基于GPS观测的红河断裂带现今变形特征

以川滇地区1999—2007年、2009—2013年和2014—2016年三期GPS速度场为约束,利用块体整体旋转与线性应变模型(RELSM)和剖面法分析了红河断裂带现今不同时期运动特征.结果表明,红河断裂带整体运动特征是右旋走滑,北段和中段兼具拉张运动的特征,南段是挤压运动的特征.RELSM模型表明,2009—2013年红河断裂带北段走滑速率拉张速率分别增大到4.5±0.9 mm/a、5.2±0.4 mm/a,南段走滑速率增大到4.7±0.3 mm/a;2014—2016年红河断裂带北段走滑速率和拉张速率减小到0.9±0.7 mm/a、2.3±0.3 mm/a,中段和南段垂直断裂带方向的拉张速率分别增大到4.7±0.6 mm/a、-7.6±1.4 mm/a.由GPS速度场剖面可知:红河断裂带北段以稳定的滑移速率进行应变积累,断裂带变形宽度达到170 km,闭锁深度在18.4 km左右,2009—2013年红河断裂带中段右旋走滑速率增加到7.8 mm/a,变形宽度和闭锁深度都有所减小,南段拉张速率增加到-7.8 mm/a;2014—2016年红河断裂带中段和南段闭锁深度和变形宽度进一步减小.     

南北地震带北段近期地壳形变运动特征分析

利用2009~2011期和2012~2014期观测的GPS连续和流动观测数据,经过统一处理并扣除研究区域典型强震影响,获取了稳定、可靠的GPS时间序列及速度场结果。在此基础上,通过GPS速度场分析、GPS剖面分析、基线时间序列分析来获取南北地震带北段地区地壳变形运动特征。结果表明,庄浪河断裂两侧的运动差异逐渐变小,断裂带两侧的右旋减小;西秦岭北缘断裂和海原断裂维持较稳定的左旋剪切变形特征,其中,海原断裂带在2012~2014期的左旋剪切变形有所增强。     

基于GPS速度场的关中地区应变场分析

利用2009~2013年GPS速度场数据,计算了关中盆地面膨胀率、主应变率、最大剪应变率,选取并解算了岐山-马召断裂、渭河断裂GPS剖面的应变积累。结果显示:(1)应变场上看,2009~2011周期在关中盆地均以张性运动为主;2011~2013周期发生转折,转为压性。(2)GPS剖面计算结果显示了2011~2013较2009~2011周期,岐山-马召断裂上盘相对下盘以右旋走滑为主,兼顾拉张运动;渭河断裂则在两期数据中走滑与张压特性不明显,呈微弱的张性变化特征。     

基于SBAS时序分析方法的断裂带形变监测

以海原断裂带为研究区,开展了基于2015年3月~2016年7月的20景哨兵一号(Sentinel-1)数据和SBAS-InSAR技术的时序断裂带形变监测。结果表明,研究区形变累积量集中在-10~+5mm,海原县第一中学附近存在明显沉降漏斗,其沉降累积量达28mm;海原断裂带南北两盘相对形变速率约为6mm/a,运动性质为左旋走滑,与GPS和地质学研究结果基本一致。     

青藏东北缘水平速率场构建及运动特征分析

基于GAMIT/GLOBK软件,对青藏东北缘地区的中国地壳运动观测网络点数据进行精确解算,构建了青藏东北缘地区水平速率场。重点研究青藏块体东北缘地区的祁连山断裂、海原断裂和六盘山断裂的水平形变。分别作出平行于断裂带和垂直于断裂带的速率图,并详细分析了每个断层的挤压与走滑特征。分析结果表明,祁连山断裂以左旋、逆冲为主,走滑速率约为4 mm/a,地壳缩短率为6 mm/a;海原断裂左旋走滑速率为4 mm/a,地壳缩短率为5 mm/a;六盘山断裂地壳缩短率为6 mm/a,走滑速率不明显。     

芦山Ms 7.0级地震震前及同震地表形变

对四川地区GNSS观测数据进行处理,获得如下结果:①汶川Ms8.0级地震之前龙门山断裂带及其以北近150km的范围内几乎不存在可分辨的右旋走滑活动和压性形变,四川盆地以西-鲜水河安宁河断裂带以东约100km的范围内几乎也不存在可辨的形变;②汶川Ms8.0级地震之后芦山Ms7.0级地震之前,龙门山断裂带中、北段存在约5mm/a右旋走滑活动,芦山震源及附近地区的三维形变一直处在闭锁状态,鲜水河安宁河断裂带及其以东的左旋形变有所增强;③芦山地震可变的同震形变场基本分布于以震源为中心的数十km范围内,大致以震中为界东侧呈右旋形变,西侧呈左旋形变;④距震中较近约12km的LS05震时"永久性"垂向位移量约7cm,水平向逆冲量约4cm,走滑量约5cm。     

环渤海及营口-潍坊断裂带位移场演化特征

针对渤海周边地区及营口-潍坊断裂带,收集并统一处理该地区1999年以来的GPS数据,依据最新的观测成果跟踪该区域地壳运动的动态变化;采用块体运动方程计算营口-潍坊断裂带的活动速率,并分析该断裂带的活动性质。结果表明,1999-2010年营口-潍坊断裂带为右旋,2011-2013年为左旋,日本3·11地震使北北东向营口-潍坊断裂带改变了走滑活动性质,反映了3·11地震使华北东部区域应力场有明显地变化,也表明华北地区的构造活动受印度-欧亚碰撞带和太平洋-欧亚板块俯冲带的活动程度制约。日本3·11大地震使本区拉张显著,应变能有一定卸载性变化。本文的研究结果对于理解营潍断裂带地震活动性与规律及区域动力学状况具有一定的参考价值。     

利用GPS数据反演中国红河断裂带活动特性

为了研究中国红河断裂带近年的活动特性，利用块体模型对红河断裂带周围块体内1999-2014年的GPS水平速度场进行建模，反演得到块体的刚体旋转、内部应变率以及断层的滑动速率与三维闭锁程度。结果表明，考虑内部应变的块体模型可以显著提升速度场的拟合效果，反演得到的红河断裂带滑动速率与二维速度剖面的结果吻合较好。红河断裂带的闭锁程度大致呈现中段闭锁较强、南段与北段闭锁较弱的对称分布，南段、中段与北段在地表以下15 km深度范围内的断层闭锁程度分别约为0.34~0.52、0.67~0.75、0.26~0.53，右旋滑动亏损速率分别为1.7、3.0、1.4 mm/a。利用最小二乘配置方法计算了研究区域的应变场分布，发现红河断裂带从南至北由压缩转换为拉张，中段处于压缩与拉张的交界带，剪应变率低于南北两段，这可能是由于中段闭锁较强、断层错动量较小造成的。     

应用GPS速度场和地震数据反演中国大陆构造应变场

为获得更准确的中国大陆地壳应力应变场,文章基于ITRF2005全球地心坐标参考框架,采用高精度数据处理方法计算了中国地壳运动观测网络1999—2009年间的观测数据,获得了中国大陆GPS速度场以及相对欧亚板块的区域形变场,计算结果显示中国大陆形变运动仍是西强东弱的格局;并利用中国大陆同期近30年的地震矩张量及第四纪活动断层研究成果资料,联合反演了中国大陆区域的构造应变场,结果表明:从总体来看,应变相对集中的区域为喜马拉雅构造带、青藏高原、帕米尔高原、阿尔金断裂带、新疆天山及川滇地区,中国大陆区域过去10年的构造变化以挤压为主,拉张为辅。     

天山地区近期地壳形变研究

利用1999-2019年GPS连续站及流动站观测资料,计算了天山地区的时间序列及速度场结果,在此基础上,通过GPS速度场分析、GPS剖面分析、应变时间序列分析来获取天山地区地壳变形运动特征.结果表明两期速度场变化不大,天山北部地区表现为速率值的变小,天山南部地区显示出速率方向有向北的细微变化;南天山的挤压速率明显大于北天山的挤压速率,说明板块的推挤作用力随着天山的褶皱变形相应减弱;南天山地区的挤压应变明显较强,可能会有应变的积累导致地震的发生,值得进一步注意.     

川滇地块现今地壳运动速度场解算与分析

利用GAMIT10.4和BERNESE5.2软件,分别对川滇地区中国地壳运动观测网络51个GNSS基准站2010—2014年的观测数据进行处理。两者解算所得单日解基线和坐标时间序列离散度优于10mm,且变化趋势一致,吻合度较高。基线重复率水平向优于1+4×10-9 L;垂向优于4+6×10-9 L(单位mm,其中L表示基线长度,单位m)。利用PL+VW噪声模型进行了速度估计,获取了川滇地区相对欧亚板块地壳运动速度场。结果显示:除滇西南地区呈现出由西向东的增大趋势外,川滇块体其它区域地壳运动特征由北往南、由西往东呈逐渐衰减趋势;运动方向持续围绕喜马拉雅东结点作顺时针旋转,且仍然存在着南北向强烈的挤压特征。以安宁河-则木河断裂、小江断裂和红河断裂为界,选用了两侧能反映震间断裂构造特征的GPS测站,分析了断裂两侧的速度差异。并利用平行断层的速度剖面,拟合反正切函数变化趋势,获取了断裂带可能的变形宽度。     

利用局域复测GPS网研究中国大陆块体现今地壳运动速度场

利用1992年以来我国进行的6项不同规模高精度GPS地壳监测网的资料，采用统一的数据处理策略，重新进行了数据处理，并统一进行了平差，归算到相同的ITRF97坐标框架基准之下，获得了中国前覆最广、测站最多的一个较为完整的、框架统一的GPS地壳运动图像和速度场，并对结果作了初步的地学解释。     

川滇地区近期地壳变形动态特征研究

基于1999年以来的GPS观测数据,重点分析了川滇地区近期的变形特征,计算给出了该区域主要断裂带的滑动速率,并结合GPS剖面初步识别了断裂带所处的孕震阶段。结果表明,红河断裂带始终处于弱形变区域,值得进一步关注;汶川地震后,由于研究区域应力场的调整和应变的重新分配,使得安宁河断裂带的活动变化较小,逐步趋缓,走滑分量存在明显趋缓现象,并且安宁河断裂带的闭锁深度在一定程度上有所增加;小江断裂带的走滑分量存在明显趋缓现象,显示存在强闭锁现象,小江断裂带平行于断层方向GPS速度剖面显示断裂带两侧变形平缓且变形范围较大;昭通、莲峰断裂的挤压和剪切变形积累均存在弱化现象,可能预示该区域挤压应变积累背景较高。     

中国西部地壳现今变形特征及其机制探讨

以中国大陆及周边10年来近400个GPS测站的复测资料为基础，获取并绘制了现今地壳水平运动与变形图像，结果表明：青藏块体内西半部南北向只存在微弱的缩短变化（5mm/a左右），东半部南北向则没有缩短的迹象，南北缩短的区域主要位于青藏块体南缘的喜马拉雅条带（约15mm/a），北缘中部的柴达木西区（约15mm/a）和青藏块体北面的天山块体及周围地区（约15mm/a）；青藏块体大约有10mm/a的东西拉张，但不均匀，自西向东经历了由弱到强再有所减弱的过程，整个西部地区东边缘的东向运动表现为南强北弱的左旋特征；川滇菱形块体不是逃逸块体而是变形块体；青藏块体东缘及附近地区是东向运动的消减区带，面应变结果显示，青藏块体周边以面收缩为主，内部则以面膨胀为主；其以北的地区以面收缩为主（但压中有张），面应变的量级为10^-8/a。这样的变形结果，若只靠来处于印度板块的北向挤压是无法解释的。由此并结合最新的地球物理研究成果可推断或证实，地壳下部来自南向的物质涌入是控制青藏块体乃至中国大陆形变的另一大动力源，甚至可能是主导动力源；或者具有深、浅立体活动的某种协同性。     

中国大陆GPS基准站的时间序列特征

利用1999年3月至2002年3月期间“中国地壳运动观测网络”25个GPS基准站与周边国家IGS站的观测资料，进行了时间序列分析研究，并对提高GPS基准站的观测精度进行了探讨。结果表明，GPS基准站的时间序列具有一定的周期性，高程分量的周期性最为明显，GPS点位高程时间序列拟舍曲线的波峰和波谷出现的时间表现为区域性的不同。     

芦山地震前后川滇地区地壳水平形变特征研究

为获取芦山地震前后川滇地区地壳的形变特征,利用陆态网2009—2013年和2014—2016年两期全球卫星导航系统(GNSS)水平速度场资料分别计算并对比分析了地震发生前后主应变率场、最大剪应变率场、面膨胀率场及基线长度的变化情况。结果显示芦山地震之前龙门山断裂带主要以压缩应变为主,面压缩应变和最大剪应变均处于高值区,震后能量部分释放,压缩形变程度减弱,但其西南方向的安宁河断裂带和鲜水河断裂带南段出现明显的压缩应变高值区,同时南汀河断裂带附近也呈现较明显的压缩应变。岷江断裂带附近区域的压缩应变虽然减弱,但仍然没有改变它的应变状态,这可能促使了2017年九寨沟Ms7.0地震的发生。     

基于GPS的关中地区地壳水平运动研究

以"中国地壳运动观测网络"观测数据以及陕西省GPS观测网2001-2005年的5期观测数据为基础,应用GAM IT/GLOBK软件对数据进行精密解算,获得了陕西省关中地区2001~2005年相对于鄂尔多斯块体以及关中地区内部彬县站点的水平运动速度场。并结合板块构造学原理进一步分析了关中及其邻区的地壳运动规律:①GPS技术用于地壳运动的监测是可行的;②相对于较稳定的鄂尔多斯块体,关中地区整体呈现不连续性逆时针旋转;③关中地区中西部存在多处应力集中区,地壳的相对水平运动较为激烈;④关中地区中部泾灞隐伏断裂带附近地壳水平运动激烈,属潜在多震区。     

利用GPS技术测定珠峰高程变化及其北坡地壳形变的初步分析

20世纪60年代以来，我国单独或与外国合作，在1966年、1975年、1992年、1998年、1999年和2005年对珠穆朗玛峰（以下简称珠峰）的高程及其北坡的地壳运动进行了6次大规模的大地测量，其中包括天文、重力、平面、高程和大气折射等方面的外业作业、数据处理和科学研究。本文对我国上述几次测量中的GPS和水准测量等数据进行了综合，对珠峰峰顶雪面高程值的变化和该地区地壳的水平运动和垂直运动进行了撂索。根据1992年和2005年的GPS测量，珠峰峰项雪面高程的变化在13a闻约下降25cm，平均年下降率为1．8cm。根据1992-2005年间的三次GPS测量，珠峰北坡地区的地壳水平运动平均每年以4cm的速度向北东45。方向推进。根据1966-2005年的多期水准测量，该地区的地壳垂直运动平均每年上升1.8mm。此外，若从以上各个时间段作进一步分析，则发现珠峰北坡地壳的水平运动和垂直运动在时间上和空间上都存在非平稳性。     

喜马拉雅主逆冲断层闭锁程度与滑动亏损特征研究

基于融合的GPS速度场结果,使用DEFNODE负位错反演程序估算了喜马拉雅主逆冲断层（the main Himalayan thrust,MHT）的闭锁程度和滑动亏损空间分布,并结合剖面结果分析了断层远、近场的运动特征。结果表明,MHT的闭锁深度基本达到18~24 km,断层面闭锁宽度达到102~136 km,两次历史大地震破裂区域之间的未破裂段落和未发生大地震的段落闭锁深度更深,闭锁断层面更宽,2015年尼泊尔Mw7.8大地震就发生在两次大地震破裂区域之间的段落;MHT总滑动亏损速率和垂直断层挤压滑动亏损速率自东向西逐渐减小,平行断层右旋滑动亏损速率则基本上自东向西逐渐增加;MHT 3条剖面拟合结果也反映出其存在很强的闭锁。根据估算的此次Mw7.8地震的复发周期230年和最近500多年发生的大地震分布,认为MHT整条段落尤其是尼泊尔西部与印度接壤处和可能还没有破裂的不丹地区依然有发生8级大地震的危险。