川滇地区现今三维地壳运动特征

利用1999~2018年GPS观测资料和1974~2014年2期（1974~1984、2013~2014）精密水准资料研究川滇地区现今三维地壳运动特征。结果表明：1）水平运动以继承性运动为主,近年滇西南地区旋转明显减弱;汶川地震导致龙门山断裂带西侧及川滇菱形块体东边界构造应力重新调整,近年震后调整明显减弱,正在向震前状态恢复;2）垂直运动总体表现为差异性隆升运动,且川滇西北部的上升运动速率明显大于东南部;龙门山断裂带北部高原地区的隆升速率为3~4 mm/a,川西高原的隆升速率为1~3 mm/a,滇西北地区的隆升速率为1~2 mm/a,滇西南思茅-江西村地区的下降速率为2~3 mm/a,川滇其他地区的运动速率基本在-1~1 mm/a;3）主要活动断裂两侧基本均存在一定的垂直差异性运动,鲜水河和龙门山断裂带差异性运动明显,并且具有分段性;4）川滇地区水平运动和垂直运动在地质构造上具有较好的一致性,近期龙门山断裂带西侧高原的水平运动减缓,挤压变形减弱,可能预示该地区将逐渐进入新一轮的能量积累时期,需要持续关注。     

山东地区近期垂直形变场精细特征分析

利用山东地区38个GNSS基准站2011~2016年连续6 a的观测数据，对山东地区地壳垂向形变场特征进行系统分析。结果表明，山东地区地壳垂向形变具有明显的差异性，形变量最大的区域为山东西南部地区，形变速率约为-24.0 mm/a；西北部地区形变速率较大，为-15.0 mm/a；东南部以及沿海地区沉降速率较小，为-0.5~3.0 mm/a；而在中部地区（泰山山脉）呈隆升趋势，形变速率为0.3~5.0 mm/a。     

渭河盆地现今三维地壳运动及断裂活动性研究

渭河盆地GPS(1990~2015年)水平运动速率为4.3~11.6 mm/a，方向在107.8°E和110.5°E依次由西部的SEE转为中部的SE及东部的近E向。1980~2014年水准资料揭示，该地区垂向以继承性运动为主，速率-4.6~6.2 mm/a。鄂尔多斯地块以3 mm/a抬升，内部差异运动小于1 mm/a；盆地相对其以5 mm/a下沉，相对秦岭以4 mm/a下沉。垂向运动在凹陷和凸起区表现为四象限特征，断块/断裂交接处差异运动大、地震多发，西、南部断裂活动大于东、北部。岐山-马召等断裂以差异运动为主，渭河断裂中段达5 mm/a，其他断裂在3 mm/a以内。     

川滇菱形块体东边界现今应变积累特征及强震危险性

基于川滇地区2013~2018年GNSS速度场结果,解算区域地表应变率场,分析川滇菱形块体东边界现今地表应变特征,反演其断层闭锁程度和滑动亏损分布,并重点分析芦山地震后该区域的深部应变积累程度。结合已有历史地震破裂及断层库仑应力结果,综合分析芦山地震后川滇菱形块体东边界不同段的强震危险性。结果表明,川滇菱形块体东边界现今呈现出明显的左旋应变积累特征,三岔口地区剪切应变积累速率最大,最大量值为3.5×10^-8/a;同时,川滇菱形块体东边界还表现出NS-NE向的拉张和近EW-NW向的挤压变形,康定-石棉段EW向挤压应变率最高,为-3×10^-8/a;安宁河-则木河断裂带EW向挤压应变率为-2×10^-8/a ~ -3×10^-8/a,而小江断裂带由北至南挤压变形逐渐减缓,东川以南转为拉张变形;断层闭锁反演结果与GNSS应变率结果具有较好的一致性,同样反映出川滇菱形块体东边界左旋剪切应变兼局部挤压或拉张的应变积累特征。综合分析认为,鲜水河断裂带道孚-八美段、康定以南的磨西至安宁河断裂带及小江断裂带的巧家-东川段、宜良-建水段具有较高的闭锁程度和左旋滑动亏损速率,是强震危险性较高的段落。     

川滇地块边界构造带形变速率变化与成组强震

利用川滇地区1982－2001年断裂带附近的短水准，短基线，连续蠕变场地每年定期复测的观测资料，计算各场地的形变年速率值及随时间的变化曲线，分析川滇地块主要边界构造带水平或垂向活动状态及与地震活动的关系。结果是：现今滇西地区和滇东南地区形变反映的构造活动剧烈；川滇地块东测边界带，由曲江，小江至鲜水河断裂带自南而北现今水平形变量逐渐减小；鲜水河断裂带，小江断裂带，龙门山断裂带每年垂向变化速率值小，而安宁河－则木河断裂带变化幅度相对较大；多个地震构造带附近的一些形变场地呈现形变速率的陡变则往往是成组强震发生的前兆。     

基于现代大地测量手段的青藏高原南缘地壳形变分析

基于2003~2013年GRACE卫星重力、GPS和绝对重力数据对青藏高原南缘地壳形变进行探讨分析。结果表明,拉萨测站1999~2015年垂向隆升速率为1.5 mm/a,显示出拉萨测站持续隆升的特点。结合南加州综合网络构建的远程连续GPS参考站,另外选择TPLJ、CHLM、JMSM测站数据进行分析。GPS结果表明,4个测站2003~2013年平均隆升速率为2.3±0.11 mm/a,GRACE垂向位移时间序列显示4个测站2003~2013年除季节性变化外也具有轻微上升趋势,平均速率为0.35 mm/a。联合绝对重力资料在考虑诸多因素(地壳隆升、侵蚀、GIA等)后得到拉萨测站近年重力变化约为-0.97 μGal/a,青藏高原拉萨测站地下地壳底部增厚速率约为4.4 cm/a,揭示了青藏高原南部地区的地壳形变特征--地壳隆升与底部增厚。     

GNSS监测的川滇地区地壳形变动态变化特征

利用1999~2015年陆态网和四川省CORS网GNSS数据，研究川滇地区地壳形变动态变化特征，按照1999~2004年、2004~2007年、2007~2009年、2009~2011年、2011~2013年、2013~2015年建立6期地壳速度场和应变率场，并进行对比分析。研究表明，川滇地区地壳水平运动整体以继承性运动为主，汶川地震等强震没有改变区域整体运动趋势与作用力方向，但速度场随时间变化更加复杂且量级有所增加，特别是在龙门山断裂西侧，汶川地震后运动速率明显增加。川滇地区应变率数值和形变状态随时间呈现较为明显的动态变化特征，变化较大区域主要位于龙门山断裂、鲜水河断裂、小江断裂等深大断裂周边，表明川滇地区断裂活动对地壳形变影响显著。     

云南地区现今地壳水平运动与变形特征

利用云南地区 1999、2 0 0 0、2 0 0 1年共 10 0余个测站的GPS资料 ,获得了该区现今水平运动与形变的特征图像。研究结果认为 :①根据变形与运动特征 ,云南地区可划分为 4个运动单元 ,即滇西地区、滇东地区、滇中东北地区和滇中西南地区 ;剔除整体运动后 ,它们的优势水平运动分别为 :滇西地区以 5 .2± 0 .6mm/a向W 31°N运动 ,滇东地区以 4 .8± 1.8mm/a向E2 6°N运动 ,滇中东北地区以 5 .2± 0 .6mm/a向S4 4°E运动 ,滇中西南地区则基本不动。②相邻单元的平均差异运动分别为 :滇西地区相对滇中东北地区的运动为 10 .9± 1.1mm/a ,方向为W 39°N(张性右旋 ) ,相对滇中西南地区的运动为 5 .3± 1.3mm/a ,方向为W 4 1°N(右旋 ) ;滇中东北地区相对滇中西南地区的运动为 5 .6± 1.6mm/a ,方向为E36°S(左旋 ) ;滇东地区相对滇中东北地区的运动为 6 .2± 1.6mm/a ,方向为N3°E(左旋 )。③从断裂走滑活动看 ,红河断裂两侧的差异运动并不是由红河断裂的活动所形成的 ,而是在很广阔的空间上自西向东渐变而成的 ,跨距达数百km ;小江断裂两侧的差异运动也非完全是小江断裂本身的活动 ,差异运动的渐变空间至少在 6 0km以上。④云南地区的地壳运动方式可能是“断块活动”和“连续变形”的组合 ,或许“连续变形”     

利用加密GNSS数据和震源机制解分析川滇块体南部现今地壳活动特性

利用多源项目获得的补充加密GNSS观测资料计算研究区高空间分辨率的GNSS水平运动速度场和应变率场,采用地震波形资料,通过CAP方法求解震源机制解,在此基础上使用阻尼区域应力反演方法分析川滇地块区域构造应力场的空间分布特征。结合主要断裂的活动特性,综合分析川滇地区的地壳形变特征。结果表明：1）块体浅部的最大主压应力与地表的最大主压应变率由SSE向转变为近SN向,呈现出较好的一致性,GNSS观测至少可反映20 km以内的地壳形变;2）川滇块体南部的东向滑移和顺时针旋转,可能受青藏高原推挤、华南块体阻挡及印度板块与欧亚板块之间北向运动速率自西向东递减而形成的右旋剪切拖拽作用的顺时针力偶的综合影响;3）川滇块体在综合力偶作用下SE向挤出和顺时针旋转的同时,受到走滑逆冲断裂带的吸收转换,使得青藏高原物质SE向挤出有限。     

地表温度变化对GNSS连续运行基准站垂向形变影响研究

利用实测地表温度数据,计算温度变化对GNSS基准站观测墩和基岩垂向形变的影响;联合大气负荷变化,综合分析温度变化对基准站垂向形变的影响规律。以新疆GNSS连续运行基准站数据为例,结果表明,温度变化对新疆GNSS连续运行基准站垂向影响的年周期项振幅为1.4～2.1 mm,半周年振幅为0.01～0.33 mm,周年项振幅占主要部分;垂向时间序列变化扣除温度变化影响后,RMS值平均减小0.55 mm,精度提高约9%;温度变化与大气负荷变化对垂向形变影响的趋势基本一致,呈现上半年增加、下半年下降,扣除两项影响后精度提高约13%。研究表明,温度和大气负荷变化均为基准站垂向位移周期性变化的重要影响因素。     

2021年漾濞6.4级地震前地壳形变分析

利用2019-05-20~2021-05-20云南及周边54个GNSS基准站观测数据,基于最小二乘配置法求取云南地区速度场、应变场,并结合2021-05-21漾濞6.4级地震近场、远场区域的GNSS基线长度时间序列,分析地震前地壳形变特征。结果表明,震前云南西边界SSW方向运动增强,沿怒江断裂带呈发散性运动状态,震中附近的近场速度值变化不大,区域速度场异常变化不明显;震前研究区整体面膨胀率值下降至原来的0.37倍左右,同时最大剪应变率、主应变率也急剧下降,说明震前区域地壳应变积累明显减弱,而震中位于张、压交替的零值线上。GNSS基线长度时间序列结果显示,震前地震近场区域的GNSS基线异常变化不明显,而远场区域的GNSS基线出现偏离长期背景的趋势异常变化,基线KMIN-YNYM在趋势压缩背景下反向加速拉张,背离趋势运动8.4 mm,基线YNLP-KMIN在趋势压缩背景下加速压缩,背离趋势运动6.4 mm,基线YNLP-YNDZ在趋势变形较平稳的背景下加速压缩,背离趋势运动8.1 mm,基线YNSM-YNLP在趋势拉张背景下加速拉张,背离趋势运动7.8 mm,可判断震前区域应力平衡状态被打破,诱发了地震。     

流动GPS观测资料能否用于地壳垂直形变监测？——以中国大陆为例

长期GPS连续观测可获取高精度的垂直形变速度场,但多期GPS流动观测资料能否用于地壳垂直形变监测尚不明确。本文首先对中国大陆260个陆态网络基准站和2 000个GPS流动站1999~2019年的观测资料进行高精度统一处理,获得各站点的时间序列和速度场,对筛选出的226个基准站和226个流动观测站的垂直形变速度场进行比较分析。结果表明,95%的连续GPS观测站的垂直形变速率误差小于0.5 mm/a,约50%的流动GPS观测站的垂直形变速率误差大于1 mm/a,约40%的流动站与连续站的垂直形变速率残差值大于2 mm/a,且约50%的流动GPS站点的垂直形变趋势与连续站不一致。西部地区的流动GPS观测站的垂直形变监测精度比东部高,这可能与东西部的观测环境和站点稳定性存在差异有关。对GPS连续站和流动站的垂直形变速度场的精度和残差进行分析认为,中国大陆流动GPS观测资料不适用于监测垂直形变小于2 mm/a的地区。     

四川省CORS网地壳运动速度场模型研究

使用GAMIT/GLOBK解算2006~2015年覆盖四川地区的50个CORS站的观测数据，并提取坐标时间序列，获得速度场模型。对四川省整体地壳运动以及区域应变场进行分析，结果表明，四川省CORS站水平方向平均速度为38.72 mm/a，速度场的优势方向为S73.9°E；欧亚框架下水平方向平均速度为14.40 mm/a，优势方向为S77.78°E，较ITRF2008框架下的速度降低了24.32 mm/a；垂直方向平均速度为3.43 mm/a，整体上表现为隆升状态，位于东部平原的少部分测站处于下降趋势，可能是由于城市建设、地下水或者煤矿、石油等自然资源的过度采伐导致；最大主应变率达到7.31×10-11/a，最小主应变率为-5.4×10-11/a，其中区域地壳面膨胀率高值区域集中在川西，低值区域和最大剪切应变率高值区域分布在三大断裂带附近。     

利用GNSS水准数据建立区域地壳垂直运动模型

针对少量稳定水准点无法建立区域地壳垂直运动模型的问题，提出一种利用GNSS与水准融合建立区域地壳垂直运动模型的方法。首先利用稳定水准点、GPS点初步建立区域地壳垂直运动模型；再根据各个水准点、GPS点的模型结果与实际结果的差异，选取区域地壳垂直运动建模所用点；最后利用函数模型拟合区域地壳垂直运动模型。以山东及周边一等水准网以及CORS数据为例进行计算，证明该方法能够克服因水准点数量不足而无法建立模型的弊端，并提高区域地壳垂直运动模型的精度。     

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陕西中南部现今地壳垂直形变研究

收集陕西中南部1970年以来的多期精密水准测量数据，用基于GPS垂直运动速率约束的动态平差方法获得区域垂直运动速度场。分析表明，地壳垂直运动总体表现为山地、高原相对隆升，盆地相对下沉。相对于关中盆地，西部秦岭、陇山上升速率为4~5 mm/a，北秦岭造山带为2~3 mm/a，盆地北部的鄂尔多斯南缘为3~4 mm/a；相对于北秦岭，汉中盆地下沉速率为1.0 mm/a左右，安康等北大巴山裂谷下沉速率接近20 mm/a；秦岭北缘断裂垂直滑动速率为1.3~1.8 mm/a，华山山前断裂为2.0~2.8 mm/a，渭河断裂小于1.0 mm/a,渭河盆地北缘断裂为1.0~2.5 mm/a,南部断裂为0.7~1.1 mm/a。     

四川地区季节性水文负荷对地壳变形及活动断裂带应力应变的影响

利用四川地区GNSS观测数据研究该地区季节性负荷位移场及季节性负荷应力应变场,并结合降水数据分析该地区季节性水文负荷对地壳变形及活动断裂带附近应力应变的影响。结果表明,四川地区地表发生的季节性位移与降水之间存在很强的时空相关性;水文负荷周期性变化产生的负荷应力扰动对活动断裂带的应力积累模式具有一定的调节作用,进而影响活动断裂带的运动状态。