基于GPS资料分析银川盆地地壳运动特征

利用银川盆地及周边地区1999—2007年的GPS数据,研究了该区域现今地壳水平速度场特征,根据区域地壳主应变率、面膨胀率及最大剪应变率的空间变化以及小震分布特征,结合该地区的地质构造背景,对黄河断裂的南北段差异特征及盆地构造动力和地震危险性分析研究,结果表明:研究区内GPS测站主要运移方向为E-SE向。贺兰山东麓断裂和黄河断裂北段以拉张兼走滑运动为主,而黄河断裂南段以走滑运动为主,盆地整体处于剪切拉分断陷环境;银川盆地比周围块体的主应变率大,最大主应变方向为NW向,以张应变为主,结合面膨胀率和最大剪应变率也都显示盆地内存在较强的拉张和剪切变形,盆地内地震主要分布在南部地区;主应变率、面膨胀率、最大剪应变率和小震活动性均说明黄河断裂南段比北段活动性强;银川盆地地壳变形程度高,而周边稳定块体变形弱,黄河断裂和贺兰山东麓断裂分别位于应变强弱变化的东、西边界上,断裂具有较强的应变积累,表现出较高程度的地震危险性。     

基于GPS的精河M_S6.6地震前地壳变形动态特征研究

利用2013~2017年3期GPS观测资料,获得精河6.6级地震前震中附近区域水平运动速率、主应变率、面膨胀率及最大剪应变率,并结合区域构造背景分析该区域变形动态特征。结果表明:震前震中附近区域速度场速率逐渐增大,发震断裂两盘构造运动速率不均,震中附近区域GPS测点的速率和运动方向存在差异,反应了地壳应变能量积累。震中区域主压应变率变化反映出应力调整过程,沿断层走向的张压转换的形变高梯度带、最大剪应变梯度带可为地震预测提供参考。     

利用GPS数据探讨北天山东段现今地壳应变场演化特征——重新认识2016年呼图壁MS6.2地震

利用2009—2011、2011—2013、2013—2015年GPS形变资料,借助最小二乘配置方法、位移与应变的偏导关系,计算获得北天山东部应变场的动态演化结果,重新认识北天山东段构造区的现今活动特征,探讨应变场三个周期空间分布特征与2016年呼图壁6.2级地震的内部联系。结果表明:(1)区域地壳运动速率与应变场强度在时间上表现为“弱-强-弱”的变化特征,主应变率以NNW或NNE向的主压应变为主,第一、三周期N-S向主压应变较小,约(1~2)×10^-8/a,第二周期变化显著增强,约(1~6)×10^-8/a,第三周期滑动速率显示北天山东段呈“强[(2.2±0.4) mm/a]-弱(不明显)-强[(3.0±1.0) mm/a]”的右旋走滑特征;(2)地震可能更易发生在面应变率场等值线四象限中心区域或正、负过渡区的高密度梯度带内部,这可能是地震孕育过程中利用GPS资料观测到的形变前兆;(3)强震更易发生在剪应变率(最大剪应变率)的高值区或边缘区;(4)相对于面应变率与最大剪应变率等应变场物理量,主应变率更适用于在块体运动方向与性质上给出解释。     

利用GPS形变资料研究天山及邻近地区地壳水平位移与应变特征

以天山及邻近地区的230个GPS观测站长期水平运动速率为基础， 计算并绘制了该地区GPS站速度场及地壳水平应变场分布图， 得到了以下结论: 在以欧亚板块为参考基准的背景下， 天山及邻近地区GPS速度场表明， 天山地壳缩短方式由南向北， 以东经77deg;plusmn;1deg;（北纬38deg;~42deg;）为界向两侧逐渐递减； 同时表明，板块的推挤作用力随着天山的褶皱变形减小相应趋缓. 天山及邻近地区的主压应变方向分布近北北西向， 基本与天山山体走向正交. 反映了在印度板块碰撞推挤的强烈构造运动影响下天山及邻近地区的最大主应力分布与变化情况. 其最大剪应变场集中分布在两个区域: 北天山的吉尔吉斯斯坦依赛克湖附近； 南天山伽师与帕米尔弧形断裂交会地带. 整个地区多年来的地震震中分布, 反映了该区域大地震通常发生在剪应变高值区或其边缘地带.      

GPS初步结果揭示的中国大陆水平应变场与构造变形

根据中国大陆不同来源的多个GPS区域监测网1991～1999年间的观测资料和“中国地壳运动观测网络”基本网1998～2000年的观测资料，联合处理得到中国大陆地壳水平运动速度场结果，通过最小二乘配置法建立中国大陆水平运动速度场模型，获得了基于连续介质假设的中国大陆水平应变场（或称为视应变场）初步结果. 分析了水平运动、应变场空间分布特征及其与强震的关系，并简要分析了2001年11月14日昆仑山口西8.1级大地震的区域构造变形背景. 结果表明：中国大陆中西部构造变形强烈，应变速率值高，又以青藏块体及其边缘和新疆西部最为显著. 除川滇、新疆西部外，大部分地区的近东西向断裂存在左旋剪切变形，近南北向的断裂存在右旋剪切变形. 而东部地区构造变形相对较弱. 强震通常发生在剪切应变率的高值区及其边缘，尤其是与构造变形背景相一致的剪应变率高值区. 昆仑山口西8.1级地震发生在最显著的东西向左旋剪切应变率高值区，从该区域的应变状态分析，具备近东西向断裂产生巨型走滑破裂错动的构造变形背景.     

中国大陆地应变率场分布及其与地震活动性关系的研究

利用中国大陆地区的GPS速度观测资料,通过2次插值计算,得到地应变率场。首先将GPS观测结果通过插值计算获得中国大陆及邻区均匀网格节点上的速度值,然后运用有限单元中形函数(Lagrange插值函数)的求导方法,计算每个网格单元积分点处的地应变率分量,从而获得中国大陆及邻区稳定的地应变率场的分布。计算结果表明,总体上中国大陆及邻区地应变率分布西高东低;以南北地震带为界,西部地区应变率高,而东部地区,尤其是华南地区地应变率很低;而塔里木盆地、鄂尔多斯盆地等构造稳定区域的地应变率也很小。此外,还发现中国大陆及邻区地应变率分布与地震活动之间的关系非常密切,变形产生的应变能密度与地震密度(1.0°×1.0°内发生的地震数目)之间吻合得很好,应变能密度高的区域,地震活动性较强;反之,则较弱。同时,最大剪应变率、面应变率与地震活动性之间也呈对应关系。     

基于GPS数据分析渭河盆地现今地壳形变特征

基于2001—2015年流动及连续GPS观测资料,借助多面函数拟合法建立渭河盆地水平速度场模型,并计算球面坐标下的应变特征参数。结合陕西地区地质构造背景,分析渭河盆地水平速度场及应变场分布特征。结果表明:(1)渭河盆地西部GPS速度场受青藏块体及鄂尔多斯块体共同作用明显,西部GPS速度场大于中东部,且GPS速度场有顺时针旋转的运动特征。(2)渭河盆地西部主应力场变化复杂,中部的西安地区主应变差异变化明显,与2009年11月5日高陵M_S4.4地震对应;渭河盆地西部出现最大剪应变及面应变高值区及差异变化高梯度带,在西安附近出现最大剪应变及面应变差异变化梯度带,高陵地震震中位于零值线附近。(3)2001—2010年的主应变、最大剪应变、面应变变化比2011—2015年显著,表明高陵地震发生后,应力场进行了释放调整,近期渭河盆地地震紧迫性相对较低。     

基于GPS技术的2016年呼图壁M_S6.2地震形变特征研究

利用2013~2017年3期GPS观测资料,通过结合区域构造背景分析呼图壁MS6.2地震震中及附近区域水平运动速率、主应变率、面膨胀率及最大剪应变率动态变化特征。结果表明,呼图壁地震前发震构造南部区域地壳速率高于北部区域运动速率,造成发震构造两盘运动速率不同,地壳能量积蓄。呼图壁地震释放了区域积蓄的应变能量,由于区域构造因素,影响范围较小。震前震中附近区域处于压缩环境,易于聚集应变能量;震时震中区出现面膨胀等值线密集高梯度带,是地壳应变能量交换和释放剧烈区域。震中区最大剪应变变化不大,反映呼图壁地震逆冲性质,最大剪应变高值区对地震危险性有预示作用。     

用GPS时间序列获取中国大陆微动态应变场/

基于中国大陆GPS观测在国际地球参考框架（ITRF）获得的站点位置，由三角形法通过反演逐年推算中国大陆年微动态应变场. 结果显示，研究区年微动态应变场大致以南北地震带为界. 西部地区存在方向大体一致的年主压应变优势分布方向, 方向自西向东、 由近南北向转为北东向，与近代应变场的方向一致，表明西部地区变形主要是由印度板块向北推进和西伯利亚地块相对南推形成的，且整体上仍是新构造运动的继承；东部大部分地区不存在年主应变的优势分布方向.年最大剪应变在不同地区差别很大，变化范围从4.13times;10-8~7.0times;10-10， 总体上西部大于东部. 同一区域年最大剪应变的多年变化表明，西部变化大，东部变化平缓. 年面膨胀显示，研究区大部分为压缩区，且同一区域的多年变化平缓.      

GPS观测结果反映的尼泊尔M_w7.8地震孕震特征

针对2015年4月25日尼泊尔Mw7.8地震的孕震特征,本文首先对覆盖尼泊尔及周边地区的5套GPS水平速度场结果进行了融合,得到了近似统一参考框架下的速度场结果;在此基础上通过对此次地震震源区及周边地区的速度场、应变率场、基线时间序列分析,识别了震前变形特征.GPS应变率场结果显示,喜马拉雅主边界断裂存在大范围挤压应变积累,震源区处于近南北向应变积累高值过渡区.跨喜马拉雅构造带的GPS基线时间序列结果表现为持续缩短现象,表明印度板块与欧亚板块之间的持续挤压变形特征,2012年以来的缩短增强现象反映了印度板块对青藏块体的推挤增强作用明显.距离震中较近的西藏南部GPS同震位移结果以南向运动为主且指向震中,反映了青藏高原存在逆冲应变释放现象.综合此次尼泊尔地震前变形和同震应变释放特征,认为此次地震的孕震区域和同震应变释放区域均较大,将会对青藏高原的地壳变形与强震孕育产生深远影响.     

2014年新疆于田MS7.3地震前 地壳变形特征研究

利用1999—2007年和2009—2013年两期GPS速度场资料, 采用最小二乘配置方法分别计算了2008年和2014年新疆两次于田M_S7.3地震前新疆及周边地区的主应变率、 面应变率及最大剪应变率, 分析了该区域的变形动态特征, 并结合速度剖面分析方法给出了震源区的构造变形特征. 速度场及应变率场动态结果表明: 新疆天山地区的地壳变形特征整体表现为由南向北缩短, 相对运动速率表现为由南向北、 由西向东逐渐减小; 震源区东侧的左旋剪切变形明显大于西侧; 2008年与2014年两次于田M_S7.3地震的震源区均处于拉张与挤压变形的过渡地带, 易于强地震的发生; 2008年于田M_S7.3地震的张性兼有少量剪性破裂的发生使得阿尔金断裂的左旋剪切变形增强. GPS速度场剖面分析结果表明, 2014年于田M_S7.3地震前震源区西侧的变形宽度大于东侧, 剪切应变积累程度西侧高于东侧. 综合分析认为, 震源周边构造区应变积累的差异性有利于强震的孕育, 2008年于田M_S7.3地震对2014年于田M_S7.3地震可能有促进作用.      

大规模GPS揭示中国现今地壳构造形变特征

利用全国260多个陆态网络连续站以及2 000多个陆态网络区域站2011—2015年观测数据,计算分析中国大陆现今整体地壳构造形变特征以及板内应变场空间分布特征。根据密集、大范围的GPS速度场可知中国大陆现今整体速度场依然呈现西强东弱的态势,其中最大值出现在喜马拉雅地区,一般速率在35~42mm/a之间,而川滇地区形成的右旋剪切带的形变特征最为醒目,其西南部最小速率在3~9mm/a之间,北部最大速率在17~23mm/a;由应变场的空间分布可以看出应力最大的地区主要是喜马拉雅、昆仑山中部、川滇地区的鲜水河断裂带、天山地区以及京津唐地区;东部沿海地区应变速率表现为东西拉张型,主要是由于2011年日本大地震对该地区的影响还未完全消退造成的。     

利用GNSS资料研究新源-和静MS6.6地震前后地壳形变与地震关系

利用2009-2011年三期GNSS观测资料,获得新源—和静6.6级地震前后震中附近区域水平运动速率、主应变率、面膨胀率及最大剪应变率,分析得出:(1)研究区整体呈挤压缩短趋势,南部区域运动速率总体高于北部,而中部区域运动速率高于东西两侧,这与区域构造特点有关。新源—和静MS6.6地震之后,研究区西北部区域的应力场能量得到较大的吸收和释放。(2)从研究区应变分析中可以看出,沿断层出现的主应变率正负交替区域与地震的发生有一定关系。从面膨胀等值线图可以看出,两个面收缩区之间区域是地震发生的重要区域。剪应变区域变化可以反映出地震的破裂方向。     

华北地区近期地壳水平运动与应力应变场特征

利用华北GPS监测网 1 992年、1 995年、1 996年的观测资料 ,应用最小二乘配置给出了华北地区相对水平位移场、应变场的分布图像 .经初步研究表明 :华北地区 1 992-1 995年间的水平位移和应变场表现为整体性不均匀的压性运动 ,1 995- 1 996年测区东部仍以水平压性运动为主 ,但测区西部则主要表现为张性运动 .水平运动 （方向、大小 ）发生显著变化和应变高值区的地带主要位于块体边界带和主要断裂带附近 .燕山断块南边界的北东向断裂存在着较显著的左旋运动 .区内最大剪应变、面膨胀的高值区在天津、北京、唐山一带 .结合非连续变形数值分析方法 （DDA）初步分析认为 ,1 992- 1 995年GPS观测结果显示的华北地区存在东、西部构造应力作用的明显差别 ,华北东部以东西向压应力作用为主 ,而西部的南北向构造应力作用又明显大于东部 .     

利用应变场和基线变化率研究新疆南天山地区近期地壳运动特征

利用GPS数据研究南天山地区地壳运动特征,截取了该区域2005 ～ 2009年GPS数据,在统一框架下进行解算,并绘制出不同时段的主应变、剪应变以及基线变化速率等图像,研究表明该区域的地壳形变具有自西向东、自南向北减弱的特点,主压应变主要表现为受印度板块向北推挤而形成的近南北向压性应力场.2005～2009年基线变化速率表明,以喀什沿经线南北向为界,其东部区域基本上为压缩区,其西部区域基本上为拉张区,东部的基线缩短平均速率(4.84 mm/a)大于西部基线伸长的平均速率(3.06 mm/a),以喀什沿纬线东西向为界,其南部区域基线变化平均速率(5.58 mm/a)明显高于北部区域基线变化平均速率(3.52 mm/a),且伸长、压缩变化速率最大基线均在南部地区,说明南部区域受到塔里木块体和青藏高原挤压比较强烈,表明喀什南部区域地壳运动相对活跃.     

西昌地区现今地壳运动及主要断裂活动研究

利用2009—2017年GPS水平速度场和1990—2018年跨断层短水准资料, 分析西昌地区现今三维地壳活动及主要断裂的活动性。 结果表明: 在西昌地区, GPS水平运动场及应变场的大小和方向发生变化。 E向运动速率由北部的平均约8 mm/a减小到南部的平均约4 mm/a; S向运动以安宁河—则木河断裂为界, 西侧点位的运动速率明显大于东侧的点位。 相对华南地块的水平形变场也显示西昌地区水平运动的差异性。 主应变场在西昌地区以SW—NE向拉张和NW—SE向挤压为主。 大凉山次级块体东侧的张应变和压应变均大于西侧; 最大剪应变率在此次级块体以条带形式展布, 条带上的最大剪应变率大于东、 西两侧; GPS水平运动速率和变形宽度相比1999—2007年资料得到的结果大, 表明安宁河—则木河断裂带处于剪切应变积累阶段, 闭锁程度有所提高。 跨断层水准资料显示, 该断裂存在新的活动迹象, 应力持续积累。 综合分析两种资料结果, 推测区域地震危险性将进一步增强。     

基于“中国大陆构造环境监测网络”的天山及邻近地区地壳运动与地震活动的初步研究

利用＂中国大陆构造环境监测网络＂新疆地区的基本站、区域站观测成果对天山及邻近地区现代地壳运动进行了研究,获得了天山地壳运动速率,提出了天山地壳缩短由南向北、由西向东逐渐递减的规律。通过GPS复测资料进行区域水平运动状态的分析,通过剪应变,面膨胀值的分布,可以发现挤压、隆升、拉张、沉陷过程中产生了正负转换的地带,在这些正负交界并且剪应变值增大的地区,一般都是地震多发区。     

汶川8．0级地震前后福建地区形变及应力场演化

通过对形变与GPS观测资料的处理,分析汶川地震前后福建地区形变及应力场的演化过程。结果表明,汶川地震前,以晋江-永安断裂带为界,北部为应力压缩区,南部为压力拉张区。汶川地震后,长乐-诏安断裂带及以东区域为应力压缩区,除此以外的西部区域为应力拉张区。     

Gravity variation before Kunlun mountain pass western M_s=8.1 earthquake

AbstractThe relation between the gravity variation features and M_S=8.1 earthquake in Qinghai-Xizang monitoring area isanalyzed preliminarily,by using spatial dynamic variation results of regional gravity field from absolute gravityand relative gravity observation in 1998 and 2000.The results show that:1)M_S=8.1 earthquake in Kulun mountainpass western occurred in the gravity variation high gradient near gravity's high negative variation; 2)The maintectonic deformation and energy accumulation before M_S=8.1 earthquake are distributed at south side of theepicenter;3)The range of gravity’s high negative variation at east of the M_s=8.1 earthquake epicenter relativelycoincides with that rupture region according to field geology investigation; 4)Gravity variation distribution in highnegative value region is just consistent with the second shear strain’s high value region of strain field obtainedfrom GPS observation.