芦山地震前后川滇地区地壳水平形变特征研究

为获取芦山地震前后川滇地区地壳的形变特征,利用陆态网2009—2013年和2014—2016年两期全球卫星导航系统(GNSS)水平速度场资料分别计算并对比分析了地震发生前后主应变率场、最大剪应变率场、面膨胀率场及基线长度的变化情况。结果显示芦山地震之前龙门山断裂带主要以压缩应变为主,面压缩应变和最大剪应变均处于高值区,震后能量部分释放,压缩形变程度减弱,但其西南方向的安宁河断裂带和鲜水河断裂带南段出现明显的压缩应变高值区,同时南汀河断裂带附近也呈现较明显的压缩应变。岷江断裂带附近区域的压缩应变虽然减弱,但仍然没有改变它的应变状态,这可能促使了2017年九寨沟Ms7.0地震的发生。     

天津地区的水平形变特征

根据天津及周边地区GNSS连续观测站资料,在计算得到各站三维站坐标时间序列结果的基础上,文章分析了天津地区GNSS基线时间序列的变化情况和水平形变变化特征.结果显示,天津地区总体呈现压扭变化,不同地段存在差异.天津地区NE-SW向和NW-SE向GNSS基线的伸长和缩短变化呈北西向条带状相间分布.日本3·11地震使天津地壳出现近东西向拉张为主的活动,一定程度上释放消减了天津地区的挤压应变.     

汶川地震孕育过程中变形场变化特征研究

揭示与地震孕育过程相关的变形场特征是判别地震孕育阶段及地震危险性的一个重要途径。收集汶川Ms 8.0地震震中区汶川台自2002年10月至汶川地震前的地倾斜观测数据,利用小波分析方法和分段拟合方法,提取了震前地倾斜变化的阶段性特征;利用2001年以来全球卫星导航系统（global navigation satellite system, GNSS）站坐标日解数据,计算了震中附近的泸州GNSS站与周围GNSS站间基线,通过基线变化与区域地震的Benioff蠕变结果的对比,发现了二者的协同性特征。分析结果表明,2004年底汶川台地倾斜速率出现显著下降,西向倾斜速率由230 ms/a减少到130 ms/a;2007年初至发震前减少到60 ms/a;2007年底至发震前未出现指数型加速变化。广州-泸州GNSS基线在2005年初开始的加速缩短异常与Benioff蠕变亏损异常具有较高的相关性,相关系数为0.89;该基线加速缩短持续时间约2.5 a,对应地震的震级估计为7.9级,与汶川地震震级相当,反映了其与汶川地震的应变积累具有一定的相关性。2004年苏门答腊Ms 8.9地震的发生对川滇地区应力应变场影响较为显著,对汶川地震的孕育发生起到了加速作用。研究结果对于认识地壳形变观测的意义及创新地震预测思路具有参考价值。     

用GPS技术探讨福建沿海与台湾海峡地壳形变特征

本文利用GPS观测资料,采用连续介质力学和刚体运动学模型。对福建沿海和台湾海峡地壳形变特征进行了分析,给出了该地区的地壳速度场,主应变率等值线,线应变稿费等值线,面应变率和站厚大剪应变率等值线分布图,并根据台北GPS观测站的观测资料,对两岸地壳运动状态进行了初步分析,最后,对造成福建沿海地壳运动特征的力源作了初步探讨。     

GNSS网形变化的区域地壳形变信息提取方法

针对GNSS三维无约束平差不依赖基准且拥有高精度几何网形的特点,以GNSS监测网作为一个整体的时空观测单元,由GNSS网测站间相互关联的所有基线长度和基线夹角变化综合衡量网形的变化,用网形的变化集中反映区域地壳形变信息。利用地壳形变高空间相关性的特点,采用主成分时空响应分析的方法实现了区域地壳形变信息的快速提取。通过对2013年芦山Ms7.0地震近场区域陆态网GPS基准站2010—2014年观测数据的解算,提取并分析了对应地震前后近场区域地壳形变时空分布特征及形变的动态演变过程。     

川滇地块现今地壳运动速度场解算与分析

利用GAMIT10.4和BERNESE5.2软件,分别对川滇地区中国地壳运动观测网络51个GNSS基准站2010—2014年的观测数据进行处理。两者解算所得单日解基线和坐标时间序列离散度优于10mm,且变化趋势一致,吻合度较高。基线重复率水平向优于1+4×10-9 L;垂向优于4+6×10-9 L(单位mm,其中L表示基线长度,单位m)。利用PL+VW噪声模型进行了速度估计,获取了川滇地区相对欧亚板块地壳运动速度场。结果显示:除滇西南地区呈现出由西向东的增大趋势外,川滇块体其它区域地壳运动特征由北往南、由西往东呈逐渐衰减趋势;运动方向持续围绕喜马拉雅东结点作顺时针旋转,且仍然存在着南北向强烈的挤压特征。以安宁河-则木河断裂、小江断裂和红河断裂为界,选用了两侧能反映震间断裂构造特征的GPS测站,分析了断裂两侧的速度差异。并利用平行断层的速度剖面,拟合反正切函数变化趋势,获取了断裂带可能的变形宽度。     

东日本Mw9.0大地震前、同震及震后地壳水平运动

利用“中国地壳运动观测网络(二期)”245个GPS连续观测站及其他站的大量观测结果,采用离震中很远的7个GPS站作为位错参考框架,得到2011年3月11日东日本Mw9.0大地震的同震水平位移和应变。此种参考框架的位移场解,符合弹性位错模型离震中很远且水平位移接近于0的要求,不仅有利于位错模型反演,也有利于合理分析此次大地震同震水平位移的影响范围。地震前后区域参考框架下远场GPS连续观测位移时间序列和同震位移弹性位错模型反演结果表明,东日本大地震同震水平位移既是地震断层破裂的结果,也是远场震前数月或数年水平位移的弹性回跳,据此可以进一步确认这些站震前水平位移前兆异常。由于这些震前异常位移中亦包含了同震位移量(方向相反),因此,弹性位错模型为定量研究大地震前远场地壳运动异常提供了一种理论模型。位错参考框架中的同震位移及其位错模型和区域参考框架的位移时间系列的综合研究有助于对此次大地震地壳运动异常的认识。这种持续时间为数月至数年的弹性形变异常,可以为大地震的中短期预测提供依据。     

中国西部现今地壳形变与地震活动特征

以1999-2004年间中国西部地区近650个GPS站点的观测资料为基础,采用二维“高张力样条”函数内插算法获得了连续地壳形变场。结果表明,相对于稳定欧亚参考框架,中国西部现今地壳运动西强东弱,北向运动从西向东逐渐减弱,东向运动逐渐增强,青藏高原东缘及附近地区是东向运动的消减区带;主应变从西向东由压缩应变转变为拉伸应变;最大剪应变主要位于喜马拉雅地块及其东部地区;中国西部地区地震活动在空间分布上似乎集中发生在印度板块北东向挤压欧亚板块的两条共扼带内,与地壳形变场有一定对应关系,地壳形变的高应变率区为中强地震多发地带。     

GPS在现今地壳运动与地震监测中的初步应用

以“中国地壳运动观测网络”科学工程项目产出的GPS观测资料为基础 ,采用球坐标系下非连续变形算法对资料进一步做了形变计算 ,以此为基础 ,对我国大陆地块及其边界带运动与形变进行了分析。对GPS基准站的连续观测序列采用小波变换进行分解变换 ,分析了部分震例 ,探讨了GPS连续观测序列提取地震前兆的方法。     

GNSS揭示的汾渭盆地及周缘现今地壳运动与应变差异

利用汾渭盆地及周缘地块2011—2017年高精度GNSS (global navigation satellite system)监测资料,分析了区域现今地壳运动差异性与形变特征,并基于球面最小二乘配置法构建了区域运动变形模型,反演获得了区域应变场,定量解译了不同区块间的应变差异特征。结果表明,区域地块间现今拉张或压缩速度约为1～2 mm/a;区域整体表现出北西-南东向拉张应变特征,且典型域应变剖面定量揭示出汾渭盆地在周边地块差异性变形中的"调节带"作用;2008年汶川地震与2011年日本宫城地震后,汾渭盆地的地震活动率在短时期内有所下降,且最大剪应变呈减小趋势,其原因可能与同震及震后效应减缓区域的应变积累有关。     

利用HHT-EEMD方法分析云南区域GNSS应变时序孕震信息

地震的孕育和发生本质上都是地壳内部应力、应变能逐渐积累并突然或缓慢释放的结果,研究应变的变化过程对于地震危险性的判定具有重要意义。本文基于云南区域2013—2019年GNSS格网应变时间序列,利用专门适用于非线性非平稳信号处理的热门时频分析方法—整体经验模态分解（ensemble empirical mode decomposition,EEMD）的希尔伯特-黄变换（Hilbert-Huang transform,HHT）分析方法,探索云南区域中强地震前GNSS应变时序的时-频-能量分布特征,尝试挖掘应变时频信号中所携带的孕震信息。利用23号、42号格网对应的地震进行震例分析,结果显示：EEMD具有分频剖面的类似特征,它能够依据数据的时间特征尺度进行信号分解,较好地剖析信号在不同频率尺度上的变化特征;Hilbert变换能够通过瞬时频率、瞬时振幅等方式突出信号的局部瞬时特性,在固有模态分量（intrinsic mode functions,IMF）异常曲线识别无效的情况下仍能凸显异常;通过EEMD、残差趋势项分析、IMF异常识别和Hilbert变换综合动态分析应变时间序列的分析方法,能够在部分地震前夕发现一些潜在异常信息,为未来云南区域强震危险地点的判定提供一定的参考。     

基于小波变换的地震前后GNSS ZTD异常变化分析

地震前后的水汽变化特征分析可为震前地震预测和灾后次生灾害预警提供参考.该文借助小波变换方法开展地震前后全球卫星导航系统(GNSS)天顶对流层延迟(ZTD)(水汽)的异常变化研究.通过对ZTD结合地震与降水数据来分析地震前后水汽变化特征,利用小波变换的方法分解重构ZTD数据,分析GNSSZTD在地震前后的异常变化.研究发现:地震前后存在水汽突变情况,小波变换后的ZTD能更清楚显示震后水汽变化特征与地震关系及水汽周期变化.     

川滇区域活动块体运动与应变特征地震影响分析

本文利用川滇1999—2007、2009—2015年GNSS实测速度场,通过引入平移-旋转-应变模型,构建该区域地震前后的活动块体运动和应变模型,有效对块体运动和块体的应变特征进行了分离,并据此分析了该区域地震前后块体运动和应变特征。结果表明,巴颜喀拉和羌塘块体东向运动有明显增大趋势;汶川地震后川滇块体与羌塘块体边界带相对挤压运动明显增大,巴颜喀拉-华南块体边界带南段形成了较大的挤压应变,川滇块体与华南块体相对运动没有明显变化。     

区域CORS网坐标时间序列周期特征分析

通过精密单点定位的方法获取了区域CORS网各基准站的坐标时间序列,并利用最大似然估计法和频谱分析法对其32个基准站坐标时间序列的周期特征进行了分析,获取了各基准站年周期、半年周期的振幅和相位值,以及各基准站的周期功率谱图。结果表明:GNSS基准站坐标时间序列不仅存在线性变化,还存在周期性变化,其中以U方向表征最为明显,与双差定位获得的坐标时间序列周期特性分析结果一致,说明以精密单点定位获取的GNSS基准站坐标时间序列是可靠的,可以用来分析基准站的变化特征。     

基于GNSS的青海玛多M7.4级地震的地表形变分析

2021年5月22日,青海省玛多县发生M7.4级地震,地震对区域基准站造成了影响. 本文收集了距震中400 km以内的青海省全球卫星导航系统(GNSS)连续运行参考站(CORS)的高频观测数据,以国际GNSS服务 (IGS)站和陆态网为参考基准,分别采用静态模式和动态模式分析了震后地表三维形变. 结果表明:站点位移量级随震中距的加大而呈现衰减趋势,其中距震中约35 km的江多站(JDUO)产生东偏南28.0 cm的永久性位移. 整体来讲,地震对100 km内的震源区的影响表现为走滑型运动,与震源机制相吻合,区域运动特征整体表现为拉张运动,北西-南东(NW-SE)向拉张和北东-南西(NE-SW)向挤压.      

珠峰及周边地区强震影响垂直形变特征研究

2015年尼泊尔地震对珠穆朗玛峰高程的影响,近年一直受到全世界关注。2020年珠穆朗玛峰高程测量在珠穆朗玛峰及周边地区布设了高精度的全球导航卫星系统(global navigation satellite system, GNSS)形变监测网,收集了1999—2020年跨喜马拉雅山脉的32个连续运行参考站(continuously operating reference stations, CORS)的GNSS连续观测数据。利用GNSS数据监测了珠穆朗玛峰周边地区地壳三维形变特征,定量获取了2015年尼泊尔强震对珠穆朗玛峰周边CORS同震位移,以及地震对区域地壳三维形变长期趋势的影响,特别是对该地区垂直形变的影响。研究结果表明,该区域地壳垂直形变由南至北跨喜马拉雅山脉呈明显的阶梯型分布特征;震后印度板块与欧亚板块存在加速汇聚趋势,导致震后地壳隆升速率同步增大。     

热膨胀效应对GNSS短基线坐标时间序列影响研究

天线观测墩及基岩的热膨胀效应会造成全球卫星导航系统(GNSS)基准站坐标时间序列非线性变化,本文利用长期观测数据评估了热膨胀效应对GNSS短基线时间序列周期特性的影响. 结果表明:热膨胀效应在高程上可以引起约1 mm的季节性周年信号,可以很好地解释GNSS短基线时间序列中的周期信号,而对平面方向的贡献不大,但是观测墩因日光照射受热不均产生的热弯曲对平面方向上的影响应予以考虑.      

G PS 在地震监测预报中的应用

本文介绍了G PS在地震监测中的应用,以及运用G PS资料研究区域主应变率、面膨胀率和最大剪应变率分布等情况,并进行地震预测分析,最后介绍了运用G PS进行地震预测的不足,以及与其它手段结合促进地震预报发展的具体方法。     

动态GNSS监测瞬态无震蠕滑信号提取

断层的瞬态无震蠕滑常诱发震级高、破坏性强的地震。针对其滑动速度缓慢,难以探测的问题,本文基于GNSS连续坐标时间序列的异常波动提出一种断层瞬态无震蠕滑信息的自动探测方法。首先利用独立成分分析进行时空滤波,提高坐标时间序列的信噪比;然后计算坐标时间序列波动的相对强度指数及峰度值;最后通过累积分布函数将其转换为蠕滑信号概率,进而探测断层蠕滑事件。本文模拟500 d GNSS地表位移时间序列进行仿真试验,其中包含25 d瞬态蠕滑信号。试验结果表明,当信号强度至少与噪声水平相当时可有效探测出断层的蠕滑信息。计算Akutan地区连续3年的GNSS数据后探测到一个蠕滑信号,推断其可能为火山岩强烈运动引起的无震蠕滑。通过对四川省陆态网18个测站7年的GNSS数据处理后发现了4个异常信号。