用速度场得到的华北地区活动块体及变形

利用1992～2001年华北地区多次GPS测量得到的该地区144个测站的水平运动速率和它们的误差估计，研究了该地区的水平形变，确定了华北现今主要活动地块的运动、整体变形、局部变形和边界带的活动强度和方式，并据此估计了强震危险性.在研究中水平位移观测值被分解成3部分位移的叠加，即第一部分是整个华北地区跟随欧亚板块的运动，这一部分可由NUVAL-IA模型确定；第二部分是研究区内各次级构造块体的相对运动和变形，它可以由本文推广的QUAD方法所确定一组点的位移观测值确定；第三部分是次级块体内的局部变形和误差，这一部分的变形可以用块体的非均匀应变来描述.文中详细介绍了方法和结果.      

构造块体的相对运动和应变

在确定构造块体在球面上相对运动参数的基础上,进一步给出了描述构造块体内的应变变化及参数的确定这些参数的方法,讨论了将相对运动和应变变化综合起来以更充分地描述地壳运动和变形的模型。结合相对运动参数,提出了一种逐步趋近的变形分析方法。     

2001年8.1级昆仑山大震破裂过程及对2008年汶川8.0级大震孕育发生影响的研究

本文用三维流变非连续变形(块体边界)与有限元(块体内)相结合(DDA+FEM)的方法,在青藏高原及其东侧四川盆地,鄂尔多斯块体地区三维构造块体相互制约的大环境中,考虑了龙门山断裂带东西两侧地势、地壳厚度和分层的明显变化,及断裂带东侧四川盆地及鄂尔多斯块体坚硬地壳阻挡的影响,通过用GPS资料做位移速率边界约束和震源机制约...     

玛尼昆仑山大震对青藏川滇块体系统稳定性影响数值模拟

用三维流变非连续变形与有限元相结合(DDA+FEM)的方法,在青藏川滇地区三维构造块体相互制约的大背景中,通过用GPS资料做位移速率边界约束和震源机制分布约束,计算得到研究区的初始位移场和应力场与该地区GPS测量结果和震源机制分布结果基本一致.表明青藏及其邻近地区由于受印度板块俯冲的强烈挤压及其内部物质东流的影响,现今位移速率场、构造应力场相当复杂.位移场从南边拉萨块体的北北东方向到其北面的羌塘、昆仑、柴达木块体的东部逐渐转为向东方向.     

青藏高原东北缘莫霍界面的三维空间构造特征

通过在青藏高原东北缘设计专门的三维地震观测系统而获得的莫霍界面反射波,利用三维反演方法反演重建了该区莫霍(M)界面的构造形态,得到了研究区M界面的三维构造图像和地壳深断裂的展布,研究区M界面总体上由东北向西南方向呈逐渐下倾趋势,而在不同的块体内部又具有不同的倾斜态势,反映了不同块体之间的差异和复杂程度的不同.鄂尔多斯块体M界面变化平缓,内部结构完整且坚硬;弧形构造区M界面的倾斜趋势发生了逆转,此现象可视为该区域在挤压、变形构造作用下M界面发生了明显的扭曲变形;秦祁块体M界面呈现出较陡的倾斜趋势,在本块东南端与弧形区结合部,M界面所显示出的局部隆起可视为地壳发生了强烈扭曲变形的迹象.综合二维、三维结果认为,特殊而复杂的构造变形环境,为海原8.6级大地震的孕育和发生提供了地质条件和深部背景.     

地壳水平运动的弹性块体边界负位错模型与强震预测初探

强震孕育和发生与较大空间尺度和时空演变的地壳运动,尤其是活动块体及其边界带的构造变形密切相关.Matsu'ura负位错模型认为受现今地壳运动驱动下的各活动地块间的相对运动在地块边界处有可能受到部分阻碍,从而导致应力应变积聚.若视块体边界区域的地表位移为刚性块体的(平移)运动减去边界上部(由若干断层段构成,每一断层段用弹性半空间的单一矩形位错模型模拟)对块体相对运动的部分锁定在地表产生的位移.则利用地表位移观测可将区域深部的多个块体与其边界断层联系起来,其通过反演确定的块体边界断层带的相对闭锁区,对地震预报很有意义.而实际存在的地壳变形还应包含块体本身的变形.本文研究建立一种块体弹性变形及其边界负位错部分锁定的水平形变复合作用模型,即增加块体应变参量.经比较研究,此模型较原Matsu'ura负位错模型及笔者以往所作的对模型的初步改进(增加块体旋转参量)更符合地壳运动实际,拟合效果大为改善;进而求取该复合模型形变应变场的时空演化图像,并借助年均应力降(主要反映剪应力强度)与年均地震矩(反映块体边界断层段的能量积累速率)度量断层锁定能量强度,其图像表现力和时空演变定量化程度大幅提高.     

中国大陆构造块体的现今活动和变形

在重新对 1998年和 2 0 0 0年的中国地壳运动观测网络基准站和基本站的 2期观测资料进行预处理的基础上 ,得到了ITRF97坐标框架下 ,参考时刻分别为 1998年 9月 5日和 2 0 0 0年 6月 8日 ,分布在全国各主要构造块体上的 79个GPS站的坐标和协方差矩阵。分别以中国岩石圈动力学地图集 (马杏垣 ,1989)中的中国大陆主要构造单元 (称之为亚板块 )和张培震等 ( 2 0 0 2 )给出的中国主要活动块体为格架 ,用笔者提出的 1种推广了的QUAD方法对中国大陆的 2 0个主要构造块体逐个进行判别检验。那些现今无明显相对运动的相邻块体则被归并起来 ,从而确定了活动块体和它们的边界。采用刚体运动 +块体均匀应变 +局部变形的模型作为描述中国大陆构造块体的现今活动和变形的模型。求出了有明显相对运动块体的欧拉运动矢量和块体的整体均匀变形参数、各块体内部的不均匀局部变形以及活动边界的活动方式和强度。在此基础上 ,除了一般地指出中国大陆地壳运动西强东弱的特征之外 ,还对西部主要活动块体和边界活动强弱给出了定量比较结果 ,从而为强震危险区的判别提供了形变背景依据     

由GPS观测结果推断中国大陆活动构造边界

利用“中国地壳运动观测网络”基本网1998年和2000年两期观测数据,得到分布在全国各构造块体上的79个GPS观测站速度场，对中国大陆主要活动构造块体间的相对运动显著性进行了分析和检验. 分析结果表明，西部活动构造块体的边界有较明显的相对运动，而东部运动不明显. 根据分析得到的活动边界，将中国大陆归并为11个活动块体，逐一计算了这些块体边界的活动量大小，确定了它们最新活动的方式.     

利用GPS观测结果对我国地壳水平形变强度的分析

介绍利用中国地壳运动观测网络区域网(包括基本网与基准网)1999年与2001年2期GPS观测所获得的中国大陆地壳水平位移速率结果, 研究块体的划分、 块体位移与块体变形, 提出了用位移(速率)离散度分析块体或局部水平变形强度的方法, 分析了中国大陆现今地壳运动的基本特征及2001年11月14日昆仑山口西8.1级大地震前的地壳水平运动。     

华北部分地区水平变形的力学机制——三维有限单元计算和GPS复测结果的分析

1995和1996年,对以北京为中心的华北部分地区的一个GPS变形监测网进行了两次精密测量．两次测量的结果表明,监测地区的现今水平变形,以各主要构造块体间的相对运动为主要特征．结合区内的地质构造、地震波探测和地震活动性,研究得到了区内地壳构造分布的空间特征和在深度方向上的地壳介质分层特征,设计了三维线弹性有限单元介质模型,并在顾及和不顾及区域本底应力场作用方式的情况下,计算模拟了构造块体间的相对运动．根据计算分析结果,讨论了造成现今地壳水平变形的力学机制．      

1999～2001年中国大陆地壳水平运动

介绍利用中国地壳运动观测网络区域网 (包括基本网与基准网 ) 1 999年与 2 0 0 1年两期GPS观测所获得的中国大陆地壳水平运动信息 .本文的主要特点是 :以位于东部的一组稳定点为基准 ,得到 1 999～ 2 0 0 1年区域网各观测站水平位移速率 .根据由此获得的我国大陆目前最为详细的地壳水平运动图象 ,研究了块体的划分、块体位移与块体变形 ,提出了分析块体水平变形强度的方法 ,分析了中国大陆现今地壳运动的基本特征及 2 0 0 1年 1 1月 1 4日昆仑山口西M8.1大地震前的地壳水平运动 .     

华北部分地区水平变形的力学机制--三维有限单元计算和GPS复测结果的分析

１９９５和１９９６年,对以北京为中心的华北部分地区的一个ＧＰＳ变形监测网进行了两次精密测量．两次测量的结果表明,监测地区的现今水平变形,以各主要构造块体间的相对运动为主要特征．结合区内的地质构造、地震波探测和地震活动性,研究得到了区内地壳构造分布的空间特征和在深度方向上的地壳介质分层特征,设计了三维线弹性有限单元介质模型,并在顾及和不顾及区域本底应力场作用方式的情况下,计算模拟了构造块体间的相对运动．根据计算分析结果,讨论了造成现今地壳水平变形的力学机制．     

川滇块体北-东边界活动构造带运动学转换与变形分解作用

青藏高原周缘活动构造带的定量运动学研究对于理解整个高原演化是一项基础性工作。利用数字摄影测量技术和区域气候-地貌-构造对比分析的年代学方法,获取了川滇块体北-东边界活动构造带内主要断裂的运动学定量数据,发现多个断裂段作为走滑活动为主的断裂在局部存在中心对称的倾向滑动分量。据矢量分析方法,将川滇块体北-东边界活动构造带及其相邻块体作为一个区域性构造系统,利用构造带内主要断裂的运动学定量数据,分析了构造带横向上的构造运动学转换关系和纵向上的变形分解作用,确定出贡嘎山隆起区存在6·2mm/a的具有透入分布式的垂直隆升速率、安宁河谷东侧台地内侧存在倾滑速率至少1·45mm/a、以逆冲为主的活动断裂。定量地建立了川滇块体北-东边界构造转折带和东边界构造带的变形分解模式,进而建立了川滇块体北-东边界活动构造带及其相邻块体组成的区域性构造系统的定量运动学模型     

安徽淮河构造变形带及邻近块体现代构造应力场特征

针对安徽省较特殊的构造环境及历史地震分布特点，利用直达波最大振幅比和系统聚类分析方法，在对安徽淮河中游区1974年以来近百个中小地震震源机制反演、聚类及空间合成的基础上，分析了华北断块南缘的安徽淮河构造变形带及邻近块体震源断层滑动方式、构造应力场分布及块体运动方式、应力场随时间变化等。结果显示：淮河构造变形带及其邻近块体上震源断层总体上以近走滑型或斜滑型破裂为主，但倾滑型破裂也占一定比例；该地区构造应力以水平作用为主，但也存在一定的垂向作用。其中淮北和皖中块体仍可能分别向SWW和NEE方向运动，并在淮河构造变形带上产生左旋剪切作用，呈现一定的继承性活动特征；各块(带)上主压应力P轴走向随时间的变化在总体上较为一致，而各时段之间P轴方位存在一定差异，显示安徽淮河中游区受华北和华南应力场的共同作用，但其地震活动可能主要受控于华北应力场。     

福建地壳运动与地震关系初探

基于福建省2005~2009年的GPS观测资料研究福建地区地块运动的时空变化特征。结合福建地区地质构造、区域构造变形资料,分析了福建块体的时间序列、计算了小区域内一固定不动点下各GPS观测点运动速率,探讨福建地区活动地块边界带的运动及块体内部变形的规律。     

中国大陆现今地壳水平运动

在重新仔细处理了1994和1996年中国大陆地壳运动监测网两次GPS测量资料的基础上,采用较为完善的块体相对运动和块体内变形叠加的变形模型和相应的分析方法,研究了中国大陆现今地壳运动的运动学特征,并定量计算和比较了主要活动构造块体边界带的活动性质和强度,得到了一些新的认识．      

断层带及周围块体系统的非连续运动变形模拟

从工程块体系统非连续变形分析的基本理论出发，在严谨的运动学、力学基础上，给出了利用大地测量数据（包括空间大地测量，跨断层测量，形变测量等）分析断层带及其周围块体系统非连续运动变形的基本方程和方法。此方法除具有有限单元法的优点外，还能根据具体情况采用各种形状的弹性块体划分，对不同的断层和块体间的接触、滑动、张开选取不同物理参数，并把系统的大位移和大变形视为小位移和小变形的迭加。文中给出了计算公式和正反分析算例。     

青藏高原东北缘基底结构研究——玛多—共和—雅布赖剖面上地壳地震折射探测

利用青藏高原东北缘玛多-共和-雅布赖人工地震测深剖面的沉积盖层及上地壳折射波Psed、Pg走时,使用正则化方法反演该剖面基底速度结构,并通过射线数分布、分辨率分析等手段分析反演结果的可靠程度,得到了沿剖面850km近地表沉积盖层及结晶基底结构性质及构造变化特征,揭示了巴颜喀拉块体中段、东昆仑—西秦岭褶皱带、祁连褶皱带东侧及阿拉善块体等四个一级地质构造单元以及各块体内部若干次级构造沉积盖层介质岩性及厚度,结晶基底性质及被改造特征,在此基础上分析了(沿测线)青藏高原东北缘与外围阿拉善块体、高原内部块体间上部地壳构造耦合以及与地表构造形态关系.     

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.     

芦山—康定地区布格重力异常及其归一化梯度图像的构造物理涵义

芦山—康定地区是川滇块体、松潘—甘孜块体和华南块体三个块体过渡的"Y"型交汇区,构造变形十分强烈.本文对EGM2008计算的布格重力异常进行1~5阶离散小波变换,得到三方向分量平方和的平方根(HVDM)图像;利用实测剖面布格重力异常数据,得到剖面的布格重力异常归一化总梯度(NFG)图像.结果分析表明:(1)垂直于龙门山断裂带南段剖面的NFG图像显示推覆构造体前端切割较浅、后端逐步变深至中地壳,说明松潘—甘孜块体在深约10~30km之间存在滑脱构造,在青藏高原东向挤出和四川盆地的阻挡作用下,造成深、浅部构造差异性运动,形成逆冲推覆的龙门山构造带;(2)HVDM图像和剖面的NFG图像均显示龙门山断裂带西南段与中段和东北段不同,松潘—甘孜块体对四川盆地的逆冲推覆作用沿北东方向具有分段性;(3)雅江—洪雅剖面NFG图像显示鲜水河断裂带和龙门山断裂之间存在高梯度变化带,在鲜水河断裂带下方强变形带不仅在20km左右东倾至龙门山断裂带前缘,且逐渐近垂直向下伸入至少到下地壳,反映了两大断裂带交汇区域变形作用较强.川滇块体内部和四川盆地内部则显示低值,说明其变形作用较弱.强烈左旋剪切的鲜水河断裂带对芦山—康定地区构造活动具有主要的控制作用.