1.课题来源与背景强震孕育、发生及震后调整过程中始终伴随着地壳形变发生,因此地壳形变是地震过程中最直接的现象之一,针对典型震例及断裂带的研究对于认识强震特征及机理至关重要。本项目基于大地测量资料重点研究了芦山地震震后变形机制、强震孕震形变场特征和龙门山断裂带南段未破裂段的变形与力学特征等几个问题。2.主要论点与论据基于GPS等大地测量资料,对比研究了4种数据网格化方法,识别了芦山地震前后地壳变形特征及机理。具体研究结果包括:①基于模拟和实测GPS数据,从抗差性、边缘效应、误差分布、稳定性等角度研究了4种网格化方法,显示最小二乘配置方法表现最佳;②GPS应变率结果显示,汶川、芦山地震处于东西向挤压应变率积累高值区边缘,芦山地震后龙门山断裂带南段的应变率存在集中-弱化过程;③基于GPS剖面和时间序列结果估算了汶川地震对龙门山断裂带的加载效应,量值相当于震间期约69年的总和;④芦山震后水准资料显示,龙门山断裂带南段存在垂直隆升现象、巴颜喀拉地块内部量值大于断裂带、呈现连续变形特征;⑤芦山地震的震后变形以余滑和粘弹性松弛为主,震后短期以余滑为主(近场量值约相当于粘弹性松弛的25倍)、长期远场以粘弹性松弛为主;汶川震前龙门山断裂带全线强闭锁,2009-2011年龙门山断裂带南段呈强闭锁状态、2011-2013,2013-2015和2015-2018时段芦山地震震源位置西南方断层处于强闭锁状态、汶川至芦山破裂空段的闭锁程度也较强但空间范围小于前者;⑦基于1999-2018多期GPS为约束的数值模拟结果显示,汶川-芦山地震破裂空段的库仑应力增长速率在2009-2018期间显著增加;⑧识别了中国大陆及周边8次7级以上大地震发生地点与应变率分布的关系,发现强震均发生在与其构造背景一致的应变率积累高值区边缘。总体上,GPS网格化方法的研究,为变形场描述、数值模拟边界约束、监测台网布局等提供了方法基础;强震变形及机理研究,对于认识区域强震活动、大陆内部7级强震的震后变形机理、中国大陆7级以上强震发生地点判定均具有重要科学意义,整个项目研究对于探索强震物理预测具有促进作用。3.创见与创新本项目基于大地测量资料,通过解析分析、反演研究和数值模拟等手段,研究了强震孕育、发生、震后调整等物理过程所伴随的形变现象与机制,整个研究为强震物理预测研究提供了可能的技术途径。4.社会经济效益本项目主要基于大地测量资料,研究了芦山地震相关地壳变形现象与机理,同时研究了1999 年以来中国大陆7 次7 级以上地震和尼泊尔8.0 级地震的孕震形变场特征,涉及的研究方法包括解析分析、反演研究和数值模拟,所取得的结果被广泛应用于地震预测研究实践中,被2015-2019 年度的《中国大陆地震大形势跟踪与趋势预测研究报告》广泛采用,部分结果作为《2016-2025 年中国大陆地震危险区》的支撑材料。项目负责人和主要参加人员包括数据处理技术人员、基础研究人员和地震分析预报人员,通过本项目的研究取得的进展被应用于其它领域。比如关于GPS 数据网格化方法的对比研究被应用于中国大陆区域水准资料的处理中,关于地壳运动速度剖面反演的研究被应用唐山地震的研究中(武艳强等,2017),关于GPS 时序信号的提取方法被应用于云南地区GPS垂向运动信息提取中(Zhan et al., 2017),关于芦山地震同震形变特征的研究被用来与美国北岭地震进行对比(杜吉亮等,2016),关于区域变形和典型断裂带的数值模拟研究被应用于九寨沟地震的研究中(庞亚瑾等,2017)。总体而言,本项目属于基础应用研究,探索性较强,偏重于发现现象与解析机理,不涉及商业转化,相关研究主要通过论文发表和学术会议进行推广,为国内外同行提供参考。5.历年获奖情况[1]武艳强,天津市有突出贡献专家,2018年;[2]占伟,天津市“131”创新型人才培养工程第二层次人选,2018;[3] 武艳强,天津市“131”创新型人才培养工程第一层次人选,2017;[4] 武艳强,防震减灾优秀人才百人计划第一批次人选,中国地震局,2015