2000年后中國大陸及其周邊發(fā)生的大震,如2001年昆侖山地震、2004年蘇門答臘地震、2008年汶川地震、2011年東日本大地震和2015年尼泊爾地震,均對中國內(nèi)陸產(chǎn)生了持續(xù)性的應(yīng)力擾動。大地震引起的應(yīng)力場重新分配會誘發(fā)或抑制區(qū)域地震活動。因此,對這些影響范圍大、持續(xù)時間長的大地震的同震及震后形變機(jī)制的精細(xì)研究對評估地震風(fēng)險具有重要意義。汶川地震是發(fā)生在青藏高原東邊界龍門山斷裂的一次罕見的板內(nèi)逆沖斜滑型特大地震,其同震和持續(xù)的震后松弛造成的應(yīng)力場擾動,可能提升震中周緣斷層上地震發(fā)生的概率,也為探測斷層及巖石圈流變屬性提供了難得的機(jī)會。為確定汶川地震震后松弛造成的持續(xù)影響,本文反演了汶川地下黏滯結(jié)構(gòu),并重點(diǎn)分析了汶川震后形變特征,同時還研究了震后余滑的影響。本文完成的主要工作如下:(1)實(shí)現(xiàn)從GPS坐標(biāo)時間序列提取震間、同震、震后等構(gòu)造信息以及非地震階躍和季節(jié)性信號的自適應(yīng)批處理程序Pytsfit(python)。該程序還可以對震間速度場、階躍及季節(jié)性信號予以先驗緊約束,提取震后瞬態(tài)形變。同時,還集成了圖形繪制功能。(2)以網(wǎng)絡(luò)工程1999-2007年速度場為基礎(chǔ),應(yīng)用Greenspline算法內(nèi)插得到汶川地震震區(qū)周圍陸態(tài)網(wǎng)絡(luò)及四川CORS站的震前速度場,最終獲得扣除震間形變的GPS震后時間序列。震后形變信息顯示汶川震后7年仍在持續(xù)松弛,震后兩年松弛速度迅速衰減,之后松弛速度緩慢衰減。川西高原震后形變明顯大于四川盆地,川西高原近場形變量達(dá)到100mm量級,而四川盆地量級僅10mm左右。雖然兩盤震后形變量級差異明顯,但兩盤震后形變方向總體上與同震方向相近,呈逆沖兼右旋走滑狀。(3)采用震后黏彈性松弛模擬程序PSGRN/PSCMP,分別對川西高原和四川盆地不同時間段、不同空間分布的GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬,約束巖石流變參數(shù)。最終,本文得到川西高原低速層黏滯系數(shù)為2.51×10~1 ~8Pa s,而中下地殼的黏滯系數(shù)為3.98×10~1 ~8Pa s。采用四川盆地2008~2015期間的震后形變,約束得到四川盆地黏彈性層黏滯系數(shù)最優(yōu)值為1.0×10~(20)Pa s,相應(yīng)彈性層深度為40km。黏彈性松弛模型在近場擬合較差,僅考慮黏彈性松弛單一震后機(jī)制不足以解釋汶川震后累積形變。此外,不同的同震破裂模型模擬的震后黏彈性松弛形變僅對斷層近場GPS測站有一定影響。(4)最優(yōu)地球結(jié)構(gòu)的地震形變模擬值系統(tǒng)性低于川西高原西南部地區(qū)以及鮮水河斷裂帶沿線的GPS觀測值,系統(tǒng)性高于川西高原東北端方向的GPS觀測值。本文認(rèn)為川西高原本身存在地球介質(zhì)物性的橫向差異性,如果將川西高原分成西南部、中部和東北部三部分,川西高原以西殼幔黏滯系數(shù)可能低于中部黏滯系數(shù),而東北部黏滯系數(shù)可能高于中部黏滯系數(shù)。(5)對Wang等(2011)同震破裂斷層進(jìn)行幾何拓展,在北川斷裂帶北段增加北西傾向的滑脫帶。以此為基礎(chǔ),采用彈性位錯理論反演了2010~2015年期間的震后余滑分布�？紤]到可用于震后余滑約束的GPS觀測點(diǎn)稀疏以及同震滑動與震后余滑的空間互補(bǔ)關(guān)系,對同震滑動區(qū)域進(jìn)行懲罰約束。論文采用“松約束”(同震滑動大于2m區(qū)域約束為0.1m)和“緊約束”(同震滑動大于6m區(qū)域約束為0.1m)兩種約束方案,分別反演了斷層面余滑空間展布。其中,“松約束”相較“緊約束”擬合誤差更小,顯示汶川同震破裂2m以上區(qū)域(破裂凹凸體)亦可能發(fā)生震后余滑,這說明WQ模型反演得到的凹凸體區(qū)域可能并不存在;(6)震后余滑產(chǎn)生的震后累積形變擬合汶川震后近場形變場較好,卻對于中遠(yuǎn)場的數(shù)據(jù)擬合較差——遠(yuǎn)小于實(shí)際觀測值,進(jìn)一步說明汶川震后形變是多種震后機(jī)制共同作用的結(jié)果。且由于震后余滑模擬值也系統(tǒng)性低于龍日壩斷裂帶以西地區(qū)以及鮮水河斷裂帶沿線的GPS觀測值,因此可以進(jìn)一步確定川西高原西南側(cè)存在明顯的地球介質(zhì)物性差異的可能性。
【學(xué)位單位】：中國地震局地震研究所
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：P315
【部分圖文】：

圖 2.1 龍門山斷裂帶構(gòu)造背景、汶川地震分布及震后觀測 GPS 站點(diǎn)分布圖表 2.1 數(shù)據(jù)觀測時段分類表數(shù)據(jù)分類 觀測時段震前布設(shè)的流動站 1999 ~ 2015震后布設(shè)的連續(xù)站 2010 ~ 2015震后布設(shè)的流動站 2009 ~ 20152.2 GPS 數(shù)據(jù)處理方法數(shù)據(jù)處理采用 GAMIT/GLOBK 10.4 軟件，預(yù)處理得到 GPS 觀測站的坐標(biāo)和衛(wèi)的單日松弛解,該單日解給出了區(qū)域測站坐標(biāo)、衛(wèi)星軌道、極移和天頂對流層延遲的和方差-協(xié)方差矩陣。然后經(jīng)由與全球 IGS 站點(diǎn)松弛解組成網(wǎng)解，并通過七參數(shù)轉(zhuǎn)ITRF08 框架下的瞬時坐標(biāo)解或測站時間序列。由于 GPS 信號在傳播過程中受到一號的擾動，因此要最終得到 GPS 測站的坐標(biāo)時間序列，需要預(yù)消除這些效應(yīng)的影響地球物理效應(yīng)的影響包括潮汐（固體潮汐、極潮和海潮）、相對論效應(yīng)和天線相位中（衛(wèi)星和接收機(jī)），以及干涉和電離層效應(yīng)等。而這些效應(yīng)的改正模型都會對最終的

圖 2.2 Kriging 插值得到的龍門山斷裂帶周緣在 ITRF2008 框架下的震前速度場 張量格林樣條插值于插值方法中較為常用的最小曲率樣條插值在數(shù)據(jù)值點(diǎn)變化劇烈或者存在下，很有可能遭受不穩(wěn)定性震蕩，從而使得待估值點(diǎn)插值結(jié)果嚴(yán)重失真。然率樣條插值的基礎(chǔ)上，加上一個適度的張量因子，可以抑制或者抵消這種不中，張量格林樣條插值在此基礎(chǔ)上避免了復(fù)雜的有限差分和有限元。在任何，均可以被簡化為所有已知點(diǎn)相對于該待求點(diǎn)的距離的格林函數(shù)的加權(quán)影響對于輸入、輸出數(shù)據(jù)值點(diǎn)的位置沒有任何要求，同時計算耗費(fèi)資源少，可以戶的工作站平臺上計算[78][79]。該方法的基本插值公式表達(dá)為：1( ) ( ) ( , )nj jjw x T x αg x x== + (1.5)中，x 是輸出點(diǎn)位置，g 是格林函數(shù)，xj是第j個數(shù)據(jù)點(diǎn)的位置，jα 為相， T（ x）是需要預(yù)先從數(shù)據(jù)約束中移除的趨勢項，移除后通過下式：nw x αg x x i n= =

× n的線性方陣求解加權(quán)值jα 。其中格林函數(shù)本省必須滿足：2 2 2 [ p ]g ( x ,x ′) = δ(x x′))中，2 是拉普拉斯算子，δ 是狄拉克函數(shù)，p 是張量由于2p = t (定t的值來指定p 的值，其中t的取值范圍為0 ≤ t < 1，t取 0 時目前該方法已經(jīng)集成在 GMT 命令工具集中，該命令為 greenspline，enspline 官方文檔。 為由張量格林樣條插值方法插值得到的龍門山斷裂帶周緣的背景場

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2820616