利用三维粘弹塑性有限元模型研究汶川大地震对四川盆地地震危险性变化的影响

2008年汶川大地震后，在震中周围区域已经发生了上万次的大小余震。以往研究表明，一次7级以上地震的余震会持续几年、几十年甚至上百年。2010年1月12日，在四川盆地内发生了5.0级遂宁地震，再次引发了人们对四川盆地发震的担心。四川盆地与汶川大地震震中邻近，人口密集，产业发达，其地震危险性分布历来是人们关注的焦点。本项目在前人工作的基础上，开发一种新的研究地震触发和应力演化的三维粘弹塑性有限元模型，该模型将上地壳视为弹塑性，将下地壳和上地幔视为粘弹性，可以考虑构造加载、介质不均匀性、断层相互作用、介质粘性以及断层强度等因素对地震触发以及应力场演化的影响，比目前广泛使用的基于地震位错理论的库仑应力变化方法更加接近实际。利用该模型计算得到的地震触发因子、地震危险度变化、塑性区分布以及应变能密度变化等研究汶川大地震后200年内四川盆地地震危险性变化的时空分布特点。

2008年汶川大地震后，在震中周围区域已经发生了上万次的大小余震。以往研究表明，一次7级以上地震的余震会持续几年、几十年甚至上百年。本项目在前人工作的基础上，开发一种新的研究地震触发和应力演化的三维粘弹性有限元模型，可以考虑构造加载、介质不均匀性、断层相互作用、介质粘性等因素对地震触发以及应力场演化的影响，比目前广泛使用的基于地震位错理论的库仑应力变化方法更加接近实际。本研究通过搜集研究区域内地质构造、地震层析层析成像、GPS地表变形资料，获得有限元模型的几何模型和材料模型以及边界条件，建立了2008年汶川大地震的孕震、触发和震后应力演化的三维粘弹性模型。研究了自1786年起222年来，研究区域7次历史大地震、下地壳和上地幔的粘弹性松弛以及长期构造加载对2008年汶川大地震的触发作用。结果表明：（1）长期构造加载对汶川大地震的触发作用最为明显，下地壳和上地幔的粘弹性松弛引起的触发作用最小，而7次历史大地震中有四次对汶川地震有较为明显的触发作用，其中1933年叠溪地震对汶川地震的触发作用最大。在7次历史大地震、下地壳和上地幔的粘弹性松弛以及长期构造加载的联合作用下，汶川大地震所在龙门山断层的西南段更加危险，从而可以解释汶川大地震的动力学成因。（2）东昆仑山断层大部分以及鲜水河断层的中南部由于汶川大地震的发生地震危险性增加，而岷江断层和虎牙断层的绝大部分地震危险性降低。通过对汶川大地震之前初始应力场的研究，四川盆地所在区域计算得到的初始地震触发因子较低，属于比较安全的区域。