从GPS观测看华北地区的形变场演化

利用1992、1995、1996、2001年的GPS观测资料研究了华北地区形变场的动态演化。华北地区的形变场服从中国大陆板块的整体应力应变场,但也有动态起伏。从主应变场看,1992~1995年,整个华北地区主应变场的方向比较一致,即主压应变方向为NEE-SWW,主张应变方向为NNW-SSE,应变量东部大于西部;但1995~1996年则相反,西部应变量大于东部,而且应变场方向也发生了明显的偏转,西部主压应变方向为NNE-SSW,而东南部地区为NEE-SWW;到1996~2001年西部地区主压应变又恢复到NEE向,整个华北地区应变量也趋于平衡。比较GPS观测与震源机制解给出的华北地区的应力应变场可以看出,其主应力方向基本一致。     

鄂尔多斯地块的运动特性与现今地震活动性

鄂尔多斯地块现今水平运动是鄂尔多斯地块本身运动与中国大陆整体运动相互叠加的结果,其动力来源主要受到青藏地块的北东向推挤、地块北缘的北西向拉张。最新的GPS速度场观测表明,鄂尔多斯地块及周缘1999～2015速度场随着时间推移发生明显变化,其东北缘、西北缘、西南缘、东南缘的速度场变化较为显著,南北缘的左旋运动速率远大于东西缘的右旋运动速率。1970年以来鄂尔多斯地块现今地震资料显示的地震活动性、应变积累释放、应力空间分布及其应力场分析结果表明,鄂尔多斯地块北缘是地块周缘乃至华北地区中强地震的主体活动区域,2000年以来地块周缘能量持续积累,是1970年以来能量积累最长的一个时段。2015年阿拉善左旗5.8级地震后,地块周缘的能量出现预释放的迹象,鄂尔多斯地块北缘具有高的应力分布异常区域。     

华北地区地壳水平运动演化特征研究

将华北地区划分为阴山-燕山、鄂尔多斯、山西、太行、冀鲁、胶辽6个块体，应用1995、1996、2001年GPS观测资料研究了这些块体的水平运动演化特征。结果显示出华北地区各块体的相对运动既有继承性也有差异性。华北各块体的总体水平运动趋势是向东漂移，但是个别块体，如鄂尔多斯块体，在1995～1996年期间出现了相对的西向运动。1995～1996年期间华北各块体的运动速率比1996～2001年期间的运动速率要大，特别是阴山-燕山块体。1995～1996年期间鄂尔多斯块体和相邻的山西块体表现为张性分离，阴山-燕山块体之间表现为左旋走滑，这一现象可能与1996～1999年期间发生在华北西北部的3个地震的孕震过程有关。进一步分析表明，加密的连续GPS观测可用于地震预报。     

利用多种地形变资料联合求解华北地区水平应变场

阐述了以不同类型不同尺度的地形变资料联合解算应变场的方法。利用华北地区 1995～ 1996年GPS观测成果与首都圈跨断层水平形变流动测距资料进行联合解算 ,所得边长变化率的尺度统一归化 ,获得了华北地区水平应变场的分布图像。     

鲜水河断裂跨断层异常与九寨沟地震关联性探讨

提取巴颜喀拉地块东部边界鲜水河断裂、龙门山断裂及边界附近西秦岭构造区跨断层灰色关联度指标曲线，根据1999~2007年、2009~2015年及2015~2017年GPS速度场数据计算所得的鲜水河断裂、龙门山断裂及塔藏断裂剖面变化，通过对比分析寻找地块边界断裂活动的共性特征。结果表明，2009年巴颜喀拉地块东部出现显著的SE向加速运动，之后数年一直维持这种高速特性，汶川8级地震的发生调整了该地区的应力状态，有利于芦山7级地震及九寨沟7级地震的发生；2015~2017年巴颜喀拉地块东部在维持高速运动和高应力状态基础上继续增速变化，地块边界鲜水河断裂2016~2017-07跨断层观测数据显示的显著拉张加速变化与九寨沟地震有一定关联，具中期背景性预测意义。     

海南及邻区现今地壳三维运动特征及地球动力学环境分析

利用海南及邻区1999年以来GNSS资料及1970年以来水准数据获取三维运动速度场，分析地壳运动特征，结合东南亚水平运动背景场分析周缘板块对海南地块及华南地块陆缘速度场的影响。结果表明，海南岛三维运动以白沙断裂为界，岛北部以海口-屯昌为界。华南地块各观测点E向运动速率自西向东逐渐减小，至陆缘区域速率最小，各观测站间运动速率差异性小；S向运动速率自西向东逐渐增大；位于23°～26°N区域观测点的速度场与其南北两侧存在差异。华南地块运动受印度板块与欧亚板块碰撞和挤压影响，陆缘地带还受太平洋板块、菲律宾海板块活动及南海扩张运动影响，澳大利亚板块对区域运动影响较小。     

活动地块运动和应变模型辨识

推导了块体运动和应变的各种模型，讨论了各种模型的适用条件。利用模拟数据反演计算了块体运动和应变参数。基于模型的无偏性、有效性等概念，对块体的刚性旋转运动模型、旋转应变模型进行了辨识，结果表明：同时考虑块体刚性旋转运动和应变的模型比单独考虑刚性旋转的模型更符合实际，模型的适用范围更广。结合中国地壳运动观测网络及华北地区网实际观测所得的GPS速度场，对华北地区块体运动和应变模型进行了辨识。     

福建地区地块运动时空变化特征研究

为了研究福建地区活动地块边界带的运动及块体内部变形规律,利用5期GPS观测资料(1995、1997、1999、2001、2003年)计算了福建块体的趋势性差异运动年变速率、优势水平运动年速率,以及在区域无整体旋转基准下各GPS测点运动速率。GPS网5期观测的不同测点速率随时间序列变化结果显示福建活动块体整体向东南方向运动,而块体内部形变量较小(约1mm/a)。     

青藏高原地区构造变形模拟分析

利用陆态网络2009-2011年GPS站点相对于欧亚大陆的速度场数据,借助二维有限元方法,并考虑研究区域内地质构造上的二级地块和活动断裂,对青藏高原地区的速度场、应变率场进行了模拟,分析了青藏高原地区的形变特征.     

华北地壳运动新特征

通过对华北地区GPS资料、垂直形变资料和山西断裂带GPS资料的综合分析，发现2001年的地壳运动与以前有一定的不同，主要表现为：①首都圈地区的垂直运动强度有明显的提高，并在京西地区形成了四象限形变图像。②山西断裂带北段水平运动与趋势运动几乎相反，以代县为中心，北部区段相对向东运动，南部区段相对向西运动。③华北地区1999－2001年水平运动的变化特征为：天津－大同地带差异性活动最为突出，失去了原有的左旋活动特征，并显示有东西向挤压的迹象；北京地区则表现为南北向挤压。这样的结果可能表明，华北目前存在着应力扰动或调整的行为。若这种行为持续作用，未来华北地区地震活动水平与强度将会有所提高，大同至天津之间的区域及以代县为中心的周围地区则可能成为未来中强以上地震活动的一个主体地区。     

TEMPORAL SPATIAL VARIATION CHARACTERISTICS OF CRUST DEFORMATION OF ACTIVE TECTONIC BLOCKS IN NORTH CHINA

1　IntroductionTomonitorthecurrentcrustalmotionandearthquakehazardsinNorthChinaarea,theFirstCrustalMonitoringandApplicationCenter (FC MAC)oftheChinaEarthquakeAdministration(CEA)hasestablishedaGlobalPositioningSystem(GPS)monitoringnetworkinNorthChinaandtheCapital(Beijing)Circlearea .TheobservedstationsaremainlydistributedinthenorthernpartofNorthChinaandCapitalCirclearea (Fig .1 ) .Theregionisbetween 1 0 7°Eand 1 2 2°E (about 1 40 0km) ,andbetween 33°Nand 42°N (about 80 0km) .…     

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华北(北部)地区的地壳水平运动特征及其模型——GPS测量结果的初步分析

根据两次ＧＰＳ测量结果,研究了华北（北部）地区的现今地壳水平运动的特征。其主要特征可以用１个４块体的构造运动模型来描述。利用构造单元内的最大相对稳定点组求出了模型中的运动参数,并据此研究了构造边界带上的差异运动和应变积累方式。同时还用两种不同的方法求得了相当一致的构造块体内的局部变形。最后讨论了这种运动特征对地震危险性预测的意义。     

青藏活动地块区运动与变形特征的数值模拟

利用二维有限元模型,以GPS测量的构造运动为约束条件,探讨了青藏活动地块在弹性应变积累过程中的运动与变形状态。模拟结果表明,青藏活动地块区在整体运动过程中,内部变形以大范围的分布为特征,其内部的应变分布和弹性应变能积累速率表明了Ⅱ级活动地块与活动边界带的显著变形差别：活动地块内部的应变和弹性应变能积累速率相对较小且分布较均匀;活动边界带上变形相对集中,应变和弹性应变能积累速率相对较高,并呈非均匀分布。这反映了青藏地块区内所含的各Ⅱ级活动地块的运动变形的整体性特征及彼此间的差异性特征,也揭示了活动地块构造通过边界带变形等方式对大陆强震的控制作用。     

华北1999—2009年水平形变应变场特征

根据华北地区GPS观测数据计算了华北活动块体的运动速度和应变率,以及块体边界带的活动速率和应变率,研究了华北块体的运动和应变率特征,以及边界断裂带的应力作用特征。形变揭示出华北亚板块从西向东运动方向由东向偏转为南东向,NE NNE向断裂带呈现右旋,NWW EW向断裂带呈现左旋。各个次级块体的主压应变应力轴方向存在一定的差异。边界断裂带现今应变应力状态页不相同,郯庐断裂带北段和山西断陷带以压性为主,具有应变能积累显示,但是应变率相对较小,应变能积累缓慢。     

新疆富蕴地区近五十年形变场研究

根据20世纪50～60年代高等级三角测量资料和2004～2005年GPS复测数据,计算了新疆富蕴地区近50年的区域形变场。结果表明:富蕴断裂带中部的相对位移最大,约300mm,中误差约为60mm,平均形变速率最大达6mm/a;不管是采用GPS分析得到的断裂长期滑动速率(2mm/a)还是采用地质资料得到的滑动速率(4mm/a),根据弹性应变积累模型,扣除断裂长期构造运动的影响后还有较大的剩余形变场。富蕴地区近50年的区域形变场可能是地壳长期构造运动和强震(例如1931年富蕴8级地震)震后粘弹性松弛共同影响的结果。     

球体位错理论在2011年日本强震中的应用研究

利用球体位错理论计算了2011年日本强震产生的远场同震位移与应变,并利用GPS远场数据修正了该强震的总地震矩。结果表明：1）利用球体位错理论计算得到的理论水平位移场显示,垂直于发震断层的广大区域同震位移较大,位移矢量总体都指向震中地区,震中距约5 000千米的地方亦产生了3 mm以上的同震水平位移。理论位移与远场GPS观测结果具有良好的一致性;2）比较两个独立断层模型对应的理论同震位移场发现,震源西部地区远场位移总体上只有1%～4%的微小差异,而东部广大海域的差异则达到同震信号的6%～15%,震中周围差异更大。该差异表明,相对于震源仅局域覆盖的日本本土GPS观测数据对2011年日本强震的断层滑动分布模型的约束能力有限;3）依据中国及邻区的远场GPS同震观测数据修正2011年日本强震的总地震矩,把该地震释放的总能量约束在(3.24～4.96)×10 ²² Nm,相应的矩震级为Mw8.97～9.10;4）2011年日本强震在华北地区产生的同震应变与该区的长期应力变化背景场大体相反,表明该强震使华北地区的地壳产生了松弛效应。     

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