基于三维数据的微粒群反演汶川地震同震滑动

采用2008-05-28汶川大地震的GPS三维同震形变数据，运用微粒群算法，结合位错理论模型，反演龙门山断裂的三维滑动速率。结果表明，龙门山主山前边界大断裂、龙门山后山大断裂、龙门山主中央大断裂均呈现逆冲特征，其中，龙门山主中央大断裂还具有右旋走滑趋势；龙门山主中央大断裂的滑动速率最大，且断层的滑动速率与地表同震位移具有同步响应特征。     

青藏块体东北缘现今地壳运动

中国地壳运动观测网络工程等GPS观测结果表明 ,相对于稳定的阿拉善地块 ,青藏块体东北缘及其邻区现今地壳运动具有如下特征 :①甘青块体西部以北东向挤压运动和地壳缩短为主 ,其中柴达木盆地南缘 8mm/a的北东向地壳运动几乎全为柴达木盆地的压陷沉降和祁连山地的上升缩短所吸收 ;②柴达木盆地以东的甘青块体中、东部表现为整体的顺时针刚性旋转运动 ,其旋转北边界为毛毛山—海原走滑断裂带 ,旋转角速率为 0 .135°/Ma ;③受甘青块体顺时针旋转运动的耦合影响 ,鄂尔多斯地块表现为逆时针旋转运动 ,两者的耦合边界为北西向的六盘山断裂带 ;④海原左旋走滑断裂带和祁连北缘逆冲断裂带构成了青藏块体东北缘现今地壳运动的主边界。     

红河断裂带闭锁程度与滑动亏损分布的GNSS反演

使用1999~2007年及2009~2013年2期GPS速度场，利用TDEFNODE负位错-块体模型反演红河断裂带的闭锁程度和滑动亏损速率。结果表明，红河断裂带以右旋走滑为主，兼有部分拉张和挤压，2008年以前红河断裂平均走滑速率为3.8±2.5 mm/a，平均倾滑速率为1.2±2.5 mm/a，北段和中段表现为拉张，南段则为挤压。红河断裂带北段和中段0~15 km的闭锁系数在0.8~0.99之间，滑动亏损速率为4.5 mm/a，易于应变能的快速积累；南段0~10 km的闭锁系数在0.8~0.95之间，滑动亏损速率为4 mm/a。2008年以后，中段闭锁程度和滑动亏损速率有所减小，南段闭锁程度与亏损速率有所增大。     

鲜水河断裂带间震期断层滑动与转动特征研究

构建描述断层平动和转动的向-位错模型,利用2001~2004 年的GPS数据,采用粒子群算法反演鲜水河断裂带不同分段处的断层滑动和转动情况,最后由正演计算验证反演断层参数的可靠性。结果表明：1）鲜水河断裂带断层活动以滑动特性为主,整体呈左旋走滑运动,局部兼有挤压;2）鲜水河断裂带转动特征分段性较为明显,北西段和南东段的断层转动特征较强,且南东段断层转动最为显著。     

基于GNSS及地震活动的沂沭断裂带危险性分析

选取2011～2019年山东地区GNSS基准站及地震滑动矢量等数据,应用块体负位错反演模型,反演沂沭断裂带地区的断层闭锁程度和滑动亏损速率。结果表明,沂沭断裂带诸城以南区域断层闭锁程度较低,无滑动亏损累积;安丘-莒县断裂诸城以北区域断层闭锁程度较高,闭锁深度较深,约为26 km,断层滑动亏损速率约为0.6～0.8 mm/a,为右旋挤压亏损,且该地区小震不活跃,地震危险性值得关注。     

基于GPS和小震研究金沙江断裂带现今活动特征

利用GPS水平速度场和现今小震活动分布资料,对金沙江断裂带活动特征开展分段分析,并对其地震危险性进行讨论。结果表明：1）金沙江断裂带不同段落的活动性存在差异,北段活动性不明显,中段及南段表现出明显的右旋走滑运动,滑动速率分别为4.9 mm/a和5.5 mm/a,闭锁深度约为20 km;2）金沙江断裂带中段及南段存在应变积累,地震危险性不容忽视;3）从现今地壳形变资料分析,金沙江断裂带是控制川滇菱形块体运动的西北边界。     

走滑断裂活动导致地应力解耦的机理研究——以龙门山断裂带东北段为例

2008年汶川MS8.0地震后,沿龙门山断裂带系列水压致裂地应力测量结果表明,断裂带东北段(茂县-绵竹连线东北侧)北川、平武及广元等地浅表层最大主应力方向与区域应力场相比发生了25°~69°不等的偏转,亦称地应力解耦。初步分析认为,龙门山断裂带东北段的右旋走滑活动直接导致了区域内最大主应力方向的解耦,且最大主应力方位向偏转角度与断裂右旋走滑活动量正相关。为合理解释这一现象,探讨走滑断裂活动导致地应力解耦的机理,本文采用二维有限元数值模拟方法,选取汶川MS8.0地震断裂(龙门山中央断裂)上的同震右旋走滑位移作为边界条件,首先模拟了龙门山断裂带东北段右旋走滑活动产生的扰动应力特征,之后结合断裂带附近典型钻孔地应力测量结果,叠加该扰动应力作用,从力学机理上深入剖析断裂右旋走滑活动产生的扰动应力对区域应力场(或初始应力场)的影响,并对其附近不同构造部位最大主应力方向偏转现象进行定量解释。初步结果表明：1) 走滑断裂活动导致地应力解耦主要是通过断裂滑动产生的扰动应力对区域应力场的附加影响实现的;2) 在固定的断裂活动长度和摩擦强度情况下,走滑断裂活动导致区域最大主应力方向偏转角度基本与活动断裂走滑位移量呈正比;3) 受汶川MS8.0地震影响,龙门山断裂带大致以茂县-绵竹为界,西南侧的宝兴-映秀-汶川一带最大主应力方向偏转角度很小,基本与区域应力场一致,而东北侧的北川-平武-广元一带则发生角度不等的偏转,3个地区最大主应力方向平均偏转角度分别为65°、56°和29°,该角度与龙门山断裂带东北段同震右旋走滑位移量呈正相关。     

重力数据反演鲜水河断裂三维滑动速率

分别将粒子群算法、遗传算法、蒙特卡洛法与位错理论模型相结合,利用已知纯走滑单断层参数正演模拟出的重力变化数据,对单断层三维滑动速率进行反演计算,分析并选取最优的非线性算法。利用2013-09~2014-09和2014-09 ~2015-04两期地面重力数据反演鲜水河断裂三维滑动速率,结果显示：1）粒子群算法相对于遗传算法、蒙特卡洛法收敛性较好、稳定性强、精确度高;2）鲜水河断裂带具有明显的分段差异性且不同段处滑动速率大小不同,该断裂以左旋走滑为主,整体呈逆冲断层,局部兼有挤压;3）2014-09~2015-04地面重力数据反演鲜水河断裂断层走滑、倾滑参数大于2013-09~2014-09重力数据反演结果,这可能与2014-11-22康定6.3级地震有一定关系。     

利用向-位错组合模型研究龙门山断裂带的三维运动

提出描述断层滑动和转动的向-位错组合模型。利用实测的2008年汶川大地震GPS同震数据,基于向-位错组合模型,采用粒子群算法反演了主破裂带的三维滑动和转动,并将滑动结果与前人成果进行对比,最后由正演计算进一步验证反演结果的可靠性。理论分析和模型计算结果表明：1) 震源破裂的主要特征是逆冲兼右旋走滑;2) 龙门山断裂的滑动和转动有明显的分段性特征;3) 汶川地震的地震矩为7.069×1020 Nm,矩震级为7.899。向-位错组合模型反演结果与前人成果保持了很好的一致性。     

基于GPS资料研究红河断裂带现今闭锁程度与地震危险性

基于2009~2015年中国大陆GPS水平速度场数据，采用DEFNODE负位错反演程序计算红河断裂带的断层闭锁程度和滑动亏损速率特征，并结合小震精定位结果分析该断裂带的强震危险性。结果表明，GPS水平观测值与模型值的拟合结果较好，小震分布与闭锁程度结果存在一定的相关性，红河断裂的中段北部（南涧-墨江）基本完全闭锁，断层的滑动亏损速率也相对较大，该段落具有发生较大地震的可能性；红河断裂带其余段落闭锁程度较弱，尤其是断裂带的南段，在2~5 km深度处基本由闭锁状态转化为蠕滑状态，断层的滑动亏损速率也相应很小，该段发生较大地震的可能性较小。     

汶川震后龙门山周边活动地块构造变形及断裂活动

利用1999~2013陆态网络观测资料,计算汶川地震前后龙门山地区周边活动地块应变率场分布及欧拉旋转矢量,基于Okada矩形位错模型,反演块体边界主要断层活动性状,分析研究区域现今构造变形和应变分配,并讨论汶川地震对上述过程的影响。研究表明,巴颜喀拉东部、川西北、滇中等活动地块向南东向运移的同时自身作顺时针旋转;由于龙门山断裂、丽江-小金河断裂等逆冲带对地壳应变的吸收与调整,研究区域地壳变形由西向东逐渐减弱,区域地壳变形以连续渐变为主要特征;汶川地震使巴颜喀拉块体、川西北块体的南东向运移加速,并增强了安宁河-则木河-小江断裂带左旋走滑运动和丽江-小金河断裂的逆冲运动。     

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.     

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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。     

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川滇地区现今三维地壳运动特征

利用1999~2018年GPS观测资料和1974~2014年2期（1974~1984、2013~2014）精密水准资料研究川滇地区现今三维地壳运动特征。结果表明：1）水平运动以继承性运动为主,近年滇西南地区旋转明显减弱;汶川地震导致龙门山断裂带西侧及川滇菱形块体东边界构造应力重新调整,近年震后调整明显减弱,正在向震前状态恢复;2）垂直运动总体表现为差异性隆升运动,且川滇西北部的上升运动速率明显大于东南部;龙门山断裂带北部高原地区的隆升速率为3~4 mm/a,川西高原的隆升速率为1~3 mm/a,滇西北地区的隆升速率为1~2 mm/a,滇西南思茅-江西村地区的下降速率为2~3 mm/a,川滇其他地区的运动速率基本在-1~1 mm/a;3）主要活动断裂两侧基本均存在一定的垂直差异性运动,鲜水河和龙门山断裂带差异性运动明显,并且具有分段性;4）川滇地区水平运动和垂直运动在地质构造上具有较好的一致性,近期龙门山断裂带西侧高原的水平运动减缓,挤压变形减弱,可能预示该地区将逐渐进入新一轮的能量积累时期,需要持续关注。