汶川大地震为什么发生在地壳运动速率小的龙门山地区？- - 地壳形变和地震发生关系的多尺度分析方法研究

2008年汶川8.0级大地震发生在GPS观测揭示的地壳水平变形较小的龙门山断裂带上，对传统理解的"GPS速率的大小可以作为构造活动的标志"提出了挑战，现今地表运动速率与未来强震的关系也随之成为地震与大陆动力学研究的热点问题。本申请旨在发展多时空尺度地震模型，探索确定强地震危险区的新方法。空间多尺度分析的重点在研究一个地区（小尺度）和其近邻区域（大尺度）的差异性对比，深入分析龙门山断裂带地表运动速率的"空区"与周边高运动速率区的时空演化特征关系；时间多尺度分析的重点在于，综合利用GPS观测、水准测量、历史地震、地质学等多种资料，研究和对比最近的地壳变形（小尺度）和历史变形（大尺度）的差异性。通过构建龙门山断裂带多时空尺度的地震模型，探索地壳形变和地震发生关系的多学科、多尺度的分析方法，这将不仅有助于确定未来的地震危险区，对于寻找大陆活动构造的新标志亦有潜在的科学意义。

根据课题任务书，本课题计划针对2008年发生汶川8.0级地震的龙门山断裂带构造多尺度地震模型，并利用空间多尺度、时间多尺度分析，研究龙门山断裂地表运动速率空区与周边高速运动的关系、对比地壳变形的差异性，以期深入认识强地震的特征。.1. 利用4期GPS观测资料，认识到汶川主震孕育、发生在一个西东方向年均水平地壳运动速率快速衰减、南北方向中等水平运动速率间断的“变形空区”中。此项认识及相关研究方法有助于利用长期、大空间尺度的地壳变形数据，挖掘地壳变形场在不同时空尺度上的梯度变化，以探索对未来强地震发生区预测的可能性。.2. 利用地壳运动速率场，结合应变局部化现象，探讨龙门山断裂局部化诱致灾变特征。此项研究揭示了到地震发生过程中能量的自持特征，从能量角度说明非均匀介质的灾变过程与地震发生具有相同的物理机理，有助于寻找地震这一类复杂应力下灾变事件发生的可能前兆，为地震预报提供线索。.3. 利用地倾斜观测资料所勾画的汶川主震同震形变场，首次获得我国大陆地区对汶川地震的同震变形响应。此项研究再次让我们关注形到变高梯度转换区域，尤其是2008年汶川主震后不到2年，就在这个汶川主震同震形变高梯度转换区之一的青海东部，发生了玉树大地震。这似乎为探索地壳同震变形与未来强震发生区，搭起了一座桥梁。.4. 利用汶川8.0级地震后4年的余震序列观测资料，认识到汶川主震后构造应力调整时间不超过120天。此项余震序列的时间特征研究，利用与构造活动密切相关的b值变化，初步勾画了汶川8.0级地震之后，龙门山断裂带上与主破裂应力调整相关的地震活动在主震后4个月内结束，2008年9月下旬之后龙门山断裂区域的地震活动，可以视为主震后大区域的长期应力调整所致。.5. 对龙门山断裂区域余震的空间及深度扫描分析，清晰显示主震后6个小时即可捕获未来余震区展布与活动特征，即余震可能会分为以主震震中区为核心的南段，受主震区域应力调整波及的中段，以及从空间上、应力调整角度不好解释的距离主震200多公里的北段。恰恰是在这震后极短时间显示出的中段正是受灾最严重的北川，北段正是12天后发生最大强余震的青川。此项研究为深入认识地震序列，尤其是震后利用几个小时的台网余震记录即可迅速捕捉未来主要余震区域，并为救灾、余震预警提供较为准确的区域判定依据。.本结题报告后附2012年年度研究报告。