六盘山及其邻区现今大地垂直形变与构造活动研究

以六盘山及其邻近地区1970年以来的水准网监测及跨断裂水准测量资料为主,结合GPS水平运动、区域构造和历史强震活动,研究该区域现今大地垂直形变与地壳构造活动特征。分析认为：1）六盘山及其邻区较长时间尺度垂直形变速度场显示的六盘山、西秦岭以及贺兰山等山地相对上升、盆地相对下降的山、盆垂直构造活动差异,体现了该区域现代地壳垂直运动所呈现的继承性趋势特征;2）区域水准垂直形变与GPS水平运动变形综合反映,六盘山、西秦岭等山区现今地壳挤压缩短强烈地带,垂直隆升也相对显著,2者具有一定的共生性特征;3）GPS水平运动速度场在六盘山断裂两侧西强、东弱差异所反映的区域水平运动受阻状态,与六盘山断裂两侧垂直差异活动状况相配合,在一定程度上反映了六盘山构造带应变积累程度较高。这些结果对于该区域未来强震活动研究具有参考价值。     

区域地壳垂直运动研究中的模型误差及其影响

基于现今区域地壳垂直运动研究中几种主要技术手段的数据源特征和地壳垂直运动模型,讨论地壳垂直运动模型与所采用的数据源的非协调性（模型误差）对结果造成的影响,指出判别模型误差大小的依据、数据源中数据选择的原则和方法,并利用区域垂直运动研究结果讨论地壳垂直运动演变过程,进而提出对区域地震危险性判别时需要注意的问题。     

多期复测水准网和重力网的动态联合平差

在利用重力测量结果研究地壳垂直运动时，重力－高程因子的确定是一个需要研究的问题。本文提出利用多期复测水准网与重力网动态联合平差的方法，同时求解地壳垂直运动速率和重力－高程因子。利用此方法对北京地区１９８３－１９９１年的水准和重力复测结果进行了计算，结果表明：两类不同观测值的权比配置是恰当的，平差模型是正确的、重力－高程因子的分布符合一般规律。     

利用EGM2008位模型计算中国高程基准与大地水准面间的垂直偏差

高程基准面相对于大地水准面的垂直偏差是区域高程基准转换和全球高程基准统一的基础数据。利用最新发布的EGM2008地球重力场模型和中国均匀分布的936个GPS水准点数据计算得出中国青岛大港验潮站的重力位为62 636 852.85±0.07 m2/s2,进而得到中国1985高程基准相对大地水准面的垂直偏差为0.32m。     

利用EGM2008位模型计算中国高程基准与大地水准面间的垂直偏差

高程基准面相对于大地水准面的垂直偏差是区域高程基准转换和全球高程基准统一的基础数据.利用最新发布的EGM2008地球重力场模型和中国均匀分布的936个GPS水准点数据计算得出中国青岛大港验潮站的重力位为62 636 852.85±0.07 m2/s2,进而得到中国1985高程基准相对大地水准面的垂直偏差为0.32 m.     

复测水准网动态平差与静态平差结果的比较

用动态平差与静态平差方法对复测水准网资料进行处理,获得两种方法下高程点的变化量及其速率,对高程点变化量及其速率的分析表明：动态平差可以获取任意时刻地壳运动的动态变化信息,其结果在描述地壳垂直运动特征及其过程时更为合理;而在静态平差结果中,待定点的变化量及其精度、速率值均会因固定点位置的不同而不同,其结果中出现了一个强制约束值,该结果淹没或者转移了观测值中可能包含的形变信息。因此认为,在进行地壳垂直运动分析时,宜采用动态平差计算结果。     

基于GPS和水准资料的拉脊山断裂带西段地壳形变研究

利用拉脊山地区1983~1995年水准资料,结合1999~2007年、2009~2014年GPS数据对拉脊山断裂带西段进行三维地壳形变分析。拉脊山断裂带西段垂直运动速率约为1±0.5 mm/a,表明该段处于隆升状态;与GPS数据显示出的水平挤压一致,拉脊山地区仍处于地壳水平挤压缩短状态,2008年之后断层两侧差异运动更加明显,地壳缩短速率增加并表现出明显的左旋走滑分量,与卫星影像解译和野外地质地貌调查结果一致。拉脊山断裂西段受挤压环境控制下的构造变形现今仍在持续进行,同时受全新世活动的日月山断裂右旋挤压应力影响。该地段是地震孕育的敏感部位,应该引起关注。     

利用GRACE、GPS和水准数据研究西秦岭地区现今地壳垂直运动特征

利用GRACE卫星数据改正GPS连续站垂向位移时间序列中的周期变化,用主成分分析方法消除区域共模噪声误差,计算获取西秦岭地区GPS连续站的垂直运动速率,并将其作为速率参考基准,联合水准观测资料基于线性动态平差模型,处理得到西秦岭地区现今地壳垂直运动速度场。结果显示,西秦岭整体处于差异性的快速隆升,主要是由青藏高原东北缘的地壳缩短作用所致。六盘山和天水南侧均以3 mm/a速率抬升,是本区上升最快的地方;其次是陇西地块和鄂尔多斯地块南部,分别以2 mm/a和1 mm/a的速率上升;秦岭造山带和渭河盆地的西部表现为下沉,但渭河盆地下沉最快。西秦岭现今地壳垂直运动可能暗示青藏高原东北缘的现今横向逃逸运动通道已从早期的西秦岭-秦岭地块向北转移到六盘山构造带、鄂尔多斯地块南部。     

天津北部地区现今构造活动性研究

收集整理天津北部地区1990~2012共23期水准复测资料和GPS连续站资料,利用拟合计算方法剔除水准沉降干扰和GPS周期干扰,计算宝坻断裂和蓟运河断裂的垂直形变量,分析本区地壳垂直形变趋势。结果表明,燕山山前的蓟县-宝坻地区垂直形变形态受燕山隆起带控制,研究区南部主要受华北平原坳陷带控制|现今宝坻断裂活动以逆断为主,蓟运河断裂以正断为主,这两条断裂带的垂直形变趋势变化与华北地区地震有一定的对应。     

关中地区地壳形变综合分析与研究

利用关中地区1971~1996年垂直水准资料、1993~2005年流动重力测量资料和1999~2004年GPS观测资料,研究了关中地区地壳形变场的时空变化特征。结果表明:1)研究区地壳形变场变化与活动断裂构造密切相关,临潼-长安断裂是近期非常活跃的断裂;2)地壳形变总体表现为渭河断陷盆地沉降、重力增加,秦岭山区隆起、重力减少;3)垂直形变、水平运动和重力场变化有较好的一致性,显示出该地区现今构造活动的继承性及东、西部地壳运动存在一定的差异;4)西安地区由于过量开采地下水,引起地层压密效应,造成地面急剧下沉与重力值急剧增加。     

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地基GNSS区域电离层延迟实时格网算法研究

采用中国区域陆态网络跟踪站的GNSS数据,利用载波相位平滑后的组合伪距观测值提取电离层延迟,扣除由CODE产品确定的卫星硬件延迟,利用半变异函数确定VTEC的空间相关性以及由经验值确定的时间相关性,建立VTEC和接收机DCB的随机模型,实现区域电离层实时格网建模。结果表明,模型99.7%的残差分布在1 m以内,内符合精度约0.3 m。以IGS电离层GIM为参考,格网点VTEC周日变化特征与之符合较好。接收机硬件延迟比较稳定,日变化量在1.5 ns以内;利用IGS卫星硬件延迟和球谐系数,从原始观测信息中分离出区域测站接收机硬件延迟,以此为参考,周日均值较差在2 ns以内。     

对欧拉矢量附加不等式约束的RELSM模型及其应用

借鉴选权拟合思想,对区域地壳运动的整体旋转和线性应变模型中欧拉矢量部分附加不等式约束,将区域地壳运动的欧拉参数约束到由多年观测资料确定的平均欧拉参数值附近,建立附有不等式约束的整体旋转和线性应变模型。对中国大陆构造环境监测网络在环渤海区域的近几期GPS观测速度场数据进行拟合分析,结果表明,本文方法通过不等式约束可适当增强块体整体运动趋势的平滑性,获得对速度场更高的拟合精度,可进一步增强模型的物理解释能力。     

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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。     

基于CMONOC的GNSS水汽短时频域特征研究

利用2016年中国大陆构造环境监测网络的GNSS数据开展水汽短时频域特征研究,按气候类型将中国大陆地区划分为5个区域,并在每个区域中随机抽取若干个站点采用快速傅里叶变换方法进行分析,提取不同季节的GNSS水汽周期特征。结果表明,各类站点的水汽频域特征存在明显的区域性变化和季节性差异;高原山地气候、热带季风气候和亚热带季风气候类型的GNSS站点的周期性变化显著;热带季风地区、亚热带季风地区及沿海地区水汽振幅较大,高原山地和温带大陆地区水汽振幅较小。     

川滇地区垂直形变和主要断层活动性研究

利用1990~2016年水准观测资料,以GNSS点的垂向速率作为先验值约束平差,利用距水准路线上距离小于10 km的GNSS连续站的垂向速率检验,获取川滇地区的垂直运动速率场,可靠性优于0.87 mm/a,且误差分布相对均匀。研究表明,川西地区处于快速差异性隆升阶段,位于鲜水河南东段的贡嘎山地区隆升速率最快,约5~6 mm/a;四川盆地垂向运动不明显,约0~1 mm/a;滇西南地区以0~2 mm/a的速率下沉。同时,通过水准速率剖面分析了川滇地区主要断层的张压特性。     

跨关中地区现今地壳垂直形变剖面

本文收集跨关中地区2006~2018年13期一等精密水准观测资料,利用线性动态平差方法,通过整体平差获得跨区域长时间尺度的地壳垂直运动速率场图像,基于获得的垂直运动速率结果,对跨关中地区垂直形变趋势特征进行定量定性分析。结果表明,除西安地区以外的渭河盆地地区下沉速率不足1 mm/a,鄂尔多斯地块南部隆升速率为3~5 mm/a,秦岭构造带北麓隆升速率为3 mm/a,而秦岭腹地的隆升速率不足1 mm/a。利用矩形位错模型对区域内断层的滑动速率和断层闭锁进行反演,结果显示,口镇-关山断裂的倾滑速率为6.55 mm/a,闭锁深度为4.6 km;渭河断裂的倾滑速率为3.21 mm/a,闭锁深度为3.4 km;秦岭北缘断裂的倾滑速率为5.34 mm/a,断裂闭锁深度较大,为9.8 km。基于以上结论,结合前人对关中地区的研究成果,探讨分析研究区现今地壳垂直形变特征与动力机制之间的关系,为区域地震危险性判定及动力学研究提供一定的帮助。