时变重力测量确定青藏高原地壳隆升与增厚速率

联合绝对重力和重力反演与气候实验卫星（gravity recovery and climate experiment,GRACE）重力多年观测数据,获得了青藏高原多个基准站区域的地壳垂直形变速率。研究结果表明,绝对重力呈明显的负变化,绝对重力和卫星重力的时变系统差也呈较一致的负值,鼎新（DXIN）、德令哈（DLHA）、西宁（XNIN）、拉萨（LHAS）和仲巴（XZZB）5个基准站的区域地壳垂直形变呈明显的隆升状态,即拉萨块体、祁连块体和阿拉善块体处于地壳隆升状态,隆升速率分别约为2.01±0.15 mm/a、1.88±0.19mm/a、1.91±0.10 mm/a。在印度板块和欧亚板块的双向挤压下,青藏高原的地壳在不断的隆升与增厚,平均隆升速率约为1.94±0.17 mm/a,平均增厚速率约为2.35±3.30 mm/a。     

上海VLBI站相对于欧亚板块运动的测定与讨论

利用 1 988～ 1 996年共 8年的上海天文台 VLBI站与国际 VLBI站基线长度变化的精确测定结果 ,重新估计了上海 VL BI站的形变速率 ,证实了基于不同地球参考架系统对估计的上海站的运动有明显差异 ;基于最新的 ITRF96地球参考架和 Sillard等 (1 998)欧亚板块的欧拉矢量 ,估计得到上海站的地壳垂直形变速率为 -1 .95± 1 .0 2 mm/a呈下降趋势 ,水平形变速率为 1 3.5 5± 1 .2 0 mm/a,方位 77.5°± 4.5°;估计得到乌鲁木齐 VL BI站的地壳垂直形变速率为 -6 .0 8± 2 .77mm/a呈下降趋势 ,水平形变速率为 2 1 .87± 2 .5 2 mm/a,方位 45 .5°±6 .6°;进一步分别基于 NNR-NUVEL -1 A地球板块运动模型和 Zhang等 (1 999)的欧亚板块的欧拉矢量 ,得到与上述较一致的结果     

青海贵德—共和—同德地区更新统最小古沉积面恢复与全新世侵蚀量计算

青海省贵德—共和—同德盆地位于青藏高原东北缘,黄河干流流经这3个盆地.为了解该区全新世以来河流侵蚀所指示的构造和气候信息,利用数字高程模型(DEM)结合地质资料,采用地质剖面网,计算了全新世以来3个盆地的侵蚀量.首先,通过一系列地质剖面选取代表更新统沉积顶面的样本点,恢复盆地内部更新统最小古沉积面,最大限度地排除更新统沉积之后因侵蚀作用造成的误差;然后,将恢复的更新统最小古沉积面DEM与现今DEM进行差值运算,获得全新世以来的最低侵蚀量和侵蚀速率.结果表明,全新世以来的侵蚀速率在接近高原内部的同德盆地最小,在高原边缘的贵德盆地最大.这种侵蚀速率在空间上的差异表明,全新世以来青藏高原东北缘的地表隆升有大于其内部隆升的趋势.     

天山地区近期地壳形变研究

利用1999-2019年GPS连续站及流动站观测资料,计算了天山地区的时间序列及速度场结果,在此基础上,通过GPS速度场分析、GPS剖面分析、应变时间序列分析来获取天山地区地壳变形运动特征.结果表明两期速度场变化不大,天山北部地区表现为速率值的变小,天山南部地区显示出速率方向有向北的细微变化;南天山的挤压速率明显大于北天山的挤压速率,说明板块的推挤作用力随着天山的褶皱变形相应减弱;南天山地区的挤压应变明显较强,可能会有应变的积累导致地震的发生,值得进一步注意.     

地壳形变数据反演

本论文旨在研究利用地壳形变数据来研究地壳形变和地震的物理机制。受到板块构造运动的驱使,全球地壳形变最大和地震发生最频繁的区域位于板块的边界处。参照地震孕育的过程,地壳形变可以划分为4个阶段：震间形变、震前形变、同震形变和震后形变。本论文主要研究震间和同震形变,提出了一种刚体运动加断层位错的板块边界断层运动模型。该模型假定板块间的相对运动长期（数千年到数百万年）不变,其大小可以通过数年的VLBI测量和全球板块运动模型来确定。板块间的相对运动在其边界的断层面上受到阻碍,从而引起周围地壳的形变,产生应变和应力累积。当累积的应力超过断层岩石的强度时,就会产生破裂和滑动,即地震。传统的边角测量方法和现代的空间大地测量方法,如GPS、VLBI等,都可以用来监测地壳形变。利用观测到的形变数据可以反演地震时地下断层面上的滑动分布,以便进一步研究地震的物理机制;也可以反演震间形变所对应的断层带上的应变和应力累积速率（通过反演负位错模型参数求得）,从而给出活动断层中长期地震预报。所涉及的形变数据反演一般都是非线性反演问题,其解不惟一。为此论文详细讨论了顾及模型参数先验信息的贝叶斯反演方法,针对大地测量数据反演提出了两种构造先验信息矩阵的方法,经验统计法和物理约束法,较好地克服了反演问题的不惟一性。运用上述刚体运动加位错模型和贝叶     

中国大陆向东移动

以中科院院士叶叔华为首席科学家的我国科研人员,经研究证实,中国大陆在印度等板块的作用下正向东移动。科学家利用卫星激光测距、全球定位系统等现代空间技术,首次测定以上海为代表的中国东部地壳,相对于欧亚板块稳定部分存在水平移动,速率为每年7～8mm,方向朝东略微偏南。根据实际测量资料,科学家们验证了这样的推断：处于欧亚板块形变地区的上海地区,是在印度板块对青藏高原的挤压作用下,发生向东偏南水平运动的。综合全球资料,这些科学家进一步发现从总体上来说,美洲和亚洲正在缩短距离。我国科技人员的监测结果还表明,上海…     

ITRF96参考架中的全球板块运动

本文利用独立于地壳构造模型的ＩＴＲＦ９６提供了最新速度场,对ＩＴＲＦ９６中各测站所属的板块进行仔细的检核,建立了一个完全基于空间大地测量技术的新的现代全球板块运动模型,该模型可作为由地质和地球物理资料所建立的各板块运动模型的检核,也可提供ＩＴＲＦ９６框架下研究区域性地壳形变的较好背景场。结果表明基于空间技术的实测资料建立的板块运动模型和ＮＮＲ ＮＵＶＥＬ１Ａ存在不小的差异,这个差异已不能被当前高精     

安徽CORS参考站三维速度场分析

利用GAMIT/GLOBK软件处理安徽连续运行参考站(Continuously Operating Reference Stations,CORS)2011-11~2013-09近2a的数据,获取了参考站的三维速度场,并分析了安徽省地壳水平运动和陆地垂直运动。结果表明,安徽CORS参考站在ITRF2008框架下的平均水平运动速率为34.44 mm/a,方向为E18.01°S;相对于欧亚板块的平均水平运动速率为6.13mm/a,方向为E7.31°S;在安徽CORS整体无净旋转基准下,淮北平原的参考站存在1~4mm/a的水平相对运动。郯庐断裂带在嘉山至泗县一带表现为左旋运动,嘉山以南运动较弱。在垂直方向上,安徽CORS参考站大致以淮河为界表现出南升北降的态势。淮河以南平均隆升速率为2.72mm/a,淮河以北平均沉降速率为2.98mm/a。该地区的地面沉降可能与过量抽取地下水和矿产开发等人为因素有关。     

用大地测量方法分析三江地区运动态势

本文利用绝对重力测量、重力场、形变和GPS测量资料浅析该地区水平和垂直形变态势。用5′×5′实测资料编绘了布格异常图,编绘了1975～1997年川西垂直形变速率图及多年绝对重力变化图等。经分析研究有以下初步结果：1.重力异常等值线展布形态与构造格局一致,由北向南倾。此外,还发现了一条东西向异常梯级带,估计是一条未被证实的东西向断层,且是一条与构造活动密切相关的断层,应予以关注;2.布格异常等值线的舌状态势反映了川滇菱形断块南南东向楔入的运动状态。另外断层若是水平错断,则在布格异常图上没有梯级带表现;3.研究结果表明,川西地区的垂直形变是以隆升为主的继承性运动,北部山区的隆升速率大,由北向南,垂直形变速率绝对值减小。滇西的垂直形变速率与绝对重力的时间变化率基本呈逆相关。洱源、丽江位于隆升速率大的地区,也是绝对重力变化负值大的点,下关则位于垂直形变速率平缓的零值附近,它的绝对重力变化值也最小。     

广西区域现今地壳运动构造特性研究

利用多期GPS观测资料计算了广西区域ITRF2000框架下的三维速度场、主应变参数及区域参考框架下的三雏形变速率和形变运动趋势,研究了该区域现今地壳运动速度场及内部形变规律.结果表明,广西区域随同南华亚板块作SE-NW方向的逆时针运动,在ITRF2000框架下的东西向速率为29.3 mm/a,南北向速率为-13.4 mm/a,垂向平均速率为2.3 mm/a;区域内部现今地壳运动的形变量较大(约4 mm/a),主张应变率(5.48×10-9/a)大于主压应变率(3.70×10-9/a),地壳应变表现为拉张为主,主应变轴为N43.19°E.     

关于青藏高原地壳的隆升与增厚

本文扼要地评述了国内外地质学家、地球物理学家关于青藏高原地壳隆升与增厚机制的研究成果,并对大地测量学者深入该项研究提出了几点意见。     

青藏高原东部地壳物质流变模型及汶川地震机理探讨

利用GPS、大地电磁、P波层析成像等数据分析了青藏高原东部地壳运动情况和中下地壳物质流的分布及运动情况,提出了青藏高原东部地壳物质流变模型,认为在青藏高原东部存在两条巨大的、具有固定通道和边界的弱物质流,其他区域则有离散的、不均匀的弱物质流分布。巴颜喀拉块体内部的弱物质流在向东流至龙门山断裂带时,大部分弱物质沿断裂带向南北方向分流,小部分弱物质在断裂带附近沉积、上涌,造成通道堵塞,最终引发了汶川地震。     

青藏高原湿地遥感监测与变化分析

青藏高原是中国湿地分布较为集中的地区之一,也是全球变化的敏感区。了解青藏高原湿地分布与变化对湿地保护和全球变化研究具有重要意义。基于Landsat 8 OLI(operation land imager)数据,使用面向对象分类方法和人工解译相结合的方式得到2016年青藏高原湿地分布数据,结合2008年湿地分类数据以及高程、流域界线等辅助数据,分析了青藏高原的湿地分布现状和2008—2016年的湿地变化情况。结果表明:①2016年青藏高原研究区湿地总面积为115584 km2。其中,湖泊湿地面积为48737 km2,沼泽湿地面积为34698 km2,河流湿地面积为15927 km2,洪泛湿地面积为15035 km2,人工湿地面积为1188 km2。②2008—2016年,青藏高原湿地总面积增加3867 km2,主要表现为湖泊、河流和洪泛湿地的增加,但同时沼泽湿地减少5799 km2。③青藏高原的湿地分布与变化表现出显著的区域差异性。自然湿地的分布及面积变化集中在4~5km高程范围内,而人工湿地的变化则集中在2~4 km高程范围内;湖泊和洪泛湿地的增加集中在内流区,河流的增加及沼泽的减少集中在外流区。④青藏高原的气温和降水均呈上升趋势,与湿地总体变化呈正相关;各流域冰川面积的变化与湿地变化也具有相关性;人为因素对青藏高原的湿地变化以消极作用为主。该研究为青藏高原环境变化研究与湿地保护提供了有益支持。     

青藏高原非均匀地表区域能量通量的研究

卫星遥感在研究青藏高原非均匀地表区域能量通量和蒸发（蒸散）量时有其独到的作用。本文介绍了基于NOAA-14 AVHRR和Landsat TM资料推算藏北高原地区区域地表特征参数、植被参数及区域地表热通量的方案，并把其用于GAME／Tibet（全球能量水循环之亚洲季风青藏高原试验研究）和CAMP／Tibet（“全球协调加强观测计划（CEOP）亚澳季风之青藏高原试验研究”）试验区。并指出了此方法估算青藏高原非均匀地表区域地表能量通量和蒸发（蒸散）量时存在的难点问题和解决问题的可能途径。     

青藏高原及邻区地幔对流应力场及地球动力学含义

基于改进的Runcorn模型 ,利用布格重力异常计算了青藏高原及邻区地幔对流应力场。数值结果显示 ,青藏高原中部、北部和天山为应力发散区 ,对应地幔上升流 ,而塔里木、柴达木、四川盆地等地区则为应力汇聚区 ,对应下降区。地幔对流形态与地表特征之间的相关性表明 ,青藏高原下小尺度地幔对流可能是控制该区区域性构造过程的重要因素之一     

地壳运动动力响应模型构建研究

推导了弹塑性介质应力应变本构关系公式,用构建弹塑性动力有限元模型研究青藏高原地壳运动。计算得到青藏高原地壳运动、应变及应力状态,对比应力、应变集中区域与强震分布的关系。结果表明,大部分强震发生区域与文中模型计算得到的地壳应力、应变集中区域重合。     

GRACE时变重力数据后处理方法评价

针对GRACE Level2卫星时变重力数据后处理方法如何评价的问题,该文以中国数字地震观测网络获得的青藏高原地区地面重力变化图像为参考,基于平均结构相似性等图像相似度指标,研究了与该区域地面重力观测同期、不同后处理方法得到的GRACE卫星重力变化图像的可靠性。结果显示,GRACE卫星重力和地面重力观测结果具有一定的可比性,滑动窗口去相关滤波和高斯400 km滤波的组合方法可以获得最优的处理效果。本文的方法和结论对GRACE及GRACE Follow-On卫星重力数据应用中后处理方法和参数的选取有一定的借鉴意义。     

Forward simulation of gravity for crustal structure of Xiachayu-Gonghe profile in eastern Tibetan plateau

The crustal structure of Xiachayu-Gonghe geophysical profile in eastern Tibetan plateau is simulated with Bouguer anomaly corrected for sediments and lithosphere. The forward simulation shows that the thickness of upper crust in eastern Tibetan plateau is about 20 km, and the density is 2.78×103kg/m3. The bottom interface of middle crust changes from 30 km to 40 km, the density of middle crust is 2.89×103kg/m3. The materials with low density of 2.78 ×103kg/m3 exist in middle crust, and those with high density of 3.33 ×103kg/m3 exist at the bottom of middle crust between Wenquan and Tanggemu. The density is 3.10 ×103kg/m3 in lower crust. The shallowest depth of Moho interface is about 56 km, and the deepest one is about 74 km, the undulation of interface is large, the deep Moho is located in Xiachayu, Chayu, Nujiang, and Wenquan. The crustal density of eastern Tibetan plateau is larger than that of central section; the low velocity layers are located in middle crust and bottom in eastern Tibetan plateau and at the bottom of the upper crust in the central plateau.     

2015年尼泊尔地震同震滑动及震后余滑的三角位错模型反演

2015年尼泊尔Mw 7.9级地震发生在印度板块向欧亚板块低角度俯冲的喜马拉雅断裂带上。对该地震的滑动模型进行精化，对于理解喜马拉雅断裂带的孕震模式具有重要意义。采用三角形位错元构建主喜马拉雅断裂“双断坡”几何模型，联合全球定位系统（Global Positioning System，GPS）和合成孔径雷达干涉测量（interferometric synthetic aperture radar，InSAR）资料反演2015年尼泊尔地震同震滑移及震后余滑。结果表明，尼泊尔地震最大同震滑移达到7.8 m，深度为15 km，位于中地壳断坡和浅层断坪的接触部位。不考虑中地壳断坡结构会使反演的最大滑移量偏低。震后余滑主要分布在同震破裂区北侧，释放的地震矩为1.02×1020 N·m，相当于一次Mw 7.3级地震，约占主震释放地震矩的12%。同震库伦应力变化和震间断层闭锁分布均表明，尼泊尔地震破裂区南部宽约60 km的区域仍具有较高的地震危险性。