汶川地震地壳形变的大地测量研究和解释

综合GPS、InSAR、水准等数据研究汶川大地震地壳形变，确定汶川地震的震后形变主导机制，精化和分离汶川地震的同震和震后位移场，提供高分辨率、高精度的三维同震位移场；研究附有约束条件的最小二乘方差分量估计方法，推导给出严密的附有约束条件的方差分量估计公式，精确确定联合反演问题中多类观测值的权比例因子；考虑地壳结构、地球介质的粘弹性流变特性等影响，采用分段、分层、横向不均匀模型反演汶川地震断层滑动分布和破裂空间分布，分析地震形变及其时空演化特性，进行地球物理解释；进一步研究汶川地震的孕育、发生的动力学及致灾机理。本项目的研究工作不仅对发展地球科学具有重要的理论意义, 而且对提高地震研究水平、防震减灾工作也有重大的现实意义。

本项目综合 GPS、InSAR等数据研究汶川大地震地壳形变，确定汶川地震的震后形变主导机制，精化和分离汶川地震的同震和震后位移场，提供高分辨率、高精度的三维同震位移场；研究附有约束条件的最小二乘方差分量估计方法，推导给出严密的附有约束条件的方差分量估计公式，精确确定联合反演问题中多类观测值的权比例因子；考虑地壳结构、地球介质的粘弹性流变特性等影响，采用分段、分层、横向不均匀模型反演汶川地震断层滑动分布和破裂空间分布，分析地震形变及其时空演化特性，进行地球物理解释；进一步研究汶川地震的孕育、发生的动力学及致灾机理。.本项目取得的主要研究成果有：.1）基于离散小波变换的思想，提出了一种自动分离多地震时间永久同震位移和早期震后位移的算法，并在2011年日本东北地震序列中的主震和多个余震的永久同震位移及其早期震后形变分离中取得了较好效果。.2）精化和分离了汶川地震的同震和震后位移， 分析了震后形变主导机制。2009年之前汶川地震震后形变主要受震后余滑的影响， 2009年后地表震后形变则主要受震后余滑和粘弹性松弛的共同作用。.3）提出了通过建立虚拟观测方程的方法来考虑附加的约束条件，将光滑因子表达为单位权方差与虚拟观测方差之商的形式，采用方差分量估计原理同时确定观测数据集权值和光滑因子的大小，推导给出严密的附有约束条件的方差分量估计公式；设计了震源参数线性、非线性反演的方差分量估计类算法和抗差方差分量估计类算法，通过模拟反演和实例计算对各类算法进行了验证。.4）提出利用三角位错元构建断层模型的新方法，推导了角位错在弹性半空间中任意深度的应变公式，并对经典拉普拉斯光滑算子的计算进行了改进，提高了计算效率与精度。.5）通过InSAR/GPS获取的高精度地震形变数据，采用同震、粘弹性松弛震后形变联合反演模型同时确定了汶川地震的同震滑动分布和龙门山地区的流变结构参数。结果表明，汶川地震是一个断层破裂非常复杂的地震事件，其中，北川段、岳家山段、虹口段和汉旺段的滑动以逆冲为主，而青川段以右旋走滑为主；滑动主要发生在10 km深度以上的区域，最大滑动量位于虹口段的东北端，达10.6 m；联合反演模型确定的龙门山地区中下地壳的粘性系数为7×10(17)Pa s。..项目研究结果不仅对发展地球科学具有重要的理论意义, 而且对提高地震研究水平、防震减灾工作也有重大的现实意义。