東昆侖斷裂的震后粘彈性松弛效應(yīng)對(duì)地殼變形的影響

付譽(yù)超 刁法啟 朱亞戈 陳 飛 熊 熊

1 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地球物理與空間信息學(xué)院湖北省地球內(nèi)部多尺度成像重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢市魯磨路388號(hào)，430074

近30年來，以GPS和InSAR為代表的空間大地測(cè)量技術(shù)發(fā)展迅速，實(shí)現(xiàn)了高精度地殼變形監(jiān)測(cè)，可為深入了解不同時(shí)空尺度下的地殼變形機(jī)理提供基礎(chǔ)資料[1]。某一時(shí)段內(nèi)觀測(cè)到的地殼變形是區(qū)域地球動(dòng)力學(xué)過程的綜合反映，不僅包含穩(wěn)態(tài)的構(gòu)造變形，還可能包含強(qiáng)震引起的瞬態(tài)同震變形和幾年至幾十年時(shí)間尺度的震后變形等其他局部因素[2]。Calais等[3]研究發(fā)現(xiàn)，蒙古地區(qū)2個(gè)8級(jí)左右地震在震后約100 a仍能造成每年數(shù)mm的地殼變形。震后變形是震后過程研究中不可或缺的約束信息，但對(duì)穩(wěn)態(tài)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)研究(如斷層穩(wěn)態(tài)滑動(dòng)速率和塊體運(yùn)動(dòng)學(xué)特征)而言，震后變形則被視為“噪聲”，需在地殼變形研究中予以考慮[4]。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造背景Fig.1 Tectonic settings of the study area

東昆侖斷裂是橫跨青藏高原的大型左旋走滑斷裂之一，沿東西走向展布近2 000 km，以約10 mm/a的運(yùn)動(dòng)速率調(diào)節(jié)南側(cè)巴顏喀拉塊體和北側(cè)柴達(dá)木盆地的差異[5]。自20世紀(jì)初以來，東昆侖斷裂帶附近共發(fā)生6次7級(jí)以上地震(圖1)，分別為1937年花石峽7.5級(jí)地震、1963年都蘭7.1級(jí)地震、1973年瑪尼7.3級(jí)地震、1997年瑪尼7.5級(jí)地震、2001年昆侖山口西8.1級(jí)地震和2021年瑪多7.4級(jí)地震[6-10]。其中，發(fā)生時(shí)間較近的1997年瑪尼7.5級(jí)地震、2001年昆侖山口西8.1級(jí)地震和2021年瑪多7.4級(jí)地震均觀測(cè)到明顯的震后變形[11-14]。有學(xué)者分析震后變形的力學(xué)機(jī)制發(fā)現(xiàn)，粘彈性松弛效應(yīng)是影響長(zhǎng)時(shí)間尺度下大范圍變形的主要機(jī)制，而震后余滑主要影響短期、近場(chǎng)震后變形[15]。上述研究有助于深入了解青藏高原東北緣下地殼/上地幔的流變結(jié)構(gòu)和震后變形過程。然而，前人通常僅針對(duì)某一時(shí)期的單個(gè)震例進(jìn)行研究，缺乏整條斷層長(zhǎng)時(shí)間尺度震后效應(yīng)的綜合分析。

基于此，本文以東昆侖斷裂為例，結(jié)合前人對(duì)區(qū)域流變結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，采用較為合理的介質(zhì)模型和震源參數(shù)對(duì)該區(qū)域近百年來發(fā)生的6個(gè)強(qiáng)震的震后松弛效應(yīng)進(jìn)行數(shù)值模擬。在此基礎(chǔ)上給出該效應(yīng)對(duì)區(qū)域地殼變形的影響，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析和討論，從而為其他大型斷裂上強(qiáng)震的震后變形綜合研究提供理論依據(jù)。

1 模型構(gòu)建和參數(shù)設(shè)置

本文采用分層介質(zhì)模型，結(jié)合地質(zhì)、歷史地震記錄等資料，考慮較為真實(shí)的地震破裂分布情況，基于前人研究得到的區(qū)域下地殼/上地幔粘滯系數(shù)，綜合分析東昆侖斷裂帶附近區(qū)域近百年來發(fā)生的6個(gè)M≥7地震的震后粘彈性松弛效應(yīng)造成的地殼變形情況及時(shí)空演化過程。

本文采用PSGRN/PSCMP軟件包[16]模擬東昆侖斷裂附近區(qū)域強(qiáng)震的震后粘彈性松弛效應(yīng)。分層介質(zhì)模型包含彈性的上地殼、粘彈性的下地殼和上地幔。介質(zhì)模型的彈性參數(shù)取自區(qū)域地震學(xué)研究結(jié)果(圖2(a)、(b))，其中下地殼和上地幔的粘彈介質(zhì)采用Burgers體流變結(jié)構(gòu)表示(圖3)。Burgers體由一個(gè)Maxwell體和一個(gè)Kelvin體串聯(lián)而成，可描述介質(zhì)的不同松弛時(shí)間特征，其本構(gòu)關(guān)系可表示為[17]：

(1)

式中，τ1=η1/μ1，τ2=η2/μ2，τ12=η1/μ2。

在常應(yīng)力加載狀態(tài)下，應(yīng)變隨時(shí)間的變化可表示為：

(2)

式中，應(yīng)變?yōu)樗矐B(tài)的彈性響應(yīng)、呈指數(shù)衰減的短期粘彈響應(yīng)和線性變化的長(zhǎng)期穩(wěn)態(tài)粘彈響應(yīng)等3個(gè)響應(yīng)的線性疊加。

下地殼/上地幔的粘滯系數(shù)較難確定，但該區(qū)域的震后變形研究可為該參數(shù)的確定提供約束(圖2(c))。Diao等[18]根據(jù)1999～2015年的GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)得出該地區(qū)下地殼的長(zhǎng)期穩(wěn)態(tài)粘滯系數(shù)約為1×1018Pa·s。Diao等[15]考慮震后余滑和震后粘彈性松弛效應(yīng)的綜合影響后，根據(jù)2001年昆侖山口西8.1級(jí)地震震后4個(gè)月的觀測(cè)資料發(fā)現(xiàn)，下地殼和上地幔的粘滯系數(shù)約為1×1018Pa·s。Ryder等[19]以昆侖山口西8.1級(jí)地震震后1 a的GPS資料和震后2～5 a的InSAR資料為約束，得到其下地殼瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)粘滯系數(shù)分別為1×1018Pa·s和1×1019Pa·s。根據(jù)上述研究結(jié)果，本文設(shè)置該地區(qū)下地殼瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)粘滯系數(shù)的下邊界分別為1×1017Pa·s和1×1018Pa·s，對(duì)應(yīng)的上邊界分別為2.5×1018Pa·s和2.5×1019Pa·s(圖2(c))。根據(jù)文獻(xiàn)[13]的研究結(jié)果，本文將該地區(qū)上地幔瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)粘滯系數(shù)分別設(shè)置為1×1018Pa·s和1×1019Pa·s。

VP和VS分別為地震P波和S波波速，ρ為地球介質(zhì)密度，不同數(shù)字序號(hào)為不同研究得到的結(jié)果，本研究中下地殼穩(wěn)態(tài)粘滯系數(shù)η2取1×1018～2.5×1019 Pa·s(淺藍(lán)色陰影部分)，橙色五角星為該范圍的平均值圖2 介質(zhì)模型參數(shù)Fig.2 Parameters of the media model

η1和η2分別為瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)粘滯系數(shù)，μ1和μ2分別為2個(gè)彈簧的剪切模量圖3 Burgers體結(jié)構(gòu)Fig.3 Burgers body

本文根據(jù)2001年昆侖山口西8.1級(jí)地震和1997年瑪尼7.5級(jí)地震的同震破裂分布深度[20]以及該地區(qū)中小地震分布深度(圖2(d))，綜合確定彈性上地殼的厚度[21]。大地測(cè)量數(shù)據(jù)反演結(jié)果表明，上述2個(gè)地震的同震破裂主要分布在20 km以上，且95%區(qū)域的中小地震也分布在20 km以上。上述統(tǒng)計(jì)結(jié)果與Ryder等[19]選取的該地區(qū)彈性上地殼的厚度(16.5 km)較為接近，因此本文將彈性上地殼厚度設(shè)置為16.5 km。本文進(jìn)一步根據(jù)區(qū)域地震學(xué)成像結(jié)果[22]和震后變形研究結(jié)果[19]，將下地殼厚度設(shè)置為65 km。

此外，同震破裂模型也會(huì)影響粘彈性松弛效應(yīng)。本文采用由InSAR資料反演的精細(xì)位錯(cuò)模型[14,20,23]對(duì)1997年瑪尼7.5級(jí)地震、2001年昆侖山口西8.1級(jí)地震和2021年瑪多7.4級(jí)地震進(jìn)行研究，而對(duì)早期發(fā)生的3個(gè)地震采用Xiong等[24]估算的結(jié)果進(jìn)行研究。

2 結(jié)果與分析

由于該地區(qū)下地殼粘滯系數(shù)存在較大的不確定性，會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生顯著影響，因此本文將粘滯系數(shù)設(shè)定為圖2(c)中取值范圍的平均值(穩(wěn)態(tài)粘滯系數(shù)設(shè)置為1.3×1019Pa·s)進(jìn)行模擬分析。由圖4(a)可知，由于1937年花石峽7.5級(jí)地震、1963年都蘭7.1級(jí)地震和1973年瑪尼7.3級(jí)地震的離逝時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)[24]，因此這些地震的震后粘彈性松弛造成的地表變形相對(duì)較弱(<1 mm/a)。說明對(duì)于現(xiàn)今地表而言，該區(qū)域的震后變形主要由離逝時(shí)間較短的2001年昆侖山口西8.1級(jí)地震和1997年瑪尼7.5級(jí)地震[24]共同構(gòu)成。模擬結(jié)果顯示，2010～2020年震后粘彈性松弛效應(yīng)使得東昆侖斷裂帶兩側(cè)的地表顯著變形，其中最大地表變形發(fā)生在昆侖山口西8.1級(jí)地震震源區(qū)南側(cè)，其東向變形速率可達(dá)7.6 mm/a，而斷裂帶北側(cè)的西向最大地表變形速率約為6.0 mm/a。此外，震后粘彈效應(yīng)在1997年瑪尼7.5級(jí)地震震源區(qū)附近引起的最大地表變形速率約為6.0 mm/a。

對(duì)青海瑪多7.4級(jí)地震造成的震后粘彈效應(yīng)進(jìn)行模擬，由圖4(b)可見，2021～2030年該地區(qū)預(yù)計(jì)可產(chǎn)生最大約3.9 mm/a的地表變形。該結(jié)果可為相關(guān)震后變形研究提供理論依據(jù)，同時(shí)表明在進(jìn)行其他研究時(shí)，應(yīng)考慮地表變形的影響。

為更直觀地展示東昆侖斷裂附近強(qiáng)震震后松弛效應(yīng)的影響，將模擬的震后位移場(chǎng)投影到平行于斷層走向的剖面上，并將其與震間變形模型預(yù)測(cè)的地表變形速率進(jìn)行比較。圖4(c)、(d)分別將速度場(chǎng)投影到A-A′和B-B′剖面上，其中剖面A-A′ 和B-B′處的斷層滑動(dòng)速率(10 mm/a)取自地質(zhì)學(xué)和大地測(cè)量學(xué)研究結(jié)果[4,18]，斷層閉鎖深度(16.5 km)則取自Ryder等[19]的研究結(jié)果。

由圖4可見，剖面A-A′上變形速率分量主要反映的是1997年瑪尼7.5級(jí)地震和2001年昆侖山口西8.1級(jí)地震的震后變形結(jié)果。由圖4(c)可見，2005～2010年和2010～2020年震后粘彈性松弛效應(yīng)對(duì)剖面A-A′造成的最大影響分別約為27.2 mm/a和8.4 mm/a，均高于震間變形模型預(yù)測(cè)的變形速率。對(duì)瑪多7.4級(jí)地震而言，2021～2025年和2025～2030年粘彈性松弛效應(yīng)對(duì)剖面B-B′造成的最大影響分別約為3.4 mm/a和2.6 mm/a，其影響不可忽略。

模擬結(jié)果顯示，距斷層較近區(qū)域(≤100 km)的震后松弛效應(yīng)的影響與震間變形模型預(yù)測(cè)的結(jié)果大致相同(圖4(c)、4(d))，說明若僅根據(jù)觀測(cè)到的地表速度場(chǎng)來研究斷層的滑移率而不考慮其震后松弛效應(yīng)，必然會(huì)使研究結(jié)果產(chǎn)生較大偏差。

3 討 論

3.1 粘滯性參數(shù)對(duì)研究結(jié)果的影響

3.1.1 下地殼粘滯系數(shù)的影響

研究表明[26]，震后粘彈性松弛效應(yīng)響應(yīng)時(shí)間主要受粘滯系數(shù)約束。本文以2001年昆侖山口西8.1級(jí)地震為例，選取震源區(qū)附近一點(diǎn)(92.53°E, 36.33°N)，討論不同下地殼粘滯系數(shù)的震后地表水平位移場(chǎng)時(shí)空變化特征(圖5)。由圖可見，下地殼粘滯系數(shù)變化對(duì)粘彈性松弛效應(yīng)的弛豫時(shí)間影響顯著。粘滯系數(shù)越小，早期地表變形速率越快，粘彈性松弛效應(yīng)衰減也越快；粘滯系數(shù)越大，應(yīng)力松弛越慢，地表變形速率越慢，震后粘彈性松弛效應(yīng)衰減越慢，持續(xù)時(shí)間也更長(zhǎng)。

基于此，為研究粘滯系數(shù)不確定性對(duì)模擬結(jié)果的影響，對(duì)前文選取的下地殼粘滯系數(shù)范圍進(jìn)行討論(圖2(c))。由圖6(a)可見，2005～2010年震后松弛效應(yīng)在斷層附近區(qū)域造成的地殼變形速率為9.6～44.4 mm/a；由圖6(b)可見，2010～2020年變形速率迅速衰減至mm量級(jí)，但仍可達(dá)3.6～9.0 mm/a；由圖6(c)可見，2021～2025年東昆侖斷裂附近系列強(qiáng)震的震后松弛效應(yīng)造成的地表變形速率可達(dá)6.2～11.7 mm/a；由圖6(d)可見，2025～2030年該效應(yīng)引起的周邊地表變形速率預(yù)計(jì)約為5.9～7.6 mm/a。上述分析表明，當(dāng)下地殼粘滯系數(shù)在取值范圍內(nèi)變化時(shí)，以1997年瑪尼7.5級(jí)地震、2001年昆侖山口西8.1級(jí)地震和2021年瑪多7.4級(jí)地震等為代表的東昆侖斷裂帶附近強(qiáng)震的震后松弛效應(yīng)，在震后數(shù)10 a內(nèi)對(duì)震源區(qū)附近地表造成的影響仍可達(dá)每年數(shù)mm。

(a)和(b)表示前5次地震的影響；(c)和(d)表示所有6次地震的影響圖6 下地殼粘滯系數(shù)對(duì)地表變形的影響Fig.6 Effect of lower crust viscosity on surface deformation

由圖7(a)可見，2005～2010年前5個(gè)地震的震后粘彈性松弛效應(yīng)對(duì)剖面A-A′造成的影響可達(dá)7.0 ～43.0 mm/a，即便是距斷層超過100 km的區(qū)域，斷層兩側(cè)的變形速率仍大于震間變形模型的模擬結(jié)果；由圖7(b)可見，2010～2020年斷層附近A-A′剖面變形速率可達(dá)3.4～9.4 mm/a；由圖7(c)可見，對(duì)于發(fā)生時(shí)間較近的2021年瑪多7.4級(jí)地震，2021～2025年震后松弛效應(yīng)對(duì)剖面B-B′造成的影響約為2.3～9.5 mm/a；由圖7(d)可見，2025～2030年震后松馳效應(yīng)對(duì)剖面B-B′ 造成的影響預(yù)計(jì)會(huì)減小至1.7～6.2 mm/a，其影響不可忽略。

(a)和(b)表示前5次地震的影響；(c)和(d)表示瑪多7.4級(jí)地震的影響；灰色陰影區(qū)域表示模擬得到的跨斷層變形速率范圍，黑色曲線和紅色曲線分別表示模擬結(jié)果的平均值和根據(jù)震間變形模型得到的結(jié)果[25]圖7 下地殼粘滯系數(shù)對(duì)跨斷層滑動(dòng)速率的影響Fig.7 Effect of lower crust viscosity on slip rate across the faults

3.1.2 下地殼介質(zhì)非均質(zhì)性、流變模型及上地幔粘滯系數(shù)選取

研究發(fā)現(xiàn)，東昆侖斷裂帶南北兩側(cè)下地殼粘滯系數(shù)存在明顯差異[21,27]，說明建立更為精細(xì)的三維流變結(jié)構(gòu)有限元模型可進(jìn)一步深入理解震后變形過程。然而，目前的觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)該區(qū)域下地殼粘滯系數(shù)的約束能力較差，不同研究給出的該地區(qū)下地殼粘滯系數(shù)結(jié)果之間的差異(10～100倍)甚至遠(yuǎn)高于斷裂帶兩側(cè)粘滯系數(shù)之間的差異(約10倍)[28]。因此，本文采用橫向均勻的介質(zhì)模型進(jìn)行震后粘彈性松弛模擬研究。

相比于Maxwell體，Burgers體需要考慮更多參數(shù)，并且能同時(shí)兼顧震后瞬態(tài)和長(zhǎng)期的變形模擬[29-30]。本文在采用Burgers體進(jìn)行模擬時(shí)，根據(jù)前人研究結(jié)果，將瞬態(tài)粘滯系數(shù)設(shè)定為穩(wěn)態(tài)粘滯系數(shù)的1/10[13]。模擬結(jié)果表明，由于該區(qū)域的震后松弛主要由下地殼的粘性流動(dòng)引起[19]，上地幔的貢獻(xiàn)相對(duì)較小，且現(xiàn)有數(shù)據(jù)對(duì)該區(qū)域上地幔粘滯系數(shù)的約束能力較弱，研究相對(duì)較少，因此本文將上地幔粘滯系數(shù)設(shè)為固定值。

3.2 震后粘彈性松弛效應(yīng)對(duì)斷層滑動(dòng)速率估算的影響

Bell等[31]分析發(fā)現(xiàn)，1997年瑪尼7.5級(jí)地震前瑪尼斷裂周邊的地表變形速率約為1 mm/a，在瑪尼7.5級(jí)地震發(fā)生10 a后，瑪尼斷裂附近的地殼變形速率可達(dá)8 mm/a，遠(yuǎn)大于震前的變形速率。由圖4(a)可見，2005～2010年震后松弛效應(yīng)在瑪尼斷裂附近造成的地表變形速率最大約為6.0 mm/a，說明震后松弛效應(yīng)或許可以解釋1997年瑪尼7.5級(jí)地震附近現(xiàn)今地殼變形速率明顯大于震前變形速率這一現(xiàn)象。Li等[32]研究發(fā)現(xiàn)，2009～2015年昆侖山口西8.1級(jí)地震震源區(qū)域震后地表變形速率相較于震前增加約40～80 mm/a；Liu等[33]研究發(fā)現(xiàn)，2007～2015年昆侖山口西8.1級(jí)地震的震后變形速率約為10 mm/a。由圖6(a)可見，昆侖山口西8.1級(jí)地震震后松弛效應(yīng)在震后10 a內(nèi)造成的地表平均變形速率約為9.6～44.4 mm/a，與前人研究結(jié)果基本一致。

Gan等[34]利用跨東昆侖斷裂GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)和彈性半空間模型得到東昆侖斷裂中段的滑動(dòng)速率約為20 mm/a，而地質(zhì)學(xué)研究結(jié)果[35]與其他大地測(cè)量研究結(jié)果[5]中的滑動(dòng)速率分別約為8～12 mm/a和10～15 mm/a。Wang等[36]與Li等[32]將地質(zhì)學(xué)和大地測(cè)量研究得到的滑移速率結(jié)果差異歸因于不同的空間位置，Gan等[34]推斷該差異可能是由震后粘彈性松弛效應(yīng)所致。

基于此，本文根據(jù)Zheng等[37]發(fā)表的GPS速度場(chǎng)，采用2001年昆侖山口西8.1級(jí)地震近場(chǎng)GPS臺(tái)站數(shù)據(jù)(圖1中紅色三角形)構(gòu)建垂直東昆侖斷裂中段的速度剖面，并使用一維模型搜索該段斷層的滑動(dòng)速率。已有研究表明，垂直于斷層走向的高密度GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)可為斷層滑移率估算提供可靠約束[38]。本文采用前人基于彈性位錯(cuò)理論提出的震間變形模型進(jìn)行反演[25]，該模型中平行于斷層走向的臺(tái)站變形速率V(x)可用斷層閉鎖深度D、滑動(dòng)速率V和臺(tái)站距斷層的距離x來表示：

(3)

圖8 斷層滑移速率反演結(jié)果對(duì)比Fig.8 Comparison of inverted results of fault slip rates

由式(3)可得到一條關(guān)于x的反正切函數(shù)曲線，即震間變形曲線(圖8(c)中綠色和黑色虛線)。需要說明的是，本文采用的是Zheng等[37]發(fā)表的速度場(chǎng)數(shù)據(jù)，但并未考慮昆侖山口西8.1級(jí)地震震后粘彈性松弛效應(yīng)的影響，因此分2種情況展開研究：1)情況1，直接采用Zheng等[37]發(fā)表的速度場(chǎng)進(jìn)行斷層滑移速率反演；2)情況2，首先在Zheng等[37]發(fā)表的速度場(chǎng)基礎(chǔ)上扣除該時(shí)段內(nèi)模擬的震后粘彈性松弛效應(yīng)，以此獲得震間穩(wěn)態(tài)的地表速度場(chǎng)，然后進(jìn)行斷層滑動(dòng)速率反演。初步測(cè)試發(fā)現(xiàn)，地表變形數(shù)據(jù)對(duì)斷層閉鎖深度D并不敏感，因此對(duì)斷層閉鎖深度D取固定值。由于該斷層閉鎖深度D與區(qū)域彈性上地殼層厚度[19]具有較好的一致性，因此在參考昆侖山口西8.1級(jí)地震同震破裂深度分布結(jié)果[20]時(shí)，將斷層閉鎖深度D固定為16.5 km。各臺(tái)站原始GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)和扣除震后粘彈性松弛效應(yīng)后的地表變形數(shù)據(jù)如圖8(c)中藍(lán)色和紅色誤差棒所示。由圖8(a)、(b)可見，情況1得到的東昆侖斷裂中段的滑動(dòng)速率V約為13 mm/a，情況2得到的滑動(dòng)速率V約為10 mm/a。需要說明的是，由于數(shù)據(jù)限制，本文未考慮東昆侖斷裂南側(cè)塊體內(nèi)部次級(jí)斷層的作用，但這些次級(jí)斷層的滑動(dòng)可能也會(huì)對(duì)反演結(jié)果產(chǎn)生一定的影響[38]。

由圖8可見，情況2反演得到的東昆侖斷裂中段的滑移速率結(jié)果與地質(zhì)學(xué)研究結(jié)果[35]具有更好的一致性，而情況1反演的結(jié)果則會(huì)高估約30%的斷層滑移速率。Li等[32]利用2001年昆侖山口西8.1級(jí)地震震后GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)(2014～2017年)反演得到的東昆侖斷裂中段的滑移速率(17.4±1.2 mm/a)遠(yuǎn)高于使用震前GPS數(shù)據(jù)(1991～2001年)反演結(jié)果(7.2±2.2 mm/a)；而Wang等[36]采用1999～2014年GPS數(shù)據(jù)，剔除該時(shí)段內(nèi)強(qiáng)震的同震和震后變形影響后得到的該段斷層滑移速率(10.0±0.3 mm/a)與本文結(jié)果十分吻合，說明在穩(wěn)態(tài)斷層滑移速率研究中，需要考慮并扣除強(qiáng)震震后粘彈性松弛效應(yīng)。

由圖4(c)可見，對(duì)于現(xiàn)今地表而言，震后松弛效應(yīng)對(duì)昆侖山口西8.1級(jí)地震破裂帶附近地殼變形的最大影響可達(dá)8.4 mm/a，與震間積累的變形速率影響相當(dāng)。因此，在利用現(xiàn)今大地測(cè)量觀測(cè)資料研究斷層滑動(dòng)速率時(shí)，震后松弛效應(yīng)的長(zhǎng)期影響不容忽視。

3.3 不同震后變形機(jī)制的影響

震后變形過程可能是震后斷層余滑、下地殼/上地幔的粘彈性松弛和震后孔隙流體調(diào)整的共同作用結(jié)果[39]。Liu等[33]認(rèn)為，2001年昆侖山口西8.1級(jí)地震震后短期變形機(jī)制應(yīng)該包括余滑和粘彈性松弛效應(yīng)；賀鵬超等[27]認(rèn)為，忽略震后余滑的影響會(huì)低估介質(zhì)的粘滯系數(shù)；Zhao等[28]研究表明，余滑效應(yīng)會(huì)影響下地殼瞬態(tài)粘滯系數(shù)。由于震后斷層余滑和孔隙流體調(diào)整可能僅作用在震后很短時(shí)間內(nèi)，且影響范圍較小，因此在考慮震后長(zhǎng)期影響時(shí)，需要將震后粘彈性松弛效應(yīng)視為主要因素。

4 結(jié) 語

本文以東昆侖斷裂為例，構(gòu)建粘彈變形模型，并設(shè)定合理的粘滯性結(jié)構(gòu)和地震位錯(cuò)模型，模擬近百年來該斷裂附近6個(gè)M≥7地震的震后粘彈性松弛效應(yīng)，并分析該效應(yīng)對(duì)穩(wěn)態(tài)地殼變形的影響。結(jié)果表明：

1)東昆侖斷裂附近歷史強(qiáng)震的震后粘彈性松弛效應(yīng)在2010～2020年對(duì)地殼造成的最大變形速率約為7.6 mm/a，而該效應(yīng)造成的最大跨斷層變形速率約為8.4 mm/a，大于震間模型估計(jì)的斷層兩側(cè)地表變形速率。

2)2021年瑪多7.4級(jí)地震震后粘彈效應(yīng)預(yù)計(jì)將在2025～2030年造成最大跨斷層變形速率約為2.6 mm/a，若忽略震后粘彈性松弛效應(yīng)，將會(huì)高估震間斷層滑動(dòng)速率。

3)考慮震后粘彈性松弛效應(yīng)得到的東昆侖斷裂中段滑動(dòng)速率與地質(zhì)學(xué)研究結(jié)果具有更好的一致性，而不考慮震后粘彈性松弛效應(yīng)則會(huì)高估30%的斷層滑移率。

致謝:2021年瑪多7.4級(jí)地震震源機(jī)制解和區(qū)域歷史地震數(shù)據(jù)分別取自美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局USGS(https:∥earthquake.usgs.gov/earthquakes/map)和中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心國(guó)家地震科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http:∥data.earthquake.cn/index.html)；文中大部分圖件由GMT軟件繪制，在此一并表示感謝。