基于GPS、水准资料模拟研究孕震形变场状态及力学特征

Based on the current inter-earthquake deformation model about faults in different earthquake preparation stages, we will develop the numerical simulation model about seismogenic characteristics of tectonic earthquakes in Chinese mainland by combing the theoretical model and observation data. In this process we use 3D Numerical Manifold Method (NMM) as main tool to study the seismogenic deformation field of different seismogenic faults, and use the deformation characteristics reflected by GPS and leveling data before Kunlun earthquake, Wenchuan earthquake and Yushu earthquake as data and earthquake examination. Then the dynamic response property of different seimogenic deformation field will be studied when the regional tectonic stress field changes, which will be used to research the seismic risk and the risk level of seismogenic fault. Based on above results, we will use the long-time scale crustal deformation observation (GPS and leveling data) in the mid-south segment of North-South seismic zone to recognize the risk fault segments(in the late stage of stong earthquake preparation), which the tools include 3D-NMM and 3D-DDA methods. Finally, we will try to develop the research of recognizing the seismogenic deformation field from seismogenic faults to block system.

针对中国大陆构造地震孕震特征，基于已有的断裂带不同孕震阶段震间变形模式，开展理论模型与实测资料结合的数值模拟研究。通过三维数值流形方法（NMM）模拟，给出不同类型孕震断层各种情况的孕震形变场基本模式，并用GPS和水准资料作为数据检验，以昆仑山地震、汶川地震和玉树地震震前变形特征作为震例检验。在此基础上，研究区域构造应力场变化条件下各种不同的孕震形变场的动态响应特征，并根据该动态响应研究断裂带孕震危险性及危险程度。综合以上研究结果，利用南北带中南部较长时间尺度的地壳形变资料（GPS、水准等），通过三维数值流形和三维非连续变形分析（DDA）方法识别处于震间晚期、具备强震危险背景的孕震断层段，并探索把孕震形变场识别的研究从孕震断层向块体系统扩展。

⒈针对中国大陆构造地震孕震特征，基于已有的不同孕震阶段震间断层变形模式，开展理论模型与实测资料结合的解析分析和数值模拟研究，给出不同类型断层孕震形变场基本模式。结果表明，震间断层地壳变形是块体边界推挤和深部拖曳两种基本力源共同作用的结果，两种力源加载量值变化会导致断层地表变形平缓程度变化，可对GPS速度场变化导致负位错反演断层闭锁深度的显著变化做出解释。模拟实例结果表明：汶川地震和芦山地震都未发生在应变速率增加最高值区。⒉研究了具有强震危险背景的断层带孕震形变场动态响应与危险性逼近的表现特征。GPS观测到汶川地震后巴颜喀拉块体东向运动加速，导致未破裂的龙门山断裂带南段构造力加载增强，从远场、近场和分段响应的差异等，判定该断裂带段孕震危险性及紧迫程度均较高。基于上述认识，课题组坚持对龙门山南段布设的临时GPS连续测网持续观测，捕获到芦山地震含近场的震前、同震及震后变形的全过程。⒊为探索孕震断层摩擦行为，基于实验室结果开展了三维DDA与速度-状态摩擦定律的综合研究，发展的三维DDA算法能够比较准确地模拟静摩擦的时间依赖性与动摩擦的速度依赖性，解决了将该方法在地学中应用的基本问题。⒋利用南北带中南部较长时间尺度的地壳形变资料，通过三维数值流形方法（NMM）开展了区域孕震形变场数值模拟研究，结果表明，单纯的边界推挤约束得到的模拟速度场与观测数据存在差异，而同时在川滇菱形地块下地壳底部施加拖曳约束时得到的模拟结果与观测及最小二乘配置解析结果具有较高的一致性，上述现象表明川滇菱形地块的深部动力作用对地表变形场分布有重要影响。在一定程度上反映了断裂带孕震阶段特征，初步探索实现了孕震形变场动态识别从断层向块体系统拓展的尝试。⒌边研究边应用，南北地震带中南段形变场研究结果为地震大形势判定及重点危险断层段发震紧迫性判定提供了具有动力学含义的依据，并由2014年发生的鲁甸6.5级等地震得到一定的验证。