9月27日，英國的《自然·地球科學(xué)》雜志上發(fā)表了北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院沈正康教授和他的研究團(tuán)隊(duì)的研究論文。在北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院辦公室里，沈正康教授告訴《北京科技報(bào)》的記者：“由于有關(guān)地震的研究主要在震后進(jìn)行，很難準(zhǔn)確了解地震發(fā)生瞬間的情況，所以，關(guān)于汶川地震的研究，科學(xué)家首先要研究的是地震發(fā)生的一剎那，到底發(fā)生了什么。也就是像刑事破案一樣，最大可能地還原事發(fā)現(xiàn)場的情景。”
      沈正康說，他的研究團(tuán)隊(duì)之所以能夠還原地震發(fā)生時(shí)的景象，主要依靠“兩件高科技武器”：“全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（簡稱GPS）”精確定位技術(shù)和“合成孔徑雷達(dá)”相干分析（簡稱InSAR）技術(shù)。如果連續(xù)幾年不斷監(jiān)測，就可以得到這一點(diǎn)在地表非常精確的運(yùn)動速度；如果在地球表面建立許許多多這樣的GPS監(jiān)測臺站，我們就可以得到一個(gè)綜合的地殼運(yùn)動地表速度場。
      據(jù)悉，汶川地震前，我國的相關(guān)部門已在包括震源所在地龍門山斷裂帶在內(nèi)的一些地震帶設(shè)置了GPS觀測站獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)。但是，由于種種原因，這些獲取數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔比較長，二、三年才觀測一次，還不具備在震區(qū)進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測的能力，也無從獲得震前的動態(tài)觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。
      “即便如此，我們把這些震前設(shè)置在汶川附近GPS觀測站獲取的數(shù)據(jù)，和我們震后獲取的GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，可以獲得由于斷層錯(cuò)動造成站點(diǎn)位置永久位移的精確數(shù)據(jù)。研究這些數(shù)據(jù)，我們就可以探索斷層空間形態(tài)及其錯(cuò)動分布，以及斷層帶產(chǎn)生地震的機(jī)理。”沈正康教授說。
      沈正康教授研究團(tuán)隊(duì)運(yùn)用的另外一個(gè)高科技武器是“合成孔徑雷達(dá)干涉”技術(shù)（簡稱InSAR），它主要是利用遙感衛(wèi)星重復(fù)經(jīng)過特定區(qū)域，利用雷達(dá)技術(shù)獲取地面大范圍區(qū)域精確至厘米級的變形圖像。
      在獲取GPS和InSAR數(shù)據(jù)后，沈正康教授的研究團(tuán)隊(duì)將相關(guān)數(shù)據(jù)經(jīng)過對比，最后代入他們開發(fā)的地震破裂模型中，最終還原出了汶川地震發(fā)生時(shí)的真實(shí)情景。
      汶川地震涉及多個(gè)地質(zhì)斷層單元，而映秀、北川和南壩這3地附近為不同斷層單元的連接交匯部，地震前承受著比其他地方高得多的壓力。
       2008年5月12日，映秀鎮(zhèn)附近的斷層首先破裂，第一個(gè)交匯部失去穩(wěn)定，由此產(chǎn)生的地震波帶來了多米諾骨牌效應(yīng)，接連觸發(fā)另外兩個(gè)斷層，共同釋放出巨大的能量，導(dǎo)致汶川大地震的發(fā)生。
      測量數(shù)據(jù)表明，這三個(gè)斷層接近地表處是汶川地震中的斷層破裂極大區(qū)，是大地扭曲變形最為嚴(yán)重的地方。
      汶川地震發(fā)生后，中國地震局迅速組織觀測隊(duì)伍勘測地震造成的破壞與地表破裂情況。在震后現(xiàn)場，專家觀察到地震形成的地表破裂非常驚人。破裂主要發(fā)生的北川斷裂帶，其地表破裂長達(dá)240公里，有的斷層單元分別出現(xiàn)了4米至7米的斷層錯(cuò)開量。有的斷層呈現(xiàn)水平狀的錯(cuò)斷，比如，有的道路被水平地錯(cuò)開了好幾米。另外，有的地方不僅發(fā)生水平錯(cuò)斷，而且還伴隨著垂直方向的錯(cuò)斷，地震造成本來在一個(gè)水平面上的同一條道路路面被錯(cuò)成高低不平。
      “我們研究的結(jié)果顯示，北面的破裂斷層幾何結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)近垂直形狀，南邊的斷層與地面形成40~60度傾角。”沈正康教授說，最為重要的是破裂斷層空間結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜，龍門山斷裂帶中部的兩條平行斷層——北川斷層與彭灌斷層同時(shí)破裂，且斷層在幾處產(chǎn)生分叉與交匯。
      “就好比我們劈一塊木頭，一般情況下，我們很容易按照木頭本身的紋理將其劈開，地殼中的斷層就像木頭中的紋理。但是，如果木頭上有樹癤子的話，我們就需要費(fèi)很大的力量才能把木頭劈開。”沈正康教授形象地比喻說。由于汶川龍門山斷裂帶內(nèi)斷層產(chǎn)生分叉和交匯，就好比同時(shí)有幾個(gè)樹癤子存在，板塊之間形成的擠壓力，在斷層交匯處不能釋放，長期積累。當(dāng)能量蓄積到足夠大時(shí)，汶川的斷層發(fā)生突然破裂。
      通過對斷層釋放的能量推斷，汶川地震涉及的各個(gè)斷層中，有的地方地震復(fù)發(fā)周期只有一兩千年，而有的地方卻可能數(shù)倍于此。由于多個(gè)斷層單元的相互作用才促成了汶川大地震。總的來說，這一地區(qū)再發(fā)生類似地震的周期約為4000年。