汶川地震后青藏高原东北缘GPS地壳形变场特征研究

【摘要】：空间大地测量GPS技术广泛应用于地壳形变监测以来，其在孕震形变场识别，同震位移场观测和震后地壳运动变化监测等方面都发挥着重要作用，已成为现今研究与地震相关的地壳形变场的主要手段之一。2008年5月12日，四川省汶川县发生了Ms8.0级地震，因其震级较大，必然对周边地壳形变场产生一定影响，因此，利用GPS数据对震后形变场特征问题进行研究显得十分必要。本文以青藏高原东北缘作为研究区域，基于不同时段GPS数据，对汶川地震后该区地壳形变场特征进行分析，论文主要完成了工作如下： 1.基于1999～2007时段和2007～2009时段GPS数据，讨论了震后短期青藏高原东北缘地壳运动变形特征及其成因问题。 通过对庄浪河断裂和祁连山中东段断裂进行跨断层剖面分析，表明地震前后这两条断裂滑动速率变化显著；采用球体位错模型获得汶川地震同震位移场分布，结果显示同震对这两条断裂有一定影响，但更大程度上不是来自同震，而是由震后形成的；计算震后一年粘弹性松弛效应在青藏东北缘产生的变形，结果显示变形很小，可以忽略；反演了龙门山断层面上震后余滑的滑动分布，再计算该滑动分布在青藏高原东北缘产生的地壳变形，结果表明震后余滑对该区域影响微乎其微，可以忽略；通过分析地震前后块体欧拉矢量变化，显示受同震分布样式影响，不同块体震后运动调整的差异对震后变形的形成有重要影响；分析认为汶川地震震后短期地壳变形特征的形成不是由现有的震后余滑、粘弹性松弛等变形机制模型所能解释的，可能是由于青藏高原东北缘属于多块体构造系统，震后块体间的运动调整差异使得块体边界带的运动发生显著变化。 2.基于1999～2007、2007～2009和2009～2011时段GPS数据，研究了震后青藏高原东北缘地表形变场特征。 利用最小二乘配置方法获得青藏高原东北缘地表应变率场（包括最大剪应变率场和面应变率场），分析了区域地表应变率场特征，结果显示2007～2009时段部分区域地表应变率变化显著，2009～2011时段则有所恢复；通过块体欧拉矢量法计算了主要断裂的滑动速率，利用跨断层剖面分析距断裂不同尺度处变形特征，结果表明在2007～2009时段，托莱山断裂、冷龙岭断裂和金强河断裂左旋走滑速率明显增大，断裂变形在断裂附近50km范围内尤为显著，在2009～2011时段，各断裂滑动速率和跨断层剖面结果均与震前1999～2007时段相差不大。 3.主要断裂带深部闭锁程度与滑动亏损分布及其震后变化 为利用GPS地表观测资料研究青藏高原东北缘地区主要断裂带应变积累状态及其在汶川地震后的变化，开展了基于负位错模型反演主要断裂深部闭锁程度和滑动亏损分布，分析主要断裂深部应变积累特征，以1999～2007年GPS速度场数据为约束反演了汶川地震前主要断裂带上断层闭锁程度和滑动亏损分布，进一步用2007～2009年、2009～2011年资料反演了汶川地震后主要断裂带断层闭锁和滑动亏损的变化。结果显示震前金强河断裂、毛毛山断裂和六盘山断裂南段震前闭锁程度强，并且在2007～2009时段进一步增强，2009～2011时段，托莱山断裂和冷龙岭断裂闭锁程度有一定增强，金强河断裂变化不大，闭锁依然较强，其他断裂均闭锁有所减弱，可能受到了日本9.0地震对该区域影响。综合形变场特征认为金强河断裂未来强震危险性相对较高。