华北地区GPS地壳应变能密度变化率场及其构造运动分析

利用GAMIT软件将华北地区GPS地壳形变监测网1995、1996及1999年3期观测数据同全球IGS跟踪站资料进行了统一处理,并采用基线向量单天解及其全协方差矩阵和武汉大学PowerAdj Ver3.0软件在ITRF97框架下进行了GPS网整体平差,得出了相对于欧亚板块的水平运动速度场;进一步利用GPS速度场计算华北地区GPS地壳应变率场及应变能密度变化率场. GPS结果表明:华北地区现以(3-12mm/a)±3.4mm/a速度相对于稳定的欧亚板块向东或东南方向运动;唐山-河间-磁县是一个压缩活动边界,大同-太原则是一拉张活动边界,呈略带右旋的拉张运动;北京-天津-渤海湾地区,以及邢台地区是高剪应变率地区;张家口-北京-天津-渤海湾地区,以及济南地区是高应变能密度变化率地区,地壳积累能量高,且渤海湾地区处于面膨胀变化率正、负值过渡带,那里可能存在与地震危险性有关的应变能积累背景.     

基于ITRF2000的全球板块运动模型和中国的地壳形变

基于最新的国际地球参考架ITRF2000的速度场构建了一个新的现时板块运动模型ITRF2000VEL,比以往用空间测量技术或地质、地球物理资料建立的板块运动模型,更精确和更全面地反映现时全球板块运动的特点.同时发现了ITRF2000存在整体旋转,旋转角动量矢量为(0.12°/m@a,40.2°S,154.4°E),不符合协议地球参考架的定义.以ITRF2000VEL的欧亚板块运动为背景,计算了近10年来建立的中国地壳运动GPS监测网(全国网和部分区域网)和亚太网的300多个GPS测站在ITRF2000框架内的运动速度.给出和研究了中国大陆及周边地区相对于欧亚板块地壳形变的特点,中国大陆地壳形变具有南强北弱,西强东弱的特点.西部具有一致性的北向运动,而东部具有一致性的南向运动.     

乌恰伽师地区GPS地壳运动监测网研究

通过对乌恰、伽师地区GPS监测网进行的6期复测，结合周边地区的IGS站数据，计算得到了该区50多个GPS点位在ITRF2000下的最新运动速率及相对欧亚板块(在NNR-NUVEL 1A地质模型下)的运动速率，由此得到了该区的现今地壳形变速率图．结果表明GPS站主要运动方向为北北西，基本上与天山褶皱带走向正交，形成对天山的正向挤压．同时对乌恰一伽师(20021225 Ms5．8)及伽师一巴楚(20030224 Ms6．8)地震前后的地壳运动进行了应变计算及分析，得出大震前震中及邻近地区会大面积产生高剪应变集中区的结论．     

南极板块运动新模型的确定与分析

自1995年起,国际南极研究科学委员会（SCAR,the Scientific Committee on Antarctic Research）组织实施全南极国际GPS（Global Positioning System）联测.本文运用GAMIT/GLOBK软件分析了从1997到2004年的SCAR GPS数据和在南极的一些GPS永久跟踪站数据.数据处理分为两步,第一步：运用GAMIT软件进行单天解算,估计站位置、轨道等参数,其数据源主要有以下三类：(1) SCAR GPS观测站;（2）南极的连续跟踪站;（3）南极及其周边的部分IGS站;第二步：运用GLOBK软件加入SOPAC（Scripps Orbit and Permanent Array Center）的全球GPS子网（IGS1、IGS2、IGS3）进行全球网平差解算测站位置和速度.然后,参照地质构造讨论网的形变,分析了南极板块的现今地壳运动.GPS结果显示南极板块的欧拉角速度是0.224(°)/Ma,旋转极的位置为（58.69°N,128.29°W）,这与NNR-NUVEL-1A预测的和一些前期GPS研究的成果有着较大的不同.相对于澳大利亚板块,本文结果同其他模型的旋转角速度相差约0.01(°)/Ma,旋转极的位置相差在4°以内,不同模型之间的差异相对较小.这为描述南极板块运动提供了一个更为精确的新的运动模型.     

小区域GPS连续观测资料不同计算方案对比分析

基于GAMI中的Baseline和Relax计算模式,采用3种不同的对流层模型,分析不同参考框架的选取和约束对站点坐标精度、基线精度以及站点速度的影响。数据统计表明:在处理小区域的GPS连续观测资料时,采用GAMIT中的Baseline模式及GMF对流层模型,在平差时利用IGS轨道和IERS地球自转参数来保持区域网的定向,可以获得精度更高的计算结果,有利于区域形变信息的提取。     

亚太网三期GPS观测数据处理结果及地壳形变特征分析

本文对亚洲太平洋地区地球动力学计划(APRGP,简称亚太网)在1999-2001年采集的三期GPS观测数据,利用GAMIT/GLOBK软件进行了分析处理,得出各期的观测站在ITRF97框架下的三维直角坐标,并根据三期观测数据中的重复观测站进行了速度场计算和地壳形变特征分析。结果表明亚洲大陆板块具有明显的顺时针旋转运动特征;印度板块和澳大利亚板块从西南方向对亚洲大陆板块进行挤压;而西太平洋地区各观测站则向西北方向运动。这些特征与国内GPS区域网观测数据处理得出的结论是一致的,而本文则揭示了更大范围的亚洲太平洋地区地壳形变信息。     

根据GPS大地测量资料计算的板块运动和地壳形变

我们使用了全球定位系统（GPS）4年的大地测量资料计算了：（1）6个主要板块之间的运动；（2）板块边界带上10个点的相对板块运动。大地测量速率与刚性板块之间的统一性的标准误差，对水平速率（一维）约为2mm/a，我们根据GPS估算结果描述成对板块之间运动的15个角速度中的每一个角度，与全球板块运动模型NUVEL－1A中的响应角速度无明显的不同，而后者是取过去3Ma的运动均值。观测到太平洋板块相对于欧亚板块和北美板块的运动比采用NUVEL－1A预测的要快得多，支持了甚长基线干涉测量（VLBI）得到的太平洋板块运动在过去的若干Ma中加快的结论。欧亚－北美的转极处于NUVEL－1A的北端，与这样的一种假设是一致的，即：极点最近向北穿过东北亚朝勒拿（Lena)河三角洲（俄）附近迁移，位于卡斯凯迪亚消减带的主要冲断层上的维多利亚，以消减板块速度的30％作相对于主要板块内部运动，支持了冲断层在大陆架和陆坡下面被锁住的观点。     

小区域GPS形变监测网GAMIT数据处理结果与IGS站选取的关系探讨

利用GAMIT软件对北京市GPS形变监测网的2004年6月6日到6月12日的数据进行了处理,在处理过程中,对IGS站的选取分了4种情况:①选取13个IGS站;②选取10个IGS站;③选取6个IGS站;④选取1个IGS站。并对4种情况得出的结果从基线重复率WRMS、基线分量的偏差、标准化均方根差NRMS进行了比较,得出以下结论:对于100km内的小区域GPS形变监测网,使用GAMIT软件处理GPS观测数据,最好选取IGS站为区域网提供参考框架;同时对小区域的GPS形变监测网选取6个IGS站就比较合适,解算结果的精度可以达到监测地壳形变的要求;IGS站并不是数量上一定要多,但空间分布要尽量均匀,测站的近似坐标尽量准确。     

张家口—渤海断裂带分段运动变形特征分析

利用张家口—渤海断裂带(张渤带)及其邻区1999—2007年的GPS观测数据, 研究了该区域现今地壳水平速度场特征。 运用最小二乘配置方法获得应变率场的空间分布特征, 根据区域地壳主应变率、 面膨胀率和最大剪切应变率等形变场的空间变化, 分析了张渤带各分段的形变特征。 结果表明: 相对于欧亚框架, 研究区内GPS速度场以SE方向运动为主; 应变场以NE方向的主压应变为主, 伴随着近NW方向的张性应变; 整个张渤带及其邻区的高剪切变形区主要位于河北香河、 文安以及唐山等三个地区。 利用跨断层GPS剖面分析得到张渤带以左旋走滑为主, 兼有挤压运动。 华北平原块体和燕山块体的相对运动是张渤带左旋走滑的直接动力来源, 而印度板块与欧亚板块碰撞后继续向北的推挤作用则是张渤带运动变形的根本动力来源, 太平洋板块的作用相对较弱。     

2011年日本东北地区太平洋近海地震对亚洲板块及韩国大地控制网的影响分析

本研究分析了2011年3月11日发生的M_w9.0日本东北地区太平洋近海地震对亚洲地区和韩国国内GPS卫星常年跟踪站的位移影响.为此,利用了日本东北地区太平洋近海地震发生前后两周(2011年3月4日到3月18日)的GPS站点数据,包括震中附近地区(韩国,中国,中国台湾地区,日本和俄罗斯)55个GPS卫星常年跟踪站和284个IGS 全球跟踪站,并采用GAMIT/GLOBK软件进行处理和平差,估算出所有GPS站点的同震形变.结果显示,日本东北地区太平洋近海地震引起的同震形变影响在亚洲地区比较明显,包括日本和附近国家,距离震中2702 km的中国武汉(WUHN)站也观测到同震形变.为精确分析日本东北地区太平洋近海地震对韩国国家大地控制网的影响,通过GAMIT/GLOBK软件计算出韩国GPS卫星常年跟踪站之间的基线长度变形,并分析出弹性变形量.结果表明:大部分GPS站点均向震中方向膨胀,且向震中的垂直方向收缩.由日本东北地区太平洋近海地震导致的最大剪应变达到韩国国家大地控制网年均变形率的约7倍,对韩国的地壳产生14.5~57.7 mm的水平位移,并导致韩国国家大地控制网产生弹性变形.因此,在不及时更新维护韩国国家大地控制网的情况下,GPS测量成果将会发生最大20 mm的位置误差.     

The 2011 Tohoku-Oki earthquake's influence on the Asian plates and Korean geodetic network

本研究分析了2011年3月11日发生的Mw9.0日本东北地区太平洋近海地震对亚洲地区和韩国国内GPS卫星常年跟踪站的位移影响.为此,利用了日本东北地区太平洋近海地震发生前后两周(2011年3月4日到3月18日)的GPS站点数据,包括震中附近地区(韩国,中国,中国台湾地区,日本和俄罗斯)55个GPS卫星常年跟踪站和284个IGS全球跟踪站,并采用GAMIT/GL,OBK软件进行处理和平差,估算出所有GPS站点的同震形变.结果显示,日本东北地区太平洋近海地震引起的同震形变影响在亚洲地区比较明显,包括日本和附近国家,距离震中2702 km的中国武汉(WUHN)站也观测到同震形变.为精确分析日本东北地区太平洋近海地震对韩国国家大地控制网的影响.通过GAMIT/GLLOBK软件计算出韩国GPS卫星常年跟踪站之间的基线长度变形,并分析出弹性变形量.结果表明:大部分GPS站点均向震中方向膨胀,且向震中的垂直方向收缩,由日本东北地区太平洋近海地震导致的最大剪应变达到韩国国家大地控制网年均变形率的约7倍,对韩国的地壳产生14.5～57.7 mm的水平位移,并导致韩国国家大地控制网产生弹性变形,因此,在不及时更新维护韩国国家大地控制网的情况下,GPS测量成果将会发生最大20 mm的位置误差.     

菲律宾海板块与欧亚板块的相互作用及其对东亚构造运动的影响

根据菲律宾海的演化,指出菲律宾海板块的特点:以俯冲边界为主,易于产生形变.将理论结果与地球物理、地质以及GPS测量结果进行比较,发现菲律宾海板块内部及边界有明显形变.讨论了菲律宾海板块与欧亚板块的相互作用,指出其相互作用有明显的分段性.在南海海槽一带有较强的挤压,在琉球海沟一带由于两板块耦合较弱及冲绳海槽的开裂,没有形成对东亚大陆的挤压;台湾附近两板块碰撞,对中国东南形成较强的挤压;在菲律宾群岛一带形成两板块间的复杂变形带,使两板块间的作用减弱.     

青藏高原1993和1995年地壳运动与形变的GPS监测结果分析

根据1993和1995年对青藏高原地壳运动与形变的两期GPS监测结果的分析,得出初步结论:青藏高原各主要块体(地块)的水平运动速率和方向,与地质和地球物理学界近年来普遍的观点十分吻合;GPS监测精度的提高为定量分析研究青藏高原现代地壳运动与形变,提供了依据.     

GPS监测的中国及其周边现时地壳形变

利用多个全国性的GPS监测网、中国地壳运动主要活动带的区域性GPS监测网以及亚太地区大地测量计划(APRGP)的GPS监测网自1991年以来近10年的GPS资料,通过旋转变换将不同方法得出的各个子网的速度解进行统一,给出一个自恰的、完整的ITR一7框架下的速度场综合解.为了研究中国现时地壳运动在欧亚板块内形变的特征,基于一个现时板块运动模型ITRF97VEL,给出了3类网共260多个站的形变速度场.结果表明中国地壳运动有明显的不均匀性,以南北地震带为界,西强东弱;中国西部受印度板块强烈的冲挤,地壳运动由南向北逐渐减慢,呈现南北向缩短,东西向伸展,有明显的块体特征;喜马拉雅和天山西部分别提供了约15mm/a和9-13mm/a的汇聚速率;拉萨块体有(20.2±1.2)mm/a的伸长;喀喇昆仑一嘉黎断裂的右旋走滑速率和阿尔金断裂的左旋走滑速率分别为2-3mm/a和4-6mm/a,穿过龙门山断裂带的缩短速率小于7mm/a,这些都支持地壳增厚学说;沿阿尔金断裂带到喜马拉雅存在一个NNE弥散带,它是形变速度有东和西分量的分界线,是一个有特殊意义的动力学带.中国东部以走滑为主,东北块体是中国最稳定的地区,华北块体具有较大走滑性,是东部较易变形区.     

应用GPS研究现今地壳运动的一些新特点

介绍了第3代GPS卫星的基本特征以及国际全球导航卫星系统(IGS)目前提供的各种星历、卫星时钟和追踪站时钟的精度、地球极移参数、日长及其变化等,同时阐述了国内外GPS地壳形变观测网的最新发展状态,重点介绍了川西地壳形变科研观测网。讨论了GPS瞬时定位方法的特点及其应用,评述了利用GPS观测数据研究慢地震取得的成果及其动态。     

基于GPS观测网的山东地区地壳运动特征分析

基于山东地壳运动GPS观测网络(CMONOSD)和周边国际IGS站点提供的2007年全年的观测数据,利用GAMIT/GLOBK软件进行了分析处理,得出各基准站间的基线值和站点速度场,并对山东省内主要断裂带--沂沭断裂带两侧的地壳运动状况以及山东相对于周边地区的运动状况进行了分析.结果表明山东地区不同块体的运动状态相对平稳,且随中国大陆东部较均匀地向东南方向运动.     

蒙古一贝加尔裂谷区地壳构造运动的GPS研究

本文介绍了蒙古—贝加尔裂谷区的GPS观测结果、贝加尔裂谷形成的岩石圈动力学机制及Amurian板块地壳变形等方面的研究成果.GPS观测资料研究表明:贝加尔裂谷区正以4.5±1.2 mm/a的速率向两侧扩张,但对于扩张的动力源问题还有不同的认识.关于贝加尔裂谷区扩张的动力机制主要有:(1)地幔柱的上升是主要的控制因素,(2)印度板块与欧亚板块的碰撞是主控因素.作者认为贝加尔裂谷的形成是多种动力共同作用的结果,包括了贝加尔裂谷区地幔柱的上涌、印度板块与欧亚板块碰撞的远程效应及太平洋板块向欧亚板块俯冲的远程效应.GPS观测结果在很大程度上支持了Amurian板块的存在,但对板块南部、西南部边界的划分还存在很大的争议.在今后的工作中,需要在Amurian板块内部、蒙古地区、我国的华北、东北地区布设更多的GPS连续观测点,以明确限定Amurian板块的独立性、边界范围及运动特征.     

青藏高原东部构造块体的运动学及形变特征分析

通过分析青藏高原东部的活动断裂资料和GPS速度场数据,试图阐述活动地块的几何学、运动学和形变特征。初步认为:(1)第四纪特别是晚更新世以来的活动地块边界带与早期的构造单元边界密切相关,但也具有明显的新生性;(2)根据两种资料推导出的各个活动地块的运动学特征基本上是吻合的,其中鲜水河-玉树-玛尼断裂带是一条重要的分界线,其南、北部活动地块的运动方式差异明显;(3)除了活动地块的边界带强烈活动外,各个地块内部也显示出很强的变形;(4)晚更新世以来,青藏高原地壳的运动学和形变特征表现为在印度板块挤压力作用下,活动地块在向NE方向的运动过程中遇到稳定地块阻挡,调节方式是地壳增厚以及南、北部地块分别向SE-SSE和NWW-W方向的构造软弱部位水平侧向迁移。     

日本西南丰后水道的无震滑动和低频地震

对全球定位系统(GPS)数据的分析显示出，自1996～1997年类似事件之后6年的2003年8月底以来，日本西南丰后水道发生了瞬时地壳形变。考虑到许多GPS测点东南向运动以及1996～1997年事件与2003年事件有类似之处，这些瞬变过程很可能是由菲律宾海板块和阿穆里板块之间板问瞬时无震滑动所引起的。估计2003年这次无震滑动发生在丰后水道下，其相对滑动在西侧随时间增加，矩震级(Mw)达到7．0。与开始和结束都与2003年事件一致的低频地震逐渐平息不同，2003年瞬时地壳形变以大致为常数的速率进行，一直到2003年11月底。丰后水道区可能通过无震滑动释放了来自菲律宾海板块消减而聚积的能量。     

利用中国地壳运动观测网络研究中国大陆相对于ITRF97板块模型形变

在建立全球ITRF97板块运动模型的基础上,利用"中国地壳运动观测网络"79个GPS基本站的数据,建立我国新的地壳运动方向图和块体运动模型.通过与NNR-NUVEL1A地质模型比较认为,ITRF97板块运动模型反映了现今十几年跨度的地壳运动,在研究我国现今几年到十几年时间跨度的地壳形变时,地壳运动背景场应采用基于ITRF97实测速度场建立欧亚板块运动模型.