借助最小二乘配置整体解算地壳视应变场

研究利用多手段（ＧＰＳ、跨断层等）形变资料,结合定点应变数据解算地壳视应变场的方法,包括利用间接平差法求单元内部的均匀视应变及借助最小二乘配置求水平视应变连续分布。对华北地区ＧＰＳ监测网１９９２年、１９９５年和１９９６年３期成果进行计算分析,得到其视应变场动态图像。     

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。     

用GPS测量结果研究华北现今构造形变场

用华北及邻区近十多年GPS测量结果和欧亚板块的弹性运动模型研究华北地区的水平形变场和局部水平形变场 ,发现华北地区水平形变场存在比较一致的SE向运动 ,且运动方向绕顺时针方向逐渐旋转 ,从西向东运动速率逐渐增大。鄂尔多斯、华北平原和鲁东 黄海地块的运动速率分别为 4 .8mm/a、5 .0mm/a、5 .2mm/a ,运动方向分别为SE5 0°、4 0°、35°。鄂尔多斯、华北平原和鲁东 黄海地块的局部形变方向分别为SE方向、SSE方向和SSW方向 ,而华北局部形变场的形变速率大约为水平形变场的 5 0 %。应用地块的整体旋转与线性应变模型计算了华北主要断裂带两侧的相对运动和各地块内部的主应变场。华北EW向和NWW向断裂基本上为左旋走滑型 ,滑动速率从东向西逐渐减小 ;NNE向和NE向断裂基本上为右旋走滑型 ,从北向南滑动速率逐渐减小。华北地区应变场的基本格架是NEE SWW方向压缩与NNW SSE方向扩张 ,主压应变率从西向东逐渐增大而主张应变率从西向东逐渐减小。根据全区水平形变场与应变场的基本特征推测 ,华北地区构造运动与形变的主要驱动力为 :青藏高原NE方向的推挤力 ,太平洋板块向欧亚板块俯冲对华北地壳产生的西向推挤力 ,以及地壳上隆所产生的NW SE方向的扩张力     

华北地区现今水平应变场基本特征

利用华北地区GNSS速度场资料,使用多维小波分析方法计算区域应变率场,结合研究区域的活动构造背景与震源机制解的分布,讨论剪切应变率、面膨胀率以及旋转率的分布特征。结果表明,华北地区应变率的分布与该地区长期构造背景和地震分布一致,剪切应变率、面膨胀率、旋转率高值区主要集中在块体边缘或块体边界断裂带附近,其他地区的应变率相对较小。     

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。研究结果认为,本区现今地壳形变以区内断块间的相对运动为主,是新构造运动的继承,其中以太行山山前断裂两侧形变场差异性最为明显,是本区的主要活动断块边界带。据此认为未来强震发生在本带的可能性较大。     

青藏高原东南缘现今地壳形变与多尺度应变率场特征

利用青藏高原东南缘1999~2007年与2011~2017年高精度GNSS监测资料,充分顾及GNSS测站非均匀分布的特性,构建青藏高原东南缘地壳形变多尺度球面小波模型,定量分析汶川强震前后该区域地壳形变与不同空间尺度下地壳应变率场变化特征。研究结果表明,汶川强震前后研究区整体地壳运动具有一定继承性发展特征,均在龙门山、安宁河、则木河与小江断裂处形成明显的速度差异梯度带,且高应变率值也主要聚集在上述主干断裂及附近区域;汶川强震后,研究区域整体地壳运动速率量值,特别是龙门山断裂带西北侧地壳运动速度量值显著增大,羌塘、巴颜喀拉与川滇地块也呈现出加速向南东运移并推动华南块体的趋势。不同尺度下的应变率场反映出不同空间范围下区域应变积累特征,青藏高原东南缘区域在尺度因子q=7时的计算结果是合理的（合理的最大尺度因子）;当尺度因子q=6时,能较好地揭示出区域整体构造活动特性,即清晰地揭示出汶川强震后龙门山断裂处呈现出的显著主压应变、面压缩与最大剪应变率高值特征;当尺度因子q=3~7时（最佳组合尺度因子）,可较好地综合揭示出区域地壳大尺度（整体）形变与局部形变特征。汶川强震后,研究区域主干断裂带,特别是震中及其附近区域地震活动性显著增强。     

用GPS测量数据模拟中国大陆现今地壳水平速度场及应变场

基于连续介质力学理论,提出了直接利用ＧＰＳ测量资料建立地壳运动与形变模型的方法。把整个中国大陆视为由无穷多个微元集合而成的连续介质体,并假定每一个微元体的转动矢量服从统一的、连续的泰勒级数分布,由此引进一组待定参数,称之为地壳运动与形变参数。利用全国网１９９４年和１９９６年的两期ＧＰＳ观测数据,组成矛盾方程组,应用阻尼最小二乘方法,经迭代解算,得到所需要的地壳运动与形变参数。依据这些参数模拟地壳水平速度场及应变场,并将ＧＰＳ结果与地质、地球物理的研究成果作了对比分析,这些结果基本上一致,能相互印证。最后初步探讨了周边板块对中国大陆的作用。     

基于多尺度球面小波分析云南地区应变特征

使用GAMIT/GLOBK软件处理2011~2016年云南地区GPS区域站观测数据，扣除同震影响、区域欧拉均匀旋转矢量后，得到该区域的GPS水平速度场，并采用多尺度球面小波模型获取分解尺度分别为6、7、8和9时的云南地区GPS应变场，然后结合云南地区历史MS5.0以上地震信息，以及小江、红河等区域断裂活动情况分析该区域应变场的空间分布特征。结果显示，在区域应变场整体解算中，利用球面小波方法能够适应测站点的疏密变化，多尺度估计地表应变场。主应变、面膨胀和剪应变等分析结果与区域历史地震信息及对应区域断裂活动性质具有较好的吻合性。从应变结果看，红河断裂可能是具有重要构造意义的活动断裂，应变特征显示云南区域被红河断裂划分为2个特征区域；云南地区的鲁甸、腾冲、普洱、大理区域可能是地震活动较为剧烈的区域；小江断裂带中的嵩明区域在不同应变特征中均表现出高度异常，后期应予重点关注。
     

形变监测网的基准与形变模型反演

本文利用自由网位移解之间的相似变换关系,讨论了利用各种自由网位移解作形变模型反演及求形变网基准问题,说明形变网除了可以用网内的点作为基准(称为内部基准)外,还可以根据某些外部条件,例如通过形变模型反演,得到与形变相拟合的观测位移场,即以形变模型为基准的观测位移场。这类基准可以称为外部基准。把相似变换参数及水平位移旋转中心也作为反演的未知参数,可以利用形变网的任何一个自由网位移解作某一形变模型反演并得到唯一的解。这种反演方法不仅可以充分利用有形亏的重复边长、角度或高差观测资料,而且可以同时利用观测方法不同的多个独立形变观测网的位移资料。     

利用地震矩张量反演地壳运动水平速度场的理论和方法

根据地震矩张量反演地壳水平形变速度包括两个主要步骤：（１）由震源机制解计算地壳的平均应变率；（２）由应变率求速度场。文中对反演的理论与方法作了详细论述，并讨论了速度场内的相对大地转动和线性结构的整体转动以及速度场的误差椭圆的计算方法     

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。     

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。     

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华北北部地区震源机制解及构造应力场特征分析

利用华北北部地区2002 01—2010 06月848个Ml≥2.0地震的震源机制解,根据区域构造活动特征将其划分为4个研究区,分析各研究区震源机制解特征,并采用1°×1°的网格,0.5°滑动分区的方法对华北北部地区各研究区和空间滑动进行应力场特征研究。结果表明,各研究区的最大主应力的方位为NEE向,最小主应力方位为NNW向,与华北地区区域构造应力场方向较一致。各研究区的应力结构均为走滑型,水平应力作用为华北北部地区构造应力场的主要特征,震源错动方式以水平走滑为主。     

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华北地区活动地块运动时空变化特征

利用华北地区1992年、1995年、1996年和1999年4期GPS资料研究分析了华北地区活动地块运动的时空变化特征。基于刚性块体和GPS稳定点组概念，分别用1992年、1995年、1996年所得到的GPS速度场和1996年与1999年所得到的GPS速度场求出了华北地区活动地块的欧拉运动参数，反演计算各GPS观测点的背景运动速度，分析了华北地区活动地块边界带的运动及块体内部变形的规律。采用双三次贝塞尔样条函数模型拟合华北地区应变率场，发现华北地区内部整体上处于张性状态。     

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) .…     

汶川地震前GPS资料反映的应变率场演化特征

对中国大陆东西向应变率场的研究结果表明,青藏块体西部（92°E以西）东西向拉张区和青藏块体东部（92°E以东）东西向挤压区反映了青藏高原物质东向流动受到了华北 华南地块的阻挡,形成了空间跨度约900 km的压缩区,3期应变率场结果均显示南北地震带中段位于东西向压应变率高值区。川滇地区应变率场结果表明,巴颜喀拉地块东向运动的增强导致了汶川地震震源区面应变率的集中;在东西向挤压高值区逐渐向东迁移的过程中,龙门山断裂带的东西向挤压变形逐渐增强;旋转率场动态演化结果表明,2004—2007年龙门山南段的逆时针旋转变形强度有所减弱,龙门山断裂带中北部的顺时针旋转变形有所增强;主应变率分布特征由散乱到一致的演化特征表明龙门山断裂带闭锁状态伴随着挤压和右旋剪切作用的增强达到了极高点。