走向21世纪的地壳形变学--对大陆动力学与地震预测的新推动

监测和预测地震等自然灾害的需要,促进了大地测量学和地球物理学等学科的相互交融.经过30余年的探索,一门地学前沿交叉新学科--"地壳形变学"已初步形成.地壳形变学已拥有空间-地面-深部立体测地系统,具有在多种空间尺度内精确测定现今地壳运动(秒～数十年)和灾害孕育过程的空前强大能力,从而可望击破长期制约现今地球动力学和地震预测的地球空间信息的"瓶颈".在21世纪,地壳形变学将成为推动大陆动力学和地震预报的主要科技动力之一,推进精确定量测定大陆动力学现今过程,限定现今大陆动力学性质并在验证解释地质学模型诸方面发挥特有作用.它将促使地震预测摆脱"粘滞状态",由"经验预测"走向"图像动力学预测";在揭示大陆地震孕育时空过程、判定地震大形势、划定危险区、搜寻和跟踪震源动力学演化过程及研究动力学响应耦合等方面作出新贡献.     

地震地壳形变特性的初步探索

本文根据国内外观测资料及作者所作的某些地震现场调查,用概率统计方法对我国大陆强震地形变信息的量级、断层错距比、持续时间、频率范围、形态学特性和动态空间分布作了半定量的统计估计;在此基础上,综合考虑当代有关学科对地壳运动研究的成果,用控制论的观点提出了“地震地壳形变大系统”的概念,并论证其信息可能具有区域动态整体特性与多维空间分布。最后,对研究方法和观测技术提出了若干具体建议。     

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.      

板内地壳形变系统动力学与地震预报

为了把板内地震预报和蕴震过程研究推进到一个新水平,作者建议立即着手发展板内地壳形变系统动力学——大地测量学和现今地球动力学相交叉的一个新学科。 文中提出了一些新概念和新方法,如板内构造系统蕴震说和蕴震系统信息合成方法,还讨论了跨断层形变动态观测资料的作用。     

鲜水河断裂带现今断层运动短周期事件的发现与初步研究

根据鲜水河断裂带上连续动态地壳形变台阵数据，首次揭示了中国大陆板内断层现今运动的短周期现象，包括蠕变阶、蠕变坡和脉动等，其持续时间为数分钟至数十小时。发现其空间分布与断层分段（闭锁或活动段）有关；其时间分布与强地震孕育过程有关。蠕变过程符合Ｌｏｍｎｉｚ提出的对数蠕变函数，可能是断层面不均匀结构中的局部流变行为。断层短周期事件对揭示断层不均匀结构和微破裂过程动力学有重要意义，并可能发展为一种新的地震前兆     

中国大陆东南边缘海现时地壳运动与地震动力学综合研究

在东亚大陆动力学和西太平洋动力学背景下 ,定量研究中国大陆东南边缘海的现今区域地壳运动、动力学及地震危险性。基于 1994～ 1998年福建 -台北网、中国大陆网、台湾 -吕宋 (菲律宾 )网和东亚大陆及西太平洋的 IGS网等 4种不同空间尺度的 GPS测量结果 ,结合近 10 0年来的强震震源机制解、近 2 0余年来跨断层形变网、精密水准网、激光测距网及原地应力测量等结果 ,以及地球物理数值模拟与地质学成果 ,通过对多层次构造运动的分析、多学科结果的互验互补和整体综合研究 ,获得如下结果 :( 1)本研究区同时存在陆、海相互对进的两种地壳水平运动 :大陆东南沿海 11～ 12 mm/ a向东南、海洋对大陆 3mm/ a向西北以及台湾东海岸 53mm/ a向西北的运动 ;( 2 )台湾岛可能存在着以 2 4°N附近为其旋转轴的右旋运动 ;( 3) GPS和地形变测量求出现今区域应力场主压应力方向为 NW( NWW)向 ,与不同时间尺度的地震学和地质学结果一致 ;( 4 )观测与数值模拟共同证实 ,印度板块和菲律宾海板块对欧亚板块的联合动力作用是导致本区上述地壳运动的原因 ;前者导致的地壳运动速度比后者约大 4倍 ,但前者仅导致准均匀场 ,而后者则可产生变形局部化过程的非均匀场 ,从而为强震孕育提供动力 ;( 5)菲律宾海板块在台湾东侧对欧亚板块     

关联指数误差和样本容量

根据关联指数的定义，推导了ＧＰ法计算关联指数时的观测数据误差与关联指数误差的关系，导出了任意两个嵌入空间维上关联指数之差的表达式，并提出了一种确定样本容量限的方法。     

依据GPS数据研究伽师及帕米尔东北侧1994～1998年地壳水平运动及其与强震群的关系

利用伽师强震群区及帕米尔东北侧地区 1994～ 1998年的GPS监测成果 ,用DDA方法模拟了伽师强震群前后该地区地壳运动和应力应变的变化过程。结果表明 :在此期间伽师地区的应变以南北向挤压为主 ,伽师附近最大主应变变化达到 5× 10 - 8/a ,最大剪应变变化也超过 2 .5×10 - 8/a ,明显高于周边地区。伽师强震群的发生与GPS监测成果反映的该地区地壳运动和应力应变的变化存在明显的对应关系。GPS监测成果反映出在伽师地区有一应力应变变化的集中区域。通过在伽师强震群震中分布块体中强行沿其最大剪应力方向 (NE)增加一新的破裂 ,可使该块体应力应变下降至与周围块体相均衡 ,且能量可能沿柯坪断裂向东北方向传递。新增断裂的运动呈左旋 ,并导致其所在块体呈右旋运动     

多时间序列求关联维D_2

在利用Ｇ．Ｐ．法由单一时间序列计算关联维Ｄ_２的基础上，引入矩阵范数，提出了多时间序列数据联合计算关联维Ｄ_２的算法。这一算法是Ｇ．Ｐ．法的推广。验算结果表明这一算法正确、可行，能提高计算结果的可靠性。