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。     

中蒙地块的水平运动及应变特征

GPS观测结果显示中蒙块体的位移速率较小,块体各部分的位移方向存在差别,说明块体有差异活动但不显著。连续应变场的应变率参量值在10-8/a以下;主压应力轴方向为NE74.6°,与该区内的浅源强震震源机制解的P轴方向基本一致。由应变产生的贝加尔湖裂谷的裂开速率为4.71mm/a,最大主应变率为34.34×10-9/a,张应变主轴方向NW310.49°,垂直于裂谷走向;嫩江断裂带和萝北-营口断裂带为走滑兼挤压或拉张活动断裂,位移速率和应变率都较小,活动性不显著。2003年8月16日巴林左旗5.9级地震和2004年3月24日东乌珠沁旗6.4级地震均发生在由1999~2003年GPS资料得出的多种应变速率参量的相对高值带和应变率高梯度带上。     

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。     

采用三维空间数据计算汶川地区地壳应变

推导三维形变数据的四边形法计算地壳主应变、剪应变的解析表达式,结合汶川地区2005~2008三维空间监测数据,计算该地区水平、垂直主应变和剪应变。结果表明,汶川、映秀地区的水平主应变在东西方向处于挤压状态,主断裂带东南区域的垂直主应变为正值,西北区域为负值,与研究区域东南部地表下沉、西北部地表抬升相关。主应变最大值出现在Y(东)方向,剪应变最大值出现在XY(北东)方向,汶川区域处于主应变和剪应变的高梯度带,与地震发生位置相吻合。     

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。     

湖北地区现今GPS形变特征研究

选取中国地壳运动监测网络1998～2018年GPS观测数据,基于插值法计算湖北地区的形变和应变特征。初步研究结果表明,湖北地区地块运动稳定,无明显的形变梯度带,水平运动方向为东向微偏南,速率为5～9 mm/a,平均值为6.2 mm/a;垂直速度场平均值为-0.96 mm/a,以下降运动为主。面膨胀率结果显示,湖北地区具有4个面膨胀高值区和4个面挤压高值区。最大剪应变率场显示,在湖北中部地区形成一个高值环形带,湖北历史地震主要发生在应力应变高值区边缘带。巴东和秭归小震频发与长江三峡水库水位反复加卸载有关,GPS形变和应变无明显对应特征。     

汶川地震前GPS资料反映的应变率场演化特征

对中国大陆东西向应变率场的研究结果表明,青藏块体西部（92°E以西）东西向拉张区和青藏块体东部（92°E以东）东西向挤压区反映了青藏高原物质东向流动受到了华北 华南地块的阻挡,形成了空间跨度约900 km的压缩区,3期应变率场结果均显示南北地震带中段位于东西向压应变率高值区。川滇地区应变率场结果表明,巴颜喀拉地块东向运动的增强导致了汶川地震震源区面应变率的集中;在东西向挤压高值区逐渐向东迁移的过程中,龙门山断裂带的东西向挤压变形逐渐增强;旋转率场动态演化结果表明,2004—2007年龙门山南段的逆时针旋转变形强度有所减弱,龙门山断裂带中北部的顺时针旋转变形有所增强;主应变率分布特征由散乱到一致的演化特征表明龙门山断裂带闭锁状态伴随着挤压和右旋剪切作用的增强达到了极高点。     

西秦岭北缘断裂分段运动变形特征分析

利用1999~2007年和2009~2013年西秦岭北缘断裂及其邻区的GPS观测数据,基于跨断层速度剖面,结合断裂带邻区应变率场的分布,综合分析断裂带的分段运动变形特征。1999~2007年观测结果表明,西秦岭北缘断裂各次级断裂段均表现出左旋走滑兼挤压的运动特征,其中锅麻滩段的活动性明显高于其他3条次级断裂;GPS主应变率场显示,沿西秦岭北缘断裂,各次级断裂所受主压应变的方向基本一致,均为NE向,但是各分段主压应变的量值变化较为明显,锅麻滩段和鸳凤段所受主压应变明显大于漳县段和天水-宝鸡段;主压应变所表现出的分段特征与跨断裂GPS站点剖面反映的结果比较一致。2009~2013年观测结果表明,漳县段滑动速率增加,主张应变率增大,可能与岷县漳县地震的发生有关。综合分析跨断层剖面和主应变率场反映的断裂带远场和近场变形特征认为,西秦岭北缘断裂4条次级断裂已处于闭锁状态,并且存在一定的应变积累,其中天水-宝鸡段平行断裂滑动速率和垂直断裂的挤压速率均较低,可能表明其在西秦岭北缘断裂4条次级断裂中闭锁程度最高。     

湖北地区现今地壳运动的GPS监测与分析

利用GAMIT/GLOBK软件处理湖北CORS网络、陆态网络等76个连续站2011-05～2013-06 的GPS观测数据,得到各测站的精确坐标及测站的时间序列。给出全部测站的水平速度场,各测站的运动速度为6～9 mm/a,运动方向以东向或东南向为主,与华南块体的运动特征基本一致。初步结果表明,湖北地区内部不存在明显的差异运动。同时,计算了湖北地区的主应变率、最大剪应变率。结果表明,湖北地区最大剪应变率敏感区主要分布于断裂带集中的地区,分别位于巴东、秭归和郧县-竹山附近,最大值约为（1.43～1.73）×10-7/a,这一结果与湖北2014年秭归发生的4.5级、4.7级地震以及2014年房县4.0级地震有明显的对应关系。     

利用GPS观测分析青藏高原东缘应变特征

根据青藏高原东缘2004~2007年的GPS观测资料,通过多面函数法建立青藏高原东缘地壳水平运动速度场模型,给出球面坐标系下的视应变场。对照该区同期发生的地震活动,讨论了水平运动、应变场空间分布与强震和区域构造变形的关系。结果表明,松潘块体东西向地壳缩短显著,川滇块体以左旋剪切变形和顺时针转动为主。地应变特征表明,2008年汶川地震前龙门山地区为面应变能次高值区,呈面压特性,应变快速积累,龙门山断裂带中段震前处于闭锁状态。鲜水河断裂带西段南北地壳呈北东-南西向挤压缩短,东段两侧呈北西-南东向压缩。川滇菱形块体为应变能和面应变率梯度高值区,金沙江西部的应变能次高值区与羌塘块体的构造应力作用有关。     

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GiT-based structural geologic feature analysis of the southern segment of Longmenshan fault zone for earthquake evidence

The Longmenshan fault is a thrust fault which runs along the base of the Longmen Mountains in Sichuan province,southwestern China.The southern segment of the fault had two distinct responses to the Ms 8 Wenchuan and Ms 7 Lushan earthquakes.This study determines characteristics of the structural geology of the Longmenshan fault to evaluate how it influenced the two aforementioned earthquakes.This research was done within a Geoinformation Technologies(Gi T) environment based on multi-source remote sensing and crustal movement data extracted from the Global Positioning System(GPS).The spatial distribution of the southern segment of the Longmenshan fault zone was comprehensively analyzed to study both earthquakes.The study revealed that the Wenchuanand Lushan earthquakes occurred on two relatively independent faults.In addition,there was a nearly constant-velocity crustal movement zone between the two epicenters that probably had a compressive stress with slow motion.Furthermore,the central fault and a mountain back fault gradually merged from north to south.The Lushan earthquake was not an aftershock of the Wenchuan earthquake.The research showed that fault zones within 30–50 km of State Highway 318 are intensive and complex.In addition,crustal movement velocity decreased rapidly,with a strong multi-directional shear zone.Thus,activity in that zone was likely stronger than in the northern part over the medium to long term.