汶川地震前后川滇块体应变与断裂变形特征研究

利用1999—2007和2007—2009年GPS资料,采用块体变形模型和GPS速度剖面研究了川滇地区的分阶段变形特征,结果显示川西北-滇中-滇西南块体主压应变率方向由北向南呈顺时针方向旋转;安宁河断裂、则木河断裂存在剪切应变积累,小江断裂南段以走滑为主、北段以应变积累为主;汶川地震对丽江-小金河断裂中南段、安宁河断裂和金沙江断裂有一定影响,对则木河断裂、小江断裂和红河断裂的影响较小。     

安宁河-则木河-小江断裂带闭锁特征研究

分别利用1999~2007年和2009~2014年多期GPS观测获取的水平速度场数据,采用负位错反演模型,研究安宁河-则木河-小江断裂带的滑动速率和闭锁程度空间分布特征,同时结合历史强震记录,分析这几条断裂的地震危险性。结果显示：1)安宁河断裂和则木河断裂滑动速率受汶川地震影响有所减弱,小江断裂滑动速率在汶川地震后基本保持不变;2)则木河断裂中段和小江断裂的断层闭锁程度受汶川地震影响而显著加强,安宁河断裂、则木河断裂的西昌和巧家以北区域的闭锁程度基本不受汶川地震的影响;3)汶川地震发生前后,安宁河断裂的石棉-冕宁段、则木河断裂的西昌与巧家以北区域和小江断裂的通海-建水段闭锁深度均在20 km以上。结合历史强震记录和其他方法的研究结果,三者在未来一段时间内发生强震的危险性要高于其他断层段。     

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。     

川滇菱形块体东边界现今应变积累特征及强震危险性

基于川滇地区2013~2018年GNSS速度场结果,解算区域地表应变率场,分析川滇菱形块体东边界现今地表应变特征,反演其断层闭锁程度和滑动亏损分布,并重点分析芦山地震后该区域的深部应变积累程度。结合已有历史地震破裂及断层库仑应力结果,综合分析芦山地震后川滇菱形块体东边界不同段的强震危险性。结果表明,川滇菱形块体东边界现今呈现出明显的左旋应变积累特征,三岔口地区剪切应变积累速率最大,最大量值为3.5×10^-8/a;同时,川滇菱形块体东边界还表现出NS-NE向的拉张和近EW-NW向的挤压变形,康定-石棉段EW向挤压应变率最高,为-3×10^-8/a;安宁河-则木河断裂带EW向挤压应变率为-2×10^-8/a ~ -3×10^-8/a,而小江断裂带由北至南挤压变形逐渐减缓,东川以南转为拉张变形;断层闭锁反演结果与GNSS应变率结果具有较好的一致性,同样反映出川滇菱形块体东边界左旋剪切应变兼局部挤压或拉张的应变积累特征。综合分析认为,鲜水河断裂带道孚-八美段、康定以南的磨西至安宁河断裂带及小江断裂带的巧家-东川段、宜良-建水段具有较高的闭锁程度和左旋滑动亏损速率,是强震危险性较高的段落。     

川滇地块边界构造带形变速率变化与成组强震

利用川滇地区1982－2001年断裂带附近的短水准，短基线，连续蠕变场地每年定期复测的观测资料，计算各场地的形变年速率值及随时间的变化曲线，分析川滇地块主要边界构造带水平或垂向活动状态及与地震活动的关系。结果是：现今滇西地区和滇东南地区形变反映的构造活动剧烈；川滇地块东测边界带，由曲江，小江至鲜水河断裂带自南而北现今水平形变量逐渐减小；鲜水河断裂带，小江断裂带，龙门山断裂带每年垂向变化速率值小，而安宁河－则木河断裂带变化幅度相对较大；多个地震构造带附近的一些形变场地呈现形变速率的陡变则往往是成组强震发生的前兆。     

川滇地区主要活动断裂运动特征及地震危险性分析

利用1980~2019年跨断层形变资料,基于断层三维运动模型和改进的灰色关联度方法研究川滇地区主要活动断裂的运动特征及地震危险性。结果表明：1）鲜水河断裂带总体呈左旋拉张运动,并具有明显的分段差异性运动特征;则木河断裂带具有正-逆断阶段性变化特征;滇南和滇西北主要表现为拉张运动。2）断层三维累积活动量与改进的灰色关联度综合指标对断裂附近6级以上地震均具有明显的震前异常及震后趋势转折变化,可能与断裂附近强震孕育-发生、同震及震后调整等影响有关。3）通过分析跨断层综合指标可知,川滇地区需重点关注鲜水河断裂带南东段、则木河断裂带及滇南地区。     

基于GPS形变资料的川滇地区应力场数值模拟研究

基于近10 a的GPS坐标时间序列获得川滇地区速度场,结合地质资料将该区划分为7个块体,并使用ABAQUS建立三维有限元模型,提取速度场边界值作为模型约束条件,模拟得到应力场。位移场数值模拟结果显示,模型较好地反映了川滇地区西北部青藏高原推挤、东侧扬子块体阻挡的格局,同时位移方向在菱形块体及拉萨块体内部绕东构造结顺时针旋转,与实际相符。应力场模拟结果表明,龙门山断裂带、鲜水河断裂带和安宁河断裂带交界区域南北两侧、小金河-丽江断裂带西段与澜沧江断裂带交界处南北侧、南汀河断裂带西段南北侧、红河断裂带中段东西侧均存在明显的应力分布不均现象,地震危险性较大。     

川滇菱形块体东边界地壳形变研究

根据地质资料和GPS资料。在断层分布密集的地区用模拟断层的位错替代多断层位错,建立了川滇菱形块体东边界的非震位错模型。利用GPS区域网资料．采用改进的蒙特卡罗法和遗传算法,联合反演了川滇菱形块体东边界的活动特性．得到如下认识：1）小江断裂是高应变积累闭锁区,鲜水河断裂次之,安宁河和则木河断裂应变积累程度最低。2）2001～2004年与1999～2001年相比．鲜水河北西段应变积累即锁定程度没有明显变化。南东段略有加强;安宁河略微减弱;则木河没有明显的变化;小江断裂各段的锁定程度均有显著的增强。3）各断裂的运动特点在空间上呈现出分段性。4）边界带的变形主要集中在川滇菱形块体一侧。     

南北地震带现今应变特征及地震危险性分析

基于1999～2007期、2009～2013期及2013～2016期GPS速度场数据,利用最小二乘配置方法解算南北地震带附近区域应变率参数,对比应变率变化并分析变化原因。结合研究时段内M_W6.0以上地震的震中分布,分析应变率参数与地震分布的相关关系;再结合地震地质,分析研究区内主要断层的地震危险性。结果显示,青藏高原近期存在加速扩展特征,其东北缘存在明显的介质性质横向不均匀特征,M_W6.0以上地震与应变率的大小存在相关关系;研究区内的地震危险区分别为祁连山中段危险区、玛沁-玛曲危险区、安宁河-小江断裂系危险区及红河断裂带中南段危险区。     

四川断层活动性分析及汶川、芦山地震活动关联性研究

基于龙门山、鲜水河、安宁河-则木河断裂带上跨断层水准资料,计算不同场地年均形变速率和断层垂直形变累积率,分析断层年变速率和Dc空间分布等值线变化,揭示汶川地震前后断层活动规律、区域应变、应力场的能力聚集程度,进而探讨汶川、芦山两次地震的关联性。结果显示：1）汶川地震的发生明显加剧了龙门山断裂带中南段的断层活动性,年均形变速率由震前<1 mm/a,到震后最大达10.01 mm/a;汶川地震的发生对安宁河-则木河断裂带上的汤家坪、西昌场地影响较大,年变速率显著增加,断层活动性得到加强;2）汶川地震发生前,龙门山断裂东北段存在Dc高值区,随后Dc值逐渐减小,汶川地震的发生存在一定的应力累积背景;汶川地震发生后明显改变了整个龙门山断裂带的Dc空间分布,加速形成围绕双河场地的Dc高值环绕区,而芦山地震的震中位置位于高值与低值交界区域,空间差异较为显著。     

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川滇地区断层活动与地震关系研究

选取川滇地区16个跨断层形变观测点，将断层两盘作为不变形的刚体分析断面相对滑动与断层两盘地表点位相对位移的定量关系，计算了各测点的水平扭动量、垂直位移量以及两者之间的比值，并分析了其与地震活动之间的关系。     

利用EGM2008模型和地面实测重力资料反演川滇地区构造应力场

分别利用EGM2008模型和地面实测重力资料反演川滇地区构造应力场,并总结分析川滇地区构造应力场特征。结果表明,EGM2008模型和地面实测重力资料的反演结果较为一致|川滇地区构造应力场复杂,龙门山断裂带和嘉黎断裂带地区构造应力分布明显、聚集程度高,构造应力均值也较大,反映了该地区构造运动活跃,与地震历史资料相对应。     

汶川地震前后红河断裂闭锁程度和滑动亏损研究

以1998～2007年和2009～2017年中国大陆水平GPS速度场为约束，基于块体-位错模型，研究2008年汶川地震前后红河断裂运动特征。结果表明，汶川地震后红河断裂平均右旋走滑速率约为4.5 mm/a，其北段走滑速率增大明显，中段次之，而南段明显减弱；倾滑速率北段减弱明显，中段和南段有所减弱。汶川地震后红河断裂闭锁程度和滑动亏损中、北段都有所增加，南段减弱较大；近期红河断裂滑动亏损北段达到10 mm/a以上,中段也在5～8 mm/a,平均闭锁深度在20 km左右。分析认为，汶川地震对红河断裂中、北段影响较小，南段影响较大。     

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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GNSS监测的川滇地区地壳形变动态变化特征

利用1999~2015年陆态网和四川省CORS网GNSS数据，研究川滇地区地壳形变动态变化特征，按照1999~2004年、2004~2007年、2007~2009年、2009~2011年、2011~2013年、2013~2015年建立6期地壳速度场和应变率场，并进行对比分析。研究表明，川滇地区地壳水平运动整体以继承性运动为主，汶川地震等强震没有改变区域整体运动趋势与作用力方向，但速度场随时间变化更加复杂且量级有所增加，特别是在龙门山断裂西侧，汶川地震后运动速率明显增加。川滇地区应变率数值和形变状态随时间呈现较为明显的动态变化特征，变化较大区域主要位于龙门山断裂、鲜水河断裂、小江断裂等深大断裂周边，表明川滇地区断裂活动对地壳形变影响显著。