昆仑山8.1级地震对青藏高原东北缘地壳水平形变影响的讨论

为了从整体上(较大尺度)把握区域应变场的时—空变化势态,并对区域运动场的描述更加逼真,文中在整体无旋转的基础上使用了以提取低频应变信息为主的连续非线性应变模型。根据《中国地壳运动观测网络》位于青藏高原东北缘GPS测站所产生的复测资料(1999—2001—2004),以1999—2001年的运动为基本参考(阶段性形变背景),从2001、2004年两期资料中分离了2001年昆仑山8.1级地震对其产生的主要影响量,结果表明:①昆仑山8.1级地震对青藏高原东北缘产生了比较显著的影响,且位移与形变的方式与背景有很大的差异;②震后的位移分布更加有序,该区西北地区向西偏南向移动,东南地区向北移动;该区最大位移超过15mm;③地震对该区西北地区的影响是能量释放性的,对东南地区的影响是能量积累性的;④震前面应变以收缩为主,震后西北地区为面膨胀(越西越大),东南部为面收缩地区。从整体上看,昆仑山8.1级地震的发生对青藏高原东北缘地区地震活动具有"东增西减"的作用。     

昆仑山8.1级地震对川滇地区地壳水平形变的影响

为了从整体上(较大尺度)跟踪区域应变场的时空变化,并更客观地描述区域运动场,文中在区域无旋转的基础上使用了以提取中低频应变信息为主的连续非线性应变模型。根据《中国地壳运动观测网络》位于川滇地区GPS测站所产生的复测资料(1999年~2001年~2004年),以1999年~2001年的运动为基本参考(阶段性形变背景),从2001年和2004年两期资料中分离出了2001年昆仑山8.1级地震对其产生的主要影响量。结果表明:①昆仑山8.1级地震对川滇地区产生了可识别的影响,且形变的方式与形变背景既有一定的相似性又有一定差异;②震前运动场非常有序;震后的位移场有序与杂乱并存,GPS测站的位移量一般为数毫米;③震前的主应变场基本为近东西向显张性、南北向显压性,且以张性为优势;震后四川地区基本上为东西向压、南北向张,且以压性为优势,云南地区北东向张、北西向压,且以张性为优势;④震前面应变以膨胀为主,收缩区基本位于川滇块体的东界及附近地区;震后四川地区为面收缩地区(越往北越大),南部为面膨胀地区。从整体上看,昆仑山8.1级地震对川滇地区能量的积累有积极作用,重点应注意西昌-东川段及附近地区。     

川滇地区地壳水平运动与变形场的演化特征及其机制讨论

通过对川滇地区近年来的GPS资料的处理和分析,确定以1999~2004年的3期资料为基础获取相对于区域无旋转基准的背景性运动场,并以此为基本约束,利用2005年和2007年的资料分别获取不同时段的偏离位移场.综合运动场与位移场结果并借助连续应变模型分析了水平形变场的主要特征,得到如下结果:川滇菱形块体的东边界带是该区的主要形变带,菱形块体及以西的地域表现为明显的顺时针旋转形变运动.2004年12月26日印尼苏门答腊巨震的同震影响波及到川滇地区,导致该区中、南部产生SSW向偏离位移,北部产生NW向偏离位移,对汶川地震的发生可能有正影响作用.     

川滇地区近期地壳水平运动与变形场的演化特征及其机制讨论

川滇地区是我国地壳运动与变形最为突出的地区,所以,了解其基本特征与动态变化已成为地学众多研究内容中不可缺少的一个方面.本文通过对该地区近些年来几乎全部GPS资料的处理和分析,确定以1999-2004年的3期资料为基础获取相对于区域无旋转基准的背景性运动场;并以此为基本约束,利用2005年和2007年资料分别获取不同时段的偏离位移场.综合运动与位移场并借助于连续应变模型分析了水平形变场的主要特征,获得如下结果.     

三维数值模拟在华北地区现今构造变形分析中的应用

基于并行版ANSYS数值模拟软件平台,根据华北地区活动地块划分及活动断裂分布,结合GPS资料等,确定模型的几何边界范围是99.8°~121.4°E,27.9°~42.3°N,模型的边界范围包括华北活动地块区的绝大部分以及周边青藏、西域、南华和东北亚地块的部分地区。模型单元平均边长为25km,模型共划分为单元416 582个,节点582 392个。主要研究成果为:1)地壳运动速度模拟与分析对比:华北地区地壳运动速率的整体分布呈现由东向西逐渐减小、自北向南逐渐增大的特点,数值模拟结果与GPS观测运动速度大部分较吻合;2)断层运动性质模拟与分析对比:华北地区有限元模型考虑了华北地区已知所有晚更新世以来的活动断裂,模拟结果所得的断层运动性质与活动断裂地质调查的运动性质符合得较好;3)应变场模拟与分析对比:通过数值模拟,计算了1999—2004年和2004—2007年华北地区地表第1主应变和第3主应变(最大压应变)的大小和方向,与前人利用震源机制结果、GPS测量结果等资料反演得到的华北地区主应变场较一致。     

福建GPS台网观测位移时间序列特征的初步研究

使用福建GPS台网2004年3月至2006年10月的连续观测资料,对已作卡尔曼滤波后的时间序列观测值进行了初步分析。经数据处理估算各测站的运动速率,对连续观测结果综合分析获得位移,选取区域相对水平位移变化量较小的5个台站组成的一组稳定点作为基准;讨论了各测点连续时间序列与测站运动速率变化特征,除出现一次较明显的分量位移异常变化(可能与台湾强震活动有关)外,没有明显的水平位移异常现象。表明现今福建地壳运动趋势仍十分缓慢且整体较为平稳,是随同中国大陆地块较均匀地向东南方向运动。     

近10年华北地壳水平运动的若干特征

根据近10年华北网高精度GPS复测资料、“中国地壳运动观测网络”GPS复测资料、山西断陷带的GPS资料等，分析了华北地区最近10年来地壳水平运动状态与演化，结果表明：①燕山构造带(张渤带)是华北地区水平应变最大的活动构造带，相邻块体的趋势性差异运动以燕山块体与华北平原块体之间为最大，约2mm／a(左旋)；②华北地区周边差异性水平运动最显著的特征为该区西界中北段(银川等活动构造带组成)呈右旋走滑活动，南段以压性活动状态为主，该区北界西段的阴山断陷带以拉张活动为主，其它各界带的差异活动均不太明显；③从整体上看，每个时段的结果均有所不同，这其中除了误差因素外，可能还包含着运动的非线性成分。与此同时，文中也给出了华北各个块体、边界带不同时段的相对运动和应变结果。     

近几年山西断裂带水平形变的初步分析

以沿山西断裂带布设的GPS监测网的6期复测资料(1999~2004)所计算的近期趋势性运动速率为基础,获得了2005、2006年山西断裂带相对于近期趋势性运动的偏离结果。结果显示:(1)趋势性差异运动信息不显著,运动信息明显的点数只占十分之一,它们分别是S21、S20、S30和S33(位于太原以南),量级最大约6mm/a;(2)尽管单站趋势性运动信息不显著,但整体模拟计算表明,1999~2004年似乎有南北相对运动的迹象,相对变化最大约2.0mm/a;(3)2005年有偏离趋势运动的迹象,且背离趋势运动方向,最大量级约7mm;(4)截至2006年的累计偏离量最大约6mm;这表明2006年基本未发生累计偏离。由于变化相对平稳,这可能预示着山西断裂带内近期地震活动强度不太可能明显提高。     

利用GPS资料研究郯庐带现今运动及变形状态

本文利用华北地区1999—2001年, 2001—2004年, 2004—2007年及2007—2009年四期GPS速度场资料, 基于块体的整体旋转与均匀应变模型, 分析了郯庐断裂带中南段的运动及变形特征。 结果显示: 潍坊—郯城段主要为右旋走滑的变形特征, 而郯城—庐江段则为左旋滑动的变形特征, 两段垂直断层方向上的变形表现为“张压交替”的特征。 基于刚体运动模型, 计算了扣除环渤海湾区域整体刚性运动的华北地区GPS速度场, 并分析了环渤海湾区域块体的变形状态, 结果显示环渤海区虽然各期的变形特征不同, 特别是郯庐带附近, 各期的运动特征差异较大, 但基本可反映燕山—渤海地震带是运动特征差异的分界线, 且每期郯庐带各站点的一致性运动明显。     

华北1992—1995年GPS复测资料的初步分析

根据华北地区１９９２－１９９５年两期ＧＰＳ复测资料,研究了该地区现今的地壳形变状态。采用坐标平移方法建立近似平面坐标,并在其上进行位移场和应变场的分析。     

华北地区近期地壳水平运动与应力应变场特征

利用华北GPS监测网 1 992年、1 995年、1 996年的观测资料 ,应用最小二乘配置给出了华北地区相对水平位移场、应变场的分布图像 .经初步研究表明 :华北地区 1 992-1 995年间的水平位移和应变场表现为整体性不均匀的压性运动 ,1 995- 1 996年测区东部仍以水平压性运动为主 ,但测区西部则主要表现为张性运动 .水平运动 （方向、大小 ）发生显著变化和应变高值区的地带主要位于块体边界带和主要断裂带附近 .燕山断块南边界的北东向断裂存在着较显著的左旋运动 .区内最大剪应变、面膨胀的高值区在天津、北京、唐山一带 .结合非连续变形数值分析方法 （DDA）初步分析认为 ,1 992- 1 995年GPS观测结果显示的华北地区存在东、西部构造应力作用的明显差别 ,华北东部以东西向压应力作用为主 ,而西部的南北向构造应力作用又明显大于东部 .     

Characteristics of Horizontal Crustal Movement in the North China Region in the Last Decade

Based on high-precision data obtained in the past decade from GPS re-measurement in the North China Network, the Crustal Movement Observation Network of China (CMONOC) and GPS measurement along the Shanxi graben zone, the status and evolution of horizontal crustal movement in the North China region are analyzed. The results show that (1) the Yanshan tectonic zone (Zhangjiakou-Bohai Sea zone)is an active one with the largest horizontal strain in the North China region; The largest tendency differential movement of adjacent blocks is seen between the Yanshan block and the North China plain block; about 2mm/a (left lateral) ; (2)The significant horizontal differential movement along the boundaries of the North China region is characterized by right-lateral strike-slip movement at the middle-north segment on its west boundary (composed of Yinchuan and other active tectonic zones) and compressive movement at the south segment; while the Yinshan rift zone located along the west segment on its north boundary is dominated by tensile movement. Other boundaries and zones have no obvious differential movement; (3) On the whole, measurements of each period differ from one another, which might result from the nonlinear movement component as well as from the error effect. In the paper, results of the relative movement and strain in different periods are given for different blocks and boundary zones.     

福建GPS台位移时间序列分析

使用福建GPS台网2004年3月到2006年9月的连续观测资料,经数据处理获得时间序列分析结果。初步估算了各测站的运动速率和定位精度,水平向在1.5~3.2 mm,垂直向在6.6~8.2 mm。选取区域相对水平位移变化量较小的5个台站组成的一组稳定点作为基准,讨论了各测点的相对运动速率及时空变化特征。从水平位移结果分析表明,现今福建地壳运动的趋势仍十分缓慢且整体较为平稳,与华南地块同中国大陆其他地区比较呈相对稳定相吻合。     

Current Activity Characteristics of the Fault Zone Along the Northern Margin of West Qinling Range Revealed by GPS Measurementl

The fault zone along the northern margin of West Qinling Range is a major active fault zonein the key seismic monitoring area in the southeastern part of Gansu Province.In order tostudy the current activity characteristics of this fault,GPS monitoring network has beenarranged along both sides of the fault and 3 measurements have been made from 1996 to1998.The result indicates that obvious differential movement exists along the north and southsides of the fault and the eastward movement on the south side is 3.8mm/a larger than thaton the north side.In the GPS network,the shortened side is generally in the trend of EW andthe extended side is basically NW to SE.The principal compressional stress trend in this areais about EW and the sinistral motion is obvious in the eastern part of the fault(nearWushan).The measured results also indicate that the displacement rate has decreased by50% and the compressional strain has increased by 100% as compared the data of 1997～1998 with those of 1996～1997,which shows t     

华北地区GPS地壳应变能密度变化率场及其构造运动分析

利用GAMIT软件将华北地区GPS地壳形变监测网1995、1996及1999年3期观测数据同全球IGS跟踪站资料进行了统一处理,并采用基线向量单天解及其全协方差矩阵和武汉大学PowerAdj Ver3.0软件在ITRF97框架下进行了GPS网整体平差,得出了相对于欧亚板块的水平运动速度场;进一步利用GPS速度场计算华北地区GPS地壳应变率场及应变能密度变化率场. GPS结果表明:华北地区现以(3-12mm/a)±3.4mm/a速度相对于稳定的欧亚板块向东或东南方向运动;唐山-河间-磁县是一个压缩活动边界,大同-太原则是一拉张活动边界,呈略带右旋的拉张运动;北京-天津-渤海湾地区,以及邢台地区是高剪应变率地区;张家口-北京-天津-渤海湾地区,以及济南地区是高应变能密度变化率地区,地壳积累能量高,且渤海湾地区处于面膨胀变化率正、负值过渡带,那里可能存在与地震危险性有关的应变能积累背景.     

GPS连续观测站基线与地震危险性分析

根据中国地壳运动观测网络基准站1999—2009年的资料,文中应用小波方法对中国大陆的有关GPS基线时间序列进行了分离,通过对各个频段小波分解结果的分类分析,我们获得如下看法:①在2001年昆仑山口西Ms8.1级与2008年汶川Ms8.0级强震前,部分GPS基线小波分解中低频段(A8,D8,D7,D6,D5)在数月至1年以上的时间内发生较明显的变化,说明浅源大地震的孕育发生与大区域构造活动增强相关;②与北京十三陵(BJSH)相连的BJSH-YANC,BJSH-JIXN,BJSH-TAIN,HLAR-BJSH,CHUN-BJSH基线近期都存在一定程度的异常,显示北京周围地区压性活动增强,首都圈地区2006—2008年大面积垂直形变结果也反映该地区存在一定的异常。目前尚无足够的证据证明这种形变异常变化是否与汶川地震有关。但也许提示2008年华北北部地区的构造活动已从常态活动开始转向异态活动,有可能是强震孕育的信号,应给予密切跟踪研究。     

2004年苏门答腊地震粘滞性松弛效应对华南地区地壳水平活动的影响

2004年苏门答腊地震后, 不同学者根据不同观测数据(地震波、 GPS), 得到了此次地震的断层滑动模型。 反演过程中使用半无限空间模型时, 无法利用远场观测数据进行约束, 势必影响远场形变的解释。 基于Hoechner等使用的断层几何模型和GPS同震位移数据, 本研究利用球体位错理论反演方法反演了2004年苏门答腊地震断层滑动模型, 得到的矩震级为9.24, 最大滑移量为30.4 m, 由于考虑了曲率的效应, 该模型在远场同震位移的计算结果与GPS数据吻合较好。 然后, 选取了2001—2004年和2004—2007年两期的GPS水平位移速度场, 研究2004年苏门答腊地震对华南地区地壳水平活动的影响, 从两期的GPS水平位移速度场差异可以看出地震后华南块体有向西南方向的运动趋势, 华南块体受到此次地震明显的震后影响。 最后, 基于反演得到的断层模型, 利用Tanaka等提出的粘弹性球体位错理论对华南块体两期GPS水平位移速度场差异进行模拟, 得到华南块体内部粘滞性系数为2×10¹⁹ Pa·s, 当考虑地幔粘滞性松弛效应后, 两期的速度场差异的均方根值由3.2 mm减少为1.9 mm。 可见在研究2004年前后中国大陆GPS水平位移速度场时, 若继续以华南块体为基准, 需考虑此次地震的地幔粘滞性松弛效应。     

青藏块体东北缘近期水平运动与变形

利用青藏块体东北缘地区13、1年GPS观测资料，给出了本区地壳水平运动速度场及视应变场分布图，提出了由位移观测值直接求解块体旋转和变形参数的方法，初步研究了本区构造块体运动与变形特征.结果表明：①本区存在整体性向东-东南方的运动(速率约mm/a)；②南部的甘肃-青海块体的运动较快，而北部的阿拉善块体的运动较慢，二者运动速率相差近6mm/a，祁连-海原断裂带左旋走滑运动显著.③自西向东存在北北东-北东东向压性运动；④阿拉善块体、甘肃-青海块体内部存在北西西向张性变形，阿拉善块体的整体张性变形更显著，鄂尔多斯块体西侧的块体交接地带为压性运动.