一、模型研制的目的、必要性和需求分析
目的：建立川滇菱形地块东边界包括主要活动断裂地表迹线、滑动速率和闭锁状态的断层运动模型数据库；揭示主要活动断裂的运动状态和闭锁特征。
必要性：三维断层运动模型是中长期地震危险性评估的重要基础，能为强震地点和强度判定提供直接依据，同时也能为地震数值预测模型提供关键信息；建立三维断层运动模型，是实现地震物理预测技术的关键环节之一。
需求分析：目前国内针对活动断层的运动模型的构建技术和方法还处于发展完善阶段，有大量的关键技术和方法正在探索，该模型可从研究方法、科学认识、预测应用等方面给出很好的结果，同时可对安评、科普等方面的工作提供非常大的助益。
二、模型预期指标和技术路线
预期指标：建立川滇菱形地块东边界主要断层的运动模型V1+。
技术路线：基于加密的近断层GNSS观测资料，考虑地震周期过程的粘弹松弛效应，采用迭代最小二乘反演方法，构建川滇菱形地块东边界主要断层的运动模型。
三、模型数据来源和质量分析
（1）近断层加密GNSS速度场（本项目）和已发布的其他GNSS速度场（Wang and Shen，2019）；
（2）断层地表迹线（鲁人齐等，2025，川滇菱形地块主要活动断裂带三维公共断层模型v1.0）；
（3）地壳速度模型（刘启元等，2014；刘影等，2021）。
四、模型研制关键技术方法
（1）GNSS数据融合与分析；
（2）粘弹性格林函数构建；
（3）历史强震的震后粘弹松弛效应模拟；
（4）迭代最小二乘反演。
五、模型完成情况与成果
（1）川滇菱形地块GNSS速度场融合与模型构建
收集和整理了川滇菱形地块鲜水河断裂带、安宁河-则木河-大凉山断裂带、小江断裂带的GNSS速度场资料，包括：已经公开发表的GNSS速度场（Wang和Shen，2019）和本项目研究团队近年来积累的近断层GNSS速度场资料等；构建了基于粘弹模型的断层运动格林函数，发展了基于迭代最小二乘方法的断层运动反演方法。为断层运动模型的建立提供了数据支撑和观测基础。
（2）建立了川滇菱形地块东边界断层运动模型
完成川滇菱形地块东边界主要活动断裂三维断层运动模型（图1，安宁河-则木河-大凉山断裂；图2鲜水河断裂；图3小江断裂）。
图1 安宁河-则木河断裂和大凉山断裂的闭锁强度
色棒中从红色过渡到蓝色表示从强闭锁到弱闭锁，其中1和0分别表示完全闭锁和完全不闭锁。灰色圆点表示断裂带附近（<5 km）的中小地震投影到断层面上结果。AZF-1到AZF-6表示安宁河-则木河断裂上识别出的六个凹凸体。紫色圆点表示断裂带附近的城市。图形底部橙色线表示断层上历史地震的破裂范围。
图2 鲜水河断裂闭锁强度及其与历史地震破裂范围的对比
(a)闭锁强度的空间分布. 白色五角星是2022年泸定地震的震中, 红色虚线表示主要破裂区域(Yang等, 2022; 韩炳权等, 2022). (b)沿断层的闭锁率. S1-S7表示Wen等(2008)对鲜水河断裂的分段. S1: 炉霍段, S2: 虾拉沱段, S3: 道孚段, S4: 八美段, S5: 雅拉河段, S6: 康定段, S7: 磨西段. (c)历史地震的破裂范围(Wen等, 2008). 灰色区域表示相邻凹凸体之间相对蠕滑的区域.
图3 小江断裂的滑动速率和亏损速率
(a)滑动速率（b）亏损速率。黄色的五角星代表历史强震。灰点是 2009 年至 2023 年间 M > 1.5 的微震事件（中国地震实验场）。红色的线圈出了断层危险区。
六、模型验证（测试）与精度评价
断层运动模型，特别是断层的滑动亏损或闭锁率分布的空间分辨率和精度对近场观测资料有较强的依赖性，本项目通过增加近断层GNSS资料，提升了川滇菱形地块东边界主要断层的运动模型的空间分辨率和可靠性。鲜水河断裂、安宁河-则木河断裂、小江断裂和大凉山断裂可以识别出15-20 km尺度的凹凸体分布。
图4 安宁河-则木河断裂（A,B）和大凉山断裂(C,D)的断层闭锁反演结果的空间分辨率测试结果
图A和图B分别表示安宁河-则木河断裂上设置凹凸体大小为20 km和15 km的情况。图C和图D与图A和图B类似，反映的是大凉山断裂的测试结果。色标表示的滑动亏损速率。从图中可以看出安宁河-则木河断裂可以识别15 km以上的凹凸体，且对安宁河-则木河断裂的分辨能力高于大凉山断裂。
七、模型使用说明
安宁河-则木河断裂数据相对较好，断层patch大小设置为5*5km；鲜水河断裂和小江断裂的断层patch设置为6*6 km。
八、应用案例
基于获得的安宁河-则木河断裂的断层滑动亏损速率，结合断层上历史强震的历史率，评估了该断层积累的剪切应力分布，并得到了根据地震活动性资料计算的b值的验证（图5）。基于反演的断层闭锁率，结合动力学模拟，进一步评估了潜在强震的可能破裂形态（图6），结果显示针对安宁河断裂采用接近真实的断层几何，或者较为平滑的弯曲断层以及平面断层模型得到的地震破裂情形较为接近，说明在该断层积累的应力可能是控制地震的破裂形态的主要原因，这些结果为区域地震危险性评估提供了重要依据。
图5 安宁河-则木河断裂自上次大地震以来积累的剪切应力，及与b值的对比
从图中可以看出高应力区（纬度29°和纬度28°附近）对应较小的b值，而应力较低的区域（纬度28.5°）的应力较低，b值较高。这一现象符合大家的认识，即高应力对应低b值。
图6 安宁河断裂积累的应力分布及考虑不同断层几何形状得到的潜在强震的破裂形态
自上而下分别为断层积累的应力，真实断层几何，平滑的断层几何及平面断层几何。
以小江断裂上1833年M8嵩明特大地震为例，基于大地测量观测获取的应力积累速率，考虑断层蠕滑区强度的非均匀性，模拟了摩擦机制控制下的嵩明地震动力学破裂过程。通过进一步考虑非均匀的断层摩擦性质，阐明了小江断裂上的强震危险性。联合嵩明地震的地质调查资料，定量约束了小江断裂蠕滑区域的摩擦强度，为将来的研究提供了先验信息和可行思路。
图7 嵩明地震非均匀断层强度下复发间隔700 a的同震动态滑动变化
图8 嵩明地震地表滑动的模拟预测与地质观测对比
红色曲线表示地表滑动量的数值模拟结果。灰色圆点表示地质调查的同震位错（Ren, 2013），带有误差棒的蓝色圆点表示聚类统计分析的平均值。
发表的主要成果：
Diao F., Weng H., Ampuero J-P, Shao Z., Wang R., Long F., Xiong X. (2024). Physics-based assessment of earthquake potential on the Anninghe-Zemuhe fault system in southwestern China, Nature Communications, 15, 6908
Zhu Y., Diao F., Wang R., Shao Z., Xiong X. (2024). Interseismic locking of the Xiaojiang fault may be controlled by pore fluid pressure. Geophysical Research Letters, 51, e2024GL109948
Zhu Y., Diao F., Chen F., Wang Y., Shao Z., Wang R., Xiong X. (2024). Probing the interseismic locking state of the Xianshuihe fault based on a viscoelastic deformation model. Science China Earth Sciences, 67(1): 134–145
科学数据获取途径——刁法启等，2024，解剖地震：川滇菱形地块东边界主要断层运动模型（doi:10.12484/jpdz.zgdzdxwh.2026002）
