汶川地震前后區域地殼形變場及孕震特征研究

江在森 武艷強

中國地震局地震預測研究所，北京，100036

利用中國地殼運動觀測網絡GPS區域網1999、2001、2004、2007年觀測資料及中國大陸構造環境監測網絡區域網2009、2011年觀測資料，解算了南北地震帶相對華南地塊的GPS速度場，并用最小二乘配置方法解算了南北地震帶南、北部地區應變率場的多期次結果，通過分析汶川地震前、后地殼運動速度場和應變率場的動態變化，進一步研究了汶川地震前區域地殼形變和應變積累背景與孕震異常的形變場主要特征及其形成機制。獲得的主要結果及認識包括：

（1）巴顏喀拉地塊東部物質向東并帶有順時針扭轉運動受到相對穩定和堅硬的四川盆地阻擋，導致以擠壓為主的彈性應變在其東邊界帶的龍門山斷裂帶等長期持續積累，進而為汶川地震孕育提供長期應變積累的來源。GPS觀測到的1999-2007年巴顏喀拉地塊東部的地殼形變為近東西向地殼縮短與近南北向地殼伸張，主應變率方向為近南北與近東西向（主壓與主張應變率量值大體上持平），該特征表明北東向的龍門山斷裂帶以右旋剪應變積累為主。上述現象與汶川地震破裂過程應變釋放的同震平平場分布明顯不對應，反映GPS觀測時段內的區域地殼形變分布偏離了長期應變積累的地殼形變方式（主壓應變方向等）。

（2）從較大尺度相對低頻的應變率場來看，汶川大地震發生在中國大陸最大規模、量值最高的東西向分量應變率負值高值區的東緣，這與2001年昆侖山口西8.1級地震發生在第二剪應變率高值異常區邊緣類似。反映有利于大地震破裂發生的區域地殼形變處于增強狀態。但從川滇地區相對高分辨的應變率場圖像來看，汶川地震破裂帶震前主要為低應變狀態，而在地震過程未發生破裂的龍門山斷裂帶南段面應變率負值(壓縮)有明顯增強，鮮水河斷裂帶及其北緣的東西向分量應變率負高值區從1999-2001年在爐霍一帶擴展到包括龍門山斷裂帶南段的范圍。

（3）震后調整出現顯著變化的范圍明顯較大，部分應變率參數的變化影響到川滇地塊南部。青藏地塊東北緣地區在汶川地震前并沒有與汶川地震孕育有關聯的應變高值區，但震后調整引起的變化也很顯著。從震后影響擴展到較大區域來看，大地震后的調整和震前的地殼形變異常表現都與斷裂帶閉鎖及應變積累程度、狀態有關。如鮮水河斷裂帶上的爐霍7.6級地震破裂段在汶川地震前一直處于南北向分量應變正高值區（南北伸張），在汶川地震后消失。

（4）通過對汶川地震同震平平場及震后調整的地殼變形和應變率場變化，與震前1999－2007年地殼相對運動與應變率場結擬起來分析，可以更進一步認識汶川地震前龍門山斷裂帶應變積累的區域地殼形變背景，以及孕震晚期可能是逐步形成增強的異常狀態。因此，針對從多尺度地殼形變時空過程來認識強震孕震形變動態特征可從如下幾個方面切入：①將發生大地震的孕震斷層段及其附近局部區域或相對小尺度地殼形變可能趨緩（因彈性變形已趨于極限狀態），或保持低的地殼形變狀態；②大地震發生前數年與長期應變積累一致的相對大尺度地殼形變可能增強，這樣才促進彈性變形趨于極限狀態的斷裂帶發震；③將發震的斷層段關聯的一定區域的地殼形變非平勻性可能增強，依斷裂帶閉鎖與應變積累程度不同而出現不同反映；④大地震孕震形變場的識別需要從較大的空時和時時尺度研究，并需要根據具體的構造形變背景和不同地震類型等做更具體研究。