上海地区应变监测能力的有限元分析

基于ANSYS有限元软件进行数值模拟分析,对上海市9个模拟观测点的应变监测能力进行初步探索。从理论上证明了在目前地壳运动水平下,上海市综合深井地震观测系统能够获到地震活跃期的地壳形变信息。     

华北北部（大首都圈）地区近十年来地壳垂直运动的演化

本文分析了华北北部（大首都圈）地区近十年（１９８３－１９９２年）来的地壳垂直运动。就其运动的性质可明显地分为两个阶段：以１９８９年大同地震为界的前一阶段，表现为应力积累阶段；大同地震后的后一阶段，则表现为地壳垂直运动处于一种反向运动状态。     

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。     

地球液核自由振荡的三维有限元模拟

根据地球液核基本运动方程,采用有限元方法对液核流体的对流状态进行了数值模拟。计算中为了消除液核对流非线性特征导致的方程求解时出现的病态,引入了算子分裂法。数值结果说明利用有限元方法能成功地模拟地球液核自由振荡。     

地壳块体应力场动力学演变过程仿真的初步研究

运用三维非线性动态有限元方法,研究华北地壳块体对渤海、黄海潮汐水位变化的动态响应,得出该块体中各力学量随时间演变的数值结果以及动态、直观的三维仿真映象,并以此探索计算力学与地学综合研究的途径.从仿真模拟结果可以看出:华北地区近期发生的几次较大地震均在应力较大或应力变化剧烈的地点.由于海洋动态载荷的量级小,计算结果的应力绝对值也很小,因此,这种吻合表明较小的动态载荷下的动态响应揭示了孕震构造的特征,显示了应力集中的地点.     

华北地块内部主要断层运动模型的GPS数据反演分析

利用华北地区 1993～ 2 0 0 0年的高精度GPS观测处理结果 ,采用稳健—贝叶斯最小二乘算法与多断裂位错模型 ,初步分析研究了华北地块内部主要断层现今运动定量模型 ,得到下列结果 :(1)其主要断裂带的走滑运动速率介于 0 .0 3至 3.2cm/a之间 ,1.0至 2 .0cm/a之间者居多 ;其倾滑运动速率介于 0 .9至 8.3cm/a之间 ,1.0至 2 .8cm/a之间者居多 ,一般大于走滑运动速率 ;其张裂运动速率介于 0 .0 4至 3.5cm/a之间 ,0 .0至 0 .8cm/a之间者居多。 (2 )总体来说 ,其主要断裂运动具有继承性 ,西部 (大致以东经 114°为界 )断层运动大于东部断层运动。 (3)其主要断层现今运动以垂直升降运动为主 ,兼有走滑、伸展特征。 (4)依据反演结果 ,讨论了断层运动与地震孕育的关系 ,若将断层运动视为局部“闭锁”地区的弹性应力应变集中或地震能量积累 ,各断层每年有相当于 5 .1～ 7.0级的地震能量积累     

函数模型与随机模型双约束的GPS-InSAR数据融合方法建立三维形变场

针对InSAR技术研究地表三维形变时监测信息不足的问题,以GPS监测信息为先验信息,建立附有随机模型约束的地表三维形变模型。考虑到SAR卫星极轨方式运行导致LOS向观测量对南北向形变不敏感的问题,以GPS南北向形变观测值作为强约束,构建三维形变解算的函数约束条件。模拟数据与西安地区实测数据的计算结果表明,基于随机模型与函数模型共同约束的地表三维形变参数最小二乘解的精度优于仅有函数模型约束或仅有随机模型约束及无任何约束的参数解精度。     

利用附加系统参数的GPS-InSAR综合形变模型建立三维形变场

在有效融合GPS与InSAR两种对地观测技术提高地表三维形变监测精度时,针对InSAR监测结果中可能存在的系统偏差,建立了附加系统参数的综合形变分析模型。该模型以高精度的GPS观测数据作为强约束,将InSAR数据中的系统误差综合影响用函数拟合的方法进行补偿。模拟数据和实测数据计算表明,附加系统参数的综合形变分析方法在E、N、U3个方向的精度都有所提高,其中以U方向最为显著。     

山西分区地壳速度模型的建立及应用

将山西地区划分为北部、中部和南部3个区域,利用2009～2019年山西省及周边50 km范围内的地震事件波形资料,使用线性拟合、折合走时及Hyposat批量定位等方法确定各分区的地壳速度模型.采用批量定位比较残差、PTD方法测定震源深度及非天然地震事件检验等方法对分区模型进行验证,结果显示,相对山西2015速度模型,分...     

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。     

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中国大陆地壳现今运动的GPS测量结果与初步分析

利用中国大陆及周边地区 1991～ 2 0 0 0年间一系列全球定位系统 (GPS)观测资料 ,计算了 340个GPS站点的位移速率 ,得到了统一的中国大陆现今地壳运动速率场。这些站主要集中于青藏高原及其周缘的喜马拉雅、川滇、河西走廊、阿尔金、天山 ,以及华北、福建东南沿海等主要构造活动区。固定测站速率精度优于 1mm/a ,流动测站速率精度优于 3mm/a。根据GPS结果对中国大陆现今地壳运动的状况进行了分析。     

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。     

华北地壳运动新特征

通过对华北地区GPS资料、垂直形变资料和山西断裂带GPS资料的综合分析，发现2001年的地壳运动与以前有一定的不同，主要表现为：①首都圈地区的垂直运动强度有明显的提高，并在京西地区形成了四象限形变图像。②山西断裂带北段水平运动与趋势运动几乎相反，以代县为中心，北部区段相对向东运动，南部区段相对向西运动。③华北地区1999－2001年水平运动的变化特征为：天津－大同地带差异性活动最为突出，失去了原有的左旋活动特征，并显示有东西向挤压的迹象；北京地区则表现为南北向挤压。这样的结果可能表明，华北目前存在着应力扰动或调整的行为。若这种行为持续作用，未来华北地区地震活动水平与强度将会有所提高，大同至天津之间的区域及以代县为中心的周围地区则可能成为未来中强以上地震活动的一个主体地区。     

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基于断层相互作用的地震活动有限元模型

基于断层相互作用，初步建立了西南地区有限元动力学模型，讨论了由于地震发生产生的应力变化对西南地区整个系统的应力调整情况。初步结果表明，许多强震均发生在应力增强区。因此，本模型对判断未来强震危险区有一定的意义。     

中国大陆水平地壳运动的数学模型

在获得中国区域1000个实测GPS台站速度场的基础上,利用多面函数法、滑动欧拉矢量法和滑动弹塑性模型法建立了中国大陆水平地壳运动模型,统计表明3种方法外部符合精度2～4mm/a,模型互差精度约为3mm/a。