龙门山高倾角逆断层结构与孕震机制

针对汶川8.0级地震的主破裂面是否以陡立倾角延伸至地壳深部的争议,我们的研究旨在明确发震断层形态随深度分布的二维结构特征,即断层的倾角及相应段落的深度,并在此基础上分析发震断层的孕震和发震机理.利用子空间置信域非线性反演方法,通过拟合近场的同震水准变形,获得了分别对应于清平北川和南坝一青川发震断层的二维弹性位错模型.结果显示,此次龙门山中央断裂带的发震断层系统存在明显的南北分区特征.以北川南坝为过渡带,北川以南至清平的发震构造为二元结构,包括两部分:一是浅部高倾角的逆断层,倾角在70°～80°以上,底部深度可达10～15 km,同震位错主要发生在10 km以上深度,平均位错超过6 m;二是深部缓倾角的逆断层,反演得其倾角约25°,底部可达30 km深度,位错主要分布于断层的顶部和底部,平均位错约4 m.南坝以北的发震断层为单一结构的逆断层,倾角约60°～70°,逆断层位错分布于10 km深度以上,平均位错小于2 m.余震分布和主震震源机制也支持清平以南发震断层为二元结构的推论.有限元模拟显示,在二元结构的逆断层系统中,通过提高断层面上正的库仑应力,深部缓倾角的逆断层活动对浅部高倾角逆断层有明显的促震作用.模拟还显示地壳缩短不是现今松潘地块地表垂直变形的主要原因,垂直变形更可能反映了青藏高原东缘相对四川盆地的差异抬升.对高倾角逆断层的库仑应力作用显示,差异抬升对龙门山逆断层活动有重要的促进作用.