对中国大陆地壳水平变形的初步探索

根据全国ＧＰＳ网１９９４和１９９６年两期观测资料的处理结果,讨论了中国大陆地区现阶段应变场和应力场。青藏亚板块的西部和东部张应变起主导作用,中部压应变占优势,主压应变方向为北北东向;青藏亚板块东南部东南段云南地区的主压应变方向为北西向,压应变和张应变量级相当。新疆亚板块的主压应役北北东向至北东向为主,应变量存在差别。华北亚板块的主压应变方向是北东至近东西向为主导,局部地段存在差别,大部分地区压应变     

中国大陆地壳的应变应力场研究

根据全国ＧＰＳ网１９９４年和１９９６年两期测量结果,研究了中国大陆地壳现阶段的水平形变应力场。结果显示,西部青藏块体与新疆块体主压应力场为近南北至北 北东向,而南北地震带以东、长江以及北地区为北东东至近东西向,华南块体上为北 北西至北西向,与滑线场理论模型基本吻合。反映出中国大陆地壳变形的压应力主要来自印度板块与欧亚板块的俯冲碰撞。而太平洋板块与菲律宾板块对欧亚板块的作用力以及地幔向上的作用力总体     

中国大陆地壳运动与汶川MS8.0级地震孕育的关系

根据网络工程的GPS站点观测资料,计算相对中国大陆整体1999～2007年的趋势运动速率和2004~2007年的动态运动速率,用青藏亚板块和华南亚板块的参数计算龙门山断裂带的活动参量,研究了中国大陆运动场和其变化,分析了地壳运动场的特征与汶川M_S8级地震的孕育关系.结果揭示出：现今地壳的运动分区与地质新构造单元基本一致,显示现代地壳构造活动是新构造运动的继承和发展;中国大陆地壳运动的动力主要与印度板块、太平洋板块与欧亚板块的相互碰撞俯冲产生的作用力有关.汶川M_S8级地震的发生,主要是由于印度板块对青藏亚板块的向北推挤、产生侧向运动,致使龙门山断裂带遭受挤压产生能量积累所致.2004～2007年的地壳动态运动,使龙门山断裂带走滑活动加强,从稳定的压应变积累状态转入了剪切作用下的易活动状态.     

中国大陆地壳运动与汶川Ms8．0级地震孕育的关系

根据网络工程的GPS站点观测资料,计算相对中国大陆整体1999～2007年的趋势运动速率和2004～2007年的动态运动速率,用青藏亚板块和华南亚板块的参数计算龙门山断裂带的活动参量,研究了中国大陆运动场和其变化,分析了地壳运动场的特征与汶川Ms8级地震的孕育关系.结果揭示出:现今地壳的运动分区与地质新构造单元基本一致,显示现代地壳构造活动足新构造运动的继承和发展;中国大陆地壳运动的动力主要与印度板块、太平洋板块与欧亚板块的相互碰撞俯冲产生的作用力有关.汶川Ms8级地震的发生,主要是由于印度板块对青藏亚板块的向北推挤、产生侧向运动,致使龙门山断裂带遭受挤压产生能量积累所致.2004～2007年的地壳动态运动,使龙门山断裂带走滑活动加强,从稳定的压应变积累状态转入了剪切作用下的易活动状态.     

中国大陆应变应力场研究

根据1999～2009年网络工程GPS观测资料计算得到的应变率参数,研究了中国大陆地壳的应变应力场及其地壳现今的水平活动特征。结果表明,中国大陆地壳西部青藏亚板块的压应力主方向围绕藏南和阿萨姆构造结向北、东、南依次辐射撒开。新疆亚板块自西向东由近SN向变为NE向。中国大陆东部地壳的压应力主方向自北向南由NEE变为近EW向,再变为SEE向。中国大陆主压应力作用强度西部显著大于东部。中国大陆地壳西部强于东部,南部强于北部,现今西部地壳以挤压、走滑为主,东部地壳既有挤压、走滑,也有拉张。     

板内块体的刚性弹塑性运动模型与中国大陆主要块体的应变状态

建立了板内块体的刚性弹塑性运动应变模型，并对其进行了块体应变参数唯一性与速度残差中误差最小检验．根据中国大陆及周围地区的速度场，估计了8个块体的应变参数，分析了这些块体的应变状态．本文估计的各个块体的应变状态与地质学、地球物理学方法估计的结果具有很好的一致性．由喜马拉雅块体主压应变方向估计的印度板块向欧亚板块碰撞力的主方向为北东7.1．      

弹性板块运动模型研究进展

传统板块构造理论认为板块是一个刚体,实际上板块是可变形的.板块内部几年到几十年时间尺度的变形主要是弹性变形,因此应当用弹性模型描述板块运动.推导了板块的弹性运动方程,由空间大地测量新的观测成果建立了菲律宾海、太平洋和澳大利亚板块的弹性运动模型.发现三个板块内部都存在明显的水平形变.板内应变场的空间变化有明显的规律：板块边界附近的应变率最大,从边界向内部逐渐减小;在板块扩散边界附近,主张应变率大于主压应变率,主张应变轴基本上与边界的扩张方向一致;在俯冲边界附近,主压应变率大于主张应变率,主压应变轴基本上与板块的俯冲方向一致;在走滑兼有俯冲性质的边界附近,最大剪应变的方向与边界断裂的走向基本一致.由GPS观测得到的主压应变轴与由震源机制解得到的主压应力轴方向具有很好的一致性.板内的应力－应变场基本上遵循广义胡克定律.     

中国大陆地壳水平运动速度场与应变场

收集了中国大陆及周边地区GPS网的有关数据，提出了GPS网速度场的不同融合方法；经过融合建立了中国大陆及周边地区统一的地壳运动速度场，该速度场使用的有效GPS站共423个，其覆盖面积为1200万km^2；初步总结出中国大陆及周边地区地壳水平运动空间分布的基本特征；建立了板内块体的刚性弹塑性运动应变模型，对其进行了块体应变参数唯一性与速度残差中误差最小检验；根据中国大陆及周边地区的速度场，估计了8个块体的应变参数，分析了这些块体的应变状态，估计出的各个块体的应变状态与地质学、地球物理学方法估计的结果具有很好的一致性。用喜马拉雅块体主压应变方向估计的印度板块向欧亚板块碰撞力的主方向为北东7．1度。     

岩石圈流变强度与中国大陆构造运动关系的探讨

以GPS观测资料和地震学研究成果为约束，针对不同流变参数的中国大陆岩石圈模型，数值模拟了岩石粘度与中国大陆板块边界作用强度的关系，探讨了陆-陆碰撞对中国大陆分层岩石圈运动的驱动机制．给出了陆-陆碰撞驱动力、附加地形与山根浮力及热浮力对中国大陆构造运动的驱动特点．印度板块、太平洋板块和菲律宾板块对中国大陆驱动的边界作用强度之比约是4：1．25：1，所引起的水平主压应力主要集中在坚硬岩石层；而附加地形等垂直方向作用力在水平方向产生的最大主压应力则主要集中在软弱岩石层．这种垂直方向上的作用力在高原南部地区阻碍陆-陆碰撞向北的推挤运动，在高原东北部增加对其它块体的推挤作用。     

中国大陆岩石层动力学数值模型的边界条件

利用粘弹性蠕变本构关系的有限元方法,建立了中国大陆岩石层应力场及应变场的动力学模型;以中国大陆岩石层应力场的水平向最大主压应力方向的最新研究成果,以及块体水平运动的方向及速率为约束条件,用试错法得到了模型边界作用力的大小;同时分析了青藏高原重力势能对中国大陆岩石层运动格局的影响．数值模拟试验结果显示,印度洋板块对欧亚大陆的挤压作用及岩石层底部的突然剥离,是导致青藏高原目前快速抬升及正断层发育的动力源．青藏高原物质的水平侧向扩展是形成中国大陆现代构造特征的主要动力因素．模型东部所受到的边界挤压作用,主要来自太平洋板块的俯冲作用,菲律宾板块对欧亚板块的挤压作用可能非常微弱．      

利用GPS和震源机制解研究青藏块体东北部构造应力场方向变化特征

利用1970年以来至今青藏块体东北部大量的震源机制解,分时间统计其主压应力方位并求其归一化分布。根据P轴的优势分布方位,推测其主压应力方向。同时,借助有限元方法,利用GPS大地水平形变观测资料,把1999年以来青藏块体东北部大量的GPS资料经过解算,计算其最大主应变率场及最大剪切应变率场。将震源机制解P轴的主压应力方向和GPS计算的最大主应力方向进行对比,分析青藏块体东北部构造应力场随时空的变化特点及时空差异性,探讨震源机制解P轴的优势分布方位、GPS资料的最大主应力方向与地震孕育之间的关系。     

Characteristics of present-day active strain field of Chinese mainland

On the basis of the GPS data obtained from repeated measurements carried out in 2004 and 2007,the horizontal principal strain of the Chinese mainland is calculated,which shows that the direction of principal compressive strain axis of each subplate is basically consistent with the P-axis of focal mechanism solution and the principal compressive stress axis acquired by geological method.It indicates that the crustal tectonic stress field is relatively stable in regions in a long time.The principal compressive stress axes of Qinghai-Tibet and Xinjiang subplates in the western part of Chinese mainland direct to NS and NNE-SSW,which are controlled by the force from the col-lision of the Eurasia Plate and India Plate.The principal compressive strain axes of Heilongjiang and North China subplates in the eastern part direct to ENE-WSW,which shows that they are subject to the force from the collision and underthrust of the Eurasia Plate to the North America and Pacific plates.At the same time,they are also af-fected by the lateral force from Qinghai-Tibet and Xinjiang subplates.The principal compressive strain axis of South China plate is WNW-ESE,which reflects that it is affected by the force from the collision of Philippine Sea Plate and Eurasia Plate and it is also subject to the lateral force from Qinghai-Tibet subplate.It is apparent from the comparison between the principal compressive strain axes in the periods of 2004～2007 and 2001～2004 that the acting directions of principal compressive stress of subplates in both periods are basically consistent.However,there is certain difference between their directional concentrations of principal compressive stress axes.The sur-face strain rates of different tectonic units in both periods indicate that the events predominating by compressive variation decrease,while the events predominating by tensile change increase.     

汶川MS8.0地震孕育发生的机制与动力学问题

2008年5月12日四川省汶川县发生了MS8.0强烈地震.发震断层是龙门山断裂带的映秀—北川断裂.分析震前的GPS速度场发现,从巴颜喀拉块体西部到龙门山断裂带沿大约N103°E方向的缩短速率为13.0 mm/a,龙门山断裂带的右旋走滑速率1.1 mm/a,断裂带处于闭锁状态.四川盆地沿大约N103°E方向有少量的压缩变形,而沿SW方向有少量的拉张变形.同震位移场显示,这次地震可能是巴颜喀拉块体SE向逆冲与四川盆地NW向俯冲同时发生的.应变场分析发现,震前震中区的主压与主张应变率分别为-30.840×10^-9/a与13.956×10^-9/a,主压应变轴N105.4°E与震源机制解得到的主压应力轴的方向N103°E一致.由本文提出的应力-应变机制得到的断层滑动方向和走向与地表破裂调查和震源机制解得到的结果一致.印度、太平洋和菲律宾海板块与欧洲板块的相互作用是龙门山断裂带积累弹性应变能和孕育汶川地震的长期作用力.苏门达腊大地震使青藏高原和华南块体的相互作用加强,促进了汶川地震的发生.     

福建街面水库现代构造应力场分析

福建街面水库将于2006年底下闸蓄水,通过收集库区的地震震源机制解资料和本次工作得到的地震震源机制解结果,以及利用中小地震求解的综合震源机制解,本文分析了街面水库库区现代构造应力场特征:最大主压应力P轴为NW—SE方向,P轴倾角为23°;主张应力T轴为NE—SW方向,T轴倾角为3°。在这样的应力场中,主要以发生走滑型断裂运动性质的地震为主,同时还具有发生正断层运动性质的地震。     

Study on the Horizontal Deformation Strain Field in the Central and Northern Parts of Yunnan Province

Based on the horizontal deformation field and the strain field derived from the GPS data over the period of 1999～2001 in the Yunnan area, the characteristics of deformation and strain in the northern part of Yunnan Province have been studied. The results indicate that the central part of the studied area is rather stable with little crustal displacement, while the western and eastern parts are active with larger displacement. The strain field reveals that the orientations of the principal compressive strain axis of the crust and the sub-blocks in the area are NW-SE, while the orientations of the principal tensile strain axis is NE-SW. In the studied area, the tensile strain is predominatly in the northern part and the compressive strain is predominatly in the central and southern parts. The stretching direction of the shear-strain contour is basically consistent with the strike of the active fault. The strain and stress fields of the fault activity are related to the structure where the fault is located, while the activity properties of the faults are different.     

Focal Mechanism Solutions and Stress Field Inversion of Moderately Strong Earthquakes in the Northern Tianshan Area

Using the focal mechanism solutions of 24 moderately strong earthquakes in the northern Tianshan area, we carried out system cluster and stress field inversion analysis. The result indicates that, the focal mechanism solutions of moderately strong earthquakes are mainly dipslip reverse faulting in the northern Tianshan area. The principal rupture planes of earthquakes are NW-oriented. It is basically consistent with the strike of earthquake structure in its adjacent area. The direction of the principal compression stress P axis is nearly NS, and its inclination angle is small; while the inclination angle of the principal extensional stress T axis is large. It shows that the regional stress field is mainly controlled by the near-NS horizontal compressive stress. The direction of the maximum principal stress shows a gradation process of NNE-NS-NW from east to west.     

应用震源机制方法研究鹤岗煤田开采区的构造应力环境

求解鹤岗强矿震震源机制解结果,表现出走滑伴随逆断层和正断层活动、非双力偶型的多样性。两组节面优势分布方向和节面的倾角优势分布不显著,两者分布无明显规律,反映出矿井下破裂面比较复杂。矿震震源主压应力释放优势方向北西310°左右,优势倾角为25°～60°;主张应力轴走向NE,主张应力场优势方向为北东60°左右,仰角在30～70°之间;中等应力轴(N)近于垂直,优势倾角为70～90°。矿震震源机制解显示的矿区最大主应力方向与区域构造应力场的最大主应力方向近似正交,矿震震源机制主应力轴优势倾角远大于区域构造地震,反映的是矿区采煤生产的次生构造应力环境重力应力场的贡献明显。     

Fault plane solutions in Sichuan-Yunnan rhombic block and their dynamic implications

Harvard Centroid Moment Tensor (CMT) solutions for earthquakes from 1977 to 2004 showed that the stress fields are obviously different in northwestern Sichuan sub-block (NWSSB), western parts of Central Yunnan sub-block (CYSB) and eastern part of CYSB. The characteristics of the mean stress fields in these three regions are obtained by fitting to CMT solutions. The stress state in NWSSB is characterized by its sub-horizontal tensile principal axis of stress (T axis) in roughly N-S direction and west dipping compressive principal axis of stress (P axis); the one in western part of CYSB is characterized by its ENE dipping T axis and sub-horizontal medium prin-cipal axis of stress (B axis) in roughly N-S direction; the one in eastern part of CYSB is characterized by its sub-horizontal P axis in roughly NNW-SSE direction and sub-horizontal T axis in roughly WSW-ENE direction. Finite element method simulation clearly shows that the Indian Plate imposes great extrusion on Sichuan-Yunnan rhombic block (SYRB) near Assam massif. The value of the simulated compressive principal stress decreases with the distance from Assam massif. The simulated directions of the T axes in SYRB form annular distribution encir-cling Assam. For a homogeneous elastic medium with free boundary conditions on the top and bottom surfaces as well as the displacement boundary conditions derived from the GPS observations on the lateral boundaries, the computation results are consistent with the Harvard CMT solutions in NWSSB and western part of CYSB, while inconsistent with the Harvard CMT solutions in eastern part of CYSB. The inconsistency in eastern part of CYSB can be reduced when it includes inhomogeneous elastic media. The stress states in NWSSB and western part of CYSB revealed by the Harvard CMT solutions are not local, which are mainly controlled by the boundary force on the whole region. On the other hand, the stress state in eastern part of CYSB given by the Harvard CMT solutions is local, which may be affected by local topography, material inhomogeneity, and the drag force underneath.     

川滇地块的震源机制解特征及其地球动力学解释

美国哈佛大学1977——2004年的矩心矩张量结果显示, 我国川西北次级地块、 滇中次级地块的西部及滇中次级地块的东部的应力场特征有明显的差别. 应用滑动矢量拟合法, 反演了这三个区域的应力场特征: 川西北次级地块以近南北向的水平主张应力轴和西倾的主压应力轴为特征; 滇中次级地块的西部以倾向北东东的主张应力轴以及近南北的水平中等主应力轴为特征; 滇中次级地块的东部以南西西——北东东向的水平主张应力轴以及北北西——南南东向的水平主压应力轴为特征. 有限元模拟结果清楚地显示出, 川滇地块在阿萨姆楔附近受到来自印度板块的强烈挤压, 随着远离阿萨姆楔, 这种挤压应力逐渐衰减; 同时, 该地区的主张应力方向明显地形成了围绕阿萨姆楔的环线. 其中, 内部物质性质均匀、 地表和底部边界自由、 侧部边界采用GPS观测约束的弹性有限元模拟显示, 在川西北次级地块, 模拟结果与震源机制解结果相一致; 在滇中次级地块, 模拟结果所显示的图象与震源机制解观测结果有差别, 不仅没有显示出与大面积的东部地区的震源机制解相一致的特征, 反而显示出与该地区西部震源机制解相一致的特征. 通过调节地块内部物质的弹性常数, 可以实现在滇中次级地块东部部分地区出现与震源机制