引用本文
万永魁, 刘峡, 沈军, 王雷, 李妍. 汶川地震前龙门山及其周缘断裂形变运动与应力累积的数值模拟[J]. 地震地质, 2017,39(4): 853-869.
WAN Yong-kui, LIU Xia, SHEN Jun, WANG Lei, LI Yan. NUMERICAL SIMULATION OF DEFORMATION MOVEMENT AND STRESS ACCUMULATION IN LONGMENSHAN AND ITS ADJACENT FAULTS BEFORE WENCHUAN EARTHQUAKE[J]. SEISMOLOGY AND GEOLOGY, 2017,39(4): 853-869.  
Doi:10.3969/j.issn.0253-4967.2017.04.017
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汶川地震前龙门山及其周缘断裂形变运动与应力累积的数值模拟
万永魁1,2, 刘峡1,*, 沈军2, 王雷3, 李妍2
1 中国地震局第一监测中心, 天津 300180
2 防灾科技学院, 三河 065201
3 山东省地震局, 济南 250014
*通讯作者: 刘峡, 女, 研究员, E-mail:aster551@mail.ustc.edu.cn。

〔作者简介〕 万永魁, 男, 1989年生, 2016年于防灾科技学院获硕士学位, 助理工程师, 主要从事数值模拟方面的研究工作, E-mail:1069839372@qq.com。

收稿日期: 2016-07-15
基金项目: 国家自然科学基金(41472180), 中国地震局第一监测中心科技创新主任基金(FMC2017012)与震情跟踪定向工作(2017010208)共同资助
摘要

为揭示汶川地震前龙门山及其周缘断裂的形变与应力累积状态, 文中构建了包含龙门山、 龙日坝、 岷江和虎牙4条断裂的三维黏弹性有限元模型, 以1999-2004年GPS结果为约束, 模拟了龙门山断裂带及其周缘区域的形变运动。得到以下结论: 1)平行于龙门山断裂带的速度分量主要被龙日坝断裂吸收, 垂直于龙门山断裂带的速度分量主要被其自身吸收; 岷江和虎牙断裂对龙门山断裂带北段起到一定的屏障作用, 导致其北段压缩量明显低于南段。2)沿龙门山断裂带由SW向NE方向延伸, 主压应力与断层走向的夹角由接近垂直逐步转至约45°; 断层南段挤压、 剪切应力累积速率高, 且压应力大于剪应力, 北段应力累积速率低, 压应力与剪应力接近。这与龙门山断裂带SW段中小地震频发、 地震活动强烈, NE段偶有小震、 地震活动微弱相吻合; 也与汶川 MS8.0地震逆冲兼具右旋走滑、 芦山 MS7.0地震逆冲破裂的方式相一致。3)假设发生震级、 类型相同的地震所需应力积累量相同, 那么研究区内岷江断裂、 龙门山断裂南段和虎牙断裂破裂以逆冲运动为主, 3条断裂的地震复发周期依次变长; 龙日坝断裂北段和龙门山断裂北段以逆冲兼具右旋走滑为主, 前者地震复发周期短于后者; 龙日坝断裂南段则以纯右旋走滑为主, 地震复发周期有可能最短。

关键词: 龙门山断裂带; 黏弹性; 形变运动; 应力累积; 数值模拟
中图分类号:P315.72+7文献标识码:A文章编号:0253-4967(2017)04-0853-17 文献标志码:A 文章编号:0253-4967(2017)04-0853-17
NUMERICAL SIMULATION OF DEFORMATION MOVEMENT AND STRESS ACCUMULATION IN LONGMENSHAN AND ITS ADJACENT FAULTS BEFORE WENCHUAN EARTHQUAKE
WAN Yong-kui1,2, LIU Xia1, SHEN Jun2, WANG Lei3, LI Yan2
1 First Crust Deformation Monitoring and Application Center, China Earthquake Administration, Tianjin 300180, China
2 Institute of Disaster Prevention, Sanhe 065201, China
3 Earthquake Administration of Shandong Province, Jinan 250014, China
Abstract

In order to reveal the deformation and cumulative stress state in Longmenshan and its adjacent faults before Wenchuan earthquake, a 3D viscoelastic finite element model, which includes Longmenshan, Longriba, Minjiang and Huya faults is built in this paper. Using the GPS measurement results of 1999-2004 as the boundary constraints, the deformation and movement of Longmenshan fault zone and its adjacent zones before Wenchuan earthquake are simulated. The conclusions are drawn in this paper as follows: First, velocity component parallel to Longmenshan Fault is mainly absorbed by Longriba Fault and velocity component perpendicular to the Longmenshan Fault is mainly absorbed by itself. Because of the barrier effect of Minjiang and Huya faults on the north section of Longmenshan Fault, the compression rate in the northern part of Longmenshan Fault is lower than that in the southern part. Second, extending from SW to NE direction along Longmenshan Fault, the angle between the main compressive stress and the direction of the fault changes gradually from the nearly vertical to 45 degrees. Compressive stress and shear stress accumulation rate is high in southwest segment of Longmenshan Fault and compressive stress is greater; the stress accumulation rate is low and the compressive stress is close to shear stress in the northeast segment of the fault. This is coincident with the fact that small and medium-sized earthquakes occurred frequently and seismic activity is strong in the southwest of the fault, and that there are only occasional small earthquakes and the seismic activity is weak in the northeast of the fault. It is also coincident with the rupture type of thrust and right-lateral strike-slip of the Wenchuan earthquake and thrust of the Lushan earthquake. Third, assuming that the same type and magnitude of earthquake requires the same amount of stress accumulation, the rupture of Minjiang Fault, the southern segment of Longmenshan Fault and the Huya Fault are mainly of thrust movement and the earthquake recurrence period of the three faults increases gradually. In the northern segment of Longriba Fault and Longmenshan Fault, earthquake rupture is of thrusting and right-lateral strike-slip. The earthquake recurrence period of former is shorter than the latter. In the southern segment of Longriba Fault, earthquake rupture is purely of right-lateral strike-slip, it is possible that the earthquake recurrence period on the fault is the shortest in the study region.

Keyword: Longmenshan Fault; viscoelasticity; deformation movement; stress accumulation rate; numerical simulation
0 引言

2008年5月12日, 青藏高原东缘巴颜喀拉块体与四川盆地交会处的龙门山断裂带中段发生了汶川MS8.0地震; 时隔不到5a, 2013年4月20日, 断裂带南段又发生了芦山MS7.0地震。针对龙门山断裂带强震前的形变运动、 应力累积速率及地震复发周期等相关问题, 许多学者采用数值模拟的方法开展了分析与研究(朱守彪等, 2009; 白玉柱等, 2010; 姚琪等, 2012; 柳畅等, 2012, 2014; Liu et al., 2015)。然而现有计算在模型构架与边界条件设置上仍有需要完善的地方。如现有计算一般设定巴颜喀拉块体向SE方向运动与龙门山断裂带的走向垂直, 然而整体扣除四川盆地相对运动的GPS结果显示并非如此, 巴颜喀拉块体的运动方向与龙门山断裂带存在一定的夹角(图1), 显然龙门山断裂带不同段运动、 应力积累样式的差异与该夹角是密切相关的。又如, 现有模型多数只涉及龙门山断裂带, 很少涵盖其周边的龙日坝、 岷江和虎牙断裂。实际上野外地质调查及地震序列研究成果显示, 龙日坝断裂晚更新世以来右旋走滑速率为(5.4± 2.0)mm/a(徐锡伟等, 2008a), 岷江断裂于1713年和1933年分别发生了MS7.0、 7.5地震(闻学泽等, 2009, 2011), 虎牙断裂中、 南段于1973-1976年连续发生了MS6.5、 7.2、 6.7、 7.2等4次强震(朱航等, 2009), 揭示出这些断裂仍具有较强的活动性。并且已有研究认为龙门山断裂带北段横向缩短变形极其微弱, 右旋剪切变形仅0.9mm/a, 可能与巴颜喀拉块体向E的水平运动大部分被龙日坝、 岷江及虎牙断裂吸收有关(杜方等, 2009; 陈长云等, 2013)。由此可见, 要考察龙门山断裂带的运动与受力特征, 须将其放置在区域运动的大背景下, 并同时充分考虑位于这一区域内的其他几条主要断裂--龙日坝、 岷江和虎牙断裂对整个区域形变运动及应力积累的影响。

图1 青藏高原及其东缘相对于四川盆地的GPS速度场
Ⅰ 塔里木盆地; Ⅱ 柴达木块体; Ⅲ 羌塘块体; Ⅳ 拉萨块体; Ⅴ 巴颜喀拉块体; Ⅵ 阿拉善块体; Ⅶ 鄂尔多斯块体; Ⅷ 川滇块体; Ⅸ 华南块体; Ⅹ 滇南块体Fig. 1 GPS velocity field of Tibet and its eastern margin relative to the Sichuan Basin.

基于上述认识, 本文以龙门山断裂带及其周缘区域作为研究对象, 构建了包含龙门山、 龙日坝、 岷江和虎牙4条断裂的三维黏弹性有限元模型, 以1999-2004年实测GPS结果为约束, 模拟了汶川地震前龙门山断裂带及其周缘区域的形变运动。通过分析区域速度场、 应变场、 应力场分布特征及各断层压应力和剪应力累积速率, 探究巴颜喀拉块体东部各活动断裂在区域形变运动中的作用、 汶川和芦山地震的破裂机理、 不同断裂及同一断裂不同段间地震复发周期等相关问题。

1 三维有限元模型
1.1 区域地质构造

龙门山断裂带及其周缘区域包含松潘-甘孜造山带、 龙门山断裂带和龙门山前陆盆地3个地质构造单元(李勇等, 2010)。松潘-甘孜造山带地质构造复杂, 大规模造山作用始于印支运动晚期, 存在由西向东、 由北向南双向造山极性(李勇等, 2009)。区域内出露地层主要为古近系和三叠系, 而地壳深20~30km处有1个厚15~20km的低阻低速层, 该低阻低速层是深部滑脱层, 成为中上地壳的解耦带(张培震等, 2008, 2009; 姚琪, 2012)。龙门山断裂带全长约500km, 宽约50km, 走向NE-SW, 由汶川-茂县断裂、 映秀-北川断裂、 灌县-江油断裂、 龙门山山前隐伏断裂及其相应的推覆体组成, 4条断裂呈叠瓦状向四川盆地逆冲推覆, 断层倾角由浅至深逐渐减小, 断层浅部倾角为60° ~70° , 向下延伸至地壳20~30km处合并收敛成1条剪切带(张培震等, 2008)。在断裂带宽约50km范围内地形陡降(3, 500± 500)m(邓起东等, 2002; 李延兴等, 2009)。此外, 地震反射剖面, P波、 S波速度结构和面波层析成像结果均显示龙门山断裂带两侧地壳结构存在显著变化(王椿镛等, 2003; Wang et al., 2005, 2010; 吴建平等, 2009; 郑勇等, 2013; Zhang et al., 2014), 巴颜喀拉块体一侧地壳厚度达60~70km, 而四川盆地为42~44km, 即在龙门山断裂带附近, 地壳厚度变化18~26km。龙门山断裂带主要发育宝兴杂岩和彭灌杂岩, 该岩体抵抗破裂的强度大, 能够积累高密度弹性应变, 从而发生破坏性强震。龙门山前陆盆地是在晚三叠世扬子地台西缘被动大陆边缘的基础上形成的(李勇等, 1995), 盆地充填持续时间长达27Ma, 充填地层厚度巨大。

1.2 模型参数

根据活动块体边界及断层分布, 本文以(100.15° E, 32.4° N)、 (102.02° E, 33.98° N)、 (107.87° E, 32.00° N)、 (104.40° E, 28.63° N)为顶点圈定模型范围, 见图2a黑色虚线框。依据地壳深部构造(朱介寿, 2008; 郑勇等, 2013)并参照柳畅等(2012, 2014)、 Liu等(2015)数值模拟模型构架, 本次模拟同样设定模型深度为100km, 共分4层, 分别代表上、 中、 下地壳和上地幔。依据断层规模及倾角(表1), 通过类比的方法对断层进行简化处理。 龙门山断裂的实际宽度约为50km, 倾角为65° (上)、 25° (下), 模型中宽度设定为10km, 倾角为45° ; 龙日坝、 岷江断裂的宽度为20~30km, 倾角较陡, 模型中的宽度均设定为5km, 倾角直立。考虑到巴颜喀拉块体与四川盆地上、 中、 下地壳和上地幔界面在断层两侧埋深的巨大差异, 在巴颜喀拉块体东缘设置了宽50km的过渡带, 模型的整体构架见图2b。整个模型采用四面体单元进行网格划分, 单元总数为177, 455个, 节点总数为33, 578个, 网格划分结果见图2c。

图2 模拟区域(a)模型构架及网格划分结果(b, c)
F1 LRB-fau(龙日坝断裂); F2 MJ-fau(岷江断裂); F3 HY-fau(虎牙断裂); F4 LMS-fau(龙门山断裂)Fig. 2 Model structure of the simulation area(a)and results of finite element meshing(b, c).

表1 研究区内各活动断裂基本参数 Table1 Basic parameters of the active faults in the study area

岩石圈流变分层概念自20世纪80年代提出以后被广泛接受。岩石圈浅部(上地壳)处于低温低压状态, 岩石表现为脆性。岩石圈深处(中、 下地壳及上地幔)岩石处于高温高压状态, 变形机制以蠕变为主。

本次模拟涉及的弹性物质参数包括: 杨氏模量(E)、 密度(ρ )及泊松比(μ )。前人在研究汶川地震动力学机制(朱守彪等, 2009)、 断裂带深部构造变形与强震活动的关系(姚琪等, 2012)、 汶川地震的发生对周围断层库仑应力的影响(李玉江等, 2013)等相关问题时均给出了模拟区域弹性物质参数, 并且取得了较好的模拟结果。此外, 柳畅等(2014)根据地震波速计算了龙门山断裂带岩石圈物质杨氏模量随深度的分布。王椿镛等(2010)认为松潘-甘孜造山带北部具有低泊松比(μ < 0.26), 造山带南部和四川盆地具有中-高泊松比(0.26≤ μ ≤ 0.29)。刘启元等(2009)分析了松潘-甘孜造山带地壳平均泊松比(0.29≤ μ ≤ 0.31)、 四川盆地地壳平均泊松比(0.28≤ μ ≤ 0.31)、 龙门山断裂带附近地壳平均泊松比(μ =0.2)。郑勇等(2013)采用背景噪声层析成像和远震接收函数分析方法, 得到松潘-甘孜造山带北部泊松比(0.22≤ μ ≤ 0.25), 四川盆地(0.25≤ μ ≤ 0.29), 龙门山断裂带北段(μ =0.2), 断裂带南段及其附近区域为(μ =0.32)。

关于岩石圈流变结构, 石耀霖等(2008)总结了不同学者研究流变运动采用的代表性岩石及相应的流变参数; 安美建等(2007)利用层析成像提供的S波速度得到了四川和藏北地温随深度变化曲线; 孙玉军等(2013)计算了中国大陆及邻区岩石圈各层流变参数, 并给出了青藏高原和四川盆地深100km范围内的温度曲线。本次模拟的参数设定均以前人的最新研究成果为主要依据, 并在模拟过程中进行了反复试验和调整, 具体参数设定见表2, 3。需要指出的是本次模拟构建的是连续的三维黏弹性有限元模型, 模型中视断层为软弱带, 其杨氏模量为周边介质的 110。

表2 巴颜喀拉块体岩石圈物质参数 Table2 Material parameters of rocks in the lithosphere in the eastern Bayan Har block
表3 四川盆地岩石圈物质参数 Table3 Material parameters of rocks in the lithosphere of Sichuan Basin
1.3 边界条件

参照刘峡等(2006, 2010)边界约束的加载方法, 利用Gan等(2007)计算的中国大陆1999-2004年GPS结果设定模型边界约束, 即选取位于模型边界附近的GPS站, 将其观测结果通过双2次样条插值至模型上表面的4条边框作为水平约束, 并假设水平速度随深度不变, 形成模型4个侧面约束。在此过程中, 为降低断层局部运动导致的边界效应, GPS站点的选取避免了观测结果相对周边不协调及断层附近的站点。另外, 模型上表面为自由面, 下表面水平向自由、 垂向固定。采用ANSYS软件实现模拟计算, 计算过程仅考虑边界加载产生的构造应力积累, 不计重力作用。

2 模拟结果分析

为充分考虑蠕变对应力积累的影响, 经试算发现加载时间为1万a时, 模型上地壳等效应力趋于线性增长, 而中、 下地壳和上地幔等效应力保持稳定, 因此, 本文分析的速度场、 应变场、 应力场及垂直于断层走向的压应力和平行于断层走向的剪应力累积速率模拟结果均为 1万a时的年变化。

图3 模拟结果
a 水平速度模拟结果和实测GPS速度结果; b 上地壳底部平均主应变率; c 模型表层垂向隆升速率(mm/a); d 上地壳底部主压应力积累速率(kPa/a)Fig. 3 Simulation results.

2.1 速度场

模拟的水平速度结果和GPS实测速度结果见图3a, 红色箭头表示模拟结果, 蓝色箭头为实测GPS结果。结果显示除个别测点存在较大差异外, 模拟结果与实测GPS结果的整体吻合程度较高。对模拟结果的残差做统计分析, 其中残差低于5%、 10%、 15%的测点分别占总测点的31.7%、 63.4%和80.5%。因而, 模拟结果可以反映该区的整体运动特征。为观察断裂带水平张压、 走滑速度, 在模型表面取直线AA'和BB'(图3a紫色虚线), 分别跨龙门山断裂带南北2段并与其走向垂直。提取直线上结点的水平速度模拟结果和直线两侧约100km范围内的GPS实测结果, 分别将其投影至平行于、 垂直于龙门山断裂带走向方向(图4), 其中红色虚线、 蓝色虚线分别勾勒出模拟速度分量、 GPS速度分量沿直线的变化。

图4 模拟速度分量、 GPS速度分量沿直线的变化
a 沿直线AA'平行于龙门山断裂的速度分量; b 沿直线AA'垂直于龙门山断裂的速度分量; c 沿直线BB'平行于龙门山断裂的速度分量; d 沿直线BB'垂直于龙门山断裂的速度分量Fig. 4 Variation of simulated velocity component and GPS velocity component along straight line.

沿直线AA'和BB', 模拟结果的平行分量均为2.5~10.6mm/a, 垂直分量分别为7.6~9.0mm/a、 7.5~8.2mm/a、 GPS实测的平行分量分别为2.4~10.4mm/a、 2.6~10.4mm/a, 垂直分量分别为6.9~9.5mm/a、 6.9~8.3mm/a。平行分量的模拟值与GPS实测值较为吻合, 垂直分量的模拟值与实测值则有一定的差异。直线AA'上横跨龙日坝断裂南段(F1)、 龙门山断裂带南段(F4)约300km范围内(图4黄色区域), 模拟结果的右旋、 压缩总量分别为3.6mm/a、 0.7mm/a, GPS实测结果的右旋、 压缩总量分别为 6.4mm/a、 2.3mm/a。可见, 与实测结果相比, 模拟得到的右旋走滑、 压缩形变量均偏低, 其中压缩量偏低更为明显。直线BB'上横跨龙日坝断裂北段(F1)、 岷江断裂(F2)、 虎牙断裂(F3)和龙门山断裂带北段(F4)约300km范围内, 模拟结果的右旋、 压缩量分别为 3.8mm/a、 0.3mm/a, 而GPS实测结果的右旋、 压缩量分别为 5.0mm/a、 1.3mm/a, 模拟给出的右旋、 压缩量亦略低于实测结果。但无论如何, 模拟结果和GPS实测结果均显示, 平行速度分量在龙日坝断裂(F1)变化较大, 龙门山断裂带南段压缩量明显高于北段。至于模拟的右旋和压缩量均低于实测结果的原因, 我们认为有以下2点, 首先, 本次模拟构建的是连续的三维有限元模型, 因而, 断层两侧速度阶跃性突变不显著; 其次, 本文边界约束事实上仅反映巴颜喀拉块体与四川盆地相对运动对断层的驱动, 并未考虑地幔拖动与地形重力对断层运动的影响, 从而导致断层运动速率被低估。

模型表层垂向隆升速率见图3c, 结果显示, 巴颜喀拉块体东缘出现了整体隆升, 最大隆升速率位于其东南缘, 约0.51mm/a, 揭示出该区域受强烈的挤压应力作用。杜方等(2009)利用水准测量资料分析震前龙门山前山断裂与中央断裂之间的隆升速率为0.60mm/a, 与本次模拟结果较为接近。块体东北部岷江断裂西侧隆升速率约为0.15mm/a, 东侧约为0.10mm/a, 反映出岷江断裂受强烈的挤压应力作用。

2.2 应变场和应力场

上地壳底部(约20km深处)主应变率模拟结果(图3b)显示巴颜喀拉块体主压应变为NE-EW向, 主张应变近NW-SN向, 四川盆地主压应变为NWW-NW向, 主张应变为NNE-NE向。龙日坝断裂西侧主应变率相对较大, 与该区吸收了较大的走滑分量有关; 龙日坝断裂至龙门山断裂带之间, 主应变率数值相对均一并略低于龙日坝断裂西侧; 四川盆地内主应变率相对较小, 即该区应变水平整体较低。整体而言, 本次得到的主应变率模拟结果与李延兴等(2009)、 江在森等(2009)、 赵静等(2012)、 占伟等(2015)利用GPS数据采用最小二乘配置法计算的主应变率结果一致。

主压应力累积速率模拟结果见图3d, 其中黑色箭头为主压应力方向, 彩色云图为主压应力累积速率。结果显示, 巴颜喀拉块体主压应力为NE-EW向, 四川盆地主压应力为NWW-NW向, 与前人研究结果一致(孟文等, 2013)。巴颜喀拉块体主压应力累积速率明显高于四川盆地, 该结果与柳畅等(2014)的模拟结果相吻合。龙日坝断裂以西(阿坝次级块体)主压应力累积速率相对较快, 为-1.6~-0.8kPa/a(挤压为负)。龙日坝断裂至龙门山断裂带之间(龙门山次级块体), 主压应力累积速率由SW向NE方向延伸逐渐减小, 该区西南部主压应力累积速率为-1.2~-0.8kPa/a, 东北部为-0.8~-0.4kPa/a。 龙门山断裂带南端, 主压应力方向与断裂带走向接近垂直, 沿断裂带由SW向NE方向延伸, 主压应力方向与断裂走向的夹角逐渐减小, 至龙门山断裂带北端, 该夹角减小为约45° 。四川盆地内主压应力累积速率相对较低约为-0.2kPa/a。 主压应力方向发生转变主要是以龙门山断裂带为分界, 其西侧主压应力为NE-EW向, 东侧为NWW-NW向, 而龙日坝、 岷江和虎牙断裂对区域应力场的影响仅限于各自断裂附近。杜义等(2009)认为汶川地震破裂方式可能与主应力方向与断裂走向的夹角不同有关, 本次模拟结果揭示, 龙门山断裂带南段主压应力方向与断裂走向接近垂直, 断裂带北段主压应力方向与断裂走向的夹角接近45° , 这有利于断裂带南段发生逆冲型地震, 北段发生逆冲兼右旋走滑型地震。

2.3 断层受力状态

沿龙门山、 龙日坝、 岷江及虎牙断裂垂直于断裂走向压应力和平行于断裂走向剪应力累积速率模拟结果见图5a-b、 表4, 其中挤压为负、 右旋剪切为正。结果显示, 龙门山断裂带南段压应力和剪应力累积速率分别为-0.47~-0.20kPa/a、 0.20~0.39kPa/a, 压应力累积速率大于剪应力; 断裂带北段压应力和剪应力累积速率分别为-0.20~-0.10kPa/a、 0.10~0.20kPa/a, 压应力和剪应力累积速率较为接近。汶川地震破裂过程具有明显的分段性, 映秀-汶川段以逆冲运动为主, 向NE方向延伸在绵竹附近转化为逆冲兼右旋走滑运动, 水平位移量与垂直位移量基本相当(徐锡伟等, 2008b; 杜义等, 2009; 盛书中等, 2012); 而芦山地震又以逆冲运动为主(徐锡伟等, 2013), 断层的破裂方式揭示出龙门山断裂带南段压应力大于剪应力, 北段压应力与剪应力相接近, 本次模拟结果与断层破裂反映出的断层应力累积状态相吻合。龙日坝断裂压应力累积速率为-0.21~-0.10kPa/a, 剪应力累积速率南段为0.45~0.50kPa/a, 北段为0.25~0.45kPa/a, 南段剪切应力大于北段。地质研究结果表明龙日坝断裂南支为纯右旋走滑断层, 北支具有较大的逆冲分量(徐锡伟等, 2008b), 与本次模拟结果基本一致。岷江断裂压应力和剪应力累积速率分别为-0.48~-0.24kPa/a、 0.04~0.08kPa/a, 压应力累积速率显著大于剪应力。第四纪以来岷江断裂表现为明显的推覆逆掩运动并具有一定的左旋走滑分量(周荣军等, 2000), 而近期GPS观测结果显示岷江断裂为逆冲兼具右旋走滑运动(杜方等, 2009; 陈长云等, 2012), GPS观测结果与本次模拟结果相吻合。虎牙断裂压应力和剪应力累积速率分别为-0.27~-0.14kPa/a、 -0.12~-0.08kPa/a, 压应力累积速率略大于剪应力累积速率, 并且剪应力为负值, 反映出虎牙断裂呈逆冲兼具左旋走滑的运动特征, 该结果与断层的实际运动方式相一致(周荣军等, 2006; 陈长云等, 2012)。

图5 断层压应力累积速率(a)与断层剪应力累积速率(b)Fig. 5 Simulation results of compressive stress accumulation rate(a) and shear stress accumulation rate(b).

表4 模拟区域内各活动断裂应力累积速率及破裂方式 Table4 The results of stress accumulation rate and rupture manner of the active faults in the simulation area
2.4 综合分析

中国大陆运动承受着印度板块向N楔进和太平洋板块向W俯冲的2大动力作用过程, 导致其运动与变形的空间变化十分剧烈。川滇地区作为青藏高原向外扩展推进的前缘, 更是令人瞩目。这是由于在印度板块强烈推挤和重力双重作用下, 青藏高原内部物质向四周运移, 东移物质在龙门山断裂处受到坚硬的四川盆地和华南块体的阻挡, 以鲜水河断裂为界, 川滇北部即本文的巴颜喀拉块体东部水平运动逐步向N偏转, 而鲜水河断裂以南地区水平运动逐步向S偏转(图1)。考虑到本文计算的边界约束, 作者认为巴颜喀拉块体东部目前所呈现的强烈变形格局, 即GPS速度向E运动在靠近四川盆地过程中快速衰减, 以及逆冲地震频发所揭示的高应力累积状态是上述相对统一动力作用下的特征。这主要表现于: 1)巴颜喀拉块体东缘呈现整体隆升, 最大隆升速率位于其东南缘, 约为0.51mm/a, 显示该区受强烈挤压作用。2)以龙门山断裂带为界, 西侧巴颜喀拉块体的主压应力方向为NE-EW向, 东侧的四川盆地为NWW-NW向; 巴颜喀拉块体主压应力累积速率较高, 为-1.6~-0.4kPa/a, 四川盆地较低, 约为-0.2kPa/a。 3)龙门山断裂南段、 岷江断裂和虎牙断裂呈逆冲运动, 并与现有地震、 地质研究成果相吻合。

综合速度场、 应变场、 应力场及断层压应力和剪应力累积速率的模拟结果, 分析认为巴颜喀拉块体东部各活动断裂对区域形变运动存在不同程度的吸收与响应。块体东南部(沿直线AA'), 平行于龙门山断裂的速度分量大部分被龙日坝断裂吸收, 导致龙日坝断裂南段表现为纯右旋走滑运动; 而垂直于龙门山断裂的速度分量主要被其自身吸收, 断层以逆冲运动为主。块体东北部(沿直线BB'), 龙日坝断裂吸收了大部分平行于龙门山断裂的速度分量; 岷江断裂和虎牙断裂的压应力累积速率分别约为龙门山断裂带北段的2.5和1.6倍, 揭示出上述2条断裂对龙门山断裂带北段压应力累积起到了一定的屏障作用, 导致龙门山断裂北段压缩量明显低于断裂南段, 压应力累积速率与剪应力相接近, 断层呈逆冲兼右旋走滑运动。邓起东等(1994)、 李传友等(2004)认为岷江断裂、 岷江隆起和龙门山断裂中、 南段共同构成了巴颜喀拉块体持续挤压作用的东边界, 前二者对龙门山断裂带北段起到了一定的屏障作用。本次模拟结果揭示作为岷江隆起的东西边界, 岷江和虎牙断裂压应力累积速率分别为龙门山断裂带北段的2.5和1.6倍, 从应力角度确立了上述观点。

模拟结果显示, 龙门山断裂带SW段主压应力累积速率为-1.2~-0.8kPa/a, 断层压应力和剪应力累积速率分别为-0.47~-0.20kPa/a、 0.20~0.39kPa/a; NE段主压应力累积速率为-0.8~-0.4kPa/a, 断层压应力和剪应力累积速率分别为-0.20~-0.10kPa/a、 0.10~0.20kPa/a。按照地震释放能量与应力累积速率成正比来估算, 龙门山断裂SW段主压应力、 断层压应力和剪应力累积速率均大于NE段。因此, 断裂带SW段中小地震频发, 地震活动强烈, NE段偶有小震, 地震活动微弱(陈国光等, 2007)。

地震破裂方式与断层应力状态息息相关。龙门山断裂南段主压应力方向与断裂走向接近垂直, 向NE方向延伸主压应力与断裂走向的夹角逐渐减小, 至龙门山断裂北段主压应力方向与断裂走向的夹角减小为约45° , 这有利于断裂南段发生逆冲型的地震, 而断裂北段发生逆冲兼右旋走滑型的地震。断裂带本身南段压应力累积速率大于剪应力、 北段压应力累积速率与剪应力相接近; 因而, 经长时间加载后, 断层应力累积结果表现为南段应力水平高, 压应力大于剪应力, 北段应力水平低, 压应力与剪应力相接近。汶川地震前龙门山断裂带局部处于闭锁状态, 伴随巴颜喀拉块体不断东移, 应力不断累积、 增大, 导致闭锁被突破, 断层开始破裂, 并沿易于破裂区或相对脆弱区继续发展, 直至破裂终止。龙门山断裂带北段应力水平低、 剪应力与压应力接近、 易于发生剪切破裂, 而剪切破裂比逆冲破裂更容易实现, 因此, 龙门山断裂北段是后继破裂易于发生的区段。实际情况是, 汶川地震断层破裂由SW(应力水平高且压应力大)向NE方向(应力水平低且剪应力与压应力接近)扩展, 破裂方式为逆冲兼右旋走滑运动, 经过5a的继续加载, 在龙门山断裂南段(应力水平较高, 压应力大)发生芦山地震, 破裂方式为逆冲运动。

从本文给出的断层应力状态判断, 本区应涉及3种地震破裂类型, 岷江、 龙门山南段、 虎牙断裂以逆冲破裂为主, 龙日坝北段和龙门山北段以逆冲兼具右旋走滑为主, 龙日坝南段则以纯右旋走滑为主。假设研究区断层发生同等类型与震级的地震所需应力积累量相同, 那么地震复发周期与断层应力累积速率成反比, 岷江、 龙门山南段和虎牙断裂压应力累积速率依次降低, 这3条断裂地震复发周期依次变长; 龙日坝北段压应力和剪应力累积速率均高于龙门山北段, 龙日坝北段的地震复发周期短于龙门山北段; 龙日坝南段剪应力累积速率为全区最快, 考虑到断层剪切破裂强度显著低于挤压破裂强度, 因此, 龙日坝南段地震复发周期有可能为全区最短。

3 结论及不足

本文为探究汶川地震前龙门山及其周缘断裂形变运动与应力累积速率, 以1999-2004年GPS结果为约束, 模拟了龙门山断裂带及其周缘区域的形变运动, 得到主要结论如下: 1)平行于龙门山断裂的速度分量主要被龙日坝断裂吸收, 垂直于龙门山断裂的速度分量主要被其自身吸收; 岷江和虎牙断裂对龙门山断裂带北段起到了一定的屏障作用, 因而, 龙门山断裂带北段压缩量明显低于南段。2)沿龙门山断裂带由SW向NE方向延伸, 主压应力、 断层压应力和剪应力累积速率均逐渐减小, 因此, 断裂带SW段中小地震频发, 地震活动强烈, NE段偶有小震, 地震活动微弱; 龙门山断裂中段发生逆冲兼右旋走滑型的汶川地震, 破裂方向由SW向NE方向延伸, 并经过5a的继续加载, 在断裂南段发生逆冲型的芦山地震, 与沿龙门山断裂由SW向NE方向延伸, 主压应力方向与断裂走向的夹角逐渐减小及长时间加载后断裂南段应力水平高, 压应力大于剪应力, 北段应力水平低, 压应力与剪应力较为接近的断层应力状态息息相关。3)假设发生震级、 类型相同的地震所需应力积累量相同, 则研究区内岷江断裂、 龙门山断裂南段和虎牙断裂断层破裂以逆冲运动为主, 3条断裂的地震复发周期依次变长; 龙日坝断裂北段和龙门山断裂北段以逆冲兼具右旋走滑为主, 前者地震复发周期短于后者; 龙日坝断裂南段则以纯右旋走滑为主, 地震复发周期有可能最短。

本次模拟构建的是连续的三维黏弹性有限元模型, 断层两侧速度阶跃性突变不显著, 跨断层模拟结果比GPS实测结果小, 特别是垂直于断层的速度变化, 因而, 断层压应力模拟结果可能比真实值偏小, 所以构建三维接触有限元模型, 模拟龙门山及其周缘区域形变运动, 应作为今后1个研究方向。另外, 本次模拟边界约束事实上仅反映了巴颜喀拉块体与四川盆地相对运动对断层的驱动, 并未考虑地幔拖动与地形重力对断层运动的影响, 因此, 关于地幔拖动与地形重力对断层运动的作用还需深入研究。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献
[1] 安美建, 石耀霖. 2007. 中国大陆地壳和上地幔三维温度场[J]. 中国科学(D辑), 37(6): 736-745.
AN Mei-jian, SHI Yao-lin. 2007. Three-dimensional thermal structure of the Chinese continental crust and upper mantle[J]. Science in China(Ser D), 50(10): 1441-1451. [本文引用:1]
[2] 白玉柱, 徐杰, 徐锡伟, 等. 2010. 2008年汶川8. 0级地震地表位移场的模拟: 映秀-北川断裂逆冲兼右旋走滑错动形成的地表位移场[J]. 地震地质, 32(1): 16-27. doi: 103969/j.issn.0253-4967.201001. 002.
BAI Yu-zhu, XU Jie, XU Xi-wei, et al. 2010. Simulations on displacement fields of ground surface in 2008 Wenchuan earthquake: The case of inverse and right-lateral motion of Yingxiu-Beichuan Fault[J]. Seismology and Geology, 32(1): 16-27(in Chinese). [本文引用:1]
[3] 陈长云, 任金卫, 孟国杰, 等. 2012. 巴颜喀拉块体北东缘主要断裂现今活动性分析[J]. 大地测量与地球动力学, 32(3): 27-30.
CHEN Chang-yun, REN Jin-wei, MENG Guo-jie, et al. 2012. Analysis of modern activity of major faults in northeast margin of Baryan-Har block[J]. Journal of Geodesy and Geodynamics, 32(3): 27-30(in Chinese). [本文引用:2]
[4] 陈长云, 任金卫, 孟国杰, 等. 2013. 巴颜喀拉块体东部活动块体的划分、 形变特征及构造意义[J]. 地球物理学报, 56(12): 4125-4141.
CHEN Chang-yun, REN Jin-wei, MENG Guo-jie, et al. 2013. Division, deformation and tectonic implication of active blocks in the eastern segment of Bayan Har block[J]. Chinese Journal of Geophysics, 56(12): 4125-4141(in Chinese). [本文引用:1]
[5] 陈国光, 计凤桔, 周荣军, 等. 2007. 龙门山断裂带晚第四纪活动性分段的初步研究[J]. 地震地质, 29(3): 657-671. doi: 103969/j.issn.0253-4967.2007.03.019.
CHEN Guo-guang, JI Feng-ju, ZHOU Rong-jun, et al. 2007. Primary research of activity segmentation of Longmenshan fault zone since Late-Quaternary[J]. Seismology and Geology, 29(3): 657-671(in Chinese). [本文引用:1]
[6] 邓起东, 陈社发, 赵小麟. 1994. 龙门山及其邻区的构造和地震活动及动力学[J]. 地震地质, 16(4): 389-403.
DENG Qi-dong, CHEN She-fa, ZHAO Xiao-lin. 1994. Tectonics, seismicity and dynamics of Longmenshan Mountains and its adjacent regions[J]. Seismology and Geology, 16(4): 389-403(in Chinese). [本文引用:1]
[7] 邓起东, 张培震, 冉勇康, 等. 2002. 中国活动构造基本特征[J]. 中国科学(D辑), 32(12): 1020-1030.
DENG Qi-dong, ZHANG Pei-zhen, RAN Yong-kang, et al. 2003. Basic characteristics of active tectonics of China[J]. Science in China(Ser D), 46(4): 356-372. [本文引用:1]
[8] 杜方, 闻学泽, 张培震, 等. 2009. 2008年汶川8. 0级地震前横跨龙门山断裂带的震间形变[J]. 地球物理学报, 52(11): 2729-2738.
DU Fang, WEN Xue-ze, ZHANG Pei-zhen, et al. 2009. Interseismic deformation across the Longmenshan fault zone before the 2008 M8. 0 Wenchuan earthquake[J]. Chinese Journal of Geophysics, 52(11): 2729-2738(in Chinese). [本文引用:2]
[9] 杜义, 谢富仁, 张效亮, 等. 2009. 汶川MS8. 0地震断层滑动机制研究[J]. 地球物理学报, 52(2): 464-473.
DU Yi, XIE Fu-ren, ZHANG Xiao-liang, et al. 2009. The mechanics of fault slip of MS8. 0 Wenchuan earthquake[J]. Chinese Journal of Geophysics, 52(2): 464-473(in Chinese). [本文引用:1]
[10] 江在森, 方颖, 武艳强, 等. 2009. 汶川8. 0级地震前区域地壳运动与变形动态过程[J]. 地球物理学报, 52(2): 505-518.
JIANG Zai-sen, FANG Ying, WU Yan-qiang, et al. 2009. The dynamic process of regional crustal movement and deformation before Wenchuan MS8. 0 earthquake[J]. Chinese Journal of Geophysics, 52(2): 505-518(in Chinese). [本文引用:1]
[11] 李传友, 宋方敏, 冉勇康. 2004. 龙门山断裂带北段晚第四纪活动性讨论[J]. 地震地质, 26(2): 248-258. doi: 103969/j.issn.0253-4967.2004.02.007.
LI Chuan-you, SONG Fang-min, RAN Yong-kang. 2004. Late Quaternary activity and age constraint of the northern Longmenshan fault zone[J]. Seismology and Geology, 26(2): 248-258(in Chinese). [本文引用:1]
[12] 李延兴, 张静华, 周伟, 等. 2009. 汶川MS8. 0地震孕育发生的机制与动力学问题[J]. 地球物理学报, 52(2): 519-530.
LI Yan-xing, ZHANG Jing-hua, ZHOU Wei, et al. 2009. The mechanism and dynamics of the generation and occurrence for Wenchuan MS8. 0 earthquake[J]. Chinese Journal of Geophysics, 52(2): 519-530(in Chinese). [本文引用:2]
[13] 李勇, 贺佩, 颜照坤, 等. 2010. 晚三叠世龙门山前陆盆地动力学分析[J]. 成都理工大学学报(自然科学版), 37(4): 401-411.
LI Yong, HE Pei, YAN Zhao-kun, et al. 2010. Dynamics of late Triassic Longmenshan foreland basin, China[J]. Journal of Chengdu University of Technology(Science & Technology Edition), 37(4): 401-411(in Chinese). [本文引用:1]
[14] 李勇, 黄润秋, 周荣军, 等. 2009. 龙门山地震带的地质背景与汶川地震的地表破裂[J]. 工程地质学报, 17(1): 3─18.
LI Yong, HUANG Run-qiu, ZHOU Rong-jun, et al. Geological back ground of Longmen shan seismic belt and surface ruptures in Wenchuan earthquake[J]. Journal of Engineering Geology, 17(1): 3─18(in Chinese). [本文引用:1]
[15] 李勇, 曾允孚, 伊海生. 1995. 龙门山前陆盆地沉积及构造演化 [M]. 成都: 成都科技大学出版社.
LI Yong, ZENG Yun-fu, YIN Hai-sheng. 1955. Sedimentary and Tectonic Evolution of Longmenshan Foreland Basin [M]. Chengdu University of Science and Technology Press, Chengdu(in Chinese). [本文引用:1]
[16] 李玉江, 陈连旺, 陆远忠, 等. 2013. 汶川地震的发生对周围断层稳定性影响的数值模拟[J]. 地球科学-中国地质大学学报, 38(2): 398-410.
LI Yu-jiang, CHEN Lian-wang, CHEN Yuan-zhong, et al. 2013. Numerical simulation on influences of Wenchuan earthquake on the stability of faults in the neighborhood[J]. Earth Science-Journal of China University of Geosciences, 38(2): 398-410(in Chinese). [本文引用:1]
[17] 柳畅, 石耀霖, 朱伯靖, 等. 2014. 地壳流变结构控制作用下的龙门山断裂带地震发生机理[J]. 地球物理学报, 57(2): 404-418.
LIU Chang, SHI Yao-lin, ZHU Bo-jing, et al. 2014. Crustal rheology control on the mechanism of the earthquake generation at the Longmen Shan Fault[J]. Chinese Journal of Geophysics, 57(2): 404-418(in Chinese). [本文引用:1]
[18] 柳畅, 朱伯靖, 石耀霖. 2012. 黏弹性数值模拟龙门山断裂带应力积累及大震复发周期[J]. 地质学报, 86(1): 157-169.
LIU Chang, ZHU Bo-jing, SHI Yao-lin. 2012. Stress accumulation of the Longmenshan Fault and recurrence interval of Wenchuan earthquake based on viscoelasticity simulation[J]. Acta Geologica Sinica, 86(1): 157-169(in Chinese). [本文引用:1]
[19] 刘启元, 李昱, 陈九辉, 等. 2009. 汶川MS8. 0地震: 地壳上地幔S波速度结构的初步研究[J]. 地球物理学报, 52(2): 309-319.
LIU Qi-yuan, LI Yu, CHEN Jiu-hui, et al. 2009. Wenchuan MS8. 0 earthquake: Preliminary study of the S-wave velocity structure of the crust and upper mantle[J]. Chinese Journal of Geophysics, 52(2): 309-319(in Chinese). [本文引用:1]
[20] 刘峡, 傅容珊, 杨国华, 等. 2006. 用GPS资料研究华北地区形变场和构造应力场[J]. 大地测量与地球动力学, 26(3): 33-39.
LIU Xia, FU Rong-shan, YANG Guo-hua, et al. 2006. Deformation field and tectonic stress field constrained by GPS observations in North China[J]. Journal of Geodesy and Geodynamics, 26(3): 33-39(in Chinese). [本文引用:1]
[21] 刘峡, 马瑾, 傅容珊, 等. 2010. 华北地区现今地壳运动动力学初步研究[J]. 地球物理学报, 53(6): 1418-1427.
LIU Xia, MA Jin, FU Rong-shan, et al. 2010. Primary study on the dynamics of the present-day crustal motion in North China region[J]. Chinese Journal of Geophysics, 53(6): 1418-1427(in Chinese). [本文引用:1]
[22] 孟文, 陈群策, 吴满路, 等. 2013. 龙门山断裂带现今构造应力场特征及分段性研究[J]. 地球物理学进展, 28(3): 1150-1160.
MENG Wen, CHEN Qun-ce, WU Man-lu, et al. 2013. Research on segmentation and characteristic of tectonic stress field of Longmenshan fault zone[J]. Progress in Geophysics, 28(3): 1150-1160(in Chinese). [本文引用:1]
[23] 盛书中, 万永革. 2012. 由构造应力场研究汶川地震断层的分段性[J]. 地震学报, 34(6): 741-753.
SHENG Shu-zhong, WAN Yong-ge. 2012. Segmentation of the Wenchuan earthquake fault derived from tectonic stress analysis[J]. Acta Seismologica Sinica, 34(6): 741-753(in Chinese). [本文引用:1]
[24] 石耀霖, 曹建玲. 2008. 中国大陆岩石圈等效黏滞系数的计算和讨论[J]. 地学前缘, 15(3): 82-95.
SHI Yao-lin, CAO Jian-ling. 2008. Effective viscosity of China continental lithosphere[J]. Earth Science Frontiers, 15(3): 82-95(in Chinese). [本文引用:1]
[25] 孙玉军, 董树文, 范桃园, 等. 2013. 中国大陆及邻区岩石圈三维流变结构[J]. 地球物理学报, 56(9): 2936-2946.
SUN Yu-jun, DONG Shu-wen, FAN Tao-yuan, et al. 2013. 3D rheological structure of the continental lithosphere beneath China and adjacent regions[J]. Chinese Journal of Geophysics, 56(9): 2936-2946(in Chinese). [本文引用:1]
[26] 王椿镛, 楼海, 姚志祥, 等. 2010. 龙门山及其邻区的地壳厚度和泊松比[J]. 第四纪研究, 30(4): 652-661.
WANG Chun-yong, LOU Hai, YAO Zhi-xiang, et al. 2010. Crustal thicknesses and Poisson's ratios in Longmenshan Mountains and adjacent regions[J]. Quaternary Sciences, 30(4): 652-661(in Chinese). [本文引用:1]
[27] 王椿镛, 吴建平, 楼海, 等. 2003. 川西藏东地区的地壳P波速度结构[J]. 中国科学(D辑), 33(S1): 181-189.
WANG Chun-yong, WU Jian-ping, LOU Hai, et al. 2003. P-wave crustal velocity structure in western Sichuan and eastern Tibetan region[J]. Science in China(Ser D), 46(S2): 254-265. [本文引用:1]
[28] 闻学泽, 杜方, 张培震, 等. 2011. 巴颜喀拉块体北和东边界大地震序列的关联性与2008年汶川地震[J]. 地球物理学报, 54(3): 706-716.
WEN Xue-ze, DU Fang, ZHANG Pei-zhen, et al. 2011. Correlation of major earthquake sequences on the northern and eastern boundaries of the Bayan Har block, and its relation to the 2008 Wenchuan earthquake[J]. Chinese Journal of Geophysics, 54(3): 706-716(in Chinese). [本文引用:1]
[29] 闻学泽, 张培震, 杜方, 等. 2009. 2008年汶川8. 0级地震发生的历史与现今地震活动背景[J]. 地球物理学报, 52(2): 444-454.
WEN Xue-ze, ZHANG Pei-zhen, DU Fang, et al. 2009. The background of historical and modern seismic activities of the occurrence of the 2008 MS8. 0 Wenchuan, Sichuan, earthquake[J]. Chinese Journal of Geophysics, 52(2): 444-454(in Chinese). [本文引用:1]
[30] 吴建平, 黄媛, 张天中, 等. 2009. 汶川MS8. 0地震余震分布及周边区域P波三维速度结构研究[J]. 地球物理学报, 52(2): 320-328.
WU Jian-ping, HUANG Yuan, ZHANG Tian-zhong, et al. 2009. Aftershock distribution of the MS8. 0 Wenchuan earthquake and three dimensional P-wave velocity structure in and around source region[J]. Chinese Journal of Geophysics, 52(2): 320-328(in Chinese). [本文引用:1]
[31] 徐锡伟, 陈桂华, 于贵华, 等. 2013. 芦山地震发震构造及其与汶川地震关系讨论[J]. 地学前缘, 20(3): 11-20.
XU Xi-wei, CHEN Gui-hua, YU Gui-hua, et al. 2013. Seismogenic structure of Lushan earthquake and its relationship with Wenchuan earthquake[J]. Earth Science Frontiers, 20(3): 11-20(in Chinese). [本文引用:1]
[32] 徐锡伟, 闻学泽, 陈桂华, 等. 2008 a. 巴颜喀拉地块东部龙日坝断裂带的发现及其大地构造意义[J]. 中国科学(D辑), 38(5): 529-542.
XU Xi-wei, WEN Xue-ze, CHEN Gui-hua, et al. 2008a. Discovery of the Longriba fault zone in eastern Bayan Har block, China and its tectonic implication[J]. Science in China(Ser D), 51(9): 1209-1223(in Chinese). [本文引用:1]
[33] 徐锡伟, 闻学泽, 叶建青, 等. 2008 b. 汶川MS8. 0地震地表破裂带及其发震构造[J]. 地震地质, 30(3): 597-629. doi: 103969/j.issn.0253-4967.2008.03.003.
XU Xi-wei, WEN Xue-ze, YE Jian-qing, et al. 2008b. The MS8. 0 Wenchuan earthquake surface ruptures and its seismogenic structure[J]. Seismology and Geology, 30(3): 597-629(in Chinese). [本文引用:2]
[34] 姚琪, 徐锡伟, 邢会林, 等. 2012. 青藏高原东缘变形机制的讨论: 来自数值模拟结果的限定[J]. 地球物理学报, 55(3): 863-874.
YAO Qi, XU Xi-wei, XING Hui-lin, et al. 2012. Deformation mechanism of the eastern Tibetan plateau: Insights from numerical models[J]. Chinese Journal of Geophysics, 55(3): 863-874(in Chinese). [本文引用:3]
[35] 占伟, 武艳强, 梁洪宝, 等. 2015. GPS观测结果反映的尼泊尔MW7. 8地震孕震特征[J]. 地球物理学报, 58(5): 1818-1826.
ZHAN Wei, WU Yan-qiang, LIANG Hong-bao, et al. 2015. Characteristics of the seismogenic model for the 2015 Nepal MW7. 8 earthquake derived from GPS data[J]. Chinese Journal of Geophysics, 58(5): 1818-1826(in Chinese). [本文引用:1]
[36] 张军龙, 任金卫, 陈长云, 等. 2013. 岷江断裂全新世古地震参数及模型[J]. 地球科学-中国地质大学学报, 38(S1): 83-90.
ZHANG Jun-long, REN Jin-wei, CHEN Chang-yun, et al. 2013. Paleo-earthquake parameters of Minjiang Fault in Holocene[J]. Earth Science-Journal of China University of Geosciences, 38(S1): 83-90(in Chinese). [本文引用:1]
[37] 张培震, 闻学泽, 徐锡伟, 等. 2009. 2008年汶川8. 0级特大地震孕育和发生的多单元组合模式[J]. 科学通报, 54(7): 944-953.
ZHANG Pei-zhen, WEN Xue-ze, XU Xi-wei, et al. 2009. Tectonic model of the great Wenchuan earthquake of May 12, 2008, Sichuan, China[J]. Chinese Science Bulletin, 54(7): 944-953(in Chinese). [本文引用:1]
[38] 张培震, 徐锡伟, 闻学泽, 等. 2008. 2008年汶川8. 0级地震发震断裂的滑动速率、 复发周期和构造成因[J]. 地球物理学报, 51(4): 1066-1073.
ZHANG Pei-zhen, XU Xi-wei, WEN Xue-ze, et al. 2008. Slip rates and recurrence intervals of the Longmen Shan active fault zone, and tectonic implications for the mechanism of the May 12 Wenchuan earthquake, 2008, Sichuan, China[J]. Chinese Journal of Geophysics, 51(4): 1066-1073(in Chinese). [本文引用:2]
[39] 赵静, 江在森, 武艳强, 等. 2012. 汶川地震前龙门山断裂带闭锁程度和滑动亏损分布研究[J]. 地球物理学报, 55(9): 2963-2972.
ZHAO Jing, JIANG Zai-sen, WU Yan-qiang, et al. 2012. Study on fault locking and fault slip deficit of the Longmenshan fault zone before the Wenchuan earthquake[J]. Chinese Journal of Geophysics, 55(9): 2963-2972(in Chinese). [本文引用:1]
[40] 郑勇, 葛粲, 谢祖军, 等. 2013. 芦山与汶川地震震区地壳上地幔结构及深部孕震环境[J]. 中国科学(D辑), 43(6): 1027-1037.
ZHENG Yong, GE Can, XIE Zu-jun, et al. 2013. Crustal and upper mantle structure and the deep seismogenic environment in the source regions of the Lushan earthquake and the Wenchuan earthquake[J]. Science in China(Ser D), 56(7): 1158-1168. [本文引用:2]
[41] 周荣军, 李勇, Densmore A L, 等. 2006. 青藏高原东缘活动构造[J]. 矿物岩石, 26(2): 40-51.
ZHOU Rong-jun, LI Yong, Densmore A L, et al. 2006. Active tectonics of the eastern margin of the Tibet Plateau[J]. Journal of Mineralogy and Petrology, 26(2): 40-51(in Chinese). [本文引用:1]
[42] 周荣军, 蒲晓虹, 何玉林, 等. 2000. 四川岷江断裂带北段的新活动、 岷山断块的隆起及其与地震活动的关系[J]. 地震地质, 22(3): 285-294. doi: 103969/j.issn.0253-4967.2000.03.009.
ZHOU Rong-jun, PU Xiao-hong, He Yu-lin, et al. 2000. Recent activity of Minjiang fault zone, uplift of Minshan block and their relationship with seismicity of Sichuan[J]. Seismology and Geology, 22(3): 285-294(in Chinese). [本文引用:1]
[43] 朱航, 闻学泽. 2009. 1973-1976年四川松潘强震序列的应力触发过程[J]. 地球物理学报, 52(4): 994-1003.
ZHU Hang, WEN Xue-ze. 2009. Stress triggering process of the 1973 to 1976 Songpan, Sichuan, sequence of strong earthquakes[J]. Chinese Journal of Geophysics, 52(4): 994-1003(in Chinese). [本文引用:1]
[44] 朱介寿. 2008. 汶川地震的岩石圈深部结构与动力学背景[J]. 成都理工大学学报(自然科学版), 35(4): 348-356.
ZHU Jie-shou. 2008. The Wenchuan earthquake occurrence background in deep structure and dynamics of lithosphere[J]. Journal of Chengdu University of Technology(Science & Technology Edition), 35(4): 348-356(in Chinese). [本文引用:1]
[45] 朱守彪, 张培震. 2009. 2008年汶川MS8. 0地震发生过程的动力学机制研究[J]. 地球物理学报, 52(2): 418-427.
ZHU Shou-biao, ZHANG Pei-zhen. 2009. A study on the dynamical mechanisms of the Wenchuan MS8. 0 earthquake[J]. Chinese Journal of Geophysics, 52(2): 418-427(in Chinese). [本文引用:2]
[46] Carter N L, Tsenn M C. 1987. Flow properties of continental lithosphere[J]. Tectonophysics, 136(1-2): 27-63. [本文引用:1]
[47] Densmore A L, Ellis M A, Li Y, et al. 2007. Active tectonics of the Beichuan and Pengguan faults at the eastern margin of the Tibetan plateau[J]. Tectonics, 26(4): TC4005. doi: DOI:10.1029/2006TC001987. [本文引用:1]
[48] Gan W J, Zhang P Z, Shen Z K, et al. 2007. Present-day crustal motion within the Tibetan plateau inferred from GPS measurements[J]. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 112(B8): B08416. [本文引用:1]
[49] Hansen F D, Carter N L. 1982. Creep of selected crustal rocks at 1000MPa[J]. EOS, Transactions, American Geophysical Union, 63(18): 437. [本文引用:1]
[50] Liu C, Zhu B J, Yang X L, et al. 2015. Crustal rheology control on earthquake activity across the eastern margin of the Tibetan plateau: Insights from numerical modelling[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 10: 20-30. [本文引用:1]
[51] Ranalli G, Murphy D C. 1987. Rheological stratification of the lithosphere[J]. Tectonophysics, 132(4): 281-295. [本文引用:1]
[52] Wang C Y, Lou H, Silver P G, et al. 2010. Crustal structure variation along 30°N in the eastern Tibetan plateau and its tectonic implications[J]. Earth and Planetary Science Letters, 289(3-4): 367-376. [本文引用:1]
[53] Wang Y X, Mooney W D, Han G H, et al. 2005. Crustal P-wave velocity structure from Altyn Tagh to Longmen Mountains along the Taiwan-Altay geoscience transect[J]. Chinese Journal of Geophysics, 48(1): 116-124. [本文引用:1]
[54] Wilks K R, Carter N L. 1990. Rheology of some continental lower crustal rocks[J]. Tectonophysics, 182(1-2): 57-77. [本文引用:1]
[55] Zhang Y Q, Teng J W, Wang Q S, et al. 2014. Density structure and isostatic state of the crust in the Longmenshan and adjacent areas[J]. Tectonophysics, 619-620: 51-57. [本文引用:1]