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。     

1999年集集地震前后台湾地区地应变率场的分布及其动力学成因

利用集集地震震前(1990-1995年)及震后(2003-2005年)的GPS观测资料,对台湾及附近地区的地应变率场进行了计算.计算结果显示,集集地震前后,台湾地区的应变率场分布格局基本一致,最大主压应变率的最大值位于台湾东部的海岸山脉地区,方向与台湾岛倾斜相交;主压应变由东向西迅速衰减,在中央山脉地区主压应变率小于主...     

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。     

华北地区断裂带的现代形变特征

断层形变观测揭示华北地区西部的速率大于东部。华北地区(特别是西部)的断层活动主要具有正断性质，但华北东部的逆断活动比例高于西部。断层应变累积率在包头6．4级和张北6．2级地震前明显增大，可能与地震孕育有关。呼和浩特-大同地带、渤海湾地区、莱州湾-沂水地段和太原盆地是现今压应变速率相对较大的地区，有一定的应力积累。水平应变反映出郯庐断裂带、河套-张家口-蓬莱隐伏断裂带等有明显的分段性，各段的活动及应变特征存在差异。     

山西断陷带的形变应变特征及地震活动

根据GPS点观测结果计算得出山西断陷带各地段1999-2003年的水平形变场存在差别，并有瞬时变化，应变场也有同样的情况。山西断陷带内的M≥4地震多发生在GPS点位移速率矢量较大的地区，且随着震级增大形变特征也愈显著。地震区的最小主应变速率和最大剪应变速率一般都较大；最小主应变轴的优势方向各时间段差别较大。山西断陷带的主体走向与最小主应变速率轴夹角较小，与最大主应变速率轴夹角相对较大，在最小和最大主应变速率轴代表的主压应力和主张应力共同作用下，山西断陷带的主体应变发生右旋张剪活动。     

环渤海区域及邻区现今地壳构造运动形变特征分析

将环渤海区域划分为5个次级块体，利用整体旋转与线性应变模型分析2009~2014年中国大陆构造环境监测网络的GPS对地观测速度场数据，得到相对于欧亚板块0.5°×0.5°的水平运动速度场和应变场。分析形变速度场和应变场的空间变化发现，环渤海区域整体上呈现0.25×10^-9/a的NW-SE 111.3°的双向趋势性扩张运动，太行块体、山西块体分别呈NW-SE 116.3°、NW-SE 130°的微弱扩张运动，胶辽块体、冀鲁块体和阴山-燕山块体分别存在NW-SE 144.3°、NE-SW 39.5°和NW-SE 155.6°的微弱压缩运动，其中太行块体的扩张运动量级相对于其他次级块体较大。尽管环渤海区域内部各次级块体的形变在空间上存在以上差异，但整体上环渤海区域主压应变轴方向基本为NEE-SWW，主张应变轴方向为NNW-SSE，且主压应变轴走向为NE 47.70°～89.74°，与利用地球物理方法得到的主压应变轴优势方向大体一致，表明环渤海区域现今地壳运动相对稳定。     

台湾集集7.6级地震前后福建沿海地区的地壳运动

对福建GPS网的5期观测数据(1995、1997、1999、2001、2003)进行了统一处理,得到4个时段(1995~1997、1997~1999、1999~2001、2001~2003)ITRF2000的站速度、福建地区的整体旋转参数和主应变参数。福建地区存在一致的南东向运动地震前(第1时段)运动速度平均为32.1mm/a;震时和震后两年时间内(第2时段)运动速度大幅度增加到38.7mm/a;震后第2个两年(第3时段)运动速度相对于第2时段大幅度减小为30.0mm/a;震后第3个两年(第4时段),运动速率相对第3时段有较大增加并超过了第1时段。福建地区的主应变场,在震前主压应变率(12.4×10-9/a)大于主张应变率(7.1×10-9/a),地壳表现为弹性压缩,主压应变轴为N70.9°W;震后应变场发生了相反的变化,主压应变轴变成了主张应变轴,主张应变率(28.9×10-9/a)大大超过主压应变率(3.7×10-9/a),地壳表现为南东方向弹性伸展,第3时段与第4时段主压应变率逐渐增加,主压应变轴也逐渐恢复到震前的方向。福建地区从1995年到2003年地壳运动速度场与应变场随时间的变化过程,反映了集集大地震发生前后区域应力场加强、弹性应变能积累,震时和震后弹性应变能快速释放与逐渐调整恢复的过程。     

用GPS资料研究华北地区形变场和构造应力场

利用华北地区地质构造、第四纪以来的活动断层、地形、地壳厚度、地壳及上地幔地震波速度结构等资料,构建了三维有限元框架模型,利用最新GPS观测结果作为边界约束条件,模拟计算了华北地区的形变场及构造应力场。结果表明,模型预测地表速度场和GPS观测结果比较一致。模拟结果中,大型NNE向断层如汾渭地堑断裂系呈右旋运动,NWW向断层如张家口渤海断裂带呈左旋运动,与野外地质考察结果一致。在地表以下10～20km处,模型预测应力场的主压应力方向为NNE、EW向,主张应力大约为主压应力2～8倍。模型中最大剪切应力场在山西、华北平原中部和东部沿海分别出现3条NNE向高梯度带,此梯度带与研究区域的主要地震活动带相对应。     

东北地区近期水平形变应变场研究

根据2011年和2013年东北地区GPS观测资料计算得到的地壳水平运动场和连续主应变场,研究了东北地区地壳运动特征和应变应力状态, 求解块体运动参数,计算东北主要断裂带的错动速率和断层应变应力状态,分析断裂带活动性。研究表明,2011～2013年期间,东北地区东部运动规律性相对较好,且东部运动场收敛于珲春-龙井一带,向东位移;中部和西部运动场一致性较弱,位移方向相对分散。主应变反映出,东北地区2011～2013年主压应力轴优势方向为NE55°。两个水平主应变轴都缩短的挤压区分布面积较小,两个主应变轴都伸长的拉张区次之,最小主应变轴缩短的区域和最大主应变轴伸长的区域所占比重最大。该时段Ms≥5.0地震集中在2013年,地震多发生在运动方向转折带附近及挤压-剪切活动区,最大的5.8级地震发生在不同运动区交界带和挤压作用相对强烈的构造带。     

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。     

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渤海湾区域应变应力场演化特征

根据渤海湾区域1999~2013年多期GPS站点速率资料,以营潍断裂带为界分为东西两个地块计算运动参数,求解主应变率和断裂带的应变率。基于应变率计算结果研究了区域应变-应力场。结果表明,1999~2011年渤海湾区域地壳整体受北东东-南西西向压应力和北北西-南南东向张应力作用,2011~2013年区域地壳压应力主方向为近南北向,张应力主方向呈近东西向,致使这一变化的主要原因是2011年日本3.11大地震。渤海湾区域不同地段的应力也存在差异,局部性变化明显。营潍断裂带不同时段的正应变率和剪应变率亦不同,1999~2011年为右旋剪应变-剪应力作用,2011~2013年为左旋剪应变-剪应力作用。     

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损伤地壳中的应力场变化与地震活动

推导了损伤介质中应力场变化与地面位移场和重力变化的关系 ,讨论了利用地面位移和重力场变化来计算地球内应力场变化的边界元方法。利用中国华北地区的 1992～ 1995年的 GPS观测资料对该地区地壳内 15km深处的应力场变化进行了计算 ,并讨论了应力场变化分布与 1996年发生的包头 MS=6 .6级地震的关系 ,结果表明震区的应力场变化明显大于其他地方     

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基于高斯距离加权格网法研究华北地区地壳形变特征

分析了高斯距离加权格网法计算应变率的原理和特征,研制了相应的计算程序,并用于华北地区现今地壳应变特征研究。基于华北地区1999～2009年的GPS观测结果,研究了确定高斯平滑半径的原则和方法,并给出华北地区地壳形变多个应变率物理量的分布。结果表明,基于150 km高斯平滑半径计算水平速度梯度能够较好地分辨华北地区的应变率空间变化特征,首都圈地区地壳以张渤带上的左旋剪切为主,其中唐山-秦皇岛地区同时存在南北向的拉张变形;山西带整体表现为沿断裂的右旋剪切变形,同时兼具“南挤北张”特性;郯庐断裂带整体形变特征不显著,在南北两端局部区域存在较小的剪切形变;鄂尔多斯块体内部比较稳定,北缘以拉张和左旋剪切变形为主,西缘表现为左旋剪切以及EW向的挤压特征,南缘的秦岭块体南北两侧分别具有左旋剪切和右旋剪切的特性,东西两侧分别表现为正断拉张与逆断挤压特征。