龙门山断裂带现今蠕滑、粘滑运动特性的重力研究

断裂构造运动是大陆动力学和岩石圈深部作用研究的重要课题。龙门山断裂带作为汶川Ms8.0级地震发震构造带，其对汶川地震的孕育发展起至关重要作用。本项目在基于地震层析成像等显示的断层深浅构造分布图像基础上，利用重力、GPS、水准等复测数据，结合地质学、地球物理学在构造断裂运动方面的成果，对龙门山断裂近期深浅蠕滑构造运动进行定量研究。为此，研究弹性和黏弹性分层介质中断层位错引起的地表位移与重力变化理论和数值算法，将传统平面矩形位错理论推广到曲面断层位错理论，模拟研究不同类型断裂系各种断裂构造运动特征，模拟研究地壳分层、地壳厚度以及上地幔粘滞性对同震效应影响；正演模拟、反演研究汶川Ms8.0级地震同震三维破裂模型；反演研究汶川地震前龙门山断裂带深浅构造蠕滑运动特征；分析其在区域地壳深处乃至上地幔对深部动力过程的作用及对区域构造运动和强震孕育发生的影响。此研究可为汶川地震孕震机理研究提供参考。

基于分层半无限空间中矩形位错理论，研究了单断层和断层组合引起的地表形变和重力变化特征；研究了断层铲状、地壳分层、地壳厚度和上地幔粘滞性对地表形变和重力变化的影响；模拟研究了汶川Ms8.0、玉树Ms7.1和芦山Ms7.0级地震同震形变和重力变化分布特征，并与实测绝对重力和台站重力变化做比较，显示位错理论模拟结果与实测结果具有一致性；开发了基于遗传算法的三维断裂运动反演程序，并对其可靠性和有效性进行了模拟测试；研究了滇西网1985-2010年重力场年变化率图像，并在其年变化率基础上反演了滇西主要断裂年错动量，其结果与地质上给出结果具有可比性；研究了滇西网近期动态变化图像，反演了滇西主要断裂活动情况，分析发现地震活动受断层运动控制和影响；收集整理了汶川Ms8.0级地震同震GPS、水准和重力变化数据，构建了汶川地震发震构造的双铲型模型和地壳结构的弹性-粘弹分层模型，反演了同震破裂滑动分布，并与其他研究结果做了比较；分析了汶川Ms8.0级地震前成都重力网重力场变化特征，构建了龙门山断裂带简化模型，反演了龙门山断裂带震前蠕滑特性，并分析了断层活动与地震发生关系，研究发现龙门山断裂深部与上地壳底部滑脱层的差异化运动特征，反映了滑脱层快速滑动与龙门山断裂闭锁导致的能量在此快速积累，2000-2004年为解锁过程，2005年以后龙门山断裂带深部的快速滑动不足以释放能量的累积导致2008年大面积破裂的发生。此研究对构造运动引起的地表形变和重力变化特征、构造蠕滑运动特征与地震活动性关系、汶川Ms8.0级地震发震断层破裂分布特征，以及汶川地震孕育过程研究等均具有一定的指导意义。