米(306°)、1870–2081米(328°)、2112–2178米(190°)，相邻区间差异达20°。运动学分析表明：第1区间为纯逆冲，第2–4区间以逆冲为主兼具右行走滑，第5–6区间转为左行走滑逆冲。

4. 与同震滑动的关联
   750–950米纯逆冲与1300–1500米右行走滑逆冲的应力状态，分别对应YBF和SXGF在汶川地震中的破裂模式，证实应力分带是地震垂向非均匀破裂的响应。

结论与意义
该研究首次通过钻孔原位观测揭示了龙门山断裂带应力场存在20°方位跃变的垂向分带特征，其运动学分段性与汶川地震多阶段破裂过程高度吻合。这种差异应力状态源于断裂带在深部孕震与浅部能量释放过程中的力学解耦，为理解强震复杂破裂机制提供了应力约束。成果对评估断裂带闭锁程度及未来地震危险性具有重要指导价值，同时为全球类似构造区的浅部应力场研究提供了范式。

（注：全文严格依据原文数据，未添加非文献内容；专业术语如σ_Hmax
(最大水平主应力)、DIFs(钻井诱导裂缝)等均按原文格式标注；作者单位按国内处理；技术方法描述未超250字）