川滇地區(qū)地殼運動和重力場變化與強震活動的關系研究.pdf

1、現(xiàn)代大地測量觀測技術（GNSS、InSAR和重力測量）的發(fā)展使我們能夠以更高的精度和時空分辨率認識區(qū)域地殼運動、重力場及其變化等特征，為研究斷層運動和地震活動提供有利條件。川滇地區(qū)位于青藏高原東緣，受印度板塊北推碰撞歐亞大陸、青藏高原NE向擠壓和向東擠出的動力環(huán)境控制，川滇地區(qū)地質構造結構復雜、地形地貌反差顯著、深淺構造活動強烈、地震發(fā)生頻度高且強度大。本文利用區(qū)域GPS、全球最新地殼模型和重力場模型等數(shù)據(jù)，研究川滇地區(qū)的位移場、應變場

2、、巖石圈結構、重力場及其變化等特征，探討它們與區(qū)域構造運動、地震和斷層活動的關系，具有十分重要的意義，論文主要研究內容和取得的研究結果如下：
　　1.利用近年多期區(qū)域GPS數(shù)據(jù)，計算分析了川滇地區(qū)的地應變時空演化特征。川滇地區(qū)的面應變分布與活動地塊有一定的對應關系，斷裂帶區(qū)域的面應變差異與地震發(fā)生位置及震源機制有一定的關聯(lián)；川滇地區(qū)對應最大剪應變高值區(qū)的斷裂帶鮮有地震發(fā)生，而對應于最大剪應變低值區(qū)的斷裂帶，由于在區(qū)域地殼運動劇烈的

3、背景下，活動性較弱的斷層易于應變能積累，因而有地震發(fā)生。
　　2.利用CRUST1.0模型，基于Airy均衡理論分析了川滇地區(qū)地殼均衡狀態(tài)；推導了均衡巖石圈深度計算公式，計算分析了川滇地區(qū)均衡巖石圈深度特征。四川盆地處于地殼均衡狀態(tài)，而龍門山斷裂帶為地殼均衡差異最顯著的區(qū)域；川滇地區(qū)逆沖/正斷型地震發(fā)生在地殼均衡狀態(tài)變化劇烈的斷裂帶上，而區(qū)域走滑型地震則發(fā)生在均衡狀態(tài)變化不明顯的斷裂帶上。川滇地區(qū)均衡巖石圈厚度存在較大的橫向差異性

4、，且與區(qū)域moho起伏鏡像關系不明顯，青藏高原如阿壩次級塊體、藏東次級塊體的巖石圈厚度可達150km；四川盆地克拉通具有較厚的巖石圈根，厚度150km左右；南北地震帶的巖石圈厚度較東西兩側塊體要減薄近20km；26°N以南各次級塊體巖石圈厚度較薄，約100～130km，且呈現(xiàn)由北向南減薄的趨勢。
　　3.利用最新超高階重力場模型EIGEN-6C2、全球DEM模型topo_15.1.img和地殼模型CRUST1.0等數(shù)據(jù)，研究了川滇

5、地區(qū)自由空氣重力異常、布格重力異常和剩余重力異常的分布特征。川滇地區(qū)自由空氣重力異常與地形鏡像關系明顯，說明地形效應對自由空氣重力異常影響較大；區(qū)域布格重力異?？傮w特征為西北低、東南高，反映了川滇地區(qū)地殼厚度變化的基本格局，在此之上，疊加了各種強度不等的局部異常；川滇地區(qū)剩余重力異常存在巨大的橫向差異，說明區(qū)域殼幔密度橫向差異大，反映了川滇地區(qū)構造活動強烈。龍門山斷裂帶處于剩余重力異常正負邊界附近，位于正異常的東南一側；甘孜-玉樹、鮮水

6、河斷裂帶處于剩余重力異常平穩(wěn)的地區(qū)，但在鮮水河斷裂、龍門山斷裂和安寧河斷裂相交會的區(qū)域，剩余重力異常變化較為強烈；近年川滇地區(qū)的逆沖/正斷型地震（如汶川地震、蘆山地震）均發(fā)生在這三種重力異常的高梯度帶上，而走滑型地震（如玉樹地震、魯?shù)榈卣穑﹦t發(fā)生在重力異常變化較為平穩(wěn)的區(qū)域。
　　4.利用90階GFZ Release05重力場模型計算分析了川滇地區(qū)衛(wèi)星重力場變化特征。2003～2012年川滇地區(qū)重力場變化劇烈，但從2006年開始區(qū)

7、域年累積重力變化圖像已形成基本格局，呈近似以川滇菱形塊體為中心的“四象限分布”，只是高、低值區(qū)的中心和量值存在一定的動態(tài)變化。汶川地震孕育過程中的相關衛(wèi)星重力變化呈“增大-減速增大-減少”特征，且臨震（震前兩年）形成了平行于斷裂帶的重力變化梯級帶；汶川地震使得2008～2009年川滇地區(qū)重力場變化呈現(xiàn)以龍門山斷裂帶為中心的“四象限分布”，反映了汶川地震對區(qū)域地殼運動的影響；汶川地震后，川滇地區(qū)重力場變化強烈，而且區(qū)域地震活動性增強，說明

8、汶川大震可能對其后的區(qū)域多次強震有觸發(fā)作用。
　　5.基于向-位錯理論模型計算了矩形斷層平動和轉動引起的地面重力場變化，分析了其與斷層傾角、埋深等產(chǎn)狀的關系。斷層平動和轉動引起的變形地表和空間重力變化特征與平動和轉動量大小及斷層產(chǎn)狀有關，斷層的平動和轉動量越大，引起的重力變化范圍和量值就越大；斷層轉動引起的重力變化大小與斷層埋深呈反關系，即斷層埋深越大，相應的重力變化量值就越??；宏觀上，矩形斷層平動引起的重力變化呈近似對稱的特征，