活动地块运动和应变模型辨识

推导了块体运动和应变的各种模型，讨论了各种模型的适用条件。利用模拟数据反演计算了块体运动和应变参数。基于模型的无偏性、有效性等概念，对块体的刚性旋转运动模型、旋转应变模型进行了辨识，结果表明：同时考虑块体刚性旋转运动和应变的模型比单独考虑刚性旋转的模型更符合实际，模型的适用范围更广。结合中国地壳运动观测网络及华北地区网实际观测所得的GPS速度场，对华北地区块体运动和应变模型进行了辨识。     

福建地区地块运动时空变化特征研究

为了研究福建地区活动地块边界带的运动及块体内部变形规律,利用5期GPS观测资料(1995、1997、1999、2001、2003年)计算了福建块体的趋势性差异运动年变速率、优势水平运动年速率,以及在区域无整体旋转基准下各GPS测点运动速率。GPS网5期观测的不同测点速率随时间序列变化结果显示福建活动块体整体向东南方向运动,而块体内部形变量较小(约1mm/a)。     

中蒙地块的水平运动及应变特征

GPS观测结果显示中蒙块体的位移速率较小,块体各部分的位移方向存在差别,说明块体有差异活动但不显著。连续应变场的应变率参量值在10-8/a以下;主压应力轴方向为NE74.6°,与该区内的浅源强震震源机制解的P轴方向基本一致。由应变产生的贝加尔湖裂谷的裂开速率为4.71mm/a,最大主应变率为34.34×10-9/a,张应变主轴方向NW310.49°,垂直于裂谷走向;嫩江断裂带和萝北-营口断裂带为走滑兼挤压或拉张活动断裂,位移速率和应变率都较小,活动性不显著。2003年8月16日巴林左旗5.9级地震和2004年3月24日东乌珠沁旗6.4级地震均发生在由1999~2003年GPS资料得出的多种应变速率参量的相对高值带和应变率高梯度带上。     

青藏活动地块区运动与变形特征的数值模拟

利用二维有限元模型,以GPS测量的构造运动为约束条件,探讨了青藏活动地块在弹性应变积累过程中的运动与变形状态。模拟结果表明,青藏活动地块区在整体运动过程中,内部变形以大范围的分布为特征,其内部的应变分布和弹性应变能积累速率表明了Ⅱ级活动地块与活动边界带的显著变形差别：活动地块内部的应变和弹性应变能积累速率相对较小且分布较均匀;活动边界带上变形相对集中,应变和弹性应变能积累速率相对较高,并呈非均匀分布。这反映了青藏地块区内所含的各Ⅱ级活动地块的运动变形的整体性特征及彼此间的差异性特征,也揭示了活动地块构造通过边界带变形等方式对大陆强震的控制作用。     

大华北地区应变参数时空变化统计分析

选取辽宁省、河北省、山西省、山东省、江苏省、湖北省部分观测质量好的应变数据,计算和统计2012~2016-05-15期间区域应变参数--最大主应变、最小主应变、主方向、最大剪应变变化情况,并结合区域3级以上地震统计情况分析相应区域的短期地震活动性。     

华北地区现今水平应变场基本特征

利用华北地区GNSS速度场资料,使用多维小波分析方法计算区域应变率场,结合研究区域的活动构造背景与震源机制解的分布,讨论剪切应变率、面膨胀率以及旋转率的分布特征。结果表明,华北地区应变率的分布与该地区长期构造背景和地震分布一致,剪切应变率、面膨胀率、旋转率高值区主要集中在块体边缘或块体边界断裂带附近,其他地区的应变率相对较小。     

华北地区近期地壳水平运动的非震负位错反演

利用一种经初步改进了的非震负位错模型和华北地区1991－2000年的GPS观测资料，反演华北地区的地壳水平运动，以获取构造块体和边界断裂活动状况以及应力应变的积累部位及强度。其结果显示：（1）华北地区整体性向东偏南运动，冀鲁北部各块体正东向速率相对较大（11．4－12mm/a）；（2）阴山－燕山与河套断陷－鄂尔多斯－晋冀鲁间近EW－NWW向边界两侧左旋相对运动明显，导致1．0－2．8mm/a的边界锁定，且东段大于西段，以压性为主；（3）太行断块东西两界的北东向断裂带呈0－1．9mm/a的拉张锁定，左旋为主，其中晋获断裂锁定量最高；（4）唐山－沧东断裂北段、益都北西段及郯庐断裂中南段呈0．9－3．1mm/a右旋拉张锁定，其中益都北西段锁定量最高；（5）14条断裂中有12条不同程度地阻碍块体相对运动，近10年来有相当于Ms4.8-6.1的能量积累，其中燕山与冀鲁交界西段最高，阴山与鄂尔多斯东部交界次之，均表现为压性；晋获、郯庐断裂较弱（张性）；（6）从块体及断层活动方向来看，燕山、冀鲁交界西段与唐山－沧东断裂交汇区，阴山、鄂尔多斯东部交界与汾渭断裂交汇区，积聚一定程度应力应变的可能性相对更大。     

华北地区地壳水平运动演化特征研究

将华北地区划分为阴山-燕山、鄂尔多斯、山西、太行、冀鲁、胶辽6个块体，应用1995、1996、2001年GPS观测资料研究了这些块体的水平运动演化特征。结果显示出华北地区各块体的相对运动既有继承性也有差异性。华北各块体的总体水平运动趋势是向东漂移，但是个别块体，如鄂尔多斯块体，在1995～1996年期间出现了相对的西向运动。1995～1996年期间华北各块体的运动速率比1996～2001年期间的运动速率要大，特别是阴山-燕山块体。1995～1996年期间鄂尔多斯块体和相邻的山西块体表现为张性分离，阴山-燕山块体之间表现为左旋走滑，这一现象可能与1996～1999年期间发生在华北西北部的3个地震的孕震过程有关。进一步分析表明，加密的连续GPS观测可用于地震预报。     

基于高斯距离加权格网法研究华北地区地壳形变特征

分析了高斯距离加权格网法计算应变率的原理和特征,研制了相应的计算程序,并用于华北地区现今地壳应变特征研究。基于华北地区1999～2009年的GPS观测结果,研究了确定高斯平滑半径的原则和方法,并给出华北地区地壳形变多个应变率物理量的分布。结果表明,基于150 km高斯平滑半径计算水平速度梯度能够较好地分辨华北地区的应变率空间变化特征,首都圈地区地壳以张渤带上的左旋剪切为主,其中唐山-秦皇岛地区同时存在南北向的拉张变形;山西带整体表现为沿断裂的右旋剪切变形,同时兼具“南挤北张”特性;郯庐断裂带整体形变特征不显著,在南北两端局部区域存在较小的剪切形变;鄂尔多斯块体内部比较稳定,北缘以拉张和左旋剪切变形为主,西缘表现为左旋剪切以及EW向的挤压特征,南缘的秦岭块体南北两侧分别具有左旋剪切和右旋剪切的特性,东西两侧分别表现为正断拉张与逆断挤压特征。     

TEMPORAL SPATIAL VARIATION CHARACTERISTICS OF CRUST DEFORMATION OF ACTIVE TECTONIC BLOCKS IN NORTH CHINA

1　IntroductionTomonitorthecurrentcrustalmotionandearthquakehazardsinNorthChinaarea,theFirstCrustalMonitoringandApplicationCenter (FC MAC)oftheChinaEarthquakeAdministration(CEA)hasestablishedaGlobalPositioningSystem(GPS)monitoringnetworkinNorthChinaandtheCapital(Beijing)Circlearea .TheobservedstationsaremainlydistributedinthenorthernpartofNorthChinaandCapitalCirclearea (Fig .1 ) .Theregionisbetween 1 0 7°Eand 1 2 2°E (about 1 40 0km) ,andbetween 33°Nand 42°N (about 80 0km) .…     

用GPS资料研究华北地区形变场和构造应力场

利用华北地区地质构造、第四纪以来的活动断层、地形、地壳厚度、地壳及上地幔地震波速度结构等资料,构建了三维有限元框架模型,利用最新GPS观测结果作为边界约束条件,模拟计算了华北地区的形变场及构造应力场。结果表明,模型预测地表速度场和GPS观测结果比较一致。模拟结果中,大型NNE向断层如汾渭地堑断裂系呈右旋运动,NWW向断层如张家口渤海断裂带呈左旋运动,与野外地质考察结果一致。在地表以下10～20km处,模型预测应力场的主压应力方向为NNE、EW向,主张应力大约为主压应力2～8倍。模型中最大剪切应力场在山西、华北平原中部和东部沿海分别出现3条NNE向高梯度带,此梯度带与研究区域的主要地震活动带相对应。     

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华北地区强震前地壳垂直形变和重力异常

分析总结了唐山、大同和张北3次强震前地壳垂直形变异常和重力异常的相似特征，即震前均表现为地壳垂直形变正异常和重力正异常。大陆动力学的解释是由于深部上地幔的隆起造成的，大同地震与唐山地震、张北地震具有相似的孕震机理。华北强震的孕育与发生可能都与地幔热物质上涌有关，这可能是板内地震最主要的成因。要特别注意地幔隆起区内的高导层与深大断裂的交叉部位，延怀地区可能是未来强震发育的危险地区。     

山东省地壳垂直形变特征与深大断裂带的活动性

本文利用1971—1986年山东全省多期复测水准及部分测距成果讨论了本省的地壳形变特征。结果表明:以沂沭带为界,鲁东块体显示整体抬升,而鲁西块体虽以上升为主,但内部明显存在着形变差异运动。期间地壳垂直形变速率不高,一般不超过±3mm/年。近期构造运动显示继承性特点,地壳上升和下降的分界线与断裂相吻合。沂沭断裂带形变北强南弱。沿该带北西向益都、苍山-尼山断裂两侧形变差异较大,活动相对强烈,故对这两条断裂及其与沂沭带交汇处应加强监测。     

据断层垂直形变确定华北活动块体边界

根据中国华北地区断层形变测量资料的系统处理结果和已知构造带的分布 ,给出了该区现今主要块体的活动边界 ,分别统计了不同区带断层垂直运动的平均速率 ,对其差异性进行了对比 ,并结合地震活动的空间分布进行了分析。结果表明 ,不同区带的断层活动差异性显著 ,断层测点分布条带与主要构造带或地震活动带一致时 ,其断层垂直运动的平均速率较高 ;在区块与条带相交或相邻的情况下 ,条带上比区块的断层平均活动速率明显偏高     

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强震孕育与断层形变异常形态及时空分布特征

分析了华北北部20世纪70年代初以来的断层形变资料。结果表明：震前断层活动存在明显的阶段性特征；短临阶段断层形变异常主要形态有两种：一种是在α、β相后的γ相短临异常，这种异常一般在近源区出现；另一种是较大幅度的突跳型短临异常，这种异常一般在远源区出现，这些都是断层形变前兆由中期过渡到短期的明显标志；断层形变短临异常有从外围向震中迁移的特征；唐山地震前出现γ相短临异常的比例高于大同和张北地震，主要表现为在中期趋势积累背景上的反向；3次强震前α、β、γ相异常场地的分布具构造控制特征；强震前场地断层异常活动存在象限性分布特征，且与震源机制解的结果基本一致。     

华北(北部)地区的地壳水平运动特征及其模型——GPS测量结果的初步分析

根据两次ＧＰＳ测量结果,研究了华北（北部）地区的现今地壳水平运动的特征。其主要特征可以用１个４块体的构造运动模型来描述。利用构造单元内的最大相对稳定点组求出了模型中的运动参数,并据此研究了构造边界带上的差异运动和应变积累方式。同时还用两种不同的方法求得了相当一致的构造块体内的局部变形。最后讨论了这种运动特征对地震危险性预测的意义。