基于GPS资料研究喜马拉雅构造带中段地壳形变特征

利用2015年尼泊尔M_W7.8地震发生前后喜马拉雅构造带中段地区境内外的GPS连续站及流动站资料,以优化后的BERNESE解算策略进行数据解算,通过同震位移场分析、典型基线的时间序列分析、速度场动态变化分析等多种手段分析地震发生前后的地壳形变特征。结果表明:该次地震并没有完全释放应力积累能量,震后印度板块推挤作用并未减缓,该区域构造应力积累仍处于较高水平,震情形势值得关注。     

基于GPS的华北地区地壳水平形变特征研究

利用中国大陆构造环境监测网络2009、2011年2期的GPS数据资料,计算得到华北地区相对于稳定的欧亚板块的区域水平速度场。根据水平速度场,基于连续变形假说,采用三角形方法计算了区域应变场特征值,并用GMT绘制了其分布图像。结合地震地质资料对该区的地壳水平形变特征进行分析研究,得出了有意义的结论:(1)水平相对运动与应变率场分布显示,板块交界处的断裂带及其附近区域地壳运动差异显著,应变率量值较为突出;(2)山西断陷带的活动方式与地质结果具有差异性;(3)区内最大剪应变、面膨胀的高值区主要位于环渤海的京津唐地区、山西断陷带中南部及郯庐断裂带中南段。     

基于区域水准和跨断层资料分析云南地区地壳形变

为了获取云南地区现今地壳形变和断层活动特征,收集了云南地区1992—2016年的2期精密水准观测资料,采用基于GNSS连续站垂直形变资料约束的平差方法,对区域整体地壳垂直形变特征进行了分析,结果显示滇西北区域地壳整体表现为隆升,垂向速率为2—3mm/a,滇南区域显示地壳沉降速率为-1—-2mm/a,并在下关—永胜和思茅—景谷一带存在地壳形变高梯度带。收集了该地区30多年的跨断层场地观测资料,计算了所跨断层的三维活动量,得出了断层现今活动状态和异常特征,认为滇西北和滇中南地区的场地多数表现出异常活动的现象,其中楚雄、剑川和永胜的监测断层现今表现出与地质背景相反的走滑和拉张特征,峨山、建水和通海场地所处断层在张压性质上与地质背景相反。结合区域水准和跨断层观测分析结果,从“面”和“线”上得出滇西北和滇中南地区存在地壳形变和断层活动异常,构造应力积累较高的结果,加之缺震背景显著,认为应关注该区域中强地震的危险性。     

基于GPS观测研究中国东北地区现今地壳形变特征

基于中国东北和俄罗斯远东东南部2012—2017年的GPS观测数据, 利用包含年周期、 半年周期、 线性项和阶跃项的函数模型拟合GPS站坐标时间序列, 得到ITRF2014下的速度场, 并进一步转换到欧亚参考框架下得到相对欧亚板块的速度场。 基于多尺度球面小波方法解算应变率场, 并分析了其空间分布特征, 同时研究了各GPS站对2011年日本东北M_W9.0大地震的震后松弛响应特征和背景形变场特征。 结果表明: ① 若不扣除日本东北大地震的松弛效应, 相对欧亚板块中国东北主体上表现为东南方向运动, 在依兰—伊通断裂和嫩江断裂带之间, 地壳表现为逆时针旋转, 其他区域向东南方向运动, 方向一致性较好, 在敦化—密山断裂东侧速度大小明显增加。 敦化—密山断裂和依兰—伊通断裂两侧拉张量分别为3.96±0.04 mm/a和0.71±0.05 mm/a, 两条断裂的剪切运动不明显。 总体上, 面应变率显示出NW—SE向的拉张和NE—SW向的挤压, 面应变率显示出依兰—伊通断裂南端、 嫩江断裂带北端和俄罗斯远东东南部呈挤压状态。 在依兰—伊通断裂、 敦化—密山断裂南侧以及俄罗斯远东东南部最大剪应变率相对较大。 ② 各GPS测站对2011年日本东北M_W9.0大地震震后松弛的响应整体上表现为东南向运动, 松弛形变量随震中距增加而减小。 松弛效应的面应变率总体上表现为NW—SE向的拉张和NE—SW向的挤压, 面应变率显示出依兰—伊通、 敦化—密山断裂南端、 嫩江断裂带北端以及俄罗斯远东地区具有挤压特征, 其他地区表现为拉张特征。 中国与俄罗斯远东边界南端存在一个明显的最大剪应变率高值区。 ③ 扣除日本东北M_W9.0大地震引起的松弛变形后, 总体上面应变率仍然表现为NW—SE向的拉张和NE—SW向的挤压, 面应变率最大值仍然位于依兰—伊通断裂和敦化—密山断裂南端、 第二松花江断裂带以及俄罗斯远东和中国边界最南段。 在依兰—伊通断裂、 敦化—密山断裂南端, 中国与俄罗斯远东边界南端的最大剪应变率高值区仍然存在, 表明这些地区应变积累较快, 并且一直在持续。     

构建辽宁地区GPS地壳形变监测网

本文依据ＧＰＳ测量的有关理论,结合区域地质构造特征,对构建辽宁地区ＧＰＳ地壳形变监测网进行了讨论提出了辽宁地区监测网的布设原则,技术设计及观测方案。     

基于GNSS观测资料研究云南地壳形变与地震的关系

以云南省内GNSS连续观测资料为基础,进行扣除区域内稳定基准点、滑动均值等数据处理绘制云南省内区域形变场运动速率时序图,分析在此期间发生的地震事件与地壳形变之间的关系.分析认为,当部分点位运动方向背离长趋势运动背景时,云南省内发生地震的危险性较大,为GNSS连续观测资料用于地震预测预报方面做出了探索.     

基于GPS数据分析渭河盆地现今地壳形变特征

基于2001—2015年流动及连续GPS观测资料,借助多面函数拟合法建立渭河盆地水平速度场模型,并计算球面坐标下的应变特征参数。结合陕西地区地质构造背景,分析渭河盆地水平速度场及应变场分布特征。结果表明:(1)渭河盆地西部GPS速度场受青藏块体及鄂尔多斯块体共同作用明显,西部GPS速度场大于中东部,且GPS速度场有顺时针旋转的运动特征。(2)渭河盆地西部主应力场变化复杂,中部的西安地区主应变差异变化明显,与2009年11月5日高陵M_S4.4地震对应;渭河盆地西部出现最大剪应变及面应变高值区及差异变化高梯度带,在西安附近出现最大剪应变及面应变差异变化梯度带,高陵地震震中位于零值线附近。(3)2001—2010年的主应变、最大剪应变、面应变变化比2011—2015年显著,表明高陵地震发生后,应力场进行了释放调整,近期渭河盆地地震紧迫性相对较低。     

利用GPS形变资料研究天山及邻近地区地壳水平位移与应变特征

以天山及邻近地区的230个GPS观测站长期水平运动速率为基础, 计算并绘制了该地区GPS站速度场及地壳水平应变场分布图, 得到了以下结论: 在以欧亚板块为参考基准的背景下, 天山及邻近地区GPS速度场表明, 天山地壳缩短方式由南向北, 以东经77deg;plusmn;1deg;（北纬38deg;~42deg;）为界向两侧逐渐递减; 同时表明,板块的推挤作用力随着天山的褶皱变形减小相应趋缓. 天山及邻近地区的主压应变方向分布近北北西向, 基本与天山山体走向正交. 反映了在印度板块碰撞推挤的强烈构造运动影响下天山及邻近地区的最大主应力分布与变化情况. 其最大剪应变场集中分布在两个区域: 北天山的吉尔吉斯斯坦依赛克湖附近; 南天山伽师与帕米尔弧形断裂交会地带. 整个地区多年来的地震震中分布, 反映了该区域大地震通常发生在剪应变高值区或其边缘地带.      

山西地区近期地壳形变活动特征

根据１９９１年大同—阳高２次中强地震后的水准复测资料，分析了地震前后山西地区的垂直形变场。结果表明，该区垂直形变场震前显示出前兆形变，震后有明显的调整。定点形变分析证实太原台连通管、水平摆震前相继出现异常。大同台短水准震前数年观测到幅值不大的变化。震后，对这２个台继续进行跟踪，结果表明，再次出现新情况，显示出新的特点     

北京地区地壳形变场及其动态特征

对北京地区多期精密水准资料进行同网形、同方法和同起算点的平差处理，采用曲面拟合的方法绘制了从６０年代至９０年代的地壳垂直形变速率图。系统地研究了北京地区３０余年的趋势性形变特征和各地震活动时期不同时间段内的地形变特征。其研究成果不仅对地震预报研究而且对理论形变场等地学问题均具有一定的意义     

首都圈地区现今地壳垂直形变特征

利用首都圈地区1998、2001、2005、2007年151期精密水准复测资料,分析该区近十年来地壳垂直形变状态与动态特征。结果表明,形变场以继承性运动为主,即山区上升、盆地及平原下降。值得注意的是首都圈西部地区等值线分布密集有序,有些象限图形特征,东西升,南北降,其最大差值为10mm／a,可能预示该区应力场处于逐步积累及有所加强的势态,虽然异常形变数值及所涉面积均较小,但仍需跟踪关注。     

利用跨断层形变资料研究云南地区主要断裂带应变特征

利用1982—2009年云南地区跨断层短基线观测资料,采用应变分析方法得到云南地区断裂带的应变特征,并探讨了云南地区断裂带应变变化与地震活动的关系。本次工作求解了断裂在各测点处的走滑速率。结果显示,楚雄-通海断裂带的应变量值高于剑川-丽江断裂带,云南地区主要断裂带对于本区域内的大地震的应变响应有一定的一致性。     

大规模GPS揭示中国现今地壳构造形变特征

利用全国260多个陆态网络连续站以及2 000多个陆态网络区域站2011—2015年观测数据,计算分析中国大陆现今整体地壳构造形变特征以及板内应变场空间分布特征。根据密集、大范围的GPS速度场可知中国大陆现今整体速度场依然呈现西强东弱的态势,其中最大值出现在喜马拉雅地区,一般速率在35~42mm/a之间,而川滇地区形成的右旋剪切带的形变特征最为醒目,其西南部最小速率在3~9mm/a之间,北部最大速率在17~23mm/a;由应变场的空间分布可以看出应力最大的地区主要是喜马拉雅、昆仑山中部、川滇地区的鲜水河断裂带、天山地区以及京津唐地区;东部沿海地区应变速率表现为东西拉张型,主要是由于2011年日本大地震对该地区的影响还未完全消退造成的。     

云南地区近期地壳活动特征

基于云南省的GNSS连续观测资料,通过最小二乘、克里金插值等方法进行速度场、应变参数的求解,获得了自2010年起至今云南地区的地壳活动特征。结果表明,云南地区最大剪应变变化速率存在西强东弱,北强南弱的特征,目前滇西北地区最大剪应变增强最快,滇南至滇西南等区域挤压应变积累最明显,且2011年缅甸7.2级地震的发生未改变这一地区的应变积累趋势。     

基于GPS结果的川滇地区地壳形变有限元数值模拟

依据川滇地区的主要活动构造,构建该地区现今地壳形变的有限元模型,以高精度的GPS速度场作为外部约束条件,以本研究区域内部主要断层的滑动特征作为内部约束条件,对川滇地区现今地壳变形进行数值模拟,得到该地区地壳运动的速度场和应力场。应力场模拟结果表明,在各断层交汇处,特别是甘孜—玉树和鲜水河断裂交汇处两侧、小江和红河断裂交汇处北侧、则木河和小江断裂交汇处应力集中现象明显。     

利用GPS数据研究中缅边界地区现今地壳形变特征

中缅边界地区位于缅甸弧东缘—青藏高原东南缘—巽他板块的衔接地带,地质构造复杂,区内多条活动断裂横跨中缅两国.为了研究中缅边界地区现今地壳形变特征,本文收集处理1998至2020年中国和缅甸的GPS数据,获得了中缅边界地区高空间分辨率的GPS速度场,并采用多尺度球面小波方法计算了多尺度应变率场.结果表明：（1）印度板块向缅甸块体东侧强烈挤压俯冲作用导致位于缅甸弧的GPS测站以约30 mm/a的速度沿NNE向随着印度板块向青藏高原推挤,缅甸弧地区剪切应变积累明显,主压应变率在弧外侧表现为垂直构造走向的近东西向挤压,在弧内侧与伊洛瓦底江盆地表现为平行构造的近南北向挤压.实皆断裂处于主应变率与剪应变率的高值区,存在分段活动性：北段两侧的速度呈现明显的差异,剪切应变积累显著,呈现右旋剪切运动和缩短;中段以约20 mm/a的速度向NNW向运动,具有右旋走滑兼拉张特征.（2）川滇块体围绕东喜马拉雅构造结顺时针旋转,GPS速度方向从构造结北侧的近东西向运动偏转到川滇菱形块体为向南或东南运动,并在滇西南地区呈弥散型分布,速率向东南逐渐减小.其中,小江断裂带总体为左旋走滑.红河断裂中段具有较低的走滑速率,...     

根据GPS大地测量资料计算的板块运动和地壳形变

我们使用了全球定位系统（GPS）4年的大地测量资料计算了：（1）6个主要板块之间的运动；（2）板块边界带上10个点的相对板块运动。大地测量速率与刚性板块之间的统一性的标准误差，对水平速率（一维）约为2mm/a，我们根据GPS估算结果描述成对板块之间运动的15个角速度中的每一个角度，与全球板块运动模型NUVEL－1A中的响应角速度无明显的不同，而后者是取过去3Ma的运动均值。观测到太平洋板块相对于欧亚板块和北美板块的运动比采用NUVEL－1A预测的要快得多，支持了甚长基线干涉测量（VLBI）得到的太平洋板块运动在过去的若干Ma中加快的结论。欧亚－北美的转极处于NUVEL－1A的北端，与这样的一种假设是一致的，即：极点最近向北穿过东北亚朝勒拿（Lena)河三角洲（俄）附近迁移，位于卡斯凯迪亚消减带的主要冲断层上的维多利亚，以消减板块速度的30％作相对于主要板块内部运动，支持了冲断层在大陆架和陆坡下面被锁住的观点。     

云南小江断裂带现今地壳形变特征与地震

通过小江断裂带现今地震地质及地壳形变测量资料的综合分析，讨论了走滑断裂带挤压隆起和拉张下沉相间出现的变形特征。分析其与历史地震分布的相关关系后认为，挤压隆起和拉张下沉这一变形特征综合反映了小江断裂带现今活动过程中应变积累调整的变化过程，它对区内地震危险性分析及未来强震潜在震源区的确定都有十分重要的现实意义