卫星重力测量数据反演中国西部地壳水平运动速率

在固定的坐标系下,讨论了直立长方体水平运动与其外部的重力场变化之间的关系,建立了地壳水平运动与地球外部重力场变化的数学模型。根据此模型,并参考直立长方体大小以及地形等因素,用2003～2008年GRACE(Gravity Recovery And Climate Experiment)卫星数据计算地球外部重力场变化,基于PSO算法(ParticleSwarm Optimization Algorithm)反演中国西部地区地壳水平运动速率。反演结果表明:中国西部地壳水平运动具有整体由南向北、且伴有向东运动的特征;地壳水平运动表现为不均匀,除昆明区域(地壳由北向南运动)外,在南北方向上地壳水平运动速率具有从南向北逐渐递减的趋势。青藏高原南北方向运动速率为10～35 mm/a,东西方向运动速率1～25 mm/a;塔里木盆地南北方向运动速率5～15 mm/a,东西方向运动速率4～7 mm/a。     

福建沿海全新世地壳垂直运动速率

本文以78个古海面遗迹为根据,运用线性相关的计算方法讨论了:(1)闽东沿海(福鼎、宁德、罗源、连江等地);(2)福州盆地与长乐海岸平原;(3)福清龙高半岛与平潭岛;(4)莆田沿海。(5)九龙江平原;(6)漳浦、云霄、东山、诏安等地的全新世地壳垂直运动速率。在全新世时本区大部分地区以上升运动为主、平均速率一般为0.8—2.8毫米/年,在时空上略呈规律性变化,结果与形变测量资料可以对比     

利用GRACE时变重力场反演青藏高原的隆升速率

青藏高原隆升对中国、亚洲乃至世界的气候都有着重要影响,研究青藏高原地壳隆升速率具有重大意义.本文利用2004—2015年期间高覆盖度的卫星重力数据,通过去除陆地储水的重力效应获得地壳隆升引起的重力变化速率,基于直立长方体垂直运动与重力变化的关系模型反演了该区域的地壳隆升速率分布.研究结果表明在300 km的空间尺度下青藏高原隆升速率分布具有不均匀的特点,表现为以冈底斯山—唐古拉山—鲜水河断裂带为界线,其两侧的速率差异较大.位于界线以南,沿喜马拉雅推覆构造带的区域平均隆升速率为2.01±0.87 mm·a^-1,其中西侧的印度板块与东侧的缅甸板块隆升速率分别为~2.43 mm·a^-1、~2.89 mm·a^-1,位于两板块之间的区域隆升速率为~0.69 mm·a^-1;位于界线以北,除了天山区域和华北板块的隆升速率为~1 mm·a^-1,其他区域隆升现象不明显,其速率为~0 mm·a^-1.我们发现存在两条均穿过正断裂带区域的隆升速率梯度带,其中一条为从加德满都到塔里木盆地,其恰好穿过青藏高原内部的正断裂带,另一条为从那加山到四川盆地,其恰好穿过大理正断裂带.本文反演的青藏高原隆升速率与以往观测到的GPS结果有很好的一致性,为青藏高原隆升、地壳增厚等科学问题提供理论支持.

     

利用GRACE时变重力场反演青藏高原的隆升速率

青藏高原隆升对中国、亚洲乃至世界的气候都有着重要影响,研究青藏高原地壳隆升速率具有重大意义.本文利用2004—2015年期间高覆盖度的卫星重力数据,通过去除陆地储水的重力效应获得地壳隆升引起的重力变化速率,基于直立长方体垂直运动与重力变化的关系模型反演了该区域的地壳隆升速率分布.研究结果表明在300 km的空间尺度下青藏高原隆升速率分布具有不均匀的特点,表现为以冈底斯山—唐古拉山—鲜水河断裂带为界线,其两侧的速率差异较大.位于界线以南,沿喜马拉雅推覆构造带的区域平均隆升速率为2.01±0.87 mm·a^-1,其中西侧的印度板块与东侧的缅甸板块隆升速率分别为~2.43 mm·a^-1、~2.89 mm·a^-1,位于两板块之间的区域隆升速率为~0.69 mm·a^-1;位于界线以北,除了天山区域和华北板块的隆升速率为~1 mm·a^-1,其他区域隆升现象不明显,其速率为~0 mm·a^-1.我们发现存在两条均穿过正断裂带区域的隆升速率梯度带,其中一条为从加德满都到塔里木盆地,其恰好穿过青藏高原内部的正断裂带,另一条为从那加山到四川盆地,其恰好穿过大理正断裂带.本文反演的青藏高原隆升速率与以往观测到的GPS结果有很好的一致性,为青藏高原隆升、地壳增厚等科学问题提供理论支持.     

调和分析法应用于编制地壳垂直运动速率面等值线图的可靠性讨论

对有关文献提出的“地壳垂直运动调和分析”模型的建立过程作了全面分析,指出,该模型建立过程中所做的一些处理是不合理的,由此建立的要是地壳垂直运动规律的客观反映,因而尚不足以成为编制地壳垂直运动速率面等值线图的可靠手段。     

福建地区近期地壳垂直运动

本文利用自由网动态平差方法,处理本区多期水准测量资料,绘制垂直形变图并在此基础上,探讨本区近期地壳垂直活动特征。     

辽宁地区近期地壳垂直运动的演化特征

根据最近十年来三期复测精密水准资料，分析了辽宁地区近期地壳垂直运动的演化状况，结果表明辽宁地区在１９８４年－１９８９年期间表现为整体范围的隆升，且没有明显的原有继承性运动特征，这反映了应力应变在加强；１９８９年－１９９３年则显示出该区已处于应力应变的调整与恢复状态之中，其运动性质也体现为以继承性运动为主。辽宁地区的这一运动过程与华北北部地区的运动过程是相一致的。目前该区域内的差异运动量值偏大。     

大同地震与华北北部地壳异态垂直运动

本文根据笔者提取异态信息的新数据处理方法，分析了华北北部地区近十年来地壳异态垂直运动，结果显示出以大同地震为界，震前的整个华北北部地区均处于应变的积累阶段，而且震源区具有非常清晰的四象限分布图像，呈一种典型的水平应力作用下的点源理论垂直形变场图象，震后整个华北北部地区则出现了截然相反的异态垂直运动，这又清楚地表明了具有弹性回跳的理论特征。迄今为止，这是我们唯一获得中强地震前后地壳异态垂直运动在空间     

用GPS 资料分析渭河盆地及邻近地区地壳运动特征

利用中国地壳运动观测网络工程1999 ~ 2002 年渭河盆地及邻近地区GPS 观测资料, 以及陕西省地震局2001 ~ 2002 年的GPS 观测资料, 研究了渭河盆地及邻近地区地壳运动速度场。结果表明, 渭河盆地及邻区的运动速率有明显的WE 向条带状变化特征, 鄂尔多斯块体南缘呈整体不连续性逆时针旋转运动, 相对鄂尔多斯块体内部的榆林测点, 平均速率约为5.7mm/ a;渭河盆地中部的彬县— 西安— 蓝田一线两侧存在一个左旋剪切带( 东侧) 和右旋剪切带, 左旋剪切带的北部区域与铜川— 泾阳— 临潼— 渭南小震频发区恰好对应;鄂尔多斯块体东南缘临汾盆地东侧, GPS 观测点资料表现出应力集中的迹象, 该区与临汾-韩城地震带也有较好的对应关系。     

P-wave crustal velocity structure in western Sichuan and eastern Tibetan region

A deep seismic sounding profile located in the western Sichuan and eastern Tibetan region extends from Batang (Zhubalong) to Zizhong, Sichuan. It passes through the Songpan-Garzê Fold System and the Longmenshan Tectonic Zone, and ends in the Yangtze Craton. Based on the travel times of phases on the profile, incorporating information on the relevant amplitudes, we determined 2-D P-wave crustal velocity structure along the profile, analyzed the principle differences between the crustal and upper mantle structure in the Western Sichuan Plateau and Sichuan Basin, discussed the deep feature of the major faults on the profile, the tectonic relation between the Yangtze Craton and the Tibetan Plateau and the deep structural environment where strong earthquakes occurred.     

Recent crustal movement studies in Aswan region, Egypt: introduction

After the November 1981 earthquake in the Aswan area along the Kalabsha fault, Nubian Desert, studies on its origin were initiated in the Helwan Institute of Astronomy and Geophysics [now National Research Institute of Astronomy and Geophysics (NRIAG) in Helwan]. As a first step an array of seismic stations were established in cooperation with the Lamont-Doherty Geological Observatory and the correlation between the number of seismic events and the water level in Lake Nasser was investigated. In order to understand the eartqquake mechanism, additional information on the crustal deformation due to water load was required, and the International Center on Recent Crustal Movements (ICRCM) was invited to consult in the necessary procedures aimed at recent crustal movement studies around part of the western bank of Lake Nasser. The first local network of horizontal and vertical geodetic measurements was established and measured in 1984. Simultaneously, with respect to the extreme meteorological conditions in the desert, additional investigations as refraction studies, stability of bench marks etc. were initiated. The extension of the network and an increase of repeated measurements first brought results during the last few years. The results of these studies will be reported in the following papers in detail as a homogenous block of scientific communication.     

P-wave crustal velocity structure in western Sichuan and eastern Tibetan region

A deep seismic sounding profile located in the western Sichuan and eastern Tibetan region extends from Batang (Zhubalong) to Zizhong, Sichuan. It passes through the Songpan-Garzê Fold System and the Longmenshan Tectonic Zone, and ends in the Yangtze Craton. Based on the travel times of phases on the profile, incorporating information on the relevant amplitudes, we determined 2-D P-wave crustal velocity structure along the profile, analyzed the principle differences between the crustal and upper mantle structure in the Western Sichuan Plateau and Sichuan Basin, discussed the deep feature of the major faults on the profile, the tectonic relation between the Yangtze Craton and the Tibetan Plateau and the deep structural environment where strong earthquakes occurred.     

利用GPS和GRACE分析四川地表垂向位移变化

陆地水储量的季节性变化是导致地表周期性负荷形变位移的主要因素,有效地剔除地表位移中的陆地水储量影响,是获取地壳构造垂向运动的必要过程.四川地处青藏高原东边缘,地形分区明显,境内以长江水系为主,水资源丰富,研究四川地区地表负荷形变位移,有助于分析陆地水储量的时空分布特性及地壳构造形变信息.本文利用研究区域内59个CORS站的GPS观测数据,计算了CORS站点的垂向位移,并将其与GRACE所得相应结果进行对比分析.结果显示,GPS和GRACE所得垂向位移时间序列的振幅大小整体相符,但存在明显的相位差.GPS站点振幅最大值为12.7 mm,对应HANY站,最小值为1.5 mm,对应SCMX站.GRACE所得的地表垂向位移振幅大小均为3~4 mm,且最大位移集中出现在7-9月份;而GPS站点出现最大位移的月份和地形相关,东部盆地、西北部高原和南部山地分别出现在7-8月份、10-11月份和10月份.GPS站点时间序列中的周年项与陆地水的季节性变化强相关,为了讨论陆地水储量对GPS站点位移的影响,本文利用改进的总体经验模态分解方法（MEEMD：Modified Ensemble Empirical Mode Decomposition）,从GPS垂向位移时间序列中提取出周年项及约2年的年际变化项.发现利用MEEMD获取的周年项改正原始GPS时间序列时可使其WRMS（Weight Root Mean Square）减少量减小约26%,结果优于最小二乘拟合方法提取的GPS周年项改正效果,验证了MEEMD方法在GPS坐标时间序列处理中的可行性及有效性.

     

To the problem of noise reduction in sea-level records used in vertical crustal movement detection

The aim of this investigation is to develop a simple technique that would allow us to use the sea-level records for detecting contemporary vertical crustal movements of duration from several months to several years. The choice of auxiliary data needed for any such analysis is restricted to the regularly available meteorological data to make this approach possible in routine search for precursory movements in earthquake-prone areas. A linear mathematical model is designed to evaluate the effect of atmospheric temperature and pressure variations, river discharge, long periodic tides and Chandlerian motion. Spectra of the residual sea-level variations are also shown. It is concluded that local episodic crustal movements of a magnitude larger than some 10 cm may be detectable by this approach. If finer resolution is needed then it it necessary to also account for steric level, wind, and sea-current variations, for which data are largely non-existent.     

Preliminary division of active block boundary in Chinese mainland based on recent vertical crustal movement

IntroductionSituated in the southeastern part of Eurasia Plate and surrounded by the India Plate, Eurasia Plate, Pacific Plate and Philippine Sea Plate, Chinese mainland especially the area of Qinghai-Xizang (Qingzang) Plateau and the south-north tectonic zone is the area with the most intensive neotectonic deformation. The main component of tectonic activity in Chinese mainland is active blocks. Therefore, it is quite important to study active blocks in the research of tectonic activit…     

滇西地区GPS时间序列中陆地水载荷形变干扰的GRACE分辨与剔除

利用“中国大陆构造环境监测网络”在云南西部地区的13个连续GPS观测站和法国空间大地测量研究组Space Geodesy Research Group）的GRACE时变重力场资料,定量分析了该区域陆地水载荷所产生的非构造形变的量值和变化特点,探讨了利用GRACE分辨和剔除GPS观测中陆地水负荷所引起的非构造形变干扰的依据和模型.结果表明：滇西地区GPS坐标变化时间序列的垂向分量中,普遍包含有明显的年周期非构造形变波动,高值可达12mm,其中约42%源于陆地水迁徙变化所引起的负荷形变;通过主成份分析方法所获取的区域GPS共模误差与GRACE陆地水载荷形变序列的相关性高达0.87,若以GRACE扣除陆地水负荷形变,则滇西地区GPS网共模误差可消除约64%,且物理机制明确.然而,由于目前的GRACE只能有效分辨大约400km范围内陆地水载荷的整体变化,所以对于各GPS站点更加局部化的陆地水负荷非构造形变干扰,尚无法进行有效分辨.     

利用GOCE和GRACE卫星观测数据确定静态重力场模型

高精度静态卫星重力场模型在全球海洋环流研究、全球/区域数字高程基准面确定等领域有重要应用,本文研究仅利用GOCE卫星和联合GRACE卫星观测数据确定高精度高阶次静态重力场模型.利用GOCE卫星全周期高精度引力梯度分量(V_xx、V_yy、V_zz和V_xz)观测值基于直接最小二乘法构建300阶次的SGG(Satellite Gravity Gradiometry)法方程,并利用卫星跟踪卫星观测值基于点域加速度法构建130阶SST(Satellite-to-Satellite Tracking)法方程,然后利用方差分量估计联合SGG和SST法方程确定300阶次纯GOCE卫星重力场模型GOSG02S.利用全周期GRACE观测数据由动力学方法解算了180阶次的SWPU-GRACE2021S模型,并将其对应法方程与GOCE卫星法方程联合解算了GRACE和GOCE的联合模型WHU-SWPU-GOGR2022S.分别基于XGM2019模型和GPS水准数据对本文解算的三个模型GOSG02S、SWPU-GRACE2021S和WHU-SWPU-GOGR2022S在频域和空域进行了精度分析,结果表明,GOSG02S和WHU-SWPU-GOGR2022S模型与GO_CONS_GCF_2_DIR_R6、GO_CONS_GCF_2_TIM_R6、GO_CONS_GCF_2_SPW_R5、GOCO06s和Tongji-GMMG2021S等使用了GOCE卫星全周期数据的模型精度相当,精度差异基本都在毫米量级;SWPU-GRACE2021S模型在160阶次之前与国际主流GRACE卫星重力场模型ITSG-Grace2018s和Tongji-Grace02s精度相当.

     

利用重复地震研究山东乳山地区地壳介质波速变化

利用2013年10月—2015年6月山东乳山震群的地震波形资料,基于距离乳山震群最近的3个台站所记录的地震波形互相关系数c≥0.9的地震即为重复地震的原则,识别了乳山震群的重复地震．利用波形互相关时延法,计算分析了文登台和招远台这两个固定台站的走时差随时间的变化特征．结果表明:乳山震群的地震相似性很好,且震中位置较为集中,重复地震的时间跨度较大,有利于提高观测结果的时间分辨率;乳山震群中3次M_S＞4.0地震前均出现了短期的走时差低值异常现象,反映了乳山震群震源区在中强震前会出现短期地壳介质速度明显升高的过程,可以为该区域的中强震预测提供一定依据．