研究表明，2008-05-12汶川M_S8.0地震和2013-04-20芦山7.0地震尽管发震构造有联系，但都是相对独立的地震事件^[1-2]。计算表明，汶川地震对龙门山及周围主要活动断层产生影响，增加了鲜水河断裂(道孚-康定段)、彭县-灌县断裂、江油-灌县等断裂上的库仑应力积累，提升了周围断层发生地震的概率^[3-6]。

强地震的孕育及发生往往伴随着显著的断层变化^[7-9]，跨断层测量作为断层形变监测的有效手段，能够定量描述其活动性。本文针对汶川与芦山两次地震，收集四川省跨断层观测资料，采用断层形变速率分析、断层形变累积率(D_c)分析等方法，分析汶川地震前后不同断层的活动规律、活动性质以及区域应力场变化，重点针对汶川地震后D_c等值线图分析区域应力场变化，探讨两次地震的关系。

1 资料信息及计算方法 1.1 区域地质构造

龙门山断裂带是一条长约500 km、宽约30~50 km、NE-SW方向展布的巨大断裂带，其断层活动以逆冲为主，兼具右旋走滑。按照由西向东的顺序，龙门山断裂带主要包含龙门山后山断裂(茂县-汶川断裂)、中央断裂(映秀-北川断裂)和前山断裂(安县-灌县断裂)^[10]。2008-05-12汶川地震主要发生在龙门山中央断裂带中北段和前山断裂带中段，是一次逆冲型地震；芦山地震发生在汶川地震未引起破裂的龙门山南端的前山断裂，两次地震震中相距90 km，两次地震的余震密集区相距50 km^[1]。历史上龙门山推覆构造带曾多次发生6级以上地震^[11]，本文将该区域作为重点研究区域。

1.2 跨断层场地选择

选择龙门山断裂带及周边鲜水河、安宁河-则木河断裂带上的跨断层测量场地水准数据，其中，外业测量按照一等水准测量标准实施，筛选连续性较好的场地数据，保证数据的准确性与可靠性，如表 1所示。场地的空间位置如图 1所示，跨断层场地测量周期为1~4个月不等。

1.3 断层活动计算方法

针对跨断层水准测量数据，主要采用断层形变速率和断层形变累积率(D_c)两种计算方法。前者主要用于了解断层活动的规律，特别是对汶川地震前后断层的活动强度大小进行分析；后者通过测区内多个跨断层场地的计算，揭示断层形变累积的空间分布特征。结合汶川和芦山两次地震，对区域应力场的能力聚集程度、断层活动性质进行分析，探讨其与两次地震的关系。数据处理过程中统一由上盘到下盘看断层的活动特征，向下为挤压，属逆断；向上为拉张，属正断。

1.3.1 断层形变速率

断层的年平均变化速率为^{[9, 12]}：

(1)

式中，n为1 a中的观测期数，h_i^t为第t年的第i个观测值。计算得到的年平均变化速率v_t＞0表示断层上盘上升，v_t＜0表示断层上盘下降。

1.3.2 断层形变累积率

断层形变累积率D_c为断层形变长期平均年变速率与平均年变幅度之比。设i=1, 2, 3…, n为断层形变观测值，断层形变平均趋势速率为：

(2)

断层形变平均年变幅度值为：

(3)

断层垂直形变累积率为，即

(4)

式中，h_i(i=1, 2, 3, …, n)为断层形变观测值，n为观测期数，N为参与计算的数据组数。D_c作为无量纲信息，其绝对值范围在0~1之间，越趋于1，表示曲线线性趋势性越好且波动变化小；越趋于0，表示曲线往复越变化且无形变累积。D_c＞0断层活动显示为压性，表示形变的累积程度，而D_c＜0断层活动显示为张性，表示形变的松弛程度^{[8-9, 13]}。

2 断层活动与地震关联性 2.1 断层形变速率分析

根据式(1)分别计算龙门山断裂带、鲜水河断裂带、安宁河-则木河断裂带上不同跨断层场地的年平均变化速率，其中数据以2008-05汶川地震为分割点划分为两个时间段进行展示，计算结果如图 2所示。

1) 龙门山断裂带上七盘沟、灌县与双河水准测量结果显示，2008年汶川地震前，灌县、七盘沟、双河场地年均变化速率非常小，幅度不超过1 mm，特别是2000年后，3个场地年均变化速率＜0.3 mm/a，龙门山断裂中北段处于完全闭锁状态，2007年后断层活动开始有所调整，但年均变化速率幅度仍＜0.5 mm/a。汶川地震发生后，3个场地均出现明显的同震反应，年均形变速率明显增加，其中七盘沟最大年均变化速率达到10.01 mm/a，灌县最大年均变化速率达到7.36 mm/a，双河最大年均变化速率达到5.19 mm/a；宝兴场汶川地震后年均变化速率为1.1 mm/a，后逐渐转为闭锁，2013年芦山地震前出现小幅调整，达到0.67 mm/a。汶川地震明显加剧了龙门断裂带的断层活动性，芦山地震就是在断裂带活动加速的背景下发生的。

2) 鲜水河断裂带具有明显的分段特征，其中，西北段侏倭、格篓、虚墟和沟普场地(图 2(b)中以虚线三角点表示)，年均形变速率较大，断层垂向处于较为活跃状态，侏倭场地一直处于上盘上升状态，而沟普场地处于断层上盘下降状态；中段的老乾宁、龙灯坝、折多塘场地(图 2(b)中以实线圆点表示)年均形变速率明显变小，年变速率值多在0值上下波动；南段的安顺场地一直处于上盘上升状态，且变化幅度相对较大。整个鲜水河断裂带断层年均形变速率受汶川地震的影响不大，汶川地震发生前后各场地的年均形变速率均未发生明显改变。

3) 安宁河-则木河断裂带场地年均形变速率差异性较大，但没有明显分段性，其中，冕宁、尔乌、宁南场地年均形变速率较小，年变速率值多在0值上下波动；西昌场地在汶川地震前年均形变速率较小，而汶川地震后受地震影响断层活动性明显增强，年变速率值最大达到6.27 mm/a；汤家坪场地水准测量结果显示，该场地年均形变速率变化幅度较大，年均形变速率在3 mm/a左右，汶川地震发生后有明显的同震反应，且震后年变速率明显增加，汤家坪水准A-B侧边最大年变速率值达到10.4 mm/a，汤家坪水准A-C侧边最大年变速率值达到8.2 mm/a。汶川地震的发生增强了汤家坪、西昌场地的断层活动性。

2.2 断层形变累积率空间分析

根据§1.3.2中方法，计算上述场地的垂直形变累积率，并绘制垂直形变累积率等值线图(1998~2013年)，根据区域垂直形变累积率的变化重点分析汶川地震前和汶川地震后到芦山地震前整个区域应力场的能力聚集程度，并探讨两者之间的关联性。重点选择汶川地震前1998年、2001年、2006年、2008年4月震前和芦山地震前2009年、2010年、2012年、2013年4月震前8幅垂直形变累积率等值线图进行分析，如图 3所示。

1) 由1998年和2001年等值线图可以看出，鲜水河断裂西北段、龙门山断裂东北段处于D_c高值区，应力不断得到累积，其中龙门山断裂东北段D_c高值一直持续到2006年，然后直到汶川地震发生后D_c值逐年减小。作为一次8级强震，汶川地震的弹性应变积累是一个长期过程，很可能在地震孕育的最后阶段龙门山断裂带附近孕震区的地壳弹性变形已趋于极限，处于再难发生显著变形的相持阶段^[13]，D_c等值线变化反映了地震孕育的最后阶段。

2) 汶川地震的发生明显改变了整个龙门山断裂带D_c的空间分布，形成多个D_c高值区(蒲江、双河、灌县、映秀)。特别是2013年芦山地震发生前，形成围绕双河场地的D_c高值环绕区，应力积累进一步得到增强，最终在龙门山断裂南段发生破裂。芦山地震的发震位置位于高值与低值交界区域，空间差异较为显著，也与强震通常发生在多年来断层形变趋势性速率较高且空间差异显著区域的结论^[12]相一致。

3) 鲜水河断裂带D_c分布具有较明显的分段特征，其中，格篓、虚墟、龙灯坝、老乾宁、折多塘场地D_c值较小，而侏倭、沟普、安顺场场地D_c值一直处于高值，应力长期处于累积过程。

3 结语

1) 不同断裂带表现为不同的年均形变速率，其中，龙门山断裂带中北段在汶川地震发生前年均形变速率较小，处于完全闭锁状态，汶川地震发生后场地均出现明显的同震反应。七盘沟最大年均变化速率达到10.01 mm/a，灌县最大年均变化速率达到7.36 mm/a，双河最大年均变化速率达到5.19 mm/a，汶川地震的发生加剧了龙门断裂带中南段的活动性。鲜水河断裂带具有较为显著的分段性质，但是整个断裂带年均形变速率在汶川地震前后未发生明显变化；安宁河-则木河断裂带场地年均形变速率差异性较大，但没有分段特性，汶川地震后汤家坪、西昌场地年均形变速率变化较大，最大年变速率值达到10.4 mm/a，汶川地震增强了龙门山断裂带和则木河断裂带的断层活动性。

2) 从断层形变累积率空间分布等值线图可以看出，汶川地震发生前，龙门山断裂东北段存在D_c高值区，后D_c值逐渐减小。汶川地震作为一次8级强震，弹性应变积累是一个长期过程，其发生过程存在一定的应力累积背景。汶川地震明显改变了整个龙门山断裂带的D_c空间分布，加速形成了围绕双河场地的D_c高值环绕区。芦山地震的震中位于高值与低值交界区域，空间差异较为显著。

致谢: 感谢四川省地震局与雅安测绘院为本研究提供实测数据资料。