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。     

渭河盆地及邻区现今地壳形变及构造特征研究

基于2009—2014年渭河盆地及邻区GPS资料,利用Shen提出的连续形变场与应变场计算方法,获得渭河盆地及邻区的水平形变场及应变率场,结合构造地质、地震目录等资料对渭河盆地及邻区的现今地壳形变及构造特征进行研究,并得到如下结论:(1)鄂尔多斯地块南缘西段和东段GPS形变场变化差异明显,六盘山—陇县—宝鸡断裂带形变场...     

基于GPS应变与震源机制解应力反演喜马拉雅构造带现今地壳形变特征

喜马拉雅构造带及其临近区域是印度板块与欧亚大陆板块挤压碰撞的前缘地带.本文利用GPS实测速度场与震源机制解数据分别计算了研究区域现今地壳岩石圈表面的GPS应变场及岩石圈内部的主应力分布,研究了印度板块持续挤压作用下板块边界带地壳岩石圈现今地壳形变的空间分布特征.结果显示,南北向的剧烈挤压变形与东西向的拉伸变形是现今青藏高原南缘地壳岩石圈的主要变形特征.其中南北向的地壳挤压变形主要集中在主前缘冲断带与雅鲁藏布江缝合带之间.东西方向上,南北走向的亚东—谷露断裂是区域地壳东西向伸展变形的重要分界断裂.75°E是研究区域地壳形变的另一条显著不连续边界,其西侧地壳主压应变强度低、方向弥散且最大主压应力方向一致性较差,而东侧地壳主压应变方向与主压应力方向以及地壳水平运动速度场方向均具有较好的一致性.布格重力异常的小波多尺度辨析结果显示该分界带与循喜马拉雅西构造结楔入欧亚大陆的印度板块密切相关.     

基于GPS的江苏南部现今地壳形变特征分析

基于2007-2009年江苏南部GPS资料,借助多面函数法及位移-应变模型求取了研究区的速度场及应变特征参数,结合地质构造背景及地震活动性对该区地壳形变特征进行分析.研究结果表明：（1）江苏南部现今地壳整体朝南东向运动,临海地区与内陆地区速度差异较大,量值在5～10 mm/a;（2）研究区域呈现面应变正负交替出现的规律,在泰州、南通、嘉定出现面膨胀、剪切应变高值区,未来发生中强地震的可能性较大;（3）江苏南部地区地壳运动受太平洋板块、菲律宾海板块和欧亚板块的共同作用,构造机理复杂.     

渭河盆地现今地形变特征研究及地震活动分析

1970年有台网记录以来,渭河盆地共发生4.0级以上地震2次,均发生在渭河断裂和临潼-长安断裂交界处附近.其中渭河断裂带为渭河盆地一条最显著的地震活动带,自公元前280年以来有20次5级以上地震与该断裂带有关.     

基于最小二乘预估法计算渭河盆地地壳水平应变

本文采用最小二乘预估法探讨了渭河盆地地壳水平应变分布问题,该方法首先是把GPS的位移当作为随机信号,然后利用计算点与观测点之间的距离来构建协方差与自协方差矩阵,从而通过求导计算区域水平应变.结合2004-2007年的GPS观测资料,对渭河盆地水平应变进行计算,结果表明渭河盆地主应变呈现出空间分布不均匀性,山区和盆地应变性质相反,山区处于挤压状态,盆地处于拉张状态.宝鸡西部位于最大剪应变的高梯度区,其挤压应变起主导作用.     

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。     

渤海盆地的现今扩张运动

关于渤海盆地的扩张,前人已有很多研究成果.但是,对渤海盆地现今扩张的主方向,扩张的速率和笵围迄今还不清楚,本文试图探讨之.根据中国地壳运动观测网络GPS网1998~2004年的观测结果,建立了渤海盆地周围地区相对于欧亚板块的速度场.将该区划分为8个块体,建立了各块体的速度模型,得到该区的水平形变速度场和应变场.分析形变速度场和应变场的空间变化,发现渤海及周围地区呈现明显的NW-SE方向的双向扩张运动,扩张速率为2.5±1.8 mm/a.NW-SE与NE-SW方向扩张范围分别为310 km与 410 km.渤海盆地扩张的范围与华北地壳最薄的区域基本一致,这表明上地壳的扩张变形与上地幔的隆升密切相关,岩石圈减薄和岩浆上涌使上地壳发生拉张变形,使渤海地区发育成一个拉张盆地.     

多面函数法在钻孔应变时序资料处理中的应用

基于现有的钻孔应变连续观测资料,将多面函数拟合法应用于时序资料的处理,讨论了核函数选择不同参数对于拟合效果的影响,得到了最优的拟合结果并分析了其反映的原始数据的物理内涵及应用方向,同时与多项式拟合法的拟合结果进行了简要对比。     

基于改进多面函数和球面整体应变法计算华北中部地区地壳水平应变

华北地区的形变信息较弱,计算应变场时应在避免引入系统误差的同时进行精度评定。本文综合采用改进多面函数法和球面整体应变法构建无偏应变计算模型,基于CMONOC的GPS连续站时序数据计算华北中部地区的应变率,根据误差传播率计算相应误差,评估应变率计算的精度和可信度。结果表明,采用基于改进多面函数法和整体球面应变法的无偏应变计算模型计算弱应变地区应变率是可行的,且精度和可信度都较高。     

多面函数拟合在地壳水平运动研究中的应用

多面函数拟合法已被应用于地壳垂直形变模型的分析中。本文利用这一曲面拟合理论研究了地壳水平形变模型，详细推导了相应的公式，为本方法的进一步研究与应用提供了几点启示     

利用强震震源机制解资料反演中国大陆及其邻区的形变场模型

搜集了1900-2013年间发生在中国大陆及其邻区的震源机制解资料,详细整理了其中的70个7级及以上大震的震源参数、地表破裂带和地表位移资料。根据资料的完整程度将地震分成三类：A类存在地表破裂和地表位移观测资料;B类存在地表破裂资料,但缺少地表位移观测数据;C类缺少地表破裂带和地表位移观测资料。对B类和C类缺少地表位移观测数据的地震,利用三角形模型模拟其位移分布。再根据地表位移分布及地震破裂带与本文使用网格模型之间的位置关系将地震分段。最后,利用分段前、后的地震数据和改进的双三次样条方法反演研究区域的形变场模型。结果表明：①大震资料的分段处理改进了地震数据的反演结果,提高了反演模型的合理性和空间一致性;在喜马拉雅断裂带,形变场具有更好的连续性,其变形特征与地质等数据的反演结果基本吻合;塔里木盆地和阿尔金断裂的形变量减小,与该区域较低的地震活动性一致;戈壁—阿尔泰的变形从SE的挤压和ＮＥ的拉张调整到NE的挤压和NW的拉张;鄂尔多斯西缘的拉张分量明显减小。②113年的地震资料解释了印度板块向欧亚板块运动总速率的30～50%,存在20mm/a左右的速度亏损,该亏损量可能包括断层蠕动、褶皱等非震形变,未监测到或者缺失的地震,及以弹性应变能形式存在通过潜在地震释放的应变。     

利用强震震源机制解资料反演中国大陆及其邻区的形变场模型

搜集了1900-2013年间发生在中国大陆及其邻区的震源机制解资料,详细整理了其中的70个7级及以上大震的震源参数、地表破裂带和地表位移资料。根据资料的完整程度将地震分成三类: A类存在地表破裂和地表位移观测资料; B类存在地表破裂资料,但缺少地表位移观测数据;C类缺少地表破裂带和地表位移观测资料。对B类和C类缺少地表位移观测数据的地震,利用三角形模型模拟其位移分布。再根据地表位移分布及地震破裂带与本文使用网格模型之间的位置关系将地震分段。最后,利用分段前、后的地震数据和改进的双三次样条方法反演研究区域的形变场模型。结果表明:①大震资料的分段处理改进了地震数据的反演结果,提高了反演模型的合理性和空间一致性;在喜马拉雅断裂带,形变场具有更好的连续性,其变形特征与地质等数据的反演结果基本吻合;塔里木盆地和阿尔金断裂的形变量减小,与该区域较低的地震活动性一致;戈壁一阿尔泰的变形从SE的挤压和NE的拉张调整到NE的挤压和NW的拉张;鄂尔多斯西缘的拉张分量明显减小。②113年的地震资料解释了印度板块向欧亚板块运动总速率的30~50%,存在20 mm/a左右的速度亏损,该亏损量可能包括断层蠕动、褶皱等非震形变,未监测到或者缺失的地震,及以弹性应变能形式存在通过潜在地震释放的应变     

基于最小二乘配置的板块边界地壳形变应变特征分析

北美板块边界属于地震高风险区域,为了更好地了解该区域地壳形变及应变的变化特征,本文利用北美板块边界PBO网络1997-2008年的GNSS高精度速度场信息,基于欧拉旋转矢量扣除背景场刚性运动后,顾及区域速度场的统计学原理,利用球面最小二乘配置算法拟合推估该区域地壳连续速度场,最后基于速度场与应变场的微分关系在球面上解算...     

基于地震活动特征的鄂尔多斯西缘现今构造变形模式的限定

文中针对1990—2018年间发生在鄂尔多斯西缘的地震事件,采用双差定位法获得其中4 417个事件(M≥1. 0)的精确定位结果;利用CAP方法求解了54个地震(M≥3. 5)的震源机制解,并收集了15个前人获取的震源机制结果,综合研究了区域内地震事件的空间分布规律、主要活动断裂的深部几何结构和区域构造应力场特征。小震精定位结果揭示M≥3. 5地震震中位于主要活动断裂的边缘,刻画出较为清晰的断裂几何学特征。震源机制解反映海原断裂、香山-天景山断裂和烟筒山断裂以压扭性质为主;黄河断裂以伸展为主;西秦岭断裂表现为压扭性质。综合小震精定位和震源机制解结果,并结合研究区内已发表的活动构造和地球物理资料,证实了鄂尔多斯西缘受青藏高原、阿拉善和鄂尔多斯3个地块的共同作用,表现出不同的构造变形模式,同时活动断裂之间的次级块体也存在明显的运动差异。香山-天景山断裂以南的区域自第四纪早期整体向SEE运动,而银川盆地以及黄河断裂东缘的块体向SE运动。     

利用GPS数据探讨北天山东段现今地壳应变场演化特征——重新认识2016年呼图壁MS6.2地震

利用2009—2011、2011—2013、2013—2015年GPS形变资料,借助最小二乘配置方法、位移与应变的偏导关系,计算获得北天山东部应变场的动态演化结果,重新认识北天山东段构造区的现今活动特征,探讨应变场三个周期空间分布特征与2016年呼图壁6.2级地震的内部联系。结果表明:(1)区域地壳运动速率与应变场强度在时间上表现为“弱-强-弱”的变化特征,主应变率以NNW或NNE向的主压应变为主,第一、三周期N-S向主压应变较小,约(1~2)×10^-8/a,第二周期变化显著增强,约(1~6)×10^-8/a,第三周期滑动速率显示北天山东段呈“强[(2.2±0.4) mm/a]-弱(不明显)-强[(3.0±1.0) mm/a]”的右旋走滑特征;(2)地震可能更易发生在面应变率场等值线四象限中心区域或正、负过渡区的高密度梯度带内部,这可能是地震孕育过程中利用GPS资料观测到的形变前兆;(3)强震更易发生在剪应变率(最大剪应变率)的高值区或边缘区;(4)相对于面应变率与最大剪应变率等应变场物理量,主应变率更适用于在块体运动方向与性质上给出解释。