基于GPS资料研究汶川、玉树地震前后川滇地区地壳变形特征及主要断层的力学特性

综合利用GPS流动观测、连续观测和震后科考观测资料，结合构造地质和震源机制应力场结果，应用最小二乘配置方法、块体运动与变形分析方法等研究汶川、玉树地震前后川滇地区的地壳变形特征，应用三维数值流形方法研究主要断层的力学特性。重点分析川滇地区GPS变形场与构造地质结果、应力取向结果的差异性特征；完成汶川、玉树地震前后川滇地区变形特征的对比分析并识别出受地震影响的敏感区及非敏感区；通过三维数值流形方法模拟研究，估计川滇地区主要断裂带的应力、应变增量及断层摩擦参数，识别出断裂带在强震孕育周期中可能所处的阶段。基于不同时空尺度上对川滇地区主要断层变形闭锁及位移亏损情况的定量描述，给出强震前后川滇地区地壳变形特征差异性及其成因的物理机制解释。

针对汶川、玉树地震前后川滇地区地壳变形差异，本项目分析了研究区域的应变、应力积累特征，对重点断裂带可能处于的孕震阶段进行了估计，取得了如下进展。①主压应力方向与汶川地震前主压应变率方向差异结果表明，在巴颜喀拉地块中部、川滇菱形地块北部和羌塘地块东部主压应变率方向以北东东或近东西向为主，而主压应力表现为北东向，反映了汶川地震前十年间上述区域受孕震形变场影响较大。②GPS动态变形结果显示，汶川地震前龙门山南段的挤压变形速率大于中北段；汶川地震后龙门山断裂带中北段断层解锁明显，断裂带南段维持挤压闭锁状态。③汶川地震前后主应变方向变化结果显示，龙门山断裂带南段、安宁河断裂带及其东部的区域变化不显著，处于大地震调整过程中的显著不变带。④玉树地震前后GPS变形场结果表明，该地震的直接影响局限于震源区沿断裂带至川滇菱形地块西边界地区，表现为近东西向挤压变形的增强。⑤汶川地震前川滇菱形地块东边界断层闭锁程度反演结果表明，鲜水河断裂带最南端处于强闭锁状态、中北段闭锁程度较弱、中段居中；安宁河断裂带除最南端外均处于较强闭锁状态；小江断裂带南段的闭锁程度大于北段。⑥断层滑动速率计算和最大剪应变率结果均显示，红河断裂带中段处于变形速率低值区。⑦GPS剖面结果显示，汶川震前龙门山断裂带右旋剪切变形速率大于挤压变形，该现象与同震应变释放呈非对称特征；同时汶川地震后龙门山断裂带南段挤压变形速率明显加速，表明汶川地震加速了芦山地震的孕育过程。⑧分析2009-2013期GPS速度剖面结果认为，安宁河断裂处于孕震阶段的晚期、小江断裂带盘溪段处于孕震阶段的中晚期、小江断裂带寻甸段可能处于孕震阶段的中早期。⑨三维数值流形模拟结果表明，汶川地震前龙门山断裂带处于挤压面应力积累状态，汶川震源区处于该挤压应力增量高值区的边缘，以汶川地震为界龙门山断裂带南段的挤压应力积累速率明显快于龙门山断裂带中北段；汶川地震后龙门山断裂带南段处于挤压应力积累状态，安宁河断裂带的最大剪应力积累速率小于其北侧的鲜水河断裂带南段以及其南侧的则木河断裂带。