基于大地测量震后连续观测的龙门山地区岩石圈流变结构的研究

Lithospheric rheological structure is one of the key factors in controlling the lithosphere deformation in different tectonic environments. It is also the foundation to discuss the lithospheric dynamics. At present, in the results of the research on the lithospheric rheological structure in the Longmenshan Mountain, the eastern margin of the Tibetan Plateau, there are some differences in the viscosity coefficients of mid-lower crust and upper mantle of this area. As the earth's physical phenomena occurred within the lithosphere, the post-seismic deformation and gravity changes are closely related to the lithospheric rheological structure in the earthquake area. The study of this project is, by using the observations obtained from Global Satellite Navigation System (GPS) and the regional mobile gravity survey after the Wenchuan earthquake which has occurred at this area, in combination with the regional tectonic background data to compute and subtract the background field and the influences caused by the strong earthquake nearby from the observations, we will obtain the post-seismic deformation and gravity changes induced by the Wenchuan earthquake. As this to be constraints, we invert the real lithospheric rheological structure of the Longmenshan area by using the grid search method. The result can provide important basis for further understanding on the fault dynamics evolution of the Longmenshan fault zone and the dynamic construction process of the Tibetan Plateau.

岩石圈流变学结构是控制不同构造环境下岩石圈形变的关键因素之一，也是探讨岩石圈动力学的基础。目前青藏高原东缘龙门山地区的岩石圈流变结构研究结果中，获得的中下地壳和上地幔的粘滞系数还存在着较大差异。震后形变和重力变化作为发生在岩石圈内部的地球物理现象，与地震发生区域的岩石圈流变学结构密切相关。本项目拟利用该断裂带上发生的汶川地震震后全球卫星导航系统（GPS）和流动重力观测的观测资料，结合已有的区域构造背景资料，计算并分离区域背景场和周边强震的影响，获取地震引起的连续震后形变和重力变化，并以此为约束，采用网格搜索的方法，反演龙门山地区岩石圈流变学结构，可为进一步认识龙门山断裂带的断层动力学演化和研究青藏高原的动力学构造过程提供重要依据。

岩石圈的流变是控制不同构造环境下岩石圈形变的关键因素之一，是探讨岩石圈动力学的基础。大地震发生后，各种观测手段监测到的地球表面的地球物理变化量被解释为岩石圈对同震应力再分配的响应，与地震发生区域的岩石圈流变学结构密切相关，因此可以借助大地测量观测资料来直接反演岩石圈内部的等效粘滞系数。本项目的研究就是以GPS测站和流动重力观测网络记录到的汶川地震震后形变的重力变化为约束，采用位错理论，基于震后形变的物理机制（震后余滑、粘弹性松弛等）研究龙门山区域的岩石圈流变结构。研究结果表明：汶川地震震后形变场和重力变化场在发震断层上盘（青藏高原）的变化较下盘（四川盆地）剧烈，说明龙门山断裂带两侧的地壳结构具有较大差异；龙门山区域靠青藏高原一侧和四川盆地一侧的中下地壳稳态粘滞度、瞬态粘滞度分别为5×1018Pas、9×1017Pas和4×1018Pas、5×1018Pas；相对于瞬态粘滞系数，震后水平形变和重力变化均对稳态粘滞系数有更强的约束，重力变化对岩石圈流变结构约束的敏感深度较水平形变更深，但在中下地壳的范围内，地表水平形变的约束更为显著；汶川地震震后半年内主要形变机制为震后余滑，兼具有粘弹性松弛的影响。本项目的研究成果可为认识龙门山断裂带的构造过程和孕震机理，以及该区域的地震预报和地球动力学数值模拟提供可靠的科学依据。