朱守彪

（中國(guó)地震局地殼應(yīng)力研究所，北京 100085）

破壞力巨大的2008汶川大地震發(fā)生在現(xiàn)今斷層滑移及變形速率均很小的龍門山斷裂帶上。該斷裂帶是一個(gè)具有高傾角、鏟狀的逆沖構(gòu)造體系，在15 km以上具有高傾角（～70°），但在15km之下的傾角變緩，在30°～40°之間。研究中利用黏彈性有限單元方法對(duì)震間、同震變形過(guò)程及龍門山斷裂帶上的地震活動(dòng)性進(jìn)行了數(shù)值模擬。模擬中，首先通過(guò)反演震間的水準(zhǔn)測(cè)量及GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)得到最佳的震間數(shù)值模型，然后利用該模型來(lái)分析震間研究區(qū)域的物性結(jié)構(gòu)、應(yīng)力應(yīng)變及能量的空間分布特征。

最佳模型計(jì)算結(jié)果顯示：龍門山斷裂帶、青藏高原東部及四川盆地地區(qū)有其特殊的物性結(jié)構(gòu)，青藏高原東部的下部地殼柔軟，而四川盆地的整個(gè)地殼及上地幔都非常堅(jiān)硬。震間變形主要發(fā)生于川西高原的中下地殼，其他區(qū)域（如地表）的變形較小。值得特別指出的是，震間彈性應(yīng)變能密度在龍門山斷裂帶及附近地區(qū)積累的速度最快，但在堅(jiān)硬的四川盆地及柔軟的青藏高原下部地殼中積累的速度都非常低。這就初步解釋了為什么汶川大地震發(fā)生在地表變形小的龍門山斷裂帶上的物理機(jī)制。模擬實(shí)驗(yàn)中，在最佳模型基礎(chǔ)之上，繼續(xù)對(duì)模型加載，斷層就可以解鎖而發(fā)生大地震。在對(duì)同震變形過(guò)程的模擬中發(fā)現(xiàn)，同震位錯(cuò)首先出現(xiàn)在下部緩傾角斷層上。在同震過(guò)程中，無(wú)論是上部陡傾角斷層面上，還是下部的緩傾角斷面上，法向應(yīng)力與剪切應(yīng)力都發(fā)生著復(fù)雜的變化。其中剪切應(yīng)力的變化量與汶川地震的應(yīng)力降有可比性。模擬的同震累積位錯(cuò)清晰地顯示，汶川地震的破裂發(fā)生在很小的窄帶內(nèi)，這與余震分布、GPS觀測(cè)及其他地質(zhì)、地球物理觀測(cè)結(jié)果有一致性。

此外，模型計(jì)算了25萬(wàn)年來(lái)龍門山斷裂帶上的位錯(cuò)歷程，結(jié)果表明，發(fā)生于緩傾角上的小地震事件服從位移可預(yù)測(cè)模型（slip-predictable）；而發(fā)生在緩傾角上的較大地震事件服從時(shí)間可預(yù)測(cè)模型（time-predictable）。但是發(fā)生在陡傾角上的像汶川地震這樣的大地震事件不服從任何預(yù)測(cè)模型。