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.     

关于全球板块运动模型ITRF2000VEL若干问题探讨

利用最新的国际地球自转服务（IERS）发布的国际地球参考架ITRF2000速度场，建立了一个独立于任何其它模型、安全基于现代空间大地测量实测结果的现今全球板块运动模型ITRF2000VEL，较百万年平均地质模型NNR－NUVELIA更能真正反映全球板块现今运动特征，相比ITRF96,晚接近于百万年地质模型NNR－NUVELIA，而且ITRF2000参考架在定向、原点和尺度的定义较ITRF96和ITRF97参考架有了改进，但ITRF200VEL模型存在诸多问题：总角动量|L|=0.127，即不为零，与协议参考架（CTRF）不符，存在整体旋转，并建立无旋转NNR－ITRF2000VEL模型，台站不均匀分布全球板块、部分板块界线不明确以及有的板块不满足刚性特征等，这些对ITRF2000的高精度应用和长期维持、地球自转参数的长期变化都将产生一定的影响。     

基于ITRF2005的全球板块运动模型

利用最新的国际地球自转服务(IERS)发表的国际地球参考框架ITRF2005的速度场,建立了一个完全基于现代空间大地测量实测结果的现今全球板块运动模型ITRF2005VEL,并与地质模型NNR-NUVELlA及以往利用ITRF序列所建立的模型进行了比较.结果表明,从整体上看ITRF2005VEL与NNR-NUVELlA模型有较好的一致性,且较以往的ITRF序列的模型精度更高,但同时也存在着一定的差异性,这与观测台站、板块本身等相关因素都有关.本文还由ITRF2005VEL模型计算了构造板块的总角动量,结果不为零,说明ITRF2005框架有可能不满足无整体旋转的要求.     

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。     

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.     

中国l地壳运动观测网络首期观测数据处理

介绍了中国地壳运动观测网络的布设、基准站和基本站首期观测情况。利用GAMIT和GLOBK软件对首期观测数据进行了处理，计算结果归算到ITRF97框架上。单天整体解结果表明：基线重复性NS向分量为2.28+0.87×10-9×S，EW向分量为3.67+0.82×10-9×S，高程分量为6.84+1.29×10-9×S(S为GPS站间距离，以mm为单位)。对基准网和基本网的整体平差结果表明：点位精度水平分量为2～3 mm，高程分量为3～5 mm，基准网和基本网首期观测达到了设计要求。     

ITRF2000的无整体旋转约束及最新全球板块运动模型NNR-ITRF2000VEL

由IERS最新公布的ITRF2000地球协议参考架中, 用54个台站维持参考架的定向. 它有两个不足, (ⅰ) 54个台站只分布在全球14个大板块中的9个, 其中有3个板块只有1个台站, 因此这些台站不能很好地维持全球地壳无整体旋转的条件; (ⅱ) 虽然ITRF2000公报中称ITRF2000相对于NNR-NUVEL1A 地质模型为无整体旋转约束, 但计算结果表明ITRF2000不满足地球协议参考架相对于地壳无整体旋转的条件. 结合实测速度场与地质板块模型, 导出产生ITRF地球协议参考架的无整体旋转的条件, 给出选择维持地球协议参考架无整体旋转条件的核心站条件. 同时在建立ITRF地球协议参考架过程中获得新的地球板块运动模型, 可作为ITRF的产品.     

基于K-Means++的省内子块体划分及中国大陆水平相对运动速度场模型的建立与分析

省市级区域CORS(Continuously Operating Reference Stations）系统是当代城市数字化、信息化和智慧化的重要组成部分,便于获取各类物体的时空信息及其相关动态变化．为了进一步实现区域框架基准的现代化与自主化,全面提升现代测绘基准综合服务水平和应急保障能力,同时为了提高中国大陆区域水平速度场的精度,并精细地刻画其自身的局部运动特征,本文利用陆态网上千站2011—2017年的连续观测数据,采用GAMIT/GLOBK软件,获得高精度的定位和速度成果,进而提出和构建了基于欧拉矢量模型的中国大陆省级块体相对运动模型和部分省内子块体相对运动模型,并与欧亚板块、大陆整体和二级板块相对运动模型进行对比分析;结果表明,欧亚板块相对运动模型仅能描述大陆的部分运动趋势,中国大陆整体板块相对运动模型能够较好地展现大陆整体运动趋势,二级板块和省级块体相对运动模型均能够较为精细地反映区域的局部运动特征,且两者水平相对速度的内符合精度均小于2mm·a~(-1),其外符合精度均小于3mm·a~(-1),其中前者物理意义更为明显,后者使用更为简便,但在青藏、川滇等地壳运动复杂的地区两者精度仍有欠缺．因此,本文提出利用K-Means++算法对地壳运动复杂区域的水平速度场进行聚类分析,以快速准确地对这些区域进行子块体划分;结果表明,划分成果与现有部分二级块体成果相符合．为了兼顾省内复杂地质构造与地形地貌的影响,同时提高省级块体划分的物理意义,对地壳运动复杂的省份再细分块体,进而对各子块体构建欧拉矢量模型;结果发现,该模型平均误差和中误差均小于2mm·a~(-1),提高新疆、西藏、川滇等地区的速度场模型精度至2mm·a~(-1)左右,在确保精确度的同时,满足使用简便性的要求．     

ITRF97下空间对地观测站速度矢量显示的全球构造运动

利用ITRF97的站速度矢量研究现代地壳运动特征，发现ITRF97站速度矢量与NUVEL-1A板块运动模型有很好的一致性. 它们共同显示，北半球以北大西洋为轴向北东、北西向裂开，欧亚大陆向北东、东、南东运动; 北美大陆向北西、西、南西运动, 但南半球板块运动状态截然不同, 南美、非洲、印-澳三板块各自的本体运动几乎全部指向北东-北北东, 三者之间以南大西洋脊和印度洋脊为界, 而且运动矢量逐次加大, 呈现南半球整体运动与洋脊张裂运动的叠加所造成的“落后式”拉张关系, 北半球和南半球之间速度矢量场的差异十分明显, 显示其间运动场不协调带, 此带内地质调查早已确定存在一组斜列式断续延伸的剪切破裂带. 沿此南/北半球之间的运动不协调带及其内部的大断裂带自1999年8月至2001年1月连续发生8次M≥7.8地震, 而环太平洋俯冲带内地震活动则明显降低, 充分显示了南/北半球之间的运动不协调带在全球板块运动中所显示的全球尺度的独立地位. 验算结果初步揭示了南/北半球之间的相对错动关系.     

中国大陆现今地壳水平运动基本特征

介绍利用中国地壳运动观测网络基本网、基准网1998年和2000年GPS观测结果所获得的中国大陆地壳水平运动信息．简要介绍这两次GPS观测概况，以及用GAMIT / GLOBK软件对所获得GPS观测数据的处理及精度分析．基准网与基本网各年观测结果得到的网内点位精度、水平分量精度平均为2mm左右，高程分量精度平均为5mm 左右，由两期观测得到的水平位移分量的精度平均为3mm 左右． 得到的1998年9月初至2000年6月中旬基本网、基准网中的地壳运动，包括以位于东部的一组稳定点为基准的各观测站位移、网内各部分的应变及部分地区的旋转量．根据所获得的我国大陆较为完整而详细的地壳水平运动图象，分析了中国大陆现今地壳运动的主要特征．在所述观测期间，我国东部地区变形较小，相对较为稳定．相对位于东部的稳定点组，东北块体向北运动，位移量约10mm；华南块体向东南运动，位移量约9mm．相对东部地区，西北部新疆地区以北西向运动为主，位移量约26mm；西南西藏地区以向北运动为主，位移量约32mm；西藏东部与云南地区形成非常明显的顺时针旋转构造运动，旋转中心位于26.5N，95.5E，旋转量为0.0045，旋转位移平均为12mm 左右．我国中部南北地震带是一强烈而复杂的变形带．GPS测量结果表明，印度板块向北挤压是影响我国地壳运动的主要因素．      

关于ITRF96参考架整体旋转性的探讨

利用国际地球自转服务IERS发布的国际地球参考架ITRF96的速度场 ,建立了一个基于现代空间大地测量实测结果的全球板块运动模型ITRF96VEL ,该模型与NNR -NUVEL1A模型有着较好的一致性 .利用该模型 ,本文对ITRF96参考架相对无整体旋转参考架是否存在一个整体旋转的问题进行了初步的探讨 ,结果表明ITRF96参考架相对无整体旋转参考架有一个整体旋转 ,旋转角速度为 0 1 61°/Ma ,旋转极指向南纬 50 5° ,东经 65 5°,这与要求ITRF96无整体旋转的定义不相符 ,这个整体旋转将会对国际地球参考架的高精度应用和长期维持 ,特别是对地球自转参数长期变化的研究产生一定的影响     

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．     

基于GNSS观测资料分析乌鲁木齐地区形变特征

基于时间序列和速度场结果分析乌鲁木齐地区的水平和垂直运动特征。利用GAMIT/GLOBK10.6软件对乌鲁木齐及周边7个CORS站2012～2019年的观测数据进行处理,获取CORS基准站在ITRF2014框架下的三维坐标时间序列,并根据坐标时间序列通过最小二乘拟合获得该地区的GNSS速度场。结果表明:乌鲁木齐CORS站在ITRF2014框架下的东西向和南北向平均运动速率分别为32.05 mm·a~(-1)和5.13 mm·a~(-1)。垂直方向WJQZ站的下沉和上升的周期性变化量最大到达(-33.77±1.87) mm·a~(-1),FUKZ、CHJZ两个站亦有下沉趋势。西山断裂南侧4个站存在小幅向上抬升趋势,平均速率为1.47 mm·a~(-1)。7个CORS站数据结果与周围的IGS(URUM)站和"陆态网络"连续站解算结果进行对比验证,显示出较好的一致性。     

菲律宾海板块的整体旋转线性应变模型与板内形变-应变场

用菲律宾海板块上7个站ITRF2000的速度建立了菲律宾海板块的整体旋转线性应变模型. 结果认为菲律宾海板块的现今运动是顺时针方向旋转，与NNR_NUVEL_1A估计的旋转方向一致，但与NNR_NUVE_1A估计的旋转极位置和旋转角速度有较大差别. 本文模型与Sella等建立的刚体运动模型相比能更精确地描述菲律宾海板块的现今构造运动与板内形变. 菲律宾海板块内部存在强烈的形变-应变场. 在板块上存在一致的向东形变，形变速率在中央构造线附近小，东、西边界附近大，南、北两端小，中部大，在Mariana弧上向东的形变速率达到484 mm/a. 板块上南北方向的形变，东、西部存在明显差别，东部的南北向形变速率很小，西部在Manila海沟附近南北向形变速率较大，北端向北的形变速率为113 mm/a，南端向南的形变速率为293 mm/a. 板块的中央构造线把板块的主应变场分为东、西两个区. 东区存在非常强烈的张应变，压应变则很弱. 主张应变为近东西方向，从中央构造线向东主张与主压应变率逐渐增加，板块东南边界附近（148°E，15°N）主张应变率最大为858×10-8/a. 在西区，存在很强的主压应变而主张应变则较弱，主压应变为NW-SE方向，主压与主张应变率呈现从中央构造向西逐渐增加的特征，在板块西北边界（122°E，23°N）附近，主压应变率最大为571×10-8/a. 菲律宾海板块主应变场的空间变化与板块内部及周围的构造背景密切相关，是构造应力场的反映.     

利用高精度复测GPS网进行中国大陆区域地壳运动特征分析

本文利用高精度复测GPS网,用多面函数拟合的方法计算出中国大陆地壳运动速度场模型,得到了有实用价值的中国地壳平面运动整体速度场图像和垂直速率等值线图像,同时计算出ITRF97参考框架下中国大陆地壳运动的区域背景场,该局域背景场与NNR-NUVELlA、Sillard、Larson 等全球板块运动模型所提供的欧亚板块的欧拉极方向和旋转速率在量级和大趋势上是一致的.据此对全球框架下的中国大陆区域地壳运动特征进行分析.     

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.     

青藏高原印度板块向欧亚大陆俯冲速率的研究——GPS观测资料的反演结果

利用近年来中外几个研究单位在青藏高原的GPS观测结果，根据印度板块向欧亚大陆 俯冲模型，采用二层弹性自重半空间内断层运动的位错模型，对印度板块向欧亚大陆俯冲的 速率进行了反演，给出了在大地测量观测结果约束下的现今印度板块向欧亚大陆俯冲的速率 . 反演结果表明，现今印度板块约以8.1°的倾角、21.8 mm/a的速率向欧亚大陆俯冲. 本文 结果与从地质推断的在过去2～３Ma时期内，印度板块向欧亚大陆俯冲速率平均为18mm/a,有 较好的一致性,表明在较长时间内，印度板块向欧亚大陆俯冲的速率仍然是稳定的.     

由空间大地测量得到的太平洋板块现今构造运动与板内形变应变场

推导了板块的弹性运动方程.根据太平洋板块(PCFC)上空间大地测量的观测结果，建立了PCFC的弹性运动模型，该模型与板块实际运动状态的符合程度明显地优于刚体运动模型.研究表明：PCFC现今旋转的角速度比过去3Ma的平均值大0037°/Ma；在PCFC内部存在明显的水平形变，在15°S以北和2045°E以西地区存在一致的向西形变，北西与南西方向的形变速率分别为08～35 mm/a与10～34 mm/a；在板块的东南区存在一致的向东形变，北东与南东方向的形变速率分别为15～18 mm/a与28～91 mm/a.PCFC内部水平应变场的空间变化是有规律的，在PCFC的西北部，主压应变轴为NW-SE方向，主压应变率大于主张应变率；在PCFC的东南部，主压应变轴为NE-SW方向，主张应变率大于主压应变率；PCFC的东南边界是扩张边界，边界附近的主张应变率最大（平均为151×10-9/a），主张应变轴基本上与洋中脊的扩张方向一致；PCFC的西北边界是俯冲边界，边界附近的主压应变率最大（平均为075×10-9/a），主压应变轴基本上与太平洋板块的俯冲方向一致.     

福建沿海、台湾海峡GPS观测分析及地球动力学特征研究

利用 3期GPS联测结果所获得的福建沿海地壳水平运动信息 ,采用ITRF94全球框架为基础的GPS测站地壳运动模型及其处理软件 ,对所获得的观测数据进行处理和精度分析。得到福建省高精度的GPS测站大地坐标、边长及其位移矢量 ,其精度达到 1 7×10 - 8。计算了福建地壳运动速率、主应变率 ,东西与南北向线应变率、面应变率、剪应变率、大地转动率和最大剪应变率等值线并给出了它们的分布图象。根据多年形变和现今GPS观测资料 ,分析福建地壳垂直运动与水平运动 ,显示区域应力场优势分布特征。最后 ,对福建沿海及台湾海峡地壳动力学特征作了初步的探讨     

三维粘弹性LDDA方法及其在地学中的初步应用

在二维弹性LDDA方法的基础上提出了三维粘弹性LDDA方法，并开发了相应的计算机软件．通过两个三维块体的摩擦滑动数值实验，证明了这个方法的理论和程序是正确和可靠的．用该程序研究了印度板块碰撞引起的东亚地区的现今速度场和沿主要断裂带的相对位移速率．初步结果表明，碰撞边界附近的速度最大，向内部衰减很快．青藏高原向北东方向运动，华北平原向东运动，东南亚向东南运动．在祁连山西南和东北速率变化的衰减梯度分别为0.05和0.007mm/a/km，衰减是非线性的，运动方向由北东转向近东西方向，变化很大．穿过龙门山断裂的速度衰减基本是线性的，其值为0.01 mm/a/km，运动方向为南东．印度板块碰撞对于东经115以东和北纬45以北的区域影响很小．由计算得到的速度场与GPS观测结果基本一致．计算得到的班公湖——怒江——澜沧江断裂带在近1Ma以来的相对滑动速率平均约0.5mm/a；金沙江断裂带相对滑动速率最大，为0.8 mm/a；郯庐断裂带基本不动．理论和计算表明，三维粘弹性LDDA方法可以用于研究具有断层的地球动力学问题．