劉志軍 譚 凱 王 琪 汪 雷 張 健 趙 斌 喬學(xué)軍

1 中國(guó)地震局地震研究所，武漢市洪山側(cè)路40號(hào)，430071 2 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地球物理與空間信息學(xué)院，武漢市魯磨路388號(hào)，430074

2008-05-12龍門山中央斷裂帶和山前斷裂上發(fā)生汶川MW7.9地震，研究汶川地震震后形變不僅對(duì)理解震后機(jī)制具有重要意義，而且對(duì)青藏高原東部地區(qū)的區(qū)域流變動(dòng)力學(xué)研究具有重要價(jià)值[1]。在現(xiàn)有針對(duì)汶川地震的研究中，部分研究為早期1～2 a短期變化，部分研究為長(zhǎng)期持續(xù)跟蹤分析[1-3]，缺乏將短期數(shù)據(jù)與長(zhǎng)期數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合分析的研究。

本文首先采用位置分布均勻、廣泛且時(shí)間范圍為2010～2015年的GNSS形變觀測(cè)數(shù)據(jù)，建立精細(xì)的三維粘彈性模型，基于有限元方法進(jìn)行震后粘彈性松弛模擬，獲得最佳的中下地殼粘滯系數(shù)，并研究單一粘彈性松弛機(jī)制對(duì)震后形變場(chǎng)的影響；然后采用2008～2009年的GNSS形變觀測(cè)數(shù)據(jù)，利用具有上述最佳中下地殼粘滯系數(shù)的三維粘彈性模型計(jì)算震后1 a內(nèi)的粘彈性松弛效應(yīng)。將觀測(cè)值減去粘彈性松弛模擬值的剩余形變量作為約束，建立粘彈性松弛和余滑的雙機(jī)制聯(lián)合模型，并與運(yùn)動(dòng)學(xué)反演獲得的單一震后余滑模型進(jìn)行比較，分析震后1 a內(nèi)粘彈性松弛與震后余滑2種機(jī)制對(duì)汶川地震震后形變的相對(duì)貢獻(xiàn)。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文收集的形變觀測(cè)資料包含52個(gè)GNSS觀測(cè)站數(shù)據(jù)，包括2008～2009年汶川地震震后形變監(jiān)測(cè)網(wǎng)中21個(gè)觀測(cè)站資料[4]和2008～2015年陸態(tài)網(wǎng)中31個(gè)觀測(cè)站資料[2]。目前震后形變理論主要包含震后余滑和震后粘彈性松弛，震后余滑主要在震后1～2 a內(nèi)存在，2 a后一般以震后粘彈性松弛為主。但汶川地震震后1 a內(nèi)的形變影響因素既包含震后余滑也包含震后粘彈性松弛，為了能在震后1 a內(nèi)的形變研究中將兩者區(qū)分開(kāi)，本文首先進(jìn)行震后2～7 a的粘彈性松弛模擬研究，再進(jìn)行震后1 a內(nèi)的余滑研究。

2 震后粘彈性松弛

本文采用2010～2015年GNSS震后形變觀測(cè)數(shù)據(jù)，考慮到該期間的震后形變主要受粘彈性松弛機(jī)制影響，因此可進(jìn)行單一粘彈性松弛的有限元模擬計(jì)算，通過(guò)計(jì)算得到的震后形變場(chǎng)研究汶川地震震后2～7 a的形變特征。

2.1 模型構(gòu)建方法

首先建立汶川地震的斷層模型，可分為青川-南壩、南壩-北川、北川-映秀及彭灌區(qū)域4個(gè)部分，其中前3個(gè)部分區(qū)域均為鏟狀曲面，第4部分區(qū)域?yàn)楣饣矫?，且彭灌區(qū)域斷層平面與北川-映秀區(qū)域鏟狀斷層在深度約20 km處相交。斷層模型的幾何特征見(jiàn)表1。

表1 斷層模型的幾何特征

根據(jù)地質(zhì)資料及斷層破裂位置和幾何特征建立長(zhǎng)和寬均為3 000 km、深度為400 km的模型塊體(圖1(a))，基于汶川斷層模型對(duì)塊體進(jìn)行切割，在青藏高原東部區(qū)域設(shè)置彈性上地殼、粘彈性下地殼和上地幔，在四川盆地區(qū)域設(shè)置彈性上地殼和粘彈性上地幔。對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行劃分，斷層附近的網(wǎng)格比遠(yuǎn)場(chǎng)網(wǎng)格密集，既可滿足精度需求又可提高計(jì)算效率，其中斷層區(qū)域網(wǎng)格劃分單元最小為3 km，邊界網(wǎng)格單元最大為40 km，共包含334 651個(gè)單元和59 535個(gè)節(jié)點(diǎn)。保持模型上表面自由無(wú)應(yīng)力，固定底部和四周的節(jié)點(diǎn)，模型距離斷層邊界位置足夠遠(yuǎn)以減少固定條件引起的影響。

為了更準(zhǔn)確地模擬震后形變場(chǎng)，本文根據(jù)文獻(xiàn)[5]中的同震滑動(dòng)分布模型，采用同震形變場(chǎng)數(shù)據(jù)，利用Okada 彈性半空間位錯(cuò)模型計(jì)算格林函數(shù)G，然后將反演的同震滑動(dòng)分布模型作為計(jì)算粘彈性松弛的源斷層模型(圖1(b))。

圖1 汶川地震三維有限元模型Fig.1 Three-dimensional finite element model of the Wenchuan earthquake

2.2 彈性層厚度選取

在確定地震的破裂源后，地球表面的震后形變將取決于深度的流變結(jié)構(gòu)。分析表明，四川盆地的巖石圈結(jié)構(gòu)和力學(xué)性質(zhì)與青藏高原東部存在很大差異。參考文獻(xiàn)[6]中的建模分層方法，本文共建立4個(gè)三維有限元模型，設(shè)置青藏高原東部塊體的彈性層分別為25 km、30 km、33 km、35 km，粘性塊體介質(zhì)主要采用麥克斯韋體，粘滯系數(shù)搜索范圍為1017～1019Pa·s。根據(jù)介質(zhì)的差異性將上地殼、中下地殼和上地幔賦予不同的介質(zhì)參數(shù)(表2)，其中各層參數(shù)主要參考文獻(xiàn)[2]。利用有限元軟件Pylith[7]模擬計(jì)算因粘彈性松弛引發(fā)的汶川地震震后地表位移，通過(guò)網(wǎng)格搜索方法分別對(duì)4個(gè)模型的最佳粘滯系數(shù)進(jìn)行搜索，并計(jì)算擬合誤差RMS，擬合誤差為最小值時(shí)對(duì)應(yīng)的彈性層厚度即為本文青藏高原塊體彈性層的最優(yōu)估值(圖2)。

表2 三維粘彈模型分層介質(zhì)參數(shù)

圖2 搜索龍門山斷裂帶彈性層厚度與中下地殼粘滯系數(shù)的最優(yōu)估值Fig.2 Search for the optimal estimation of the elastic layer thickness and the viscosity coefficient of the middle and lower crust in the Longmenshan fault zone

本文利用2010～2015年的震后形變數(shù)據(jù)約束青藏高原東部的巖石圈流變結(jié)構(gòu)，認(rèn)為該時(shí)段的震后形變主要受粘彈性松弛效應(yīng)控制。計(jì)算最優(yōu)估值時(shí)所用的GNSS站點(diǎn)中有2個(gè)測(cè)站位于斷層附近，其余29個(gè)測(cè)站均距離斷層區(qū)域較遠(yuǎn)。研究表明[2]，增加100 km以內(nèi)的近場(chǎng)測(cè)站進(jìn)行反演得到的粘滯系數(shù)值與去除近場(chǎng)測(cè)站單獨(dú)反演獲取的結(jié)果差異較小，因此本文的測(cè)站分布不會(huì)影響反演結(jié)果。比較4個(gè)彈性層模型的擬合誤差可知(圖2)，最優(yōu)彈性層厚度為25 km，對(duì)應(yīng)的最優(yōu)粘滯系數(shù)為4×1018Pa·s，RMS值為6.01 mm。

根據(jù)采用有限元方法建立的彈性層厚度為35 km的三維模型[1]計(jì)算單一粘彈性松弛，結(jié)果表明，青藏高原東部中下地殼最優(yōu)粘滯系數(shù)為1×1018Pa·s，然后建立聯(lián)合模型計(jì)算得到青藏高原東部中下地殼對(duì)應(yīng)的最優(yōu)粘滯系數(shù)為2×1018Pa·s。溫?fù)P茂等[8]采用將同震和震后形變進(jìn)行聯(lián)合的方法，獲得中下地殼粘滯系數(shù)下限為2.0×1018Pa·s；Huang等[6]采用震后1 a的GNSS觀測(cè)數(shù)據(jù)及震后1.5 a的InSAR觀測(cè)資料，基于有限元方法構(gòu)建龍門山斷裂帶兩側(cè)粘滯系數(shù)差異的巖石圈流變結(jié)構(gòu)三維模型，得到四川盆地粘滯系數(shù)不低于1.0×1020Pa·s，而川西高原下地殼瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)粘滯系數(shù)分別為4.4×1017Pa·s和1.0×1018Pa·s。本文建立的4個(gè)三維有限元模型計(jì)算粘彈性松弛對(duì)應(yīng)的最佳粘滯系數(shù)為2×1018～4×1018Pa·s，與前人的研究結(jié)果基本一致。

2.3 震后粘彈性松弛位移場(chǎng)

基于青藏高原東部區(qū)域最優(yōu)彈性層厚度和最優(yōu)中下地殼粘滯系數(shù)的比較，本文選擇彈性層厚度為25 km的三維粘彈性模型，青藏高原東部區(qū)域中下地殼、上地幔和四川盆地粘彈介質(zhì)均采用麥克斯韋體，青藏高原東部中下地殼和上地幔粘滯系數(shù)分別設(shè)置為4×1018Pa·s和1×1020Pa·s，四川盆地上地幔粘滯系數(shù)設(shè)置為1×1020Pa·s。將2010～2015年的GNSS震后形變觀測(cè)值作為模擬值，計(jì)算震后2～7 a粘彈性松弛影響的震后形變位移(圖3)。

圖3 2010～2015年震后形變模擬值和觀測(cè)值對(duì)比及剩余形變場(chǎng)分布Fig.3 Comparison of the observed and simulated values of post-seismic deformation and distribution of the residual deformation filed during 2010-2015

從圖3(a)可以看出，多數(shù)測(cè)站分布于龍門山斷裂帶上盤(pán)中遠(yuǎn)場(chǎng)、鮮水河斷裂帶附近及岷江斷裂以東區(qū)域，少數(shù)測(cè)站分布于四川盆地區(qū)域，龍門山斷裂帶上盤(pán)區(qū)域站點(diǎn)的震后形變擬合值最大約為3.2 cm，最小約為2 mm，與GNSS站點(diǎn)震后形變觀測(cè)值最大約為3.9 cm、最小約為2 mm一致。結(jié)合圖3(b)可知，龍門山斷裂帶遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域的擬合效果比中場(chǎng)區(qū)域好，且距離斷裂區(qū)域越近，擬合效果越差，考慮到距離斷裂區(qū)域越近其站點(diǎn)位移量越大，從而導(dǎo)致擬合誤差也偏大，也可能由該區(qū)域深部結(jié)構(gòu)的流變性質(zhì)分布不同所致。鮮水河斷裂帶附近站點(diǎn)的擬合剩余形變場(chǎng)偏大，可能與鮮水河斷裂帶附近復(fù)雜的構(gòu)造環(huán)境有關(guān)，也可能受該區(qū)域其他地震及震后影響。站點(diǎn)H043和H044位于龍門山斷裂帶下盤(pán)區(qū)域，考慮到站點(diǎn)位置處于相對(duì)穩(wěn)固的四川盆地塊體，站點(diǎn)震后形變量約為4 mm，形變量偏小且擬合效果不明顯，表明龍門山斷裂帶上下盤(pán)存在明顯的不對(duì)稱性，反映青藏高原東部區(qū)域和四川盆地區(qū)域地下深部的流變結(jié)構(gòu)性質(zhì)存在很大差異。在岷江斷裂附近及其以東區(qū)域，站點(diǎn)形變擬合值比觀測(cè)值小，可能受該區(qū)域介質(zhì)粘滯系數(shù)偏大的影響；從站點(diǎn)形變擬合值的方向來(lái)看，存在沿?cái)嗔褞虮蹦鏁r(shí)針旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，符合汶川地震右旋走滑的特征。

3 震后余滑

研究表明[3,6,9]，余滑模型能夠很好地?cái)M合近場(chǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)，但在遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域擬合效果不佳；粘彈性松弛模型則相反，能夠較好地?cái)M合中遠(yuǎn)場(chǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)，卻無(wú)法擬合近場(chǎng)數(shù)據(jù)。因此對(duì)于汶川地震，單一機(jī)制無(wú)法很好地解釋觀測(cè)到的震后形變場(chǎng)，本文將聯(lián)合震后余滑與粘彈性松弛，建立合理的雙機(jī)制聯(lián)合模型進(jìn)行反演。

3.1 單一余滑機(jī)制

震后余滑是地震后同震應(yīng)力變化引起無(wú)震滑移的過(guò)程，可通過(guò)對(duì)GNSS測(cè)量的累積震后位移進(jìn)行反演來(lái)分析破裂斷層表面的余滑分布。假設(shè)可通過(guò)彈性半空間位錯(cuò)模型來(lái)描述余滑，反演的目標(biāo)函數(shù)可表示為：

F(s,β)=‖W(Gs-d)‖+β‖?2s‖

(1)

式中，s為估計(jì)的滑動(dòng)分量；W為根據(jù)觀測(cè)不確定性構(gòu)造的權(quán)重矩陣；d為大地測(cè)量數(shù)據(jù)矢量；G為Green函數(shù)矩陣；?2為用于平滑滑動(dòng)模型的Laplacian算子的有限差分，且β為調(diào)整平滑度的因子。通過(guò)使用有界可變最小二乘(BVLS)算法獲得最佳模型解，β最佳值應(yīng)在模型粗糙度和數(shù)據(jù)失配之間進(jìn)行權(quán)衡[10]。

本文單一余滑模型采用運(yùn)動(dòng)學(xué)反演方法，認(rèn)為汶川地震震后1 a內(nèi)的形變均由余滑作用引起，故將汶川地震震后1 a 的GNSS形變觀測(cè)數(shù)據(jù)作為輸入值。利用反演函數(shù)計(jì)算震后1 a內(nèi)破裂斷層面的余滑分布(圖4(d))，得到地面站點(diǎn)1 a內(nèi)的震后形變值，進(jìn)而分析汶川地震在單一余滑機(jī)制下震后1 a內(nèi)的形變特征(圖4(a))。

3.2 粘彈性松弛與余滑聯(lián)合機(jī)制

在研究粘彈性松弛時(shí)，利用汶川地震震后2～7 a的形變數(shù)據(jù)測(cè)得青藏高原東部彈性層最優(yōu)厚度為25 km，龍門山斷裂帶上盤(pán)中下地殼最佳粘滯系數(shù)為4.0×1018Pa·s，此時(shí)擬合誤差最小，RMS值為6.01 mm。這些結(jié)果與前人的研究結(jié)論相近[1,11]，故可認(rèn)為得到的中下地殼粘滯系數(shù)具有可靠性。假設(shè)汶川地震震后7 a內(nèi)龍門山斷裂帶中下地殼的粘滯系數(shù)不變且為4.0×1018Pa·s，選擇彈性層厚度為25 km的三維有限元模型對(duì)震后1 a內(nèi)的粘彈性松弛進(jìn)行正演計(jì)算，再將震后1 a的觀測(cè)數(shù)據(jù)減去粘彈性松弛的正演結(jié)果，得到剩余形變場(chǎng)。在只考慮粘彈性松弛與余滑2種機(jī)制影響的條件下，去除粘彈性松弛形變后的剩余形變場(chǎng)可認(rèn)為均由余滑作用引起，將剩余形變場(chǎng)作為輸入值，采用上述反演程序得到破裂斷層面的余滑分布(圖4(c))及由余滑影響的地面震后形變結(jié)果。將正演粘彈性松弛的地表形變結(jié)果與剩余形變場(chǎng)反演得到的余滑影響下的地表形變結(jié)果相加，得到2種機(jī)制的聯(lián)合結(jié)果，然后與震后1 a內(nèi)GNSS觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，研究雙機(jī)制下汶川地震震后1 a內(nèi)的形變場(chǎng)特征(圖4(a))。

(a)黑色箭頭為震后形變觀測(cè)值，紅色箭頭為粘彈性松弛與余滑聯(lián)合機(jī)制下的震后形變擬合值，藍(lán)色箭頭為單一余滑機(jī)制下的震后形變擬合值；(b) 紅色箭頭為粘彈性松弛與余滑聯(lián)合機(jī)制下的剩余形變量，藍(lán)色箭頭為單一余滑機(jī)制下的剩余形變量；(c)為通過(guò)去除粘彈性松弛后的剩余形變場(chǎng)反演的斷層面上余滑分布結(jié)果；(d)為通過(guò)單一余滑機(jī)制下的震后形變觀測(cè)值反演的破裂斷層面上余滑分布結(jié)果圖4 兩種方法反演的震后形變模擬值與觀測(cè)值比較Fig.4 Comparison of post-seismic deformation simulated values and observed values of two methods

根據(jù)圖4(a)所示，將所用的52個(gè)地表站點(diǎn)劃分為3個(gè)區(qū)域，距離斷層破裂區(qū)域最遠(yuǎn)的站點(diǎn)擬合效果最差，距離較近的站點(diǎn)擬合效果較好，位于汶川地震破裂面附近的站點(diǎn)擬合結(jié)果與震后形變觀測(cè)值基本一致，2種擬合方法均表現(xiàn)出由近到遠(yuǎn)擬合誤差越來(lái)越大的特點(diǎn)。H027、H028、H029等遠(yuǎn)場(chǎng)站點(diǎn)的擬合效果較差，這可能是因?yàn)閿鄬用婊搶拥乃綄挾扰c延伸深度較小，使龍門山斷裂帶上盤(pán)區(qū)域遠(yuǎn)場(chǎng)位移受到較大影響[1]；而在鮮水河斷裂帶區(qū)域的站點(diǎn)，如H053、H054、H056、H062等站點(diǎn)的擬合值普遍偏小，這可能是鮮水河斷裂帶區(qū)域地殼結(jié)構(gòu)復(fù)雜、介質(zhì)屬性與附近區(qū)域存在較大差異所致。從單一余滑機(jī)制來(lái)看，余滑存在于斷層面上，其影響范圍一般覆蓋近場(chǎng)及中場(chǎng)區(qū)域，對(duì)于遠(yuǎn)場(chǎng)站點(diǎn)的形變影響較小，因此出現(xiàn)藍(lán)色擬合值由近到遠(yuǎn)逐漸減小的情況。從粘彈性松弛與余滑聯(lián)合機(jī)制來(lái)看，雖然也存在擬合值漸變的情況，但從中遠(yuǎn)場(chǎng)擬合效果及圖4(b)可以看出，聯(lián)合機(jī)制的結(jié)果比單一余滑機(jī)制下的擬合值偏大，且更接近震后形變觀測(cè)值，表明多機(jī)制聯(lián)合比單一余滑機(jī)制能更好地解釋汶川地震震后1 a內(nèi)的形變特征。

由圖4(c)和4(d)可以看出，2種擬合方法的余滑結(jié)果基本一致，且主要分布在同震過(guò)程中未滑動(dòng)或滑動(dòng)量較小的區(qū)域，包括青川東北部斷坡區(qū)域、南壩-北川段斷坡區(qū)域、虹口-映秀深部滑脫層區(qū)域及映秀西南部斷坡區(qū)域等，其中單一余滑機(jī)制反演的余滑模型最大滑動(dòng)量約為0.62 m，雙機(jī)制聯(lián)合反演的余滑模型最大滑動(dòng)量約為0.54 m。從圖4還可以看出，斷層淺部和深部均存在余滑分布，說(shuō)明斷層的震后余滑不僅發(fā)生在斷層淺部，同時(shí)也可能發(fā)生在深部。青川東北部斷坡區(qū)域可能是由斷層破裂后東北部區(qū)域向北走滑形成；北川斷坡區(qū)域可能是由同震破裂后存在的余震作用引起；虹口-映秀深部滑脫層區(qū)域可能是由于地震發(fā)生后其逆沖趨勢(shì)依然存在，導(dǎo)致深部繼續(xù)出現(xiàn)余滑運(yùn)動(dòng)。上述分析表明，余滑形變繼承了同震形變的特征，從西南部逆沖過(guò)渡到中部逆沖兼走滑，東北部為純走滑運(yùn)動(dòng)。

4 討 論

4.1 震后粘彈性松弛與震后余滑時(shí)間劃分分析

根據(jù)文獻(xiàn)[2]計(jì)算震后粘彈性松弛效應(yīng)的方法，本文采用震后2～7 a的形變數(shù)據(jù)研究該時(shí)間段的震后粘彈性松弛效應(yīng)，同時(shí)采用雙機(jī)制聯(lián)合方法對(duì)震后2 a內(nèi)的粘彈性松弛和余滑效應(yīng)的時(shí)間序列進(jìn)行模擬分析。由圖5可知，H035站點(diǎn)距離破裂面較近，震后粘彈性松弛形變極小，大部分為震后余滑成分；SEEG站點(diǎn)距離破裂面較遠(yuǎn)，震后粘彈性松弛所占分量較大；WARI站點(diǎn)距離破裂面最遠(yuǎn)，震后粘彈性松弛成分甚至比震后余滑多。從增長(zhǎng)趨勢(shì)可以看出，震后1 a內(nèi)余滑比重較大且增長(zhǎng)明顯，震后1～2 a內(nèi)余滑增長(zhǎng)量逐漸減少并趨于平緩；而震后粘彈性松弛一直呈遞增趨勢(shì)，尤其在中遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域增長(zhǎng)趨勢(shì)明顯。各站點(diǎn)粘彈性松弛殘差可近似認(rèn)為由余滑引起，根據(jù)震后形變時(shí)間序列估計(jì)，在震后2～7 a內(nèi)中場(chǎng)區(qū)域(以SEEG站點(diǎn)為例)余滑效應(yīng)占比約36%，遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域(以TAGO站點(diǎn)為例)余滑效應(yīng)占比約25%。綜合圖3和5可知，2010～2015年中遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域震后形變以粘彈性松弛效應(yīng)為主，因此利用震后2～7 a的形變數(shù)據(jù)研究震后粘彈性松弛效應(yīng)具有合理性。由于在研究震后粘彈性松弛效應(yīng)時(shí)采用的測(cè)站均分布于中遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域，故對(duì)近場(chǎng)區(qū)域不作考慮。

圖5 震后2 a內(nèi)形變時(shí)間序列觀測(cè)值和模擬值Fig.5 Observed and simulated values of deformation time series after the earthquake within 2 years

因此，本文采用2010～2015年中遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域站點(diǎn)數(shù)據(jù)研究震后粘彈性松弛效應(yīng)，采用2008～2009年數(shù)據(jù)研究震后余滑和震后粘彈性松弛的短期作用特征。

4.2 粘彈性松弛結(jié)果分析

由圖2可知，彈性層厚度為25 km時(shí)擬合誤差最小，為6.01 mm。根據(jù)crust2.0地殼模型可知，北川-青川地區(qū)上地殼彈性層厚度為17 km，映秀地區(qū)為22 km。夏婷婷[12]通過(guò)建模得出龍門山斷裂帶上地殼厚度為22 km，且自北向南厚度逐漸變薄，說(shuō)明龍門山斷裂帶上盤(pán)彈性層厚度并非均勻分布，北川-青川地區(qū)較淺，映秀地區(qū)較深?？紤]到改變龍門山斷裂帶上盤(pán)彈性層厚度會(huì)影響中下地殼最優(yōu)粘滯系數(shù)估計(jì)和震后粘彈性松弛效應(yīng)，從而影響震后形變特征，建立非均勻厚度的彈性層具有重要意義。

利用有限元方法對(duì)單一粘彈性松弛進(jìn)行震后2～7 a的正演模擬，結(jié)果表明，最大形變量為32 mm，最小為2 mm，與震后形變觀測(cè)值較為接近。擬合結(jié)果與觀測(cè)值存在誤差，可能是受計(jì)算誤差的影響，也可能是由三維建模中橫向、縱向的分層粗糙導(dǎo)致，還可能與站點(diǎn)位置區(qū)域的地殼構(gòu)造影響有關(guān)。下一步可根據(jù)汶川地震的層析成像結(jié)果建立更精細(xì)的三維模型，在斷層兩側(cè)施加不均勻分布的介質(zhì)，進(jìn)而完善模擬效果。

4.3 單一余滑與多機(jī)制聯(lián)合結(jié)果分析

以往研究中，直接由地表震后位移通過(guò)線性反演得到震后余滑是解釋觀測(cè)結(jié)果最方便、最有效的方法，但該方法缺乏物理基礎(chǔ)，需要設(shè)置大量的自由參數(shù)。此外，由于忽略了粘彈性松弛的貢獻(xiàn)，獲得的余滑在大小和深度上往往偏大[1]。通過(guò)對(duì)比單一余滑機(jī)制與雙機(jī)制聯(lián)合的模擬結(jié)果及剩余形變量(圖4(a)、4(b))可知，斷層面附近測(cè)站的模擬結(jié)果均與觀測(cè)值高度擬合，說(shuō)明在斷層面附近的震后形變粘彈性松弛作用較小，余滑起主導(dǎo)作用；對(duì)于中遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域，雙機(jī)制聯(lián)合的模擬結(jié)果均比單一余滑機(jī)制的模擬結(jié)果更接近震后形變觀測(cè)值，說(shuō)明在中遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域粘彈性松弛起到一定作用。從整體上看，多機(jī)制聯(lián)合的擬合效果比單一余滑機(jī)制的擬合效果好，單一的形變機(jī)制不能很好地解釋汶川地震震后形變場(chǎng)，多機(jī)制聯(lián)合的方法能更好地說(shuō)明汶川地震震后的形變特征。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文采用位置分布均勻、廣泛且時(shí)間范圍分別為2010～2015年和2008～2009年的31個(gè)GNSS形變觀測(cè)資料及21個(gè)GNSS形變觀測(cè)資料進(jìn)行震后形變分析研究，得到以下結(jié)論：

1)龍門山斷裂帶兩側(cè)的站點(diǎn)震后形變具有明顯的不對(duì)稱性，下盤(pán)形變值小于上盤(pán)，表明斷層兩側(cè)上下盤(pán)的深部流變性質(zhì)存在巨大差異。

2)震后2～7 a粘彈性松弛模擬結(jié)果表明，龍門山斷裂帶上盤(pán)最佳彈性層厚度為25 km，中下地殼最佳粘滯系數(shù)為4.0×1018Pa·s，此時(shí)擬合誤差RMS為6.01 mm。

3)震后2～7 a粘彈性松弛模型在中近場(chǎng)區(qū)域擬合誤差偏大，在遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域擬合效果較好。

4)震后1 a內(nèi)的形變影響中余滑占主導(dǎo)作用；雙機(jī)制聯(lián)合方法得到的震后形變結(jié)果比單一余滑機(jī)制更接近實(shí)際觀測(cè)值，粘彈性松弛和余滑的聯(lián)合機(jī)制能更有效地解釋震后形變特征。