楊 輝，滕吉文，王謙身，皮嬌龍

1 中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，北京 100029

2 中國科學(xué)院測量與地球物理研究所大地測量與地球動力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（籌），武漢 430077

1 引 言

2008年5月12日在青藏高原東緣龍門山造山帶上發(fā)生了8.0級強(qiáng)烈破壞性大地震，已有眾多研究者從不同角度對地震“孕育”、發(fā)生和發(fā)展的機(jī)理進(jìn)行了研究和解釋，取得了一系列重要的研究進(jìn)展[1-11］.前人的多項(xiàng)研究表明：該研究區(qū)大震活動是青藏高原本體與鄰域特異大地構(gòu)造背景下，并在幾個大塊體的共同作用下，即印度板塊北向強(qiáng)烈俯沖所導(dǎo)致的流變動力學(xué)過程所致[12-18］.

龍門山造山帶恰置松潘—甘孜地塊與四川盆地之間，從地形地貌上表現(xiàn)為山地向平原過渡的區(qū)域，地表高程變化劇烈，龍門山與山前地區(qū)的高差大于4000m，而地形陡變帶的寬度則僅為15～20km.據(jù)1970—2006年多期水準(zhǔn)觀測結(jié)果，相對四川盆地，川西地區(qū)（包括龍門山斷裂帶）均表現(xiàn)為大面積的快速隆升，其上升速率一般在2.5～5.8mm／a，相當(dāng)于-0.8～-1.8mGal／a的重力異常變化，反映出區(qū)域地殼垂直運(yùn)動強(qiáng)烈，并具有短期垂向運(yùn)動劇烈的波動特點(diǎn)[19］.重力場的分布表明，布格重力異常值變化劇烈，由負(fù)幾十毫伽突降到負(fù)幾百毫伽.根據(jù)Airy均衡模式，青藏高原東緣為弱負(fù)均衡重力異常區(qū)，幾乎處于均衡狀態(tài)；龍門山造山帶則為正均衡重力異常區(qū)，均衡重力異?？蛇_(dá)100×10-5m／s2；四川盆地為負(fù)均衡重力異常區(qū)[20］，青藏高原和揚(yáng)子克拉通重力已基本達(dá)到均衡，而龍門山造山帶重力卻尚未達(dá)均衡.由于龍門山地帶處在明顯的不均衡狀態(tài)，故深部物質(zhì)與能量存在強(qiáng)烈交換，具有特異的深層動力過程[1，21-22］，其動力演化過程復(fù)雜，不僅受到印度板塊俯沖的近東西向水平拉張與大構(gòu)造背景的影響，而且在深部垂向存在物質(zhì)的重新分異和劇烈的重力均衡調(diào)整作用.因此，青藏高原東緣重力均衡作用在動力效應(yīng)過程中的演化勢必十分引人注目.

本文采用有限元的數(shù)值方法，對龍門山造山帶及鄰區(qū)在印度板塊向北俯沖的作用下，依據(jù)位移場、應(yīng)力場、應(yīng)變場及應(yīng)變能密度分布的數(shù)值模擬結(jié)果，研究重力均衡效應(yīng)在橫貫松潘—甘孜、龍門山和四川盆地剖面轄區(qū)構(gòu)造運(yùn)動的動力學(xué)效應(yīng)，并據(jù)此探討龍門山地區(qū)地殼的流變結(jié)構(gòu)，進(jìn)而為研究汶川大地震的孕震環(huán)境與深部流變結(jié)構(gòu)提供參考依據(jù).

2 計算模型的構(gòu)建

本文取青藏高原東緣松潘—甘孜塊體、龍門山造山帶及其東側(cè)揚(yáng)子克拉通西北緣的四川盆地作為研究域.青藏高原東部已有人工源地震深部探測剖面8條，而穿越龍門山斷裂系，并與松潘—甘孜塊體和四川盆地相連的剖面主要有3條：阿爾金—都蘭—龍門山剖面[23］、巴塘（竹巴龍）—四川資中剖面[24］和阿壩—理縣—雙流剖面[25］.這三條剖面從不同的方向穿過龍門山造山帶并進(jìn)入四川盆地，所得該區(qū)深部殼、幔結(jié)構(gòu)有明顯變化，其速度分布亦存在顯著差異.結(jié)合天然地震觀測[26］以及電性結(jié)構(gòu)特征等方面的工作，滕吉文等[1，21］通過對該區(qū)高精度人工源深部地震探測剖面的綜合研究，提出了研究區(qū)殼、幔介質(zhì)結(jié)構(gòu)的參數(shù)分布表，如表1所示.

現(xiàn)取研究區(qū)域垂直深度為150km的空間，并將其劃分為地殼、巖石圈地幔和軟流圈3層，松潘—甘孜塊體地殼和巖石圈深度分別為60km和80km，四川盆地取為42km及105km，龍門山處的深度為在二者之間過渡.考慮到青藏高原東緣深約20km處存在一厚達(dá)5～10km的低速層，因此可將松潘—甘孜塊體的地殼劃分為上地殼厚15km、低速層厚5km及下地殼厚40km.在地表水平方向上，松潘—甘孜塊體的長度取200km，龍門山造山帶寬度取為60km，四川盆地取140km，模型水平向總長度為400km.在地勢形態(tài)上，為便于單元劃分，四川盆地東側(cè)高程取1km，與龍門山交界的西緣過渡帶為2.5km，龍門山塊體以東青藏高原松潘—甘孜地帶海拔高度取為5km.為簡化起見，除龍門山地區(qū)的地殼及巖石圈區(qū)域的過渡型邊界外，其它邊界均考慮為直立或是水平狀.

表1 研究區(qū)殼、幔介質(zhì)幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)Table 1 The geometrical structure parameters of the crust and mantle in the model

依據(jù)上述幾何模型，本項(xiàng)工作采用Ansys多物理場有限元分析軟件構(gòu)建了如圖1所示的單元模型，不同塊體的單元用不同的顏色來表示，各構(gòu)造單元表征著不同的空間狀態(tài)和物理-力學(xué)屬性.模型采用了8節(jié)點(diǎn)Plane183的四邊形平面單元，網(wǎng)格密度在軟流圈內(nèi)均設(shè)置為5×5km，其余層位均設(shè)置為3×3km，但對龍門山地帶的地殼和巖石圈地幔以及松潘—甘孜低速層的單元網(wǎng)格進(jìn)行加密，以得到更為精確的解答.整個有限元模型單元數(shù)9387，節(jié)點(diǎn)數(shù)28585.選用軟件自動選擇的稀疏矩陣求解器，它建立在與迭代法相對應(yīng)的直接消元法基礎(chǔ)上，即使存在病態(tài)矩陣也不會引起求解困難，但該求解器對內(nèi)存及硬盤的配置要求較高.

在計算過程中選擇平面應(yīng)變模式，二維模型邊界條件的施加方式對于計算結(jié)果有重要影響，即不合適的邊界條件易帶來不合實(shí)際乃至錯誤的結(jié)果解釋.因此，二維模型不僅需要在幾何尺度上盡量減小因區(qū)域過小而導(dǎo)致的邊界條件影響，同時要根據(jù)實(shí)際地質(zhì)構(gòu)造來合理約束其邊界條件.因而，模型東部邊界是穩(wěn)定的四川盆地，基于區(qū)域地表構(gòu)造展布，東部不是變形的主要區(qū)域，故此處邊界條件簡化為在模型的右邊界施加全約束，而模型底部的上地幔底界面只施加豎直向約束，使其水平向能自由移動.

在單元本構(gòu)關(guān)系的構(gòu)建中，青藏高原東北緣松潘—甘孜地區(qū)上地殼及四川盆地地殼設(shè)置為彈性，其余部分選擇為Maxwell體的黏彈性本構(gòu)關(guān)系.為了表征不同地體在構(gòu)造演化中的不同影響，本文對各地層采用了不同的物理-力學(xué)參數(shù).其中，四川盆地作為力學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定且堅硬的構(gòu)造體，地殼與巖石圈地幔介質(zhì)的彈性模量及黏滯系數(shù)均高于青藏高原東緣及龍門山地域.考慮到青藏高原東緣下地殼層處于溫度較高的狀態(tài)，速度低且發(fā)育有高導(dǎo)層，介質(zhì)力學(xué)屬性偏軟，體現(xiàn)了較強(qiáng)的流變性，因而松潘—甘孜塊體下地殼部分選取的黏滯系數(shù)小于龍門山地殼.

3 研究區(qū)重力均衡效應(yīng)的數(shù)值模擬研究

為了探討研究區(qū)構(gòu)造環(huán)境下的重力均衡效應(yīng)，本文采用了不同的初始力源，分別為只考慮重力效應(yīng)、只考慮水平力源效應(yīng)，以及綜合考慮水平力源和重力效應(yīng)雙重影響三種模型.第一種模型是在零初始位移和零初始應(yīng)力條件下，僅僅考慮由重力作用產(chǎn)生的應(yīng)力場作為初始場，這種模型常見于巨型高原重力坍塌對周邊區(qū)域應(yīng)力場作用的數(shù)值模擬工作[27］；第二種模型則不考慮重力的影響，只選取研究區(qū)的運(yùn)動學(xué)邊界條件，即速度約束.模型左端設(shè)定的速度應(yīng)滿足青藏高原東緣GPS資料獲得的速度場[28］，約2.5cm·a-1，這種模型常見于多數(shù)青藏高原隆升的數(shù)值模擬工作中[29］；第三種模型則綜合考慮了重力效應(yīng)和速度邊界條件的影響.為了進(jìn)行對比，三種模型中對應(yīng)單元所用的物理-力學(xué)參數(shù)相同，所選取的初始力學(xué)參數(shù)示于表2.各模型總的求解時限均為0.1Ma，即遠(yuǎn)大于巖石圈和軟流圈的黏彈性松弛時間（約數(shù)十至數(shù)千年），以達(dá)表征出各圈層重力均衡調(diào)整的效應(yīng).各求解所選用的時間步長依據(jù)計算收斂情況在5000～15000步之間不等，運(yùn)算時間步長均小于相應(yīng)黏度條件下的應(yīng)力松弛時間.

在三種模型所分別計算得到的豎直方向的應(yīng)變場和位移矢量場分布中（圖2），虛線表征變形前的模型幾何形狀（后同）.由垂向應(yīng)變結(jié)果可見，四川盆地地殼與軟流圈的應(yīng)變場大小趨近于零，保持了穩(wěn)定的狀態(tài)，體現(xiàn)了堅硬的力學(xué)性質(zhì).

從豎直向應(yīng)變場的計算結(jié)果看，模型一中（圖2a1），由于只受到重力作用，四川盆地整體變形較小，在龍門山地域及松潘—甘孜地塊深部應(yīng)變則呈明顯的層狀分布，豎直向應(yīng)變均基本屬于壓縮狀態(tài)，數(shù)值大小隨深度遞增；模型二（圖2b1）受到水平向的壓縮力源，計算結(jié)果呈現(xiàn)出明顯的塊狀分布，顯現(xiàn)了張應(yīng)力的狀態(tài)，數(shù)值大小明顯地體現(xiàn)出三個不同塊體之間的差別.松潘—甘孜塊體彈性的上地殼豎直向應(yīng)變值大小趨近于零，自低速層以下應(yīng)變值顯著增加，但基本上屬于一致變形的趨勢.相比應(yīng)變場相對簡單的松潘—甘孜塊體和四川盆地，龍門山地域豎直向應(yīng)變總體上呈現(xiàn)出從青藏高原東緣到四川盆地之間過渡型的復(fù)雜而又混亂的形態(tài).地殼上部，尤其是與青藏高原東緣低速層抬升尖滅區(qū)域相接觸的部位，為整個模型中豎直向應(yīng)變值最大的區(qū)域，屬于應(yīng)力最為集中的地方，也正是汶川8.0級大地震發(fā)生的邊界區(qū)；與模型一和模型二中比較單一的壓縮或拉張的垂向應(yīng)變場不同，模型三（圖2c1）垂向應(yīng)變場則不但有壓縮向，也存在拉張效應(yīng)的區(qū)域，而且形態(tài)分布更為復(fù)雜，各塊體內(nèi)部存在著比模型二明顯的層狀分布，呈現(xiàn)出壓縮力源作用下的重力分層調(diào)整機(jī)制.同樣，龍門山區(qū)域在與松潘—甘孜塊體尖滅的低速層相連的地方依然是應(yīng)力最為集中、應(yīng)變值最大的區(qū)域.與模型二不同的是龍門山下方巖石圈與軟流圈分界的區(qū)域存在明顯的應(yīng)力、應(yīng)變集中效應(yīng)，這個區(qū)域的集中突變性在模型一中亦有所體現(xiàn).

從位移場的矢量計算結(jié)果看，模型一（圖2a2）中位移量最大的區(qū)域發(fā)生在松潘—甘孜上地殼，其下方呈現(xiàn)層狀分布，位移變形量逐漸減小，體現(xiàn)了深部巖石的靜水壓力效應(yīng).由于右端固支，而且四川盆地殼、幔介質(zhì)力學(xué)性質(zhì)相對堅硬，呈現(xiàn)出向左端位移量逐漸增大的帶狀趨勢，而在此之間的龍門山區(qū)域卻具有明顯的從層狀過渡到帶狀的效應(yīng).龍門山下方自巖石圈地幔深度開始，位移矢量方向便由重力作用下的向下方向逐漸發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在龍門山與四川盆地巖石圈地幔相接的地方出現(xiàn)明顯向右的位移方向，呈現(xiàn)出高原東緣及龍門山軟流圈在四川盆地下方東向運(yùn)移并下沉的趨勢；模型二（圖2b2）中，松潘—甘孜塊體在龍門山區(qū)域呈現(xiàn)出明顯的推覆構(gòu)造，受到四川盆地的阻礙，而四川盆地位移變化量很??；模型三（圖2c2）在地殼深度范圍內(nèi)呈現(xiàn)出與模型二一樣的趨勢，但在巖石圈地幔及軟流圈深度處卻表現(xiàn)出與模型一類似的效應(yīng)，即體現(xiàn)在由于受到邊界壓縮效應(yīng)，青藏高原東緣在向東擴(kuò)展的過程中，其深部物質(zhì)在遇到堅硬的四川盆地時，部分物質(zhì)形成分叉，向下繞過四川盆地較厚的巖石圈后逐漸下沉，而這也正是模型一和模型二兩者之間明顯的差異之一.

表2 計算模型中的力學(xué)參數(shù)Table 2 The mechanical parameters of materials in the model

在地球物理深部探測所得結(jié)果的基礎(chǔ)上由于簡化而得的物理-力學(xué)模型，與實(shí)際地質(zhì)構(gòu)造之間尚存在一定的差異，二維模型中各塊體初始幾何形態(tài)同樣會給計算帶來一定的影響.若四川盆地巖石圈厚度明顯增加，不僅四川盆地深部塊體的初始幾何形態(tài)會改變，龍門山下方巖石圈形態(tài)亦會隨之改變.模擬計算結(jié)果顯示，各塊體的位移場、應(yīng)力和應(yīng)變場其計算結(jié)果在數(shù)值大小上雖然有一定程度的改變，但其演化形態(tài)的相互關(guān)系基本不變.

由此可見，盡管龍門山地區(qū)地表地形變化劇烈，深部地殼厚度及地殼密度差異明顯，不僅導(dǎo)致其與鄰近的四川盆地存在巨大的橫向重力偏應(yīng)力梯度差，同時它又遠(yuǎn)離印度板塊呈北向擠壓的區(qū)域，其主應(yīng)力方向已經(jīng)由喜馬拉雅造山帶的近南北向轉(zhuǎn)化為近東西向.本文數(shù)值模擬結(jié)果表明，就最主要的動力學(xué)效應(yīng)而言，印度板塊向北的運(yùn)動推力依然是龍門山地區(qū)深部動力學(xué)響應(yīng)的主導(dǎo)因素，它決定了該研究區(qū)的主應(yīng)力方向，并且促使龍門山地帶的地殼上部與青藏高原東緣低速層抬升、尖滅部位相接處成為應(yīng)力、應(yīng)變最為集中的區(qū)域.然而，深部重力均衡效應(yīng)導(dǎo)致了復(fù)雜的垂向動力學(xué)效應(yīng)，引起了深部物質(zhì)極為復(fù)雜的運(yùn)移過程.

4 龍門山地殼流變性的探討

基于模型三的研究還發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)巖石圈地幔及軟流圈流變性的改變，尤其是黏度的改變，對整體動力學(xué)過程影響并不明顯，可以說是并不敏感.但龍門山地帶地殼黏度的改變，卻會引起研究區(qū)均衡重力場的動力學(xué)效應(yīng)發(fā)生明顯的變化.可見，基于研究區(qū)均衡重力場動力學(xué)過程的數(shù)值模擬，乃是探索研究區(qū)龍門山造山帶深部地殼流變結(jié)構(gòu)及動力學(xué)響應(yīng)的重要參考手段.

因此，在進(jìn)一步的研究中，仍選用上述重力場效應(yīng)及速度邊界條件共存的第三種模型，在其所采用的初始力學(xué)參數(shù)中，各塊體的本構(gòu)關(guān)系不變，彈性參數(shù)的選取亦不變，黏度系數(shù)的選取則分別改變?yōu)樗膳恕首蔚貧さ退賹訛?.0×1020Pa·s，下地殼為5.0×1019Pa·s，龍門山地殼為1.0×1022Pa·s，松潘—甘孜、龍門山及四川盆地的巖石圈地幔黏度為5.0×1021Pa·s，軟流圈黏度為1.0×1020Pa·s.左邊界速度場依然為2.5cm·a-1，模型總的求解時間為1Ma，所選取的時間步數(shù)為35000步，其余求解設(shè)置不變.

圖3分別是0.25Ma（圖3a）、0.50Ma（圖3b）、0.75Ma（圖3c）及1.0Ma（圖3d）時計算所得的位移場分布圖，而圖4則是各個階段所對應(yīng)的位移矢量場分布圖.與虛線所代表的塊體初始幾何形態(tài)相對照，由圖見，在整個構(gòu)造變形中，松潘—甘孜地塊及四川盆地位移場總的變形趨勢變化不大，而龍門山地帶變化明顯.圖中顯示，松潘—甘孜塊體及四川盆地所夾持的龍門山地帶表現(xiàn)出明顯的地殼縮短作用，推覆構(gòu)造增長發(fā)育明顯，反映出該區(qū)承載了青藏高原東緣現(xiàn)今地表的構(gòu)造變形特征.同樣，從位移矢量場的分布特征可以看出，龍門山區(qū)域地殼在縮短的過程中，受到堅硬四川盆地塊體的阻擋，青藏高原東緣地殼低速層在壓縮過程中不僅向上抬升，而且下地殼物質(zhì)受到低速層影響，該低速層為滑脫面，向上運(yùn)移，形成地表的推覆構(gòu)造體系.而更深部位物質(zhì)則形成了以軟流圈頂部為滑脫面，在向東運(yùn)移的過程中向下潛沒于四川盆地巖石圈深處.

圖5和圖6分別展示了四個階段應(yīng)變能及彈性應(yīng)變能密度的分布.通過計算可得該研究區(qū)地殼內(nèi)能量最為聚集的地方出現(xiàn)在龍門山地區(qū)深度約20km處，即汶川地震發(fā)震深度15±5km處[1］.在龍門山地帶的地殼流變性變化時，則不論是增大還是降低其黏度達(dá)到一階，也不論是在龍門山，還是在整個研究區(qū)的地殼深度范圍內(nèi)，不同地質(zhì)時期，均無明顯的能量聚集區(qū)，即無法形成孕震能量儲集的優(yōu)勢層位.

可見，基于黏彈性的流變結(jié)構(gòu)模式，在流變性的對比中，龍門山地帶地殼的黏度從力學(xué)性質(zhì)上并不同于松潘—甘孜地塊下地殼那樣“熱”、“軟”，至少在其地殼上部并不容易發(fā)生塑性變形，而體現(xiàn)出較為“硬”的變形特征.

圖7a顯示1.0Ma之后模型垂向位移的等值線分布，沿龍門山地殼中間區(qū)域選取不同深度的5個點(diǎn)（點(diǎn)1：地表；點(diǎn)2：8.8km；點(diǎn)3：21.4km；點(diǎn)4：36.2km；點(diǎn)5：51.4km），其隨時間演化的垂向位移如圖7b所示.在三個塊體地殼部分中，龍門山地殼變形最為明顯，它與松潘—甘孜殼內(nèi)低速層相連接的部分變形尤為突出，低速層和下地殼前沿有向上抬升趨勢，并出現(xiàn)尖滅的現(xiàn)象，尖滅處亦是整個模型垂向位移，即隆升變形最為劇烈的區(qū)域.而圖7b顯示，在計算模型中，1Ma的時間尺度上，龍門山地殼內(nèi)除選取的地表節(jié)點(diǎn)隆升高度約12km，深部四個節(jié)點(diǎn)的隆升高度均在3～6km，其隆升速度約為3～6mm·a-1.由此，模型計算所得的豎向隆升速度與王慶良等[30］采用以相鄰水準(zhǔn)點(diǎn)間高差變化速率為觀測值的垂直形變網(wǎng)平差方法獲得的川西地區(qū)近30年來的長期地殼垂直運(yùn)動速度場2.5～5.0mm·a-1的值基本一致.然而，不論是空間的水平向和深度方向，還是時間尺度上，龍門山地殼隆升情況均表現(xiàn)為差異性隆升，并非一致隆升.

5 討論和結(jié)論

均衡重力異常場是深部殼、幔物質(zhì)運(yùn)動產(chǎn)生的靜力平衡在重力場中的表征，變化幅度常隨著新構(gòu)造運(yùn)動強(qiáng)度的增加而增加，研究均衡破壞可以了解區(qū)域內(nèi)部發(fā)生的作用并獲得有關(guān)新構(gòu)造運(yùn)動信息.因此，青藏高原東緣地貌與重力均衡之間的關(guān)系，對該區(qū)地球動力學(xué)研究具有十分重要的意義，同時，由于研究區(qū)當(dāng)前動力學(xué)意義的解釋常根據(jù)水平方向的觀測結(jié)果（如GPS）來構(gòu)建，因而垂向運(yùn)動特征亟待進(jìn)一步加強(qiáng)（王謙身，2010會議交流）.

（1）本文基于青藏高原東緣橫穿松潘—甘孜、龍門山地帶和四川盆地剖面的結(jié)構(gòu)中重力均衡的動力學(xué)意義探討，王謙身等[31］的研究表明：根據(jù)Airy大陸均衡理論，理論均衡地殼厚度D=T+t，不同地形高程時該處地殼具有的理論均衡厚度t=4.45×H（H為地形高程），本研究區(qū)標(biāo)準(zhǔn)均衡地殼厚度T可近似地確定為39km.帶入各塊體的地形高程，可得研究區(qū)地殼理論均衡厚度分別為：松潘—甘孜塊體約為61km，四川盆地約為43km，龍門山造山帶在50～60km之間.顯見相比之下，本文模型中松潘—甘孜塊體和四川盆地的地殼基本達(dá)到重力均衡，而龍門山地帶急劇變化的地形導(dǎo)致該區(qū)重力場處于明顯的不均衡狀態(tài)之下[31］.在印度板塊的水平向擠壓與本地區(qū)重力均衡垂向上調(diào)節(jié)的共同作用下，深部物質(zhì)的重新分異、調(diào)整和運(yùn)動當(dāng)必會導(dǎo)致其深部復(fù)雜的物質(zhì)與能量的強(qiáng)烈交換[32］，而垂向運(yùn)動則會導(dǎo)致水平向上更為復(fù)雜的構(gòu)造運(yùn)動.這對龍門山地區(qū)構(gòu)造運(yùn)動的深層動力學(xué)效應(yīng)具有明顯的影響，形成了特異的深層動力過程.

（2）四川盆地對青藏高原東部深部物質(zhì)向東流動所起到的阻滯作用不僅僅局限于地殼尺度，而是深達(dá)上地幔軟流圈的頂部，即整個巖石圈（包括地殼和上地幔蓋層）[1，21，33］.

青藏高原殼、幔物質(zhì)在東向運(yùn)移的過程中，受到四川盆地剛性殼、幔物質(zhì)阻滯后，一部分繞四川盆地向東南和東北方向運(yùn)移，體現(xiàn)為深部物質(zhì)呈水平方向運(yùn)動，這也得到大地電磁測深等相關(guān)工作支持；而另外一部分的巖石圈深部物質(zhì)以低速層（圈）為滑脫面，沿龍門山斷裂系向上運(yùn)移，并在龍門山下方軟流圈深處東向運(yùn)移過程中向下潛入地幔，這可表現(xiàn)為該研究區(qū)印度-歐亞大陸連續(xù)匯聚時殼、幔物質(zhì)運(yùn)移的另外一種補(bǔ)償方式.

（3）相對于四川盆地，該研究區(qū)的川西高原及松潘—甘孜地塊部分，即貢嘎山相對四川盆地的現(xiàn)今隆起速率至少為5.8mm·a-1，其隆升速率之大，與喜馬拉雅山5～10mm·a-1的隆起速率相比亦不逞多讓.位于雅江、理塘之間的剪子彎山—卡子拉山地區(qū)現(xiàn)今隆起速率亦達(dá)4.0～4.8mm·a-1，可見研究區(qū)除四川盆地之外，現(xiàn)今仍處在差異性的快速隆升階段[30］.

基于青藏高原東緣的快速隆升伴隨著大規(guī)模的侵蝕作用[34］，自中新世中晚期（12Ma）以來，估計有8～10km的地殼物質(zhì)被剝蝕[35］，其剝蝕量之大，所引起的地殼均衡反彈，對研究區(qū)動力學(xué)效應(yīng)有著巨大的影響.當(dāng)然穩(wěn)定的四川盆地亦不平靜，Richardson等[36］的研究表明，四川盆地在過去40Ma年里，其上覆的沉積蓋層中有厚達(dá)1～4km的層位被剝蝕掉.這種鄰近區(qū)域不平衡的剝蝕量，將必使構(gòu)造演化的動力學(xué)效應(yīng)趨于愈發(fā)復(fù)雜化.

由此可見，在基于該區(qū)地殼與上地幔深、淺部物質(zhì)相互作用研究，并結(jié)合龍門山地區(qū)殼、幔介質(zhì)屬性和結(jié)構(gòu)變異以及地表剝蝕等信息，由擠壓縮短與地表剝蝕共同作用下的重力均衡調(diào)整模型，可以合理地解釋龍門山—青藏高原周緣最陡地形梯級帶地區(qū)的動力學(xué)響應(yīng)并可提供重要的深層過程參考依據(jù)[37-38］.

（4）松潘—甘孜在與龍門山交界處低速層發(fā)生尖滅的地方容易形成能量儲集的優(yōu)勢層位[1，39］，表明龍門山造山帶東西兩側(cè)顯著的地形高差、大幅度的地殼厚度變化、介質(zhì)屬性和分層差異變化對汶川地震的孕育、發(fā)生和發(fā)展在能量儲集方面均起到了關(guān)鍵性的作用.可見，松潘—甘孜塊體、龍門山造山帶和四川盆地所組成的推覆構(gòu)造系統(tǒng)不僅承載著青藏高原東緣現(xiàn)今的構(gòu)造變形，同時其能量儲集方式還控制著這里的強(qiáng)震活動和發(fā)生與發(fā)展的趨勢.

此外，應(yīng)當(dāng)清晰地認(rèn)識到，應(yīng)變能量首先開始在龍門山造山帶地帶的地殼中與松潘—甘孜寬體交界的西段一側(cè)儲集，隨著地表推覆構(gòu)造的發(fā)育，其能量儲集區(qū)逐漸向中部及東部擴(kuò)展.本文前述有關(guān)龍門山造山帶地帶地殼的流變性特征研究表明，其上部地殼具備較強(qiáng)的力學(xué)剛度，變形破裂將以脆性破裂的方式為主.因此龍門山地殼中所發(fā)育的復(fù)雜深部斷裂同樣可以使得龍門山造山帶中段及東段的上、中地殼也均能成為能量儲集危險度很高的地段.地震容易在應(yīng)力集中達(dá)臨界時突發(fā)，而并不一定穩(wěn)定在某一區(qū)段.同樣，這種能量儲集差異的動力學(xué)過程所揭示的現(xiàn)象和發(fā)震斷層西側(cè)上盤的逆沖規(guī)模大于東側(cè)四川盆地俯沖的事實(shí)相一致，故顯示了汶川大震逆沖型發(fā)震斷層地帶獨(dú)特的異常響應(yīng).

也有學(xué)者[3］的研究認(rèn)為，龍門山西側(cè)的應(yīng)變率強(qiáng)度乃是東側(cè)的近4倍，而且衰減頻度東側(cè)亦比西側(cè)快.

（5）由于資料的限制，本文采用的力學(xué)模型在物性參數(shù)和幾何關(guān)系上均做了一些必要的簡化處理，這對計算結(jié)果的量值會有一定影響，但對探索其深層過程和動力學(xué)響應(yīng)的軌跡是十分有益的.顯然隨著工作不斷深入和數(shù)據(jù)的不斷采集，認(rèn)識將必會深化，并將會不斷完善，取得更為逼近實(shí)際地球動力學(xué)過程的結(jié)果[40-44］.

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