利用非连续变形数值方法研究块体运动及其应力场初探

依据非连续变形数值分析方法 (DDA法 )的基本理论 ,提出利用地壳形变观测资料解算块体运动及其应力场的“位移载荷法”,给出了相应的计算公式。根据断裂分布格局建立华北不连续块体模型 ,利用经过重心基准变换的华北 GPS网观测资料计算了块体的运动方向 ,结果与观测资料比较吻合 ,块体视应力场的计算结果反映了本区的应力场状况。初步研究表明 ,DDA是一种值得进一步深入研究的新方法。最后对存在的问题和应用前景作了阐述。     

断层带及其周围块体系统的非连续运动变形模拟

从工程块体系统非连续变形分析的基本理论出发 ,在严谨的运动学、力学基础上 ,给出了利用大地测量数据 (包括空间大地测量 ,跨断层测量 ,形变测量等 )分析断层带及其周围块体系统非连续运动变形的基本方程和方法。此方法除具有有限单元法的优点外 ,还能根据具体情况采用各种形状的弹性块体划分 ,对不同的断层和块体间的接触、滑动、张开选取不同物理参数 ,并把系统的大位移和大变形视为小位移和小变形的迭加。文中给出了计算公式和正反分析算例。     

中国大陆西部地区现今的块体运动

根据中国地壳运动ＧＰＳ监测网１９９２～１９９６年３次复测结果,分析了我国大陆西部地区现今块体运动的基本特征,结果表明：印度板块向北推挤是我国西部块体褶皱运动和变形的根源;由於内部次级断块的边界条件和受力方式不同,块体边界和内部构造形变亦具有明显的差异。块体运动主要特点表现为：（１）喜马拉雅向南弯曲的弧形边界东西两端,印度板块推挤运动方向不同,导致了弧前方的亚板块和构造块体的运动方向呈扇形散开;（２）青藏高原主体在南北向缩短、东西向延伸的同时存在着明显向东的物质侧向滑移;（３）重要块体分界带和褶皱带两侧运动矢量的比较表明,阿尔金断裂为左旋走滑,天山、祁连山均呈压性;（４）由设置在不同块体的ＧＰＳ测站南北向和东西向运动速率及速率的平均值得到的块体运动速率和方向,呈有规则的变化,其变化规律与地质、地球物理结果具有较好的一致性。     

伽师地区强震群前后地壳运动变形的数值模拟

运用 DDA( Discontinuous Deformation Analysis)方法 ,用 GPS测量资料模拟了伽师强震群前后的地壳运动及变形的演化过程。模拟结果表明 :1994～ 1998年整个研究区域以南北向压应变增大为主 ,帕米尔东北侧和南天山的应变率较大。伽师及邻近区域有明显的南北向挤压为主的应力集中。若强制应力集中块体沿最大剪应力方向 ( NEE向 )破裂 ,在伽师地区会出现显著的应力降。相对喀什的速率场表明 :帕米尔与南天山有较大的南北向相对挤压运动 ,由于帕米尔向北运动的带动使塔里木块体有微弱的右旋运动。破裂后托特拱孜断裂和柯坪断裂出现相对左旋运动 ,能量有沿着断裂向北东东方向传递的趋势。     

利用GPS资料求解中国大陆应变场的新方法

探讨利用边长变化方法解算区域应变场,并用该方法对1999-2001年中国大陆及周边区域网GPS测站边长变化量进行分析,给出了该期间的中国大陆应变率场变化.分析结果表明:对大范围、密集的GPS测站的边长变化量进行连续变形分析,既能揭示中国大陆地壳应变的总体分布,又能显示局部地区的构造获得.总体上,中国大陆构造的水平变形强...     

用双三次样条函数和GPS资料反演现今中国大陆构造形变场

将中国大陆现今构造变动视为一种连续的地壳变形,利用双三次样条函数模拟了近期GPS测定的大陆内部及周边地区412个测站速率,反演大陆地区自洽的构造变动速度场和应变率场.模拟结果显示:印度板块与欧亚板块的碰撞、挤压是构成中国大陆内部岩石层水平形变的主要驱动力.印度板块在东喜马拉雅构造结深深插入青藏高原,造成地壳大规模的缩短和抬升.青藏高原东南部的喜马拉雅带、拉萨和羌塘地块以及青藏高原东南边的川滇地区,内部构造活动强烈,其内部的构造变形包含地壳碎片的冲断、褶皱和侧向逃逸.大陆地壳(或岩石圈)的增厚,尤其是喜马拉雅山脉南北向的快速缩短和青藏高原东西向的缓慢拉张,大约吸收了印欧板块会聚量的85%,西藏中东地区东西向的拉张速率达到了(16±2.0)mm/a,且顺时针方向扭转明显.印度板块相对欧亚板块运动的欧拉极为(29.7°N, 19.3°E, 0.392°/Ma);华南地块相对于欧亚大陆向东(102°±7.4°)南的运动速率是(11±1.54)mm/a,华南块体相对欧亚板块运动的欧拉极为(62.25°N, 126.56°E, 0.141°/Ma);塔里木地块相对较稳定,其西部运动速度高于东部运动速度,作顺时针方向旋转.总体上讲,中国大陆运动方向为北偏东呈辐射状,从西部近南北方向的运动转向东部地区东南方向的运动,绕东喜马拉雅构造结有一顺时针方向的旋转.横穿喜马拉雅构造带及青藏内部的南北向压缩速率为(19±2.0)mm/a,横穿西天山构造带的南北向压缩平均速率为(13±1.5)mm/a,横穿东天山构造带的南北向压缩平均速率为(6.0±1.4)mm/a.阿尔金断裂带的左旋走滑速率为(6±1.2)mm/a.     

对青藏东北缘现今块体划分、运动及变形的初步研究

利用2维非连续变形分析方法（DDA），以位移代替围压作为边界约束力，研究青藏东北缘现今块体划分及其运动变形。根据该地区地质构造及地震活动，以GPS点测量位移作为模拟结果约束点，得出了较合理的块体划分模型和随时间演化的主应变分布图，并把应变高值区与近几年来发生的5级以上地震作对比，得出了研究区内地震危险性可能较大的区域。另外，对模拟的甘青块体与阿拉善块体的边缘带断裂左旋运动做了大概计算。     

汶川震后龙门山周边活动地块构造变形及断裂活动

利用1999~2013陆态网络观测资料,计算汶川地震前后龙门山地区周边活动地块应变率场分布及欧拉旋转矢量,基于Okada矩形位错模型,反演块体边界主要断层活动性状,分析研究区域现今构造变形和应变分配,并讨论汶川地震对上述过程的影响。研究表明,巴颜喀拉东部、川西北、滇中等活动地块向南东向运移的同时自身作顺时针旋转;由于龙门山断裂、丽江-小金河断裂等逆冲带对地壳应变的吸收与调整,研究区域地壳变形由西向东逐渐减弱,区域地壳变形以连续渐变为主要特征;汶川地震使巴颜喀拉块体、川西北块体的南东向运移加速,并增强了安宁河-则木河-小江断裂带左旋走滑运动和丽江-小金河断裂的逆冲运动。     

鄂尔多斯块体周缘中小地震震源机制及应力场特征

利用基于P波初动和振幅比反演震源机制解的HASH方法,得到鄂尔多斯块体周缘2008-01~2014-06共1 700个ML2.5以上地震的震源机制解,从中选取结果较为可靠的1 581个地震的震源机制解,将研究区域划分为1°×1°的网格,采用阻尼区域应力反演方法（MSATSI软件）获得了研究区域内中小地震震源机制解特征和应力场图像。鄂尔多斯块体周缘震源机制解类型以正断和走滑为主,应力场反演结果表明,鄂尔多斯周缘应力状态以拉张为主,局部区域存在剪切、挤压。块体北缘和西缘的最大水平主应力优势方位为 NE向,一致性较好;块体东缘和南缘的最大水平压应力方向与区域内主要活动构造方向基本平行,东缘最大水平主应力方向从南段的近EW向、NEE向逐渐过渡到NE向,南缘是NWW-SEE 和近 EW向。通过分析研究区域应力状态和最大水平主应力方向认为,银川-吉兰泰南端近NS向活动断裂的剪切应力状态的出现,是由于近NS向活动断裂在NE向挤压应力作用下发生了右旋剪切运动;块体西南缘NEE向的挤压和剪切的应力状态与青藏块体对鄂尔多斯块体的直接作用,以及六盘山断裂带第四纪以来强烈的挤压性质及左旋走滑运动有关;大同盆地出现局部剪切应力状态可能与盆地下方的火山有关。     

中国大陆现今垂直形变特征的初步探讨

利用GPS观测资料进行大范围的垂直形变特征研究是本文研究的重点。通过网络工程基准站和基本站的GPS观测资料，绘制了中国大陆的垂直速率等值线图像，并对中国大陆垂直运动特征进行了定性的分析，结果表明：中国大陆垂直运动在70％以上的区域表现为沉降运动，在青藏高原和除北京外的整个华北块体及燕山块体的垂直运动表现为隆升的趋势。中国大陆西北和东南、西南和东北的整体垂直运动呈一种斜对称状态。对基于GPS观测所得的等值线图与基于水观测所得的等值线图进行了比较，比较结果显示，除了华南块体外，二者在整体趋势上比较一致。     

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。     

RECENT TECTONIC DEFORMATION ANOMALY AND EARTHQUAKES IN GANSU-NINGXIA-QINGHAI AREA

1　IntroductionAccordingtogeologicalstructure ,theGansu Ningxia Qinghaiareabelongstothenortheastmar ginofQinghai Tibetblock .Thisareahasbeenpaidmuchattentionby geo specialistsinChinaandabroadbecauseofitssignificanttectonicmovement,itsintensiveseismicity ,anditsimportanceinearth quakehazardmitigation .IntheDevelopmentPro gramonNationalKeyBasicResearchesundertheProject“MechanismandPredictionofContinentalStrongEarthquakes”,themechanismsofcontinen talstrongearthquakesarestudied ,usinghypo…     

中国大陆东南边缘海现时地壳运动与地震动力学综合研究

在东亚大陆动力学和西太平洋动力学背景下 ,定量研究中国大陆东南边缘海的现今区域地壳运动、动力学及地震危险性。基于 1994～ 1998年福建 -台北网、中国大陆网、台湾 -吕宋 (菲律宾 )网和东亚大陆及西太平洋的 IGS网等 4种不同空间尺度的 GPS测量结果 ,结合近 10 0年来的强震震源机制解、近 2 0余年来跨断层形变网、精密水准网、激光测距网及原地应力测量等结果 ,以及地球物理数值模拟与地质学成果 ,通过对多层次构造运动的分析、多学科结果的互验互补和整体综合研究 ,获得如下结果 :( 1)本研究区同时存在陆、海相互对进的两种地壳水平运动 :大陆东南沿海 11～ 12 mm/ a向东南、海洋对大陆 3mm/ a向西北以及台湾东海岸 53mm/ a向西北的运动 ;( 2 )台湾岛可能存在着以 2 4°N附近为其旋转轴的右旋运动 ;( 3) GPS和地形变测量求出现今区域应力场主压应力方向为 NW( NWW)向 ,与不同时间尺度的地震学和地质学结果一致 ;( 4 )观测与数值模拟共同证实 ,印度板块和菲律宾海板块对欧亚板块的联合动力作用是导致本区上述地壳运动的原因 ;前者导致的地壳运动速度比后者约大 4倍 ,但前者仅导致准均匀场 ,而后者则可产生变形局部化过程的非均匀场 ,从而为强震孕育提供动力 ;( 5)菲律宾海板块在台湾东侧对欧亚板块     

构造块体的相对运动和应变

在确定构造块体在球面上相对运动参数的基础上,进一步给出了描述构造块体内的应变变化及参数和确定这些参数的方法。讨论了将相对运动和应变变化综合起来以更充分地描述地壳运动和变形的模型。结合相对运动参数,提出了一种逐渐趋近的变形分析方法。     

新疆伽师地区现今构造运动和地形变GPS监测的初步研究

对伽师及帕米尔东北侧地区的GPS监测网进行加密和复测,采用GPS高精度数据处理软件进行解算,获得了高精度的观测结果,基线的相对精度达10-8～10-9.根据观测结果,初步得到了该地区的现今地壳形变速率图及各基线矢量的时间序列.结果表明,伽师地区向北推移、塔里木盆地对天山的正向挤压是该区地壳运动的主要方式.     

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