川滇地區(qū)地殼運(yùn)動(dòng)和重力場變化與強(qiáng)震活動(dòng)的關(guān)系研究.pdf

1、現(xiàn)代大地測量觀測技術(shù)（GNSS、InSAR和重力測量）的發(fā)展使我們能夠以更高的精度和時(shí)空分辨率認(rèn)識(shí)區(qū)域地殼運(yùn)動(dòng)、重力場及其變化等特征，為研究斷層運(yùn)動(dòng)和地震活動(dòng)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(dòng)力環(huán)境控制，川滇地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造結(jié)構(gòu)復(fù)雜、地形地貌反差顯著、深淺構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈、地震發(fā)生頻度高且強(qiáng)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(yīng)變場

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

3、背景下，活動(dòng)性較弱的斷層易于應(yīng)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(dǎo)了均衡巖石圈深度計(jì)算公式，計(jì)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(guān)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(dá)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(cè)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(guān)系明顯，說明地形效應(yīng)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(qiáng)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(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈。龍門山斷裂帶處于剩余重力異常正負(fù)邊界附近，位于正異常的東南一側(cè)；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(huì)的區(qū)域，剩余重力異常變化較為強(qiáng)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(jì)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(dòng)態(tài)變化。汶川地震孕育過程中的相關(guān)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(yùn)動(dòng)的影響；汶川地震后，川滇地區(qū)重力場變化強(qiáng)烈，而且區(qū)域地震活動(dòng)性增強(qiáng)，說明

8、汶川大震可能對其后的區(qū)域多次強(qiáng)震有觸發(fā)作用。
　　5.基于向-位錯(cuò)理論模型計(jì)算了矩形斷層平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)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(guān)系。斷層平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)引起的變形地表和空間重力變化特征與平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)量大小及斷層產(chǎn)狀有關(guān)，斷層的平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)量越大，引起的重力變化范圍和量值就越大；斷層轉(zhuǎn)動(dòng)引起的重力變化大小與斷層埋深呈反關(guān)系，即斷層埋深越大，相應(yīng)的重力變化量值就越小；宏觀上，矩形斷層平動(dòng)引起的重力變化呈近似對稱的特征，