由于板块间的耦合作用,俯冲过程的能量部分被积蓄为弹性势能,并在超过板间断层的破裂极限时释放,产生板间大地震。由于俯冲作用的持续性,俯冲带大地震周期性的发生,而地下结构会因大地震的应力扰动产生粘弹性形变响应。这部分效应可能是由于俯冲带不同区域、不同性质的物质对大地震产生的响应叠加形成的。前人对俯冲带的研究中认为控制俯冲带地震周期形变的主要动力学过程包括上地幔粘弹性应力松弛效应、断层面震后余滑效应、断层面闭锁效应、孔隙回弹效应等。反之,通过对大地震震后变形的深入研究,可以进一步了解震后动力学过程,并且更好的约束俯冲带流变结构和性质。2010年在Nazca板块与南美板块交界的南美俯冲带上,发生了 Mw8.8智利Maule地震,是自1960年Mw9.5大地震后该区域震级最大的地震。本研究希望结合其它俯冲带地震最新研究成果以及南美俯冲带前人相关研究,通过建立更完善的三维有限元模型,对Maule大地震震后形变开展深入研究,对该地震的震后各部分动力学效应进行综合模拟,确定该俯冲带区域上地幔的流变学参数和震后余滑的时空演化。近几十年来发展起来的GPS等大地测量技术可以记录震前及震后高精度的、连续的位移变化,而Maule大地震主要影响区域有较好的GPS台网覆盖,可以对震后形变的研究提供良好约束。本研究对该区域的连续GPS台站时间序列数据进行了处理,首先计算震间速度场及季节性和年间周期性效应;然后拟合校正了震间和周期性效应后的震后时间序列,最后通过拟合的曲线计算任一时间的震后位移场。得到的震后六年位移场中,多数台站一致海向,累积海向水平位移最大约68 cm,在近场、中场观测到最大约15 cm的抬升,而在近海岸线处和远场都表现为沉降。本研究参考已有俯冲板片模型Slab1.0、层析成像数据、重定位地震数据、火山位置等相关数据,构建了和纬度平行的数十个俯冲板片几何形状剖面。基于这些剖面,生成了该区域的三维有限元网格。有限元模型包含Burgers粘弹性体的地幔楔、大洋软流圈及深部大洋地幔以模拟粘弹性应力松弛效应,并使用2 km厚的软弱层来模拟断层面震后余滑效应。通过网格搜索的办法,以模拟值与震后GPS台站位移数据的误差最小作为标准,在353个模型中搜索得到了最优数值模型。最终模型包括约120 km厚,粘滞系数为1019 Pa s的大洋软流圈,软弱层粘滞系数为5×1017 Pa s。震后余滑在震后前两年累积最大值接近2m,等效为一个Mw8.2地震。震后余滑效应随时间逐渐衰减。本研究为进一步地震复发周期、岩石圈应力演化、震后余滑各向异性和孔隙回弹等相关研究提供了一个基础模型。