综合利用地壳形变和重力测量资料定量研究鲜水河断裂强震演化规律

The character of strong earthquake happened on XIANSHUIHE fault distributes along the fault, so it is an important issue that the relation of earthquake to magnitude or frequency, structure motion of fault belts and the evolution of stress-strain. In the past, the result of structure deformation and slip motion of fault belts is not unique, so the following research basing on these results and data will make multiple solutions. In this research, we will firstly apply the data of high-precision gravity measurements covering the XIANSHUIHE fault, necessary geological survey and comparable measurement document increased density to inverse the present slip velocity of fault belt. Combed with regionally conventional crust deformation measurement and GPS data to research and make the accurate motion figure of fault, we will calculate the dynamic variation of region gravity field and research its relation to seismic structure. Secondly, we will compute the variation cumulative stress field due to long-term of structure load and earthquake deformation (co- and after earthquake viscoelastic relaxation deformation). By projecting the cumulative stress field to the surface of forthcoming earthquake fault and slip direction, we will get the variation of cumulative Coulomb fault stress having the effect of triggering the following earthquake. By combing the achievements of the effect of earthquake on variation of gravity field and cumulative Coulomb stress, basing the complementary advantages, setting the boundary condition as real as the actual condition of earthquake and building the reasonable optimization math model, we will research the evaluation rule of strong earthquake and future trend of earthquake.

鲜水河断裂带强震具有沿断裂带分布的特点，因此地震的量级和频度与断裂带的构造运动、应力应变场演化就成为目前所重视的课题。以往关于该断裂带构造变形、断层滑动的结果不唯一，基于这些数据所进行的后续研究存在着多解性。本项目首先利用覆盖鲜水河断裂的高精度重力测量资料、地质调查和加密对比测量资料反演断裂带现今滑动速率，结合区域常规地壳形变测量、GPS测量资料研究给出其精细的运动图像。计算区域重力场动态变化，研究其与区域地震活动的关系。再研究计算长期构造加载和地震形变(同震及震后介质粘弹性驰豫变形)造成的累积应力场变化，将累积应力场变化投影到后续地震断层面和滑动方向上得到累积库仑破裂应力变化，研究其对后续地震发生的触发作用。将地震对重力场变化的响应与地震对累计库伦应力变化的响应两项结果相结合，在优势互补、设置与实际地震地质环境相符合的边界条件的原则下，建立最优化的数学模型，研究鲜水河断裂带强震演化规律。

系统收集、整理了鲜水河断裂带区各类测量资料，现场勘选观测的重力、GPS加密观测资料，填补了沿断裂带以往地壳运动监测空白区。基于以上资料计算结果，结合前人的地震地质研究资料，将鲜水河断裂带分为5段，采用具有全局优化优势的蚁群和粒子群算法计算了5个断裂段20公里深的现今整体滑动速率，通过多元数据融合与对比分析初步判定了沿断裂带布设的跨断层测量测线所跨断裂的性质，讨论了断裂带两侧区域活动地块的三维弹塑性变形和古、历史地震造成的永久位错。以本项目GPS速度场为约束，参考区域地质和地球物理资料采用构建断裂带南东段三维地质模型的有限元计算方法，给出了南东段主、分支断裂的滑动速率结果。系统整理计算了1988年以来鲜水河断裂区流动重力复测资料，参照前人的重力场变化异常指标，分析了区域重力场时空动态变化及其与测区内发生的5级以上地震的关系，研究了区域重力场变化时空分布特征及其机理，认为1988年以来的重力场变化与地震分布符合印度板块北东向运动强弱分期的动力学模式，据此讨论了近期区域重力场动态变化的强震危险含义。通过地震间的库伦应力和累积库伦应力的计算分析，探讨了地震间的静态应力触发性。结果表明本研究区库伦应力触发的研究对于大震、沿主要活动断裂带发生的中强震存在部分有效性和可信度，对于小震则无意义。将重力动态变化与库伦应力变化图像进行对比，从预测的角度讨论了以往震例震前异常的可确定性。结果表明在资料比较全面的区域利用本研究提出的图像对比分析方法，可进一步尝试给出未来地震三要素关键参数较为确定的结果，提高区域地震危险性预测的准确度。基于印度板块北东向运动强、弱分期的动力学模式，结合区域重力、库伦应力及两者相结合的研究结果，我们认为鲜水河断裂带区地震活动规律：增强期地震分布比较分散，鲜水河断裂带上无地震发生；减弱期地震主要沿断裂带发生。据此规律结合上述资料计算分析结果我们预测磨西断裂带北端区域存在中长期强震危险性。