汶川地震和芦山地震对青藏高原东缘主要活动断层应力变化的影响

熊林 何建坤 潘正洋 周云 刘玉琳

摘要：根据弹性无限半空间位错理论，结合汶川地震和芦山地震的同震破裂模型，以及该地区活动断层几何学和运动学特征，应用Coulomb程序，计算了2008年汶川地震静态库仑应力变化，并和余震分布特征进行对比；同时，计算了2008年汶川地震和2013年芦山地震共同作用产生的静态库仑应力变化，并将结果投影到青藏高原东缘主要活动断层上。结果表明：汶川地震产生的余震大部分分布在其造成的静态库仑应力增加区；汶川地震在芦山地震震中区域产生的静态库仑应力显著增加，增加值为0.010～0.050 MPa，汶川地震产生的静态库仑应力变化使得芦山地震提前到来；鲜水河断裂北部、东昆仑断裂、秦岭南缘断裂西段、青川断裂东段、茶坝—林庵寺断裂西段、灌县—江油断裂、大川—双石断裂的静态库仑应力均有不同程度的增加；岷江断裂、虎牙断裂、汶川—茂县断裂、江油—广元断裂、鲜水河断裂南部的静态库仑应力有不同程度的降低；考虑到青藏高原东缘历史大地震和余震分布情况，未来应加强对鲜水河断裂西北段和东昆仑断裂地震危险性的监测与研究。

关键词：地震触发；汶川地震；芦山地震；静态库仑应力；数值模拟；鲜水河断裂；东昆仑断裂；青藏高原

中图分类号：P315.2文献标志码：A

0引言

近年来，国内外众多学者提出各种模型来计算地震产生的静态库仑应力（简称“应力”）变化及其对后续地震的影响。计算应力变化是一个相对成熟的过程，即由点源或者矩形源在各向均匀半无限空间弹性体内产生变形[1]，然后得出应力变化的空间分布[2]。一般而言，大地震的发生会改变周边地壳应力状态，而应力的改变会影响活动断层的地震危险性。应力增加的地方，余震发生的概率较大，地震危险性增加；应力减小的区域，余震发生较少，地震危险性减小。1992年地方性震级（ML）为61的Joshua Tree地震震后30 d的余震分布与应力变化的分布基本一致；ML为7.4的Landers 地震3.5 h后，发生了ML为6.5的Big Bear地震，该地震震中造成应力增加022～029 MPa[2]。

2008年，矩震级（Mw）为7.9的汶川地震发生在龙门山断裂中段，造成巨大人员伤亡和财产损失。关于汶川地震造成的应力变化，Parsons等计算出汶川地震增加了四川盆地的危险区，主震破裂带南段、雅安断层、昆仑断裂平均应力增加较大，熊坡断裂、鲜水河断裂应力略有增加，其中雅安断裂部分区域增加01 MPa[3]；Toda等计算得出昆仑断裂、鲜水河断裂部分应力增加0.02 MPa以上[4]；万永革等计算了由汶川地震导致的周边断层上应力变化数值，应力增加的区域主要集中在龙门山断裂两端、昆仑断裂、鲜水河断裂上的部分位置[57]。随着数据的积累和更多模型的公布，计算更加精确。解朝娣等计算得出应力增加明显的地方是青川断裂和彭县—灌县断裂，这些地方未来发生地震的可能性增加[8]；李玉江等利用三维黏弹性有限元模型，计算得出鲜水河、昆仑断裂的一些区域应力增幅很大[9]。总而言之，主要断裂上的应力有所增加。

2013年面波震级（Ms）为7.0的芦山地震位于龙门山南部，距离汶川地震震中约80 km。前人讨论了芦山地震与汶川地震的关系：徐锡伟等认为它们是不相关联的两个地震事件[1011]；单斌等认为汶川地震加速了芦山地震的到来[7，1213]，这主要是基于汶川地震对雅安断裂造成的应力变化的增加值超过了0.01 MPa的阈值[1]；董培育等探讨了芦山地震造成的应力变化的分布特征 [1415]。定量的模型计算能更有力地揭示芦山地震和汶川地震的关系。

笔者基于汶川地震与芦山地震有限断层模型，通过Coulomb程序[2，4]，在弹性半空间内，计算震后应力变化的格局，进一步明确汶川地震和芦山地震的关系，并讨论二者对周边主要断层应力变化的影响，以期对余震发生趋势和未来地震危险性评估提供参考。

1研究区地质概况

龙门山推覆构造带是华南活动块体的分界线，位于青藏高原东缘。由于印度洋板块和欧亚板块碰撞，青藏高原抬升，物质向东和SE向逃逸[1617]，但受到周边块体的阻挡，从而挤压形成龙门山断裂带[1819]。汶川地震发生在其中段，芦山地震则发生在雅安地区（图1）。雅安地区是中、强地震交汇的地方，该区地块较为完整，新津—蒲江断层和总岗山—高庙断层是该区较大的断裂[20]。

摘要：根据弹性无限半空间位错理论，结合汶川地震和芦山地震的同震破裂模型，以及该地区活动断层几何学和运动学特征，应用Coulomb程序，计算了2008年汶川地震静态库仑应力变化，并和余震分布特征进行对比；同时，计算了2008年汶川地震和2013年芦山地震共同作用产生的静态库仑应力变化，并将结果投影到青藏高原东缘主要活动断层上。结果表明：汶川地震产生的余震大部分分布在其造成的静态库仑应力增加区；汶川地震在芦山地震震中区域产生的静态库仑应力显著增加，增加值为0.010～0.050 MPa，汶川地震产生的静态库仑应力变化使得芦山地震提前到来；鲜水河断裂北部、东昆仑断裂、秦岭南缘断裂西段、青川断裂东段、茶坝—林庵寺断裂西段、灌县—江油断裂、大川—双石断裂的静态库仑应力均有不同程度的增加；岷江断裂、虎牙断裂、汶川—茂县断裂、江油—广元断裂、鲜水河断裂南部的静态库仑应力有不同程度的降低；考虑到青藏高原东缘历史大地震和余震分布情况，未来应加强对鲜水河断裂西北段和东昆仑断裂地震危险性的监测与研究。

关键词：地震触发；汶川地震；芦山地震；静态库仑应力；数值模拟；鲜水河断裂；东昆仑断裂；青藏高原

中图分类号：P315.2文献标志码：A

0引言

近年来，国内外众多学者提出各种模型来计算地震产生的静态库仑应力（简称“应力”）变化及其对后续地震的影响。计算应力变化是一个相对成熟的过程，即由点源或者矩形源在各向均匀半无限空间弹性体内产生变形[1]，然后得出应力变化的空间分布[2]。一般而言，大地震的发生会改变周边地壳应力状态，而应力的改变会影响活动断层的地震危险性。应力增加的地方，余震发生的概率较大，地震危险性增加；应力减小的区域，余震发生较少，地震危险性减小。1992年地方性震级（ML）为61的Joshua Tree地震震后30 d的余震分布与应力变化的分布基本一致；ML为7.4的Landers 地震3.5 h后，发生了ML为6.5的Big Bear地震，该地震震中造成应力增加022～029 MPa[2]。

2008年，矩震级（Mw）为7.9的汶川地震发生在龙门山断裂中段，造成巨大人员伤亡和财产损失。关于汶川地震造成的应力变化，Parsons等计算出汶川地震增加了四川盆地的危险区，主震破裂带南段、雅安断层、昆仑断裂平均应力增加较大，熊坡断裂、鲜水河断裂应力略有增加，其中雅安断裂部分区域增加01 MPa[3]；Toda等计算得出昆仑断裂、鲜水河断裂部分应力增加0.02 MPa以上[4]；万永革等计算了由汶川地震导致的周边断层上应力变化数值，应力增加的区域主要集中在龙门山断裂两端、昆仑断裂、鲜水河断裂上的部分位置[57]。随着数据的积累和更多模型的公布，计算更加精确。解朝娣等计算得出应力增加明显的地方是青川断裂和彭县—灌县断裂，这些地方未来发生地震的可能性增加[8]；李玉江等利用三维黏弹性有限元模型，计算得出鲜水河、昆仑断裂的一些区域应力增幅很大[9]。总而言之，主要断裂上的应力有所增加。

2013年面波震级（Ms）为7.0的芦山地震位于龙门山南部，距离汶川地震震中约80 km。前人讨论了芦山地震与汶川地震的关系：徐锡伟等认为它们是不相关联的两个地震事件[1011]；单斌等认为汶川地震加速了芦山地震的到来[7，1213]，这主要是基于汶川地震对雅安断裂造成的应力变化的增加值超过了0.01 MPa的阈值[1]；董培育等探讨了芦山地震造成的应力变化的分布特征 [1415]。定量的模型计算能更有力地揭示芦山地震和汶川地震的关系。

笔者基于汶川地震与芦山地震有限断层模型，通过Coulomb程序[2，4]，在弹性半空间内，计算震后应力变化的格局，进一步明确汶川地震和芦山地震的关系，并讨论二者对周边主要断层应力变化的影响，以期对余震发生趋势和未来地震危险性评估提供参考。

1研究区地质概况

龙门山推覆构造带是华南活动块体的分界线，位于青藏高原东缘。由于印度洋板块和欧亚板块碰撞，青藏高原抬升，物质向东和SE向逃逸[1617]，但受到周边块体的阻挡，从而挤压形成龙门山断裂带[1819]。汶川地震发生在其中段，芦山地震则发生在雅安地区（图1）。雅安地区是中、强地震交汇的地方，该区地块较为完整，新津—蒲江断层和总岗山—高庙断层是该区较大的断裂[20]。

摘要：根据弹性无限半空间位错理论，结合汶川地震和芦山地震的同震破裂模型，以及该地区活动断层几何学和运动学特征，应用Coulomb程序，计算了2008年汶川地震静态库仑应力变化，并和余震分布特征进行对比；同时，计算了2008年汶川地震和2013年芦山地震共同作用产生的静态库仑应力变化，并将结果投影到青藏高原东缘主要活动断层上。结果表明：汶川地震产生的余震大部分分布在其造成的静态库仑应力增加区；汶川地震在芦山地震震中区域产生的静态库仑应力显著增加，增加值为0.010～0.050 MPa，汶川地震产生的静态库仑应力变化使得芦山地震提前到来；鲜水河断裂北部、东昆仑断裂、秦岭南缘断裂西段、青川断裂东段、茶坝—林庵寺断裂西段、灌县—江油断裂、大川—双石断裂的静态库仑应力均有不同程度的增加；岷江断裂、虎牙断裂、汶川—茂县断裂、江油—广元断裂、鲜水河断裂南部的静态库仑应力有不同程度的降低；考虑到青藏高原东缘历史大地震和余震分布情况，未来应加强对鲜水河断裂西北段和东昆仑断裂地震危险性的监测与研究。

关键词：地震触发；汶川地震；芦山地震；静态库仑应力；数值模拟；鲜水河断裂；东昆仑断裂；青藏高原

中图分类号：P315.2文献标志码：A

0引言

近年来，国内外众多学者提出各种模型来计算地震产生的静态库仑应力（简称“应力”）变化及其对后续地震的影响。计算应力变化是一个相对成熟的过程，即由点源或者矩形源在各向均匀半无限空间弹性体内产生变形[1]，然后得出应力变化的空间分布[2]。一般而言，大地震的发生会改变周边地壳应力状态，而应力的改变会影响活动断层的地震危险性。应力增加的地方，余震发生的概率较大，地震危险性增加；应力减小的区域，余震发生较少，地震危险性减小。1992年地方性震级（ML）为61的Joshua Tree地震震后30 d的余震分布与应力变化的分布基本一致；ML为7.4的Landers 地震3.5 h后，发生了ML为6.5的Big Bear地震，该地震震中造成应力增加022～029 MPa[2]。

2008年，矩震级（Mw）为7.9的汶川地震发生在龙门山断裂中段，造成巨大人员伤亡和财产损失。关于汶川地震造成的应力变化，Parsons等计算出汶川地震增加了四川盆地的危险区，主震破裂带南段、雅安断层、昆仑断裂平均应力增加较大，熊坡断裂、鲜水河断裂应力略有增加，其中雅安断裂部分区域增加01 MPa[3]；Toda等计算得出昆仑断裂、鲜水河断裂部分应力增加0.02 MPa以上[4]；万永革等计算了由汶川地震导致的周边断层上应力变化数值，应力增加的区域主要集中在龙门山断裂两端、昆仑断裂、鲜水河断裂上的部分位置[57]。随着数据的积累和更多模型的公布，计算更加精确。解朝娣等计算得出应力增加明显的地方是青川断裂和彭县—灌县断裂，这些地方未来发生地震的可能性增加[8]；李玉江等利用三维黏弹性有限元模型，计算得出鲜水河、昆仑断裂的一些区域应力增幅很大[9]。总而言之，主要断裂上的应力有所增加。

2013年面波震级（Ms）为7.0的芦山地震位于龙门山南部，距离汶川地震震中约80 km。前人讨论了芦山地震与汶川地震的关系：徐锡伟等认为它们是不相关联的两个地震事件[1011]；单斌等认为汶川地震加速了芦山地震的到来[7，1213]，这主要是基于汶川地震对雅安断裂造成的应力变化的增加值超过了0.01 MPa的阈值[1]；董培育等探讨了芦山地震造成的应力变化的分布特征 [1415]。定量的模型计算能更有力地揭示芦山地震和汶川地震的关系。

笔者基于汶川地震与芦山地震有限断层模型，通过Coulomb程序[2，4]，在弹性半空间内，计算震后应力变化的格局，进一步明确汶川地震和芦山地震的关系，并讨论二者对周边主要断层应力变化的影响，以期对余震发生趋势和未来地震危险性评估提供参考。

1研究区地质概况

龙门山推覆构造带是华南活动块体的分界线，位于青藏高原东缘。由于印度洋板块和欧亚板块碰撞，青藏高原抬升，物质向东和SE向逃逸[1617]，但受到周边块体的阻挡，从而挤压形成龙门山断裂带[1819]。汶川地震发生在其中段，芦山地震则发生在雅安地区（图1）。雅安地区是中、强地震交汇的地方，该区地块较为完整，新津—蒲江断层和总岗山—高庙断层是该区较大的断裂[20]。