1999～2001年中国大陆地壳水平运动

介绍利用中国地壳运动观测网络区域网 (包括基本网与基准网 ) 1 999年与 2 0 0 1年两期GPS观测所获得的中国大陆地壳水平运动信息 .本文的主要特点是 :以位于东部的一组稳定点为基准 ,得到 1 999～ 2 0 0 1年区域网各观测站水平位移速率 .根据由此获得的我国大陆目前最为详细的地壳水平运动图象 ,研究了块体的划分、块体位移与块体变形 ,提出了分析块体水平变形强度的方法 ,分析了中国大陆现今地壳运动的基本特征及 2 0 0 1年 1 1月 1 4日昆仑山口西M8.1大地震前的地壳水平运动 .     

现今中国大陆地壳运动与活动块体模型

通过分析中国地壳运动观测网络GPS数据特别是1999年与2001年区域网数据,我们初步得到中国大陆地壳运动速度场,并用统计分析的方法从高密度台站速度场中区分出9个独立活动块体和2个广泛形变带,求出活动块体刚体运动欧拉极和相邻块体间相互运动速率.     

中国大陆现今地壳水平运动基本特征

介绍利用中国地壳运动观测网络基本网、基准网1998年和2000年GPS观测结果所获得的中国大陆地壳水平运动信息．简要介绍这两次GPS观测概况，以及用GAMIT / GLOBK软件对所获得GPS观测数据的处理及精度分析．基准网与基本网各年观测结果得到的网内点位精度、水平分量精度平均为2mm左右，高程分量精度平均为5mm 左右，由两期观测得到的水平位移分量的精度平均为3mm 左右． 得到的1998年9月初至2000年6月中旬基本网、基准网中的地壳运动，包括以位于东部的一组稳定点为基准的各观测站位移、网内各部分的应变及部分地区的旋转量．根据所获得的我国大陆较为完整而详细的地壳水平运动图象，分析了中国大陆现今地壳运动的主要特征．在所述观测期间，我国东部地区变形较小，相对较为稳定．相对位于东部的稳定点组，东北块体向北运动，位移量约10mm；华南块体向东南运动，位移量约9mm．相对东部地区，西北部新疆地区以北西向运动为主，位移量约26mm；西南西藏地区以向北运动为主，位移量约32mm；西藏东部与云南地区形成非常明显的顺时针旋转构造运动，旋转中心位于26.5N，95.5E，旋转量为0.0045，旋转位移平均为12mm 左右．我国中部南北地震带是一强烈而复杂的变形带．GPS测量结果表明，印度板块向北挤压是影响我国地壳运动的主要因素．      

关于2001年昆仑山8.1级大地震前后中国大陆地壳水平运动的讨论s

中国地壳运动观测网络基准网GPS连续观测，获得了2001年11月14日昆仑山8.1级大地震前后中国大陆，特别是西部地区的地壳水平运动信息．以东部长期相互间相对水平位移很小的几个站组成的一组稳定点作为基准， 据此获得水平位移分量时间序列．2000年11月上旬起中国西部的GPS基准站开始出现显著的异常位移，此后在云南及四川发生多次6级左右的地震．自2001年4月中旬开始，中国西部GPS基准站向北的水平位移速率明显减小，甚至反向，临震前及震后略有恢复，但震后向北的水平位移速率仍减小，并有明显的向西运动．近几年中国大陆西部（相对东部）的地壳运动过程表明，印度板块的向北挤压是昆仑山8.1级大地震的主要力源，大地震释放了大量的能量，印度板块对中国大陆的作用力明显降低，大震后至2002年底中国大陆的地震活动也明显降低．      

现今中国大陆地壳运动与活动块体模型

通过分析中国地壳运动观测网络GPS数据特别是1999年与2001年区域网数据, 我们初步得到了中国大陆地壳运动速度场, 并用统计分析的方法从高密度台站速度场中区分出9个独立活动块体和2个广泛形变带, 求出活动块体刚体运动欧拉极和相邻块体间相互运动速率. 结果显示中国大陆形变场似可分为3类区域 第1类区包括青藏高原内部区域和天山造山带, 形变在全区域内广泛分布; 第3类区包括塔里木盆地及南北带以东地区, 形变场表现为活动块体, 内部稳定, 形变局限在狭窄的边界带内; 第2类区则处在青藏高原的边缘带, 如柴达木、祁连、西宁、川滇菱形南块体等, 这类区形变场特征处在第1, 3类区之间, 虽然还能保持一定的块体完整性, 但块体的尺度和强度已不如第3类地区. 通过分析各类区域岩石圈结构以及形变模式我们可以得出初步推断 中国大陆地壳形变模式主要由地壳结构所控制. 中国大陆东部和塔里木盆地地区地壳介质有相当强度, 形变表现为刚性块体的相互运动. 而印度板块的北向挤压造成青藏高原和天山的隆起并产生巨厚地壳, 壳内温度上升, 下地壳低速高导层发育, 介质呈较强黏塑性, 地壳脆性层在下地壳塑性流变场作用下产生各种类型的、多层次的形变, 且分布广泛而不局限于少量块体边界地区. 青藏高原边缘的第2类地区地壳结构为第1, 3类地区之间的过渡区, 其形变特征也介于第1, 3类地区之间, 为强度较低的较小活动块体在边界作用力下的运动与变形.     

GPS初步结果揭示的中国大陆水平应变场与构造变形

根据中国大陆不同来源的多个GPS区域监测网1991～1999年间的观测资料和“中国地壳运动观测网络”基本网1998～2000年的观测资料，联合处理得到中国大陆地壳水平运动速度场结果，通过最小二乘配置法建立中国大陆水平运动速度场模型，获得了基于连续介质假设的中国大陆水平应变场（或称为视应变场）初步结果. 分析了水平运动、应变场空间分布特征及其与强震的关系，并简要分析了2001年11月14日昆仑山口西8.1级大地震的区域构造变形背景. 结果表明：中国大陆中西部构造变形强烈，应变速率值高，又以青藏块体及其边缘和新疆西部最为显著. 除川滇、新疆西部外，大部分地区的近东西向断裂存在左旋剪切变形，近南北向的断裂存在右旋剪切变形. 而东部地区构造变形相对较弱. 强震通常发生在剪切应变率的高值区及其边缘，尤其是与构造变形背景相一致的剪应变率高值区. 昆仑山口西8.1级地震发生在最显著的东西向左旋剪切应变率高值区，从该区域的应变状态分析，具备近东西向断裂产生巨型走滑破裂错动的构造变形背景.     

汶川地震震后短期青藏高原东北缘地壳变形特征成因讨论

2007—2009年时段GPS数据资料显示青藏高原东北缘地区地壳运动较前期(1999-2007年时段)发生明显变化.本文分别对汶川地震同震影响、震后粘弹性松弛影响和震后余滑影响进行了分析.结果表明,同震对该区域地壳变形特征的形成存在一定影响,而震后粘弹性松弛和余滑产生的影响均可忽略不计.分析认为,对于中国大陆这种多块体系统而言,现有的震后变形机制并不能充分解释震后短期某些区域地壳运动变形特征的形成,汶川地震震后短期青藏高原东北缘的地壳变形特征的形成可能主要与震后块体运动调整有关.     

GPS水平形变面应变率梯度与强震危险区关系探讨

全球定位系统(GPS)观测和信息处理技术的发展, 为获取高精度地壳水平运动和相关的应用研究提供了良好的基础． 应用中国地壳运动观测网络中心提供的1999—2007年GPS水平形变速率观测结果, 研究了地壳水平形变面应变率梯度与强震发生的关系, 探索了地震中长期预测对强震危险区的判识方法． 结果表明, 中国大陆2001—2011年发生的大部分M_S6.8以上强震, 地震地点均位于面应变梯度高-低值过渡区与块体边界带相交汇的部位; GPS面应变率梯度可以作为中长期强震危险区判识的一种方法, 与最大剪应变率分布相比, 缩小了强震孕育地点的判识范围． 文章最后给出了中国大陆地区未来10年或稍长时间的强震危险区.      

中国地壳运动观测网络基准站水平位移向量时间序列

根据中国地壳运动观测网络基准网1998年9月初至2002年6月底GPS连续观测结果，结合各基准站的水平位移的分量时间序列，试图利用空间上更直观、更清晰的水平位移向量方法进一步说明中国地壳运动观测网络基准网水平位移测量精度、水平方向点位稳定性及2001年11月14日昆仑山口西8．1级大地震前后的地壳水平运动时空演化过程。     

GPS观测得到的1998～2003年中国大陆地壳应变

利用1998年9月至2003年9月底中国地壳运动观测网络基准站与基本站GPS观测所获得的多期水平位移结果, 计算了由观测站组成的各三角形的应变。 鉴于量级不大的应变时空变化的复杂性, 试图用统计的方法分析基本网观测得到的2001年11月14日昆仑山口西M_S8.1大地震前后的应变。 此次地震前中国大陆, 特别是中国大陆西部变形有加剧过程, 且中国大陆西部最大剪应变方向总体上保持稳定。 这表明, 此次大地震前有明显的应变能积累; 而在震中附近2000～2001年地震前应变速率很低, 出现闭锁或成核现象。 由最接近震中三角形计算得到的最大剪应变方向确定地震断层走向为N89.3°E。 震后2002年的变形仍然较大, 但2002～2003年中国大陆, 特别是东部, 变形最小。     

地壳水平运动的弹性块体边界负位错模型与强震预测初探

强震孕育和发生与较大空间尺度和时空演变的地壳运动,尤其是活动块体及其边界带的构造变形密切相关.Matsu'ura负位错模型认为受现今地壳运动驱动下的各活动地块间的相对运动在地块边界处有可能受到部分阻碍,从而导致应力应变积聚.若视块体边界区域的地表位移为刚性块体的(平移)运动减去边界上部(由若干断层段构成,每一断层段用弹性半空间的单一矩形位错模型模拟)对块体相对运动的部分锁定在地表产生的位移.则利用地表位移观测可将区域深部的多个块体与其边界断层联系起来,其通过反演确定的块体边界断层带的相对闭锁区,对地震预报很有意义.而实际存在的地壳变形还应包含块体本身的变形.本文研究建立一种块体弹性变形及其边界负位错部分锁定的水平形变复合作用模型,即增加块体应变参量.经比较研究,此模型较原Matsu'ura负位错模型及笔者以往所作的对模型的初步改进(增加块体旋转参量)更符合地壳运动实际,拟合效果大为改善;进而求取该复合模型形变应变场的时空演化图像,并借助年均应力降(主要反映剪应力强度)与年均地震矩(反映块体边界断层段的能量积累速率)度量断层锁定能量强度,其图像表现力和时空演变定量化程度大幅提高.     

GPS监测的中国及其周边现时地壳形变

利用多个全国性的GPS监测网、中国地壳运动主要活动带的区域性GPS监测网以及亚太地区大地测量计划(APRGP)的GPS监测网自1991年以来近10年的GPS资料,通过旋转变换将不同方法得出的各个子网的速度解进行统一,给出一个自恰的、完整的ITR一7框架下的速度场综合解.为了研究中国现时地壳运动在欧亚板块内形变的特征,基于一个现时板块运动模型ITRF97VEL,给出了3类网共260多个站的形变速度场.结果表明中国地壳运动有明显的不均匀性,以南北地震带为界,西强东弱;中国西部受印度板块强烈的冲挤,地壳运动由南向北逐渐减慢,呈现南北向缩短,东西向伸展,有明显的块体特征;喜马拉雅和天山西部分别提供了约15mm/a和9-13mm/a的汇聚速率;拉萨块体有(20.2±1.2)mm/a的伸长;喀喇昆仑一嘉黎断裂的右旋走滑速率和阿尔金断裂的左旋走滑速率分别为2-3mm/a和4-6mm/a,穿过龙门山断裂带的缩短速率小于7mm/a,这些都支持地壳增厚学说;沿阿尔金断裂带到喜马拉雅存在一个NNE弥散带,它是形变速度有东和西分量的分界线,是一个有特殊意义的动力学带.中国东部以走滑为主,东北块体是中国最稳定的地区,华北块体具有较大走滑性,是东部较易变形区.     

鄂尔多斯块体周缘地区现今地壳水平运动与应变

位于青藏块体和华北块体之间的鄂尔多斯块体及其周缘地区是中国大陆构造活动最活跃的地区之一,从1300年至今,在块体周边断陷盆地和西南缘断裂带上发生了五次8级以上的地震.为了了解该地区现今地壳运动、应变状态以及断裂滑动分布,我们收集了中国大陆构造环境监测网络2009—2013年、国家GPS控制网、跨断陷盆地的8个GPS剖面等共527个流动站和32个连续站GPS观测数据,获得了高空间分辨率的地壳水平运动速度场,进一步用均匀弹性模型计算了应变率分布.结果表明,块体内部GPS站点向NEE方向运动,速度变化较小,应变率大多在(-1.0~1.0)×10~(-8)/a之间;山西断陷带构造运动与变形最为强烈,盆地相对于鄂尔多斯块体为拉张变形,应变率为(1.0~3.0)×10~(-8)/a,相对于东部山地则为挤压变形,应变率为(-2.0~-3.0)×10~(-8)/a,盆地西侧断裂(如罗云山断裂、交城断裂)以拉张运动为主,拉张速率为2~3mm·a-1,盆地东侧断裂主要以右旋缩短运动为主,速率为1~3mm·a-1;河套断陷带西部的临河凹陷处于较强的张性应变状态,应变率为(2.0~3.0)×10~(-8)/a;块体西南边缘处于压缩应变状态,应变率为(-1.0~-2.0)×10~(-8)/a,六盘山断裂存在明显的地壳缩短运动,速率约为2.1mm·a-1,速率在断裂附近逐渐减小,反映了断裂处于闭锁状态;相对于鄂尔多斯块体内部渭河断裂带为左旋运动,速率为1.0mm·a-1,盆地处在弱拉张变形状态.     

中国大陆地壳水平运动速度场与应变场

收集了中国大陆及周边地区GPS网的有关数据，提出了GPS网速度场的不同融合方法；经过融合建立了中国大陆及周边地区统一的地壳运动速度场，该速度场使用的有效GPS站共423个，其覆盖面积为1200万km^2；初步总结出中国大陆及周边地区地壳水平运动空间分布的基本特征；建立了板内块体的刚性弹塑性运动应变模型，对其进行了块体应变参数唯一性与速度残差中误差最小检验；根据中国大陆及周边地区的速度场，估计了8个块体的应变参数，分析了这些块体的应变状态，估计出的各个块体的应变状态与地质学、地球物理学方法估计的结果具有很好的一致性。用喜马拉雅块体主压应变方向估计的印度板块向欧亚板块碰撞力的主方向为北东7．1度。     

利用高精度复测GPS网进行中国大陆区域地壳运动特征分析

本文利用高精度复测GPS网,用多面函数拟合的方法计算出中国大陆地壳运动速度场模型,得到了有实用价值的中国地壳平面运动整体速度场图像和垂直速率等值线图像,同时计算出ITRF97参考框架下中国大陆地壳运动的区域背景场,该局域背景场与NNR-NUVELlA、Sillard、Larson 等全球板块运动模型所提供的欧亚板块的欧拉极方向和旋转速率在量级和大趋势上是一致的.据此对全球框架下的中国大陆区域地壳运动特征进行分析.     

中国大陆地壳的应变应力场研究

根据全国ＧＰＳ网１９９４年和１９９６年两期测量结果,研究了中国大陆地壳现阶段的水平形变应力场。结果显示,西部青藏块体与新疆块体主压应力场为近南北至北 北东向,而南北地震带以东、长江以及北地区为北东东至近东西向,华南块体上为北 北西至北西向,与滑线场理论模型基本吻合。反映出中国大陆地壳变形的压应力主要来自印度板块与欧亚板块的俯冲碰撞。而太平洋板块与菲律宾板块对欧亚板块的作用力以及地幔向上的作用力总体     

中国大陆构造块体的现今活动和变形

在重新对 1998年和 2 0 0 0年的中国地壳运动观测网络基准站和基本站的 2期观测资料进行预处理的基础上 ,得到了ITRF97坐标框架下 ,参考时刻分别为 1998年 9月 5日和 2 0 0 0年 6月 8日 ,分布在全国各主要构造块体上的 79个GPS站的坐标和协方差矩阵。分别以中国岩石圈动力学地图集 (马杏垣 ,1989)中的中国大陆主要构造单元 (称之为亚板块 )和张培震等 ( 2 0 0 2 )给出的中国主要活动块体为格架 ,用笔者提出的 1种推广了的QUAD方法对中国大陆的 2 0个主要构造块体逐个进行判别检验。那些现今无明显相对运动的相邻块体则被归并起来 ,从而确定了活动块体和它们的边界。采用刚体运动 +块体均匀应变 +局部变形的模型作为描述中国大陆构造块体的现今活动和变形的模型。求出了有明显相对运动块体的欧拉运动矢量和块体的整体均匀变形参数、各块体内部的不均匀局部变形以及活动边界的活动方式和强度。在此基础上 ,除了一般地指出中国大陆地壳运动西强东弱的特征之外 ,还对西部主要活动块体和边界活动强弱给出了定量比较结果 ,从而为强震危险区的判别提供了形变背景依据     

福建GPS台网观测位移时间序列特征的初步研究

使用福建GPS台网2004年3月至2006年10月的连续观测资料,对已作卡尔曼滤波后的时间序列观测值进行了初步分析。经数据处理估算各测站的运动速率,对连续观测结果综合分析获得位移,选取区域相对水平位移变化量较小的5个台站组成的一组稳定点作为基准;讨论了各测点连续时间序列与测站运动速率变化特征,除出现一次较明显的分量位移异常变化(可能与台湾强震活动有关)外,没有明显的水平位移异常现象。表明现今福建地壳运动趋势仍十分缓慢且整体较为平稳,是随同中国大陆地块较均匀地向东南方向运动。     

中国大陆现今地壳水平运动

在重新仔细处理了1994和1996年中国大陆地壳运动监测网两次GPS测量资料的基础上,采用较为完善的块体相对运动和块体内变形叠加的变形模型和相应的分析方法,研究了中国大陆现今地壳运动的运动学特征,并定量计算和比较了主要活动构造块体边界带的活动性质和强度,得到了一些新的认识．      

2001年8.1级昆仑山大震破裂过程及对2008年汶川8.0级大震孕育发生影响的研究

本文用三维流变非连续变形(块体边界)与有限元(块体内)相结合(DDA+FEM)的方法,在青藏高原及其东侧四川盆地,鄂尔多斯块体地区三维构造块体相互制约的大环境中,考虑了龙门山断裂带东西两侧地势、地壳厚度和分层的明显变化,及断裂带东侧四川盆地及鄂尔多斯块体坚硬地壳阻挡的影响,通过用GPS资料做位移速率边界约束和震源机制约...