趙 靜，占 偉，任金衛(wèi)，江在森，顧 鐵，劉 杰，牛安福，苑爭一

1. 中國地震局地質研究所，北京 100029； 2. 中國地震臺網中心，北京 100045； 3. 中國地震局第一監(jiān)測中心，天津 300180； 4. 中國地震局地震預測研究所，北京 100036； 5. 四川省地震局，四川 成都 610041

斷層愈合是指震間期斷層恢復強度的過程，在大地震中破裂的斷層將在下一次大地震前愈合并重新閉鎖[1-2]，為彈性能量積累創(chuàng)造條件。愈合速率主要與壓力、溫度、礦物、裂隙閉合、沉淀作用、生物生長等有關[3-7]，是控制地震周期的關鍵機制[8-9]。因此，研究震后斷層愈合過程對深入理解地震機理、地震斷裂理論[10]、地震周期全過程[11]和預測未來地震風險[2]等具有重要意義。汶川地震后龍門山斷層中北段基本完全破裂，而西南段并沒有發(fā)生破裂，中段震源周邊斷層面的愈合過程和西南段斷層的閉鎖演化特征，為認識大陸高角度逆沖型強震后斷層愈合機制和彈性應變能積累提供了一次很好的研究機會。GPS技術是監(jiān)測現(xiàn)今地殼運動的一種強有力的工具[12]，能夠監(jiān)測到斷裂帶及周邊區(qū)域在強震孕育、發(fā)生和調整過程中出現(xiàn)的地殼動態(tài)變形。汶川地震前龍門山斷裂帶周邊尤其是其北西側GPS觀測站點相對較少，汶川地震后中國地震局地震預測研究所在龍門山斷裂帶西南段周邊布設了10個GPS連續(xù)觀測站、在鮮水河-安寧河斷裂帶周邊布設了4個GPS連續(xù)觀測站。這些站點與中國大陸構造環(huán)境監(jiān)測網絡、四川省地震局布設的GPS連續(xù)站(圖1)為我們利用大地測量資料持續(xù)監(jiān)測和研究龍門山斷層中南段在汶川震后的閉鎖動態(tài)特征與愈合過程提供了強有力的支撐。

一些研究學者通過深鉆斷裂帶滲透率結果[7]、地震波速度結果[13]、b值結果[14]等推斷汶川地震后龍門山斷層正在快速愈合，同時摩擦試驗結果[15-16]也表明汶川地震后龍門山斷層存在快速愈合的可能。由于深鉆斷裂帶滲透率結果，對于汶川地震二百多千米長的破裂帶而言只是一個點，不一定能代表整個破裂帶的滲透率情況；地震波速度結果和b值結果只能推斷斷層的愈合情況，并不是直接表征斷層愈合的結果，可能斷層還沒有愈合，但是地震波速度或b值已經恢復了；摩擦試驗結果無法給出斷層實際愈合時間的概念，只能得到不同斷層愈合的相對快慢；而GPS結果為最直接的能夠反映斷層運動特征的地表觀測結果，是更加直觀和客觀的結果，而且GPS時間序列能夠對斷層的運動和愈合過程進行連續(xù)跟蹤，并給出斷層愈合時間。目前在龍門山地區(qū)尚較少有學者利用GPS時間序列通過反演方法研究斷層面閉鎖程度和愈合過程動態(tài)演化特征，本文在收集了龍門山地區(qū)豐富的GPS連續(xù)站資料，并能夠對龍門山斷層中南段進行有效約束的情況下，試圖利用GPS連續(xù)站2010.30—2013.30 這3年時間序列的解算結果，分不同時間尺度，采用TDEFNODE負位錯程序[17]反演汶川地震后龍門山斷層中南段閉鎖程度和滑動虧損速率的動態(tài)變化，并將結果與其他手段研究結果進行對比，歸納分析中段斷層不同位置愈合過程的時空演化特征、滑動速率的空間差異等，討論西南段斷層的地震危險背景。

1 TDEFNODE方法原理

文獻[17]給出了TDEFNODE負位錯軟件的相關說明。該程序能夠利用GPS日值時間序列，實現(xiàn)對斷層運動和閉鎖狀態(tài)的連續(xù)跟蹤，并在一些海洋俯沖帶地區(qū)同時考慮斷層閉鎖和慢地震的影響進行反演計算[18-21]；還能夠利用同震數據進行斷層面同震滑動分布研究、利用震后數據進行震后變形特征分析等[22]。

TDEFNODE為考慮中上地殼運動與變形的負位錯反演程序，程序假定塊體邊界下部的塑性區(qū)可以自由滑動，其上部的彈性區(qū)因斷層存在閉鎖作用(部分閉鎖或完全閉鎖)而限制了相對運動并導致應力應變積累。因此地表點的運動為塊體旋轉、塊體內部永久應變和塊體邊界由于斷層閉鎖而引起的彈性變形之和，利用GPS時間序列，在對年周期、半年周期、突跳等信號進行擬合的同時，通過非線性反演方法，求得塊體旋轉角速度、塊體內部永久應變、塊體邊界斷層閉鎖程度和滑動虧損速率等。反演計算時，將斷層幾何形狀作為斷層參數輸入值，通過分布在斷層面上的節(jié)點表示斷層的三維結構，節(jié)點先沿等深線分布，每條等深線包含相同數量的節(jié)點，再垂直于等深線分布。利用程序可計算得到每個節(jié)點處斷層閉鎖程度，進而通過雙線性插值方法計算相鄰節(jié)點之間斷層小網格區(qū)域的閉鎖程度，斷層閉鎖程度與該處斷層長期滑動速率的乘積即為滑動虧損速率[23]。

負位錯反演模型理論表達式為

Gim(X,Xnk)[hΩf×Xnk]·m

(1)

當通過模擬退火、網格搜索等技術，使得χn2+

∑Pk最小時，塊體旋轉角速度、塊體內部永久應變、塊體邊界斷層閉鎖程度等參數求得最佳擬合值。其中

(2)

式中，ri為殘差；f為權比因子(用于對不同類型觀測數據進行定權，并考慮未包括在數據不確定性估計中的額外不確定性)；σi為標準差；dof為自由度(觀測值數量-自由參數數量)[23]。Pk為其他懲罰因子，主要用于將參數保持在指定范圍和將平滑因子應用于滑動分布[25]。

2 數據與模型

2.1 GPS點位分布與斷層模型

本研究所用數據包括中國大陸構造環(huán)境監(jiān)測網絡的連續(xù)站、中國地震局地震預測研究所和四川省地震局布設的連續(xù)站(圖1)。由于研究區(qū)域內的GPS流動觀測站在2010.30—2013.30時間段，僅有2011年一期觀測，流動觀測結果與3年尺度連續(xù)觀測結果時間上不能夠重合，且流動觀測為兩年一期，無法與年尺度的連續(xù)觀測結果時間上重合，因此本次反演僅用了連續(xù)觀測結果。本文研究重點為龍門山斷層中南段，因為鮮水河斷裂帶與龍門山斷裂帶在青藏高原東緣交叉，青藏高原的運動變形擴展到該區(qū)域時，這兩條斷裂帶之間的運動與變形存在著較強的相互影響，因此本研究在建立塊體和斷層系統(tǒng)模型時同時考慮了上述兩條斷裂帶，并考慮到活動塊體內部相對穩(wěn)定、運動與變形相對一致的特點[26]，以及周邊主干斷層分布，將研究區(qū)域以龍門山斷層和鮮水河斷層為邊界劃分為3個塊體，其中塊體1為龍門山塊體的部分區(qū)域、塊體2為四川盆地的部分區(qū)域、塊體3為川西北塊體的部分區(qū)域；塊體1和塊體2之間為龍門山斷層模型，塊體1和塊體3之間為鮮水河斷層模型(圖1)。

蘆山地震后，文獻[27]根據科學考察結果分析認為蘆山地震的發(fā)震斷層為地殼中正在形成的新生盲逆斷層，文獻[28]對蘆山震中周邊的GPS連續(xù)觀測站進行了野外現(xiàn)場考察，文獻[29]利用布設在龍門山斷層西南段周邊較豐富的GPS連續(xù)站和流動站資料，對蘆山地震破裂斷層面的展布和同震滑動分布作了詳細分析。本文根據地震精定位結果顯示的蘆山地震發(fā)震斷層結構[27]和蘆山地震同震破裂模型的研究結果[29]，將龍門山斷層中南段模型設置如下：斷層走向設置為208°、斷層傾角設置為43°，斷層總長度為325 km、斷層面總寬度為36 km。

圖1 龍門山斷層中南段周邊GPS連續(xù)站場地分布Fig.1 Distribution of continuous GPS stations around the middle-southern segment of the Longmenshan fault

一般斷層淺部閉鎖程度和滑動虧損速率變化相對較為緩和，深部變化相對陡一些，特別是在震源深度附近，因此在0～12 km深度設置等深線的深度為6 km，而在12～24 km深度設置等深線的深度為4 km，主要目的是在有限的節(jié)點設置情況下，盡量展現(xiàn)斷層閉鎖程度和滑動虧損速率的變化梯度。另外，將24.6 km深度設置為蠕滑深度，該深度以下斷層是蠕滑狀態(tài)。綜上所述，總共沿斷層走向設置7條等深線，深度依次為0.1、6、12、16、20、24和24.6 km。沿著斷層走向方向，每條等深線上設置11個節(jié)點，由于蘆山震中區(qū)域布設了相對較多的GPS連續(xù)站，為了使反演結果顯示汶川震中至蘆山震中閉鎖程度的過渡變化，因此節(jié)點設置較密。

2.2 GPS時間序列解算

解算GPS時間序列時，首先使用GAMIT/GLOBK軟件[30-31]將GPS連續(xù)站觀測數據與309個全球均勻分布的IGS站數據一并解算。解算單日松弛解時，天線相位中心模型采用IGS提供的絕對PCVs模型[32]，海潮模型使用FES2004[33]，對流層映射函數選用GMF[34]，考慮到龍門山地區(qū)屬于內陸地區(qū)，海潮的非潮汐對該區(qū)域影響相對較小，同時大氣的非潮汐在小范圍空間內比較一致，因此在GPS數據處理中，暫時沒有考慮海潮和大氣非潮汐改正；然后使用QOCA軟件[35]聯(lián)合所有的單天解進行整體平差，在309個IGS站中選取80個全球范圍內均勻分布的測站作為框架點，通過這些框架點求解相對于全球參考框架ITRF2008[36]的相似變換參數，從而獲得各測站在ITRF2008下的坐標時間序列[37]。在GAMIT軟件處理時，將所有測站分為多個子網，每個子網測站數不超過100個，且每個子網間有5～10個公共點。為了保證數據處理的自洽性，在整體平差時沒有采用IGS提供的全球范圍h文件，同時為了能在全球范圍內選出足夠多的框架點，因此本文用GAMIT軟件處理中國境內的數據時，每天下載309個IGS站數據一起平差處理。

GPS時間序列數據的時間跨度為2010.30—2013.30，具體時間段為蘆山地震前3整年時間，選擇這個時間段主要因為很多GPS測站在2010年以后才開始有觀測數據，因此為了有更多的測站資料參與計算，對反演模型提供更好的約束，并考慮到汶川震后影響的減弱，本文的數據沒有從2008年開始。此外，由于四川省地震局布設的部分連續(xù)站在2010年沒有數據，因此部分測站沒有參與反演計算(所有參與反演計算的點見表1)。

3 研究結果

3.1 最優(yōu)模型選擇

圖2和表1展示了利用3年GPS時間序列反演得到的30個站點的總速率、塊體剛性運動產生的旋轉速率、塊體內部永久應變產生的永久應變速率和斷層閉鎖產生的彈性應變速率，因為模型設置時，將塊體2設置為參考塊體且無內部變形，因此塊體2的旋轉速率和永久應變速率均為0(表1)。反演得到的由于斷層閉鎖引起的彈性應變速率結果(圖2，表1)顯示，相對于塊體2和塊體3，塊體1內GPS點的彈性應變速率較大，特別是靠近龍門山斷層西南段的GPS點的彈性應變速率更大，其中以LS05、SCTQ、LS06點的彈性應變速率最大(圖2(b))；塊體2內最靠近斷層的YAAN點和QLAI點的彈性應變速率較大，其他點的彈性應變速率較小。以上結果表明，斷層閉鎖對地表斷層附近點的影響最明顯，隨著與斷層垂直距離的增大，斷層閉鎖造成的影響程度逐漸降低；同時，龍門山斷層西南段閉鎖對北西側的龍門山塊體造成的影響明顯高于對南東側的四川盆地造成的影響，表明目前積累的彈性應變能主要集中在北西側的龍門山塊體內，這與汶川地震前龍門山斷層中北段的變形特征[38-39]和汶川地震同震能量釋放特征[40-41]相似。

通過將模型反演所得各點的GPS總速率值與由時間序列直接擬合得到的速率值進行對比，即對比模型擬合速率殘差，能夠在一定程度上檢驗反演結果擬合的好壞，圖3(a)結果顯示速率模型值與時間序列擬合值相符性較好，表明模型擬合效果較好。同時GPS站點3個方向的時間序列觀測值與模型反演值能夠顯示各個站點的具體擬合情況，圖3(b)—圖3(d)給出了LS05站點(距離龍門山斷層很近且彈性應變速率很大，具體位置見圖2(b))的擬合結果，圖3(b)為東西(EW)向觀測值與反演值、圖3(c)為南北(NS)向觀測值與反演值、圖3(d)為U向觀測值與反演值，結果顯示整體擬合效果較好，表明反演結果可靠。

表1 2010.30—2013.30期間GPS總速率、旋轉速率、永久應變速率和彈性應變速率

圖2 2010.30—2013.30期間GPS運動速率反演結果(相對于塊體2)Fig.2 The inversion results of GPS velocity fields from 2010.30 to 2013.30 (related to block 2)

圖3 2010.30—2013.30期間GPS速率與LS05點時間序列擬合結果Fig.3 The fitting results of GPS velocity field and time series of LS05 from 2010.30 to 2013.30

3.2 斷層閉鎖程度與滑動虧損速率反演結果

圖4為最優(yōu)模型反演所得2010.30—2013.30期間龍門山斷層中南段的閉鎖程度和滑動虧損速率結果。圖4(a)、圖4(c)結果顯示，汶川震中周邊在經歷了汶川地震破裂解鎖后，正在逐漸恢復閉鎖，震中處閉鎖程度約為0.5；蘆山震中周邊尤其是西南方向斷層處于完全閉鎖狀態(tài)，表明汶川地震對該區(qū)域斷層的閉鎖沒有產生顯著影響。圖4(b)、圖4(d)結果顯示，龍門山斷層中南段的滑動虧損速率基本從斷層面南西(SW)端至北東(NE)端逐漸減小，西南端周邊滑動虧損速率最大值約為21 mm/a，至東北端滑動虧損速率逐漸過渡為蠕滑，其中蘆山震中處滑動虧損速率約為16 mm/a，汶川震中處滑動虧損速率約為6 mm/a。龍門山斷層中南段較大的滑動虧損速率與文獻[42—43]所給出的汶川震后斷層兩側近場區(qū)域的相對運動速率基本一致，主要反映了汶川震后的影響作用。

圖5為垂直龍門山斷層模型的兩條剖面擬合結果(剖面位置見圖2)，其中剖面長約285 km，剖面1跨龍門山斷層中段，寬100 km；剖面2跨龍門山斷層西南段，寬120 km。圖中紅色線為垂直斷層運動的模型擬合結果，斜率為負表示擠壓，反之為拉張；藍色線為平行斷層運動的模型擬合結果，斜率為負表示右旋，反之為左旋。圖5(a)結果表明，龍門山斷層中段垂直斷層擠壓滑動速率在斷層處有約6.4 mm/a的階躍，斷層兩側存在明顯的運動差異，表明目前該處斷層仍處于蠕滑狀態(tài)，這與圖4汶川震中NE側斷層閉鎖很弱的結果是一致的；平行斷層右旋走滑速率在斷層處并沒有明顯的階躍，表明龍門山斷層中段目前的蠕滑運動以垂直斷層的擠壓運動為主，而右旋走滑運動較弱，但在塊體1內部165 km范圍內有約8.8 mm/a的右旋扭動量，平均右旋扭動變形率為5.3×10-8/a(即：0.053 mm/km/a)，明顯高于汶川震前的(2.1～2.6)×10-8/a[41,44]，表明塊體1內部的右旋扭動變形很明顯。圖5(b)結果表明，龍門山斷層西南段垂直斷層擠壓滑動速率在斷層處有約1.4 mm/a的小階躍，而且在塊體1內部165 km范圍內有約9.2 mm/a的擠壓變形，平均擠壓變形率為5.6×10-8/a，明顯高于汶川震前的(0.7～1.3)×10-8/a[41,44]，也明顯高于中段的約3.0 mm/a，在塊體2內部120 km范圍內有約3.6 mm/a的擠壓變形，明顯高于中段的約0.9 mm/a；垂直斷層模型擬合速度結果基本符合反正切函數[45]的分布特征，這些結果表明龍門山斷層西南段閉鎖很強，積累擠壓彈性應變能的速率更快。龍門山斷層西南段平行斷層走滑速率在斷層處也沒有明顯的階躍，近斷層處表現(xiàn)出左旋走滑運動特征，這與蘆山地震同震破裂特征一致[29,46]，遠場塊體之間表現(xiàn)出右旋運動特征；在塊體1內部165 km范圍內有約5.6 mm/a的右旋扭動量，低于中段的約8.8 mm/a右旋扭動量。龍門山斷層中段和西南段近斷層處不同走滑運動特征，表明塊體1內部變形在靠近龍門山斷層處表現(xiàn)出扇形分布特征，在龍門山斷層兩個端點處作擠出運動。

圖6為利用年尺度GPS時間序列反演得到的龍門山斷層中南段最優(yōu)模型閉鎖程度。2010.30—2011.30結果(圖6(a))顯示汶川地震后，破裂解鎖的震中周邊雖然正在逐漸恢復閉鎖，但閉鎖依然較弱，閉鎖程度約為0.1；蘆山震中周邊尤其西南方向斷層處于完全閉鎖狀態(tài)。2011.30—2012.30結果(圖6(b))顯示汶川震中附近的閉鎖程度在逐漸增強，閉鎖程度約為0.4，閉鎖范圍也在逐漸擴大；蘆山震中周邊的閉鎖程度沒有發(fā)生太大變化。2012.30—2013.30結果(圖6(c))顯示汶川震中附近的閉鎖程度在進一步增強，閉鎖程度約為0.6，閉鎖范圍也在進一步往東北方向擴大；蘆山震中和汶川震中之間斷層面的閉鎖程度也在進一步增強。從3年時間演化結果來看，汶川震中周邊的閉鎖程度在逐年增強，閉鎖范圍也逐年往東北方向擴展，表明汶川震中周邊的斷層面正在快速愈合，并且愈合的范圍正在增大；蘆山震中西南方向斷層閉鎖程度沒有發(fā)生明顯改變，其與汶川震中之間斷層面的斷層閉鎖程度也在逐年增強，表明這一區(qū)域的斷層面也在快速愈合。

圖7為利用年尺度GPS時間序列反演得到的龍門山斷層中南段最優(yōu)模型滑動虧損速率。2010.30—2011.30結果(圖7(a))顯示龍門山斷層中南段的滑動虧損速率基本從西南端至東北端逐漸減小，西南端最大滑動虧損速率約為22 mm/a，東北端滑動虧損速率逐漸過渡為蠕滑，其中蘆山震中處滑動虧損速率約為16 mm/a，汶川震中處滑動虧損速率約為3 mm/a。2011.30—2012.30結果(圖7(b))顯示汶川震中周邊的滑動虧損速率在逐漸增強，震中處虧損速率約為6 mm/a；蘆山震中西南方向的滑動虧損速率有所減小，最大值約為20 mm/a。2012.30—2013.30結果(圖7(c))顯示汶川震中周邊的滑動虧損速率在進一步增強，虧損速率約為9 mm/a；蘆山震中西南方向的滑動虧損速率也在進一步減小，最大值約為18 mm/a。從3年時間演化結果來看，隨著斷層逐漸愈合，汶川震中附近尤其西南方向斷層的滑動虧損速率在逐年增大，但這并不意味著滑動虧損速率會隨著閉鎖增強而一直增加下去，因為隨著震后影響的減弱，巴顏喀拉塊體相對于華南塊體的運動速率會快速衰減[42]，在一段時間以后，二者的相對運動速率會恢復至震間期水平，那時龍門山斷層即使恢復了完全閉鎖，其滑動虧損速率也不會太大，而是恢復至震間期滑動虧損速率的量值大小。

圖4 2010.30—2013.30期間龍門山斷層中南段斷層閉鎖程度與滑動虧損速率Fig.4 The fault locking and slip deficit rate in the middle-southern segment of the Longmenshan fault from 2010.30 to 2013.30

圖5 2010.30—2013.30期間橫跨龍門山斷層中段和西南段的速度擬合結果(相對于塊體2)Fig.5 The velocity fitting results across the middle segment and the southwestern segment of the Longmenshan fault from 2010.30 to 2013.30 (related to Block 2)

圖6 龍門山斷層中南段年尺度斷層閉鎖程度反演結果Fig.6 The inversion results of fault locking of annual scale in the middle-southern segment of the Longmenshan fault

圖7 龍門山斷層中南段年尺度斷層滑動虧損速率反演結果Fig.7 The inversion results of slip deficit rate of annual scale in the middle-southern segment of the Longmenshan fault

圖8為LS05點年尺度時間序列原始觀測值與最優(yōu)模型給出的反演值，結果表明年尺度時間序列的擬合效果也較好。

圖8 LS05點年尺度時間序列觀測值與模型反演值Fig.8 Observations and inversion values of annual scale time series of the LS05 point

4 結論與討論

4.1 結 論

考慮到斷層閉鎖程度和愈合過程在時間和空間上均可能發(fā)生變化，本文利用汶川震后、蘆山震前3年時間GPS時間序列分不同時間尺度，研究了龍門山斷層中南段的閉鎖程度、滑動虧損速率的動態(tài)演化特征，這有利于更清楚地認識震后斷層愈合動態(tài)過程。

(1) 龍門山斷層不同段震后愈合過程有顯著差異。龍門山斷裂帶汶川地震破裂帶震后愈合過程在不同段呈現(xiàn)不同特征，震中附近破裂斷層震后開始快速愈合；而震中東北方向的大部分破裂斷層在本文研究時段內尚未愈合，仍處于蠕滑狀態(tài)，剖面結果顯示近斷層處存在約6.4 mm/a的擠壓蠕滑速率，估計演化到愈合還需要至少數年以上的時間。

(2) 龍門山斷層不同段震后活動特征有顯著差異。垂直龍門山斷層模型的兩條剖面擬合結果表明，龍門山斷層中段在汶川地震后仍處于蠕滑狀態(tài)，斷層兩側存在明顯的擠壓運動差異，且在塊體1內部右旋扭動變形明顯。龍門山斷層西南段在塊體1內部擠壓變形明顯，且在塊體2內部也產生了較強的擠壓變形；垂直斷層模型擬合速度結果基本符合反正切函數的分布特征，表明龍門山斷層西南段閉鎖很強，積累擠壓彈性應變能的速率更快。龍門山斷層西南段在近斷層處和塊體之間表現(xiàn)出不同的走滑運動特征，表明龍門山塊體內部變形在靠近龍門山斷層處表現(xiàn)出扇形分布特征，在龍門山斷層西南端點附近作擠出運動。

(3) 龍門山斷層西南段仍處于強閉鎖狀態(tài)。在汶川地震時未發(fā)生破裂的龍門山斷層西南段整體仍保持強閉鎖狀態(tài)[47]，雖然該段已經發(fā)生了蘆山地震，但是由于蘆山地震發(fā)生在正在形成的新生盲逆斷層[27]，并沒有破裂到地表，因此蘆山地震對西南段斷層的能量釋放是局部的、有限的[48]，蘆山地震的發(fā)生也并未導致西南段明顯解鎖。同時，完全閉鎖區(qū)域的滑動虧損速率在2010.30—2013.30期間由高值逐漸減小，可能表明龍門山斷層中段已經愈合的區(qū)域分擔了部分巴顏喀拉塊體對四川盆地的擠壓作用[49]。龍門山斷層西南段在整體處于強閉鎖狀態(tài)，并且擠壓彈性應變快速積累的情況下，發(fā)生大震的背景有所增強。

4.2 討 論

(1) 本文研究結果與其他手段研究結果的異同。大震后斷裂帶滲透率的變化能夠反映裂隙的發(fā)育和愈合情況[4,50]。文獻[7]利用汶川地震后科學鉆探一號孔獲得的深部鉆孔水位的潮汐響應跟蹤龍門山破裂帶的滲透率，結果顯示2010年1月至2011年7月之間滲透率快速下降，這種現(xiàn)象反映了震后斷層閉合或者連通性降低，推斷震后斷層存在快速愈合過程。但是深鉆反映的只是局部區(qū)域的信息，不一定能代表整個龍門山破裂帶的滲透率情況。

實驗室研究表明地震波速度對應力場很敏感[51]。文獻[13]將時移層析成像技術運用于龍門山地區(qū)，利用包含汶川地震和蘆山地震的四期地震波走時數據進行了聯(lián)合反演，獲得了斷裂帶同震和震后速度結構演化的全過程圖像，觀測到了清晰的汶川同震地震波速度降低和震后快速恢復現(xiàn)象，因此推斷破裂斷層存在震后快速愈合現(xiàn)象。但是地震波速度結果并不能直接表征斷層的愈合情況，可能在斷層還沒有完全愈合時，地震波速度已經恢復。

摩擦試驗能夠獲得震后斷層強度恢復和愈合的相關信息。文獻[15]利用龍門山斷裂帶地表斷層帶露頭上的斷層泥和少量汶川科鉆一號孔的斷層泥作了高速滑移下的滑移-保持-滑移試驗，結果顯示斷層在經歷高速滑移之后，出現(xiàn)了快速的強度恢復和愈合；文獻[16]利用龍門山斷裂帶地表暴露處的斷層泥作直剪摩擦試驗，發(fā)現(xiàn)含碳酸鹽巖/黏土巖心的斷層淺層愈合的速度比以前從室溫試驗中認識到的要快得多。但是摩擦試驗結果只能得到不同斷層愈合時間的相對快慢，并不能給出斷層實際愈合的時間。

大地測量是最直接的能夠反映斷層運動特征的地表觀測結果，從斷層孕震角度來講，斷層兩側塊體的相對運動對斷層起到加載作用，若斷層完全不愈合，斷層是自由滑動的，斷層兩側為階躍式不連續(xù)變形，能量被釋放掉了；若斷層完全愈合，斷層是被鎖住的，斷層兩側為緩慢連續(xù)變形，能量積累最快[45]。因此可以利用大地測量得到的跨斷層變形回歸震間斷層閉鎖的連續(xù)程度、恢復彈性應變的積累程度等來直接判定斷層愈合狀態(tài)及愈合動態(tài)過程，而上述其他手段均屬于間接推斷結果。本文利用GPS時間序列所得負位錯反演結果顯示汶川震中周邊局部區(qū)域斷層存在閉鎖程度快速增強的現(xiàn)象，表明該區(qū)域斷層在震后快速愈合；而震中東北方向斷層依然處于震后蠕滑狀態(tài)，表明該區(qū)域斷層還未愈合。龍門山破裂斷層不同段愈合狀態(tài)和愈合過程存在顯著差異，是本文一個很有意義的研究結果，這與其他技術手段根據研究結果，推斷認為整個龍門山斷層已經快速愈合是不同的。

(2) 龍門山斷層愈合機制。文獻[52]對龍門山斷裂帶上北川擂鼓鎮(zhèn)趙家溝剖面的斷層巖進行了碳酸鹽礦物同位素的相關分析，認為震后斷裂帶內深部高壓流體向上滲透，同時大氣降水來源的流體進入斷層，與斷層巖相互作用并沉淀于破裂帶內，導致脈體的沉淀與基質的膠結；隨著沉淀及膠結作用的進行，斷裂帶內裂隙閉合[7]，斷層逐漸愈合，強度逐漸增強。因此震后斷裂帶內水循環(huán)對斷層愈合起到了重要作用[7]，深部流體上涌及所導致的表層大氣水再循環(huán)可能是引起震后斷層快速愈合的重要原因。

汶川地震的破裂過程有一定的特殊性，破裂從震中開始向東北方向單側擴展，而且不同段落的破裂方式也存在差異，震中附近以逆沖運動為主，越往東北走滑分量越大[40]。一般大陸走滑斷層的震后愈合過程可能需要較長時間，如1920年海原8.5級地震、1973年爐霍7.6級地震破裂斷層目前仍在愈合過程中[53-56]，而愈合過程長短與斷層幾何形態(tài)[57]、運動方式、活動習性等有關，龍門山斷層震中附近以高角度逆沖運動為主，可能比震中東北方向斷層愈合得更快，這可能是破裂帶愈合從震中逐漸向東北方向擴展的原因。初步分析認為，斷層不同段構造力學性質差異、震后相對運動方式的差異可能是斷層震后愈合狀態(tài)呈現(xiàn)顯著差異的主要原因。

(3) 反演模型設置。大地震引起的震后變形主要包括震后余滑、黏彈性松弛等作用[47,58-61]。相關研究表明余滑作用主要影響震源周邊區(qū)域，并在震后100天以內快速衰減、100—300天逐漸衰減，其后影響微弱[62]，而汶川地震80%的余滑在震后2年內釋放[47]，因此2010.30—2013.30期間GPS時間序列受汶川震后余滑作用的影響較弱。中下地殼的震后黏彈性松弛作用衰減慢、影響時間長[63]，巴顏喀拉塊體周邊的中下地殼驅動彈性的中上地殼發(fā)生運動和變形[64-65]，并且中上地殼及四川盆地的地殼在汶川地震后依然處于彈性狀態(tài)[66]。TDEFNODE為考慮中上地殼運動與變形的負位錯塊體模型軟件，本文反演過程中用塊體運動、塊體內部彈性應變和均勻應變等來表示中上地殼地塊的運動與變形，而認為24.6 km深度以下中下地殼的斷層是完全蠕滑的。因此，龍門山斷裂帶周邊具體的地質條件，可以滿足軟件的假定。圖3和圖8結果顯示，該模型用于汶川震后數據的擬合效果較好。

(4) 論文研究工作存在的不足之處及改進思路。豐富的GPS站點分布能夠為反演提供良好的約束，并提高反演結果的分辨率；在GPS站點數量不變的情況下，盡量減少未知參數的數量，也可以提高反演參數的精度。雖然本文GPS連續(xù)站較多，但相對有限，尤其是龍門山東北段周邊站點較少，因此本文并未討論整條龍門山斷層；而結合InSAR結果進行聯(lián)合反演，能夠很大程度上提高反演結果的分辨率和反演參數的精度，并減弱邊緣效應，尤其是對GPS點位分布稀疏的區(qū)域能夠起到很好的補充作用，因此筆者將在后續(xù)的研究工作中，嘗試利用GPS數據和InSAR數據進行聯(lián)合反演。此外，本文所用GPS資料為地表觀測資料，是地殼變形在地表的最直接的體現(xiàn)，但是僅利用這些資料做相關的反演工作，對深入認識該區(qū)域的深部動力學機制以及相關的物理機制是不夠的，后續(xù)還有待進一步加深研究。