汶川8.0级地震前GPS与跨断层资料反映的运动与变形演化特征

赵静 刘杰 任金卫 江在森 闫伟 岳冲 苑争一

1）中国地震台网中心，北京市西城区三里河南横街5号 100045

2）中国地震局地质研究所（地震动力学国家重点实验室），北京市朝阳区华严里甲1号 100029

3）中国地震局地震预测研究所（中国地震局地震预测重点实验室），北京 100036

0 引言

2008年5月12日汶川8.0级地震发生在巴颜喀拉块体与华南块体交界的NE向龙门山断裂带上，地震基本为沿着断裂带的NE向单侧破裂。汶川地震是有历史记载以来首例发生在大陆内部低滑动速率断裂上的高角度逆冲型8级强震，其孕育机制和发生机理与其他特大逆冲型地震可能是不同的（张培震等，2009），而要认识汶川地震的孕育过程，仅研究其发震断裂——龙门山断裂带是不够的，巨大地震孕育过程涉及更大的时空尺度，因此需要对与发震断裂相关、相邻的地质构造单元在震前不同时段、不同尺度的运动与变形状态进行观测和研究，才能获得完整、可靠的信息（中国地震局监测预报司，2009），这包括垂直断裂带的GPS速度场剖面、地表大范围的GPS应变率场、断层面上闭锁程度分布、大尺度GPS基线时间序列、近场跨断层短水准等。至2018年5月12日，汶川地震已发生10年，在这期间许多科学工作者利用震前GPS资料与跨断层资料对龙门山断裂带的闭锁与变形特征、巴颜喀拉块体与华南块体的运动与变形演化过程等进行了研究，Chen等（2000）、张培震等（2008、2009）、Hubbard等（2009）、江在森等（2009）、杜方等（2009）、Zhang等（2010）、赵静等（2012）、Wu等（2015）利用GPS速度剖面方法对龙门山断裂带远、近场变形特征进行了相关分析；江在森等（2009）、武艳强等（2011）、赵静等（2012）、Wei等（2015）、Wu等（2015）对龙门山断裂带及其周边地区的应变率场进行了相关分析；Shen等（2005）、Meade（2007）、赵静等（2012）建立块体与断层模型，对龙门山断裂带运动特征、闭锁程度和滑动亏损空间分布进行了相关研究；江在森等（2009）利用大尺度GPS基线对南北地震带大范围地壳变形进行了相关分析；焦青等（2008）、苏琴等（2009）、程万正等（2011）、Bo等（2011）利用跨断层短水准资料对龙门山断裂带垂向运动进行了相关分析；杨国华等（2006）、陈祖安等（2011）、陈运泰等（2013）、徐晶等（2017）分析了远大震和周边强震对龙门山断裂带及附近地区的影响。除此之外，前人还在其他方面开展了较丰富的研究工作。上述研究为我们进一步认识汶川地震前龙门山断裂带近场与远场的变形特征、研究汶川地震孕育过程等提供了帮助，但是这些研究大部分只涉及了一种或几种方法，没有利用多种资料、方法将地表和断层深部运动与变形、断层水平方向和垂直方向运动与闭锁等进行综合研究，因此缺乏针对龙门山断裂带远近场、深浅部、三维立体的综合性分析。本文的目的是对这方面的10年研究成果进行汇总，使读者了解汶川地震前GPS与跨断层资料的变化特征和目前的认识。

GPS和跨断层观测数据可以有效监测断裂带及其周边区域不同尺度地壳三维动态变形特征，而断层深浅部运动与闭锁作用很大程度上影响着地壳变形，因此本文将主要依据1999～2007期GPS速度场，综合前人跨断层速度剖面结果分析断裂带远、近场的运动变形特征；综合前人最小二乘配置方法计算结果分析周边区域的应变率场，采用DEFNODE负位错反演程序估算汶川地震前龙门山断裂带的闭锁程度和滑动亏损分布；综合前人大尺度GPS基线时间序列结果分析南北地震带地壳运动特征；利用1985～2008年跨断层短水准资料分析龙门山断裂带不同场地年均垂直变化速率、断层形变累积率空间分布。然后利用上述相关研究结果综合分析汶川地震前龙门山断裂带近场和远场的水平与垂直变形演化特征、地表与断层深部运动与变形特征，探讨汶川地震的孕育过程和发震机理，以期对大陆内部低滑动速率断裂上的高角度逆冲型8级强震有更全面、深入的认识。

1 跨断层GPS速度剖面

利用横跨断裂带的GPS速度剖面可以分析断裂带的远、近场变形特征（Savage et al，1973；Meade et al，2005），汶川地震后多位学者（张培震等，2008、2009；江在森等，2009；杜方等，2009；Zhang et al，2010；赵静等，2012；Wu et al，2015）利用该方法对龙门山断裂带进行了相关分析。图1为垂直于龙门山断裂带的GPS速度剖面，剖面NW侧数据结果显示，平行于龙门山断裂带的水平右旋走滑分量和垂直于龙门山断裂带的水平缩短分量都揭示了宽达500km的川西高原震前遭受着明显的连续变形，其右旋走滑速率为9～11mm/a，水平缩短速率为4～5mm/a；川西高原中速度剖面大体上的线性梯度表明其变形和应变是准均匀的（张培震等，2009）。剖面SE侧数据结果显示，四川盆地一侧GPS站速度都在0值附近，表明四川盆地内部无明显变形趋势，且跨整个龙门山断裂带的GPS站速度与四川盆地内部一致，基本看不到变形趋势（江在森等，2009）。以上结果表明川西高原震前经历着强烈的变形，其在变形幅度和空间范围上远大于龙门山断裂带和四川盆地（张培震等，2009）。

图1 龙门山地区活动构造与汶川地震前GPS速度剖面（据Zhang等（2010））

2 GPS应变率场

由GPS速度场计算得到的应变率场可以反映地壳上部的张压和剪切等变形特征，因此汶川地震前龙门山断裂带及其附近地区的应变率场结果能够反映地震孕育的部分特征。选取25°～34°N、99°～107°E范围内的 GPS水平速度场数据，采用最小二乘配置方法（武艳强等，2009；江在森等，2010；Wu et al，2011）计算得到了该区域的主应变率、EW向应变率和最大剪应变率的分布（图2）。主应变率结果（图2（a））表明龙门山断裂带西南段的应变积累速率远大于中北段，具有明显的分区特征，整条断裂带表现为挤压兼右旋剪切变形特征。断裂带中北段的NW侧变形幅度从远离断裂带到靠近断裂带逐渐减小，表明川西高原的长期变形在持续不断地为闭锁的龙门山断裂带提供应变积累，并且在震前较长时期已经积累了很高的应变能，而龙门山断裂带由于本身强闭锁状态和四川盆地的强烈阻挡，只发生微弱的震间变形，使得有GPS观测以来无法观测到汶川地震前的断裂带显著变形（赵静等，2012）。断裂带中北段的SE侧变形很微弱，表明作为支撑单元的四川盆地在汶川地震前对川西高原的挤压起到了稳定的阻挡作用，这也是造成龙门山断裂带闭锁和高应变积累的必要条件（张培震等，2009）。EW向应变率结果（图2（b））表明受巴颜喀拉块体东向运动影响，龙门山断裂带西南段周边区域形成了显著的EW向挤压应变集中区；龙门山断裂带中北段的NW侧挤压变形明显，而断裂带的SE侧则属于EW向拉张变形区，该结果表明龙门山断裂带作为EW向变形的分界带，具备长期积累挤压应变的背景（赵静等，2012），而汶川地震就发生在EW向强烈挤压变形的边缘区域。最大剪应变率结果（图2（c））表明鲜水河-安宁河-则木河-小江断裂带上最大剪应变率较高（计算时断层滑动速率没有扣除，因此断层蠕滑可能会影响应变率值计算），而在龙门山断裂中北段剪应变并不明显（Wu et al，2015），表明汶川震前龙门山断裂中北段的右旋剪切运动也较弱，断层处于闭锁状态。此外，从整个中国大陆西部的 EW 向变形特征（Wei et al，2015；Wu et al，2015）来看，青藏块体在 92.5°以西地区主要表现为EW向拉张，反映了青藏高原地壳物质的东向流动；在92.5°E以东地区主要表现为EW向挤压，一直持续到龙门山断裂带附近，反映了青藏高原地壳物质东向流动受到了华北和华南块体的阻挡作用，形成了宽达900多千米的挤压区域，而龙门山断裂带作为挤压区域的边界，一直接受着来自西部青藏高原大范围挤压应变能的积累。

图2 1999～2007期 GPS应变率场结果（赵静等，2012；Wu et al，2015）

汶川地震前川滇地区EW向应变率场的三期结果（图3）反映了龙门山断裂带周边地区EW向挤压变形的演化特征。1999～2001年（图3（a）），EW向挤压变形高值区的面积较小、最高值区位于鲜水河断裂带；龙门山断裂带西南段挤压变形较强，而中北段挤压变形微弱。2001～2004年（图3（b）），EW向挤压变形高值区的量值和面积均有所增加，最大挤压变形仍然位于鲜水河断裂带并向东移动；龙门山断裂带挤压变形范围有所增加，西南段挤压变形进一步增强，中北段附近挤压变形较强。2004～2007年（图3（c）），EW向挤压变形的量值明显增大，最大挤压变形继续往东迁移至龙门山断裂带与鲜水河断裂带交界处；在EW向应变率场逐渐东向迁移的过程中，龙门山断裂带的EW向挤压变形逐渐增强，到2004～2007年达到最高（武艳强等，2011）。

图3 川滇地区EW向应变率场结果

3 断层闭锁

在前面分析跨断层GPS速度剖面、GPS应变率场的基础上，我们建立了块体与断层物理模型对龙门山断裂带在汶川地震前的闭锁程度和滑动亏损空间三维分布等进行了相关反演计算，试图从断层深部运动与变形角度对汶川地震有更深一步的认识。所用DEFNODE负位错反演程序的基本原理和使用方法见参考文献（McCaffrey，2002、2005；Savage et al，2001；赵静等，2012、2015），该程序假定块体内部点的运动为块体旋转、块体内部均匀应变和由于断层闭锁而引起的地表弹性变形之和，因此该程序能够利用GPS数据，采用网格搜索和模拟退火方式反演计算块体旋转欧拉极、块体内部均匀应变、块体边界断层闭锁程度和滑动亏损速率三维分布等，其中，断层闭锁程度为断层滑动亏损速率与断层长期滑动速率的比值，比值为0表示断层完全蠕滑，比值为1表示断层完全闭锁，比值介于0～1之间，表示断层部分闭锁，并存在部分蠕滑运动。我们首先对该程序的反演可靠性和稳定性进行了验证，结果表明在不同断层倾角条件下反演结果均具有高度可靠性；权值f对反演结果影响微弱，反演结果也具有较好的稳定性；沿经度、纬度方向均为1°间隔分布的GPS速度场数据基本能够约束发震断层的震间变形形态（赵静等，2013）。

所用数据为汶川地震前的1999～2007期GPS速度场（王敏研究员提供），共有186个测站数据参与反演，因此GPS的空间分辨率应该可以约束汶川地震发震断层的震间变形形态。考虑到龙门山断裂带与鲜水河断裂带、安宁河-则木河-小江断裂带在青藏高原东缘构成了交叉口，三条断裂带之间的运动与变形相互影响，因此在建立块体与断层物理模型时，将整个研究区域以上述三条断裂带为边界，划分为巴颜喀拉地块、川滇地块和华南地块。反演所得龙门山断裂带闭锁程度和滑动亏损空间分布情况见图4，图4（a）结果显示：整条龙门山断裂基本处于强闭锁状态，只有汶川地震的震源位置处闭锁相对较弱，闭锁程度为0.88左右；西南段有大概20km宽度断层在12～22.5km深度为蠕滑状态，为整条断裂带上唯一不闭锁的位置，而芦山地震则发生在强闭锁至不闭锁的过渡部位（赵静等，2018）。图4（b）结果显示：平行龙门山断裂的滑动亏损速率均为右旋亏损速率，北东段亏损速率最大，为 5.8～6.0 mm/a；中南段完全闭锁段落的亏损速率为5.7～5.8mm/a，较北东段稍有减弱。图4（c）结果显示：垂直龙门山断裂的滑动亏损速率均为挤压亏损速率，自北东端至南西端滑动亏损速率逐渐增大，其中，北东段亏损速率最小，为0.6～1.1mm/a；中南段完全闭锁段落的亏损速率为2.0～3.6mm/a。

图4 汶川地震前龙门山断裂带闭锁程度与滑动亏损空间分布（据赵静等（2018））

4 大尺度GPS基线

单个GPS站的时间序列会受到参考框架、季节性天气等影响，而这些影响在一定程度上是相关的，因此需要找出一些具有物理意义、受共有误差影响较小的参数来描述地壳变形信息，提取两个GPS站间基线的时间序列与参考框架相关程度较小且可削弱一些同源误差影响，能够凸显地壳变形信息，而采用大地线弧长作为基线时间序列又避免了GPS法向观测误差（其非构造影响更突出）的影响。通过滤波可削弱多种年周期及更短频段的非构造因素的影响，保留相对低频的具有稳定性的趋势变化，所反应的地壳运动信息可能更为可靠（江在森等，2009），因此提取两个GPS站间大地线弧长低频信息的方法在地壳变形分析中较为常用。汶川地震后，江在森等（2009）对中国大陆 GPS基准站连续观测数据进行了处理，结果表明跨南北地震带区域的NE向GPS基线时间序列自2005年以来出现长趋势普遍转折现象（图5（a）），反映南北地震带NE向地壳缩短的相对运动增强、青藏地块相对华南地块的NE向运动增强，其中与西南地区的KMIN（昆明）、XIAG（下关）、LUZH（泸州）等站相关的北东或北北东基线均显示，2004年12月26日苏门答腊MW9.0地震后，在2004～2005年先相对伸长，而后在 2005～2006年转为缩短挤压变化，如 KM IN（昆明）-YANC（盐池）基线（图5（b）），表明西南地区受苏门答腊地震同震影响明显（杨国华等，2006）。青藏块体和华南块体内部的NE向基线并没有出现缩短增强的趋势。同时，LUZH（泸州）-LHAS（拉萨）-YANC（盐池）GPS基准站构成的三角形变形单元应变参数时间序列结果（江在森等，2009）表明，南北地震带大尺度地壳变形的变化为近EW向地壳缩短和NE向右旋剪切活动的增强，这与龙门山断裂带发震所需要的构造动力一致，因此苏门答腊地震可能促进了汶川地震的发生。

图5 南北地震带及其附近区域部分NE向GPS基线时间序列去线性后曲线图（江在森等，2009）

5 跨断层短水准结果

图6为汶川地震前龙门山断裂带跨断层短水准场地分布与高差变化，短水准场地包括灌县、七盘沟、耿达、双河、蒲江等5个场地，其水准数据时间跨度为1985～2008年。综合分析认为，汶川地震前5个场地跨断层形变资料基本没有出现明显的短期异常（苏琴等，2009；Bo et al，2011）。

从图6可以看出：耿达A-B测线在震前出现了大幅拉张异常，但经异常核实认为该变化为A点受环境因素影响产生下沉，且异常出现时段与当地修建房屋时段非常吻合，因此不作为地震前兆异常（苏琴等，2009）；灌县3-4测线在1992～1994年出现显著拉张变化，最大幅度达到2.47mm，1994年后断层处于弱活动状态，2005～2008年有一个先挤压后拉张的微弱变化；蒲江1-2测线自1987年以后呈现持续拉张状态，1993年9月～1995年9月出现拉张速率增强又减弱的异常过程（焦青等，2008），1995～2002年曲线恢复走势，表明该观测断层段张性活动恢复，2002～2004年曲线拉平，水准变化明显减弱，断层活动消失，而从2004年底开始，水准拉张变化再次增强，2006年下半年由拉张转挤压，之后汶川地震发生（程万正等，2011）；七盘沟和双河场地水准年变周期较为规律，但同时呈现一定的压性变化。

图6 汶川地震前龙门山断裂带跨断层短水准场地分布（a）与高差变化（b）

为进一步研究汶川地震前跨断层短水准变化，我们计算了水准年均形变速率（图7），从几个场地的年均变化速率结果可以看出，整个龙门山断裂带上断层的年均变化速率都在0附近波动变化，说明整个断层垂向运动很弱，处于强闭锁的状态，这与1999～2007期GPS反演所得断层闭锁程度结果是一致的。蒲江场地和灌县场地水准年均形变速率分别在2006年和2007年出现了小幅度的变化，可能表明断层的活动性在汶川震前稍有增强。但是纵观龙门山断裂带上所有断层形变资料不难看出，汶川地震前基本没有出现明显的短期突跳或速率改变异常。

为研究汶川地震前龙门山断裂带周边地区的跨断层短水准垂直变化空间分布结果，我们计算了断层垂直形变累积率Dc（图8），Dc为断层形变长期平均年变速率与平均年变幅度之比（无量纲），其绝对值范围在0～1之间，越趋于1，表示曲线线性趋势越好且波动变化越小；越趋于0，表示曲线往复变化或曲线平稳且无形变和应变累积（岳冲等，2017）。图8结果显示：鲜水河断裂带上的侏倭、沟普、安顺场场地Dc绝对值一直趋于1，表明其长期处于形变和应变累积过程，而其他场地的形变和应变累积速率较低，综合鲜水河断裂带8处场地结果可以看出，断裂带北西段闭锁较弱，而南东段闭锁较强。龙门山断裂带上耿达、七盘沟、双河场地具有很小的形变累积率，结合图7可以看出这三处场地的年均垂直变化速率曲线的波动性即扰动性并不强，表明这三处场地活动很弱；蒲江和灌县场地的形变累积率稍大，结合图6、7结果可以看出，灌县场地形变累积率稍大主要是由1992～1996年观测数据引起的。综合龙门山断裂带5处场地结果，可以看出整个断裂带的形变累积率很低，表明断层没有明显的速率改变、处于强闭锁状态。

图7 汶川地震前龙门山断裂带跨断层短水准年均垂直变化速率

图8 汶川地震前断层形变累积率空间分布等值线（1990～2008年结果）

6 讨论与结论

（1）利用汶川地震同震位移除以GPS方法获得的震间断层滑动速率，得到汶川地震的复发间隔为 2500～5000年（赵静等，2012）、3190～5952年（张培震等，2008）、2000～10000年（Burchfiel et al，2008），但是十年尺度GPS结果获得的断层滑动速率是否能够代表过去几千年甚至更长时间断层的滑动速率，是计算地震复发间隔的关键所在（Yin，2010）。像喜马拉雅断层这样的大断裂，远离断层500km左右还能够积累弹性应变（Feldl et al，2006），而断层近场GPS观测不到明显的变形，当积累的能量释放时却能够促使断层上大地震的发生。龙门山断裂带与喜马拉雅断裂带有一定的相似性，均为大陆内部逆冲断裂带，只不过龙门山断裂带为仰冲断裂带（主动盘为上盘），喜马拉雅断裂带为俯冲断裂带（主动盘为下盘），因此除了青藏高原东缘的龙门山断裂带以外，巴颜喀拉块体东部应该有一个大范围应变积累区域，而跨断层GPS速度剖面结果就显示宽达500km的整个川西高原震前经历着空间上连续分布的强烈变形。地震地质研究结果给出的汶川地震前龙门山断裂带滑动速率比GPS结果给出的速率要高，因此利用汶川地震同震位移除以地震地质方法获得的断层滑动速率，得到汶川地震的复发间隔为2233～4167年，比GPS结果获得的复发间隔要短（张培震等，2008）。

（2）大地震释放的弹性应变来源于震前地壳运动造成的长期应变积累，汶川地震可能经历了几千年的弹性应变能积累过程，而跨断层资料的观测时间只有不到30年、GPS资料的观测时间只有10年，都处于汶川地震周期的最后阶段，因此可能在该阶段龙门山断裂带附近地壳弹性应变积累已经趋于极限，正处于一个十分缓慢积累甚至已经无法积累的状态，这可能是导致前兆异常特别是近断层异常不易突出显现的原因，也是导致我们在中长期尺度上低估了其地震危险性的重要原因之一。汶川地震后，我们认识到断层在低运动和变形速率下并不一定代表低的潜在地震危险性，特别是逆冲型断层可能反映了其正处在强闭锁和应变能高度积累的状态。由于汶川地震前龙门山断裂带北西盘没有布设GPS连续观测站，因此我们对震前断层附近的地壳连续变形并没有获得较好的观测，也无法用连续的GPS资料分析断层附近连续变形的演化特征。汶川地震后中国地震局地震预测研究所江在森研究员的研究团队认识到，未发生破裂的龙门山断裂带南段依然有发生强震的危险性，因此他们在南段周边布设了10个GPS连续观测站，并成功捕捉到了芦山7.0级地震前龙门山断裂带南段的连续变形演化特征（刘晓霞等，2015），使我们对大陆内部逆冲型断层的震前变形和发震机理等有了更进一步的认识。

（3）在地震学研究中，震间变形因涉及时间窗口长和各种干扰因素的影响，已成为具有挑战性的问题之一。在汶川地震前大致半个世纪内，龙门山断裂带周边区域发生了多次6～7级强震，主要包括1976年8月16日松潘7.2级、8月22日松潘6.7级、8月23日松潘7.2级地震序列，1941年6月12日泸定-天全一带6.0级地震和1970年2月24日大邑6.2级地震。有关大地震同震效应和震后效应引起的库仑应力变化研究结果显示，松潘地震序列对2008年汶川8.0级地震、2013年芦山7.0级地震和整个龙门山断裂带影响微弱（徐晶等，2017）。1941年泸定-天全一带6.0级地震和1970年大邑6.2级地震所释放的地震波能量太小，仅为MW6.8（汶川地震和芦山地震之间未破裂段落的震级估值）地震所释放地震波能量的6%～13%，不足以改变龙门山断裂带西南段危险断层的地震估值（陈运泰等，2013）。地震的影响既有同震相变，也有震后蠕变调整，虽然上述研究指出这些强震对汶川地震的影响可能较弱，主要因素仍是汶川地震本身能量的积累，但本文给出的龙门山断裂带及周边地区的震间变形仍然是包括这些地震影响的，这也是不同地震之间变形差异的一个原因。

（4）横跨断裂带的GPS速度剖面结果显示，不论是垂直于龙门山断裂的水平缩短分量还是平行于龙门山的水平右旋走滑分量，都揭示出宽达500km的川西高原在震前遭受着明显的、连续的变形；而四川盆地一侧GPS站速度和跨龙门山断裂处的GPS站速度都在0值附近，基本看不到变形趋势，表明汶川地震前川西高原在持续不断地为已经处于闭锁状态的龙门山断裂带提供能量积累。

（5）GPS主应变率结果显示，龙门山断裂带西南段的应变积累速率明显大于中北段，整条断裂带表现为挤压兼右旋剪切变形特征。龙门山断裂带中北段的NW侧变形幅度从远离断裂带较大到靠近断裂带逐渐减小，而断裂带由于本身强闭锁状态，不发生或只发生微弱的震间形变。GPS面应变率结果显示，龙门山断裂带西南段形成了显著的EW向挤压应变集中区；以龙门山断裂带中北段为界，断裂带的NW侧挤压变形明显，而断裂带的SE侧则属于EW向拉张变形区。GPS剪应变率结果显示，鲜水河-安宁河-则木河-小江断裂带上最大剪应变率很高，而在龙门山断裂中北段剪应变并不明显。GPS应变率多种结果表明龙门山断裂带作为巴颜喀拉块体和华南块体运动与变形的分界带，具备长期积累挤压和右旋剪切应变的背景。

（6）闭锁程度和滑动亏损三维分布反演结果显示，汶川地震前整条龙门山断裂带基本处于强闭锁状态，只有汶川地震的震源位置处闭锁相对较弱（闭锁程度为0.88左右），西南段有大概20km宽度断层在12～22.5km深度为蠕滑状态，而芦山地震则发生在强闭锁至不闭锁的过渡部位。平行龙门山断裂带的滑动亏损速率均为右旋亏损速率，北东段亏损速率为5.8～6.0mm/a，中南段完全闭锁段落的亏损速率为5.7～5.8mm/a；垂直龙门山断裂带的滑动亏损速率均为挤压亏损速率，北东段亏损速率为0.6～1.1mm/a，中南段完全闭锁段落的亏损速率为2.0～3.6mm/a。此外，随机选取的2组只包含80%GPS数据反演计算所得结果与原始结果基本一致，仅在西南段蠕滑位置处稍有差异；权值f由最优值1.74调整为1.64和1.84后，反演计算所得结果与原始结果基本一致，表明反演结果具有较好的可靠性和稳定性。

（7）大尺度GPS基线结果显示，跨南北地震带区域的NE向GPS基线时间序列从2005年以来长趋势出现普遍转折，反映NE向地壳缩短的相对运动增强，其中与西南地区站点相关的NE或NNE基线显示，2004年苏门答腊MW9.0地震后，在2004～2005年先相对伸长，而后在2005～2006年转为缩短挤压变化。GPS基准站构成的三角形变形单元应变参数时间序列结果显示，南北地震带大尺度地壳变形的变化为近EW向地壳缩短和NE向右旋剪切活动的增强，这与龙门山断裂带发震所需要的构造动力一致。

（8）沿龙门山断裂带跨断层短水准场地（灌县、七盘沟、耿达、双河、蒲江场地）相关解算结果表明，汶川地震前观测原始曲线和年均垂直变化速率基本没有出现明显的短期突跳或速率改变异常；整条龙门山断裂带的形变累积率很低，表明断层近场活动很弱，处于垂向活动强闭锁状态。GPS水平速度场反演的断层面强闭锁状态和跨断层短水准资料反映的断层垂向强闭锁状态相一致，表明汶川8.0级逆冲型强震发生前，无论断层深浅部还是断层水平向与垂直向运动，都处于强闭锁状态，不能够自由运动。

（9）通过以上汶川8.0级地震前GPS与跨断层资料的相关分析，可以看出在相对小尺度的地壳变形中，汶川地震前龙门山断裂带深浅部均处于强闭锁状态，断裂带水平与垂直变形都很微弱，从超过2000年的复发间隔来看，这种现象可能已经经历了一个长时间的缓慢过程，而且越是临近地震的发生，微弱变形的范围可能越大。同时在相对大尺度的地壳变形中，汶川地震前龙门山断裂带西侧的巴颜喀拉块体东部地区经历了地壳缓慢且持续的缩短挤压变形，为龙门山断裂带应变积累持续提供了动力支持。2001年昆仑山口西8.1级地震的发震断层发生左旋走滑错动，引起东昆仑断裂带南侧巴颜喀拉块体进一步东扩和一定规模的变形，并在东侧受到四川盆地的阻挡，使得龙门山断裂带库仑破裂应力增大，促进了其挤压应变能积累增强（江在森等，2009；陈祖安等，2011）。2004年苏门答腊MW9.0地震有利于印度板块向北运动，而川滇和华南地块南部向西南方向运动加快（杨国华等，2006），同时造成南北地震带大尺度NE向地壳缩短的相对运动明显增强，这种大尺度的影响与龙门山断裂带发生右旋剪切破裂所需要的动力作用一致，因此苏门答腊地震可能会促进龙门山断裂带右旋剪切应变能积累增强（江在森等，2009）。

致谢：感谢审稿专家提出的中肯意见和建议。