新疆帕米尔东北侧地区现今地壳运动的GPS监测研究

通过加密帕米尔东北侧地区的GPS监测网并进行复测,结合周边地区的IGS站数据,计算得到了该地区40多个GPS点位运动速率,由此得到了该地区的现今地壳形变速率图及GPS基准站的时间序列。结果表明：各GPS站主要运动方向为北北西,基本上与天山褶皱带走向正交,即形成对天山的正向挤压。伽师附近及其西南区的运动形态与周邻测站有所不同,表明伽师地区的构造变形与近几年地震活动有某种关联。环塔里木盆地周边点在各区内的速率变化较小,方向也基本一致,说明塔里木盆地内部变形较小或基本不变形。     

中国地壳运动观测网络的建设及应用

"中国地壳运动观测网络"是国家"九五"期间建设的重大科学工程,自1998年开始观测以来,获取了大量的地壳形变GPS观测资料和相对重力观测资料,为认知中国大陆地壳运动特征及其动力学机制提供了至关重要的基础资料和定量约束。"十一五"期间,国家将实施中国地壳运动观测网络的二期工程"中国大陆构造环境监测网络",对网络中观测站点的空间密度、观测方式和应用功能进行大幅度强化。本文扼要介绍了中国地壳运动观测网络一期工程的建设内容、运行现状和主要成果及二期工程的建设规划。中国地壳运动观测网络一、二期工程将为我国地震监测和地学研究提供一个具有国际先进水平的大地测量基础平台。     

Computing Crustal Strain Using Repeated GPS Survey

A method for computing crustal horizontal velocities and strain-rates using repeated GPS survey and other crustal deformation measurement was presented in detail. Based on the data taken from the Crustal Deformation Monitoring-Networks with GPS in the whole country and North China, we derived the average horizontal velocities of the points of the networks and simulated the horizontal velocity and strain-rate fields in the corresponding areas. From these results, we can conclude: (1) GPS can effectively detect current crustal motion and deformation, and (2) the method presented in the paper is valid, and through its use, calculated results can provide more information about current crustal motion and deformation than direct observation data.     

福建地壳形变GPS基准站选址

利用福建地壳形变GPS基准台选台过程中,在5个站址上得到的24h连续观测数据,计算并分析了各站址背景噪声信噪比,认为福州(农林大学)、南平、泉州、龙岩适宜建站,并提出背景噪声信噪比计算结果可用于评价仪器性能和站址安静程度、反映台网的监控能力,为观测台网的建设提供参考依据。     

Horizontal crustal movement in Chinese mainland from 1999 to 2001

Introduction In the Crustal Movement Observation Network of China (CMONOC) there are 25 fiducialstations, 56 basic stations and 1 000 regional stations. They are scattered on 10 major blocks inChinese mainland with high density of observation stations on the blocks of high seismic activityin the regional networks. 10 major blocks or regions (they will be referred to as blocks in the paper,a letter is used as a symbol for each block) were divided during the design of the regionalnetwo…     

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.     

南极板块运动新模型的确定与分析

自1995年起,国际南极研究科学委员会（SCAR,the Scientific Committee on Antarctic Research）组织实施全南极国际GPS（Global Positioning System）联测.本文运用GAMIT/GLOBK软件分析了从1997到2004年的SCAR GPS数据和在南极的一些GPS永久跟踪站数据.数据处理分为两步,第一步：运用GAMIT软件进行单天解算,估计站位置、轨道等参数,其数据源主要有以下三类：(1) SCAR GPS观测站;（2）南极的连续跟踪站;（3）南极及其周边的部分IGS站;第二步：运用GLOBK软件加入SOPAC（Scripps Orbit and Permanent Array Center）的全球GPS子网（IGS1、IGS2、IGS3）进行全球网平差解算测站位置和速度.然后,参照地质构造讨论网的形变,分析了南极板块的现今地壳运动.GPS结果显示南极板块的欧拉角速度是0.224(°)/Ma,旋转极的位置为（58.69°N,128.29°W）,这与NNR-NUVEL-1A预测的和一些前期GPS研究的成果有着较大的不同.相对于澳大利亚板块,本文结果同其他模型的旋转角速度相差约0.01(°)/Ma,旋转极的位置相差在4°以内,不同模型之间的差异相对较小.这为描述南极板块运动提供了一个更为精确的新的运动模型.     

GPS监测的中国及其周边现时地壳形变

利用多个全国性的GPS监测网、中国地壳运动主要活动带的区域性GPS监测网以及亚太地区大地测量计划(APRGP)的GPS监测网自1991年以来近10年的GPS资料,通过旋转变换将不同方法得出的各个子网的速度解进行统一,给出一个自恰的、完整的ITR一7框架下的速度场综合解.为了研究中国现时地壳运动在欧亚板块内形变的特征,基于一个现时板块运动模型ITRF97VEL,给出了3类网共260多个站的形变速度场.结果表明中国地壳运动有明显的不均匀性,以南北地震带为界,西强东弱;中国西部受印度板块强烈的冲挤,地壳运动由南向北逐渐减慢,呈现南北向缩短,东西向伸展,有明显的块体特征;喜马拉雅和天山西部分别提供了约15mm/a和9-13mm/a的汇聚速率;拉萨块体有(20.2±1.2)mm/a的伸长;喀喇昆仑一嘉黎断裂的右旋走滑速率和阿尔金断裂的左旋走滑速率分别为2-3mm/a和4-6mm/a,穿过龙门山断裂带的缩短速率小于7mm/a,这些都支持地壳增厚学说;沿阿尔金断裂带到喜马拉雅存在一个NNE弥散带,它是形变速度有东和西分量的分界线,是一个有特殊意义的动力学带.中国东部以走滑为主,东北块体是中国最稳定的地区,华北块体具有较大走滑性,是东部较易变形区.     

Horizontal crustal movement in Chinese mainland from 1999 to 2001

The paper introduces the horizontal crustal movement obtained from GPS observations in the regional networks (including the basic network and the fiducial network) of the Crustal Movement Observation Network of China (CMONOC) carried out in 1999 and 2001. This paper is characterized by the acquisition of the horizontal displacement velocities during the period from 1999 to 2001 at the observation stations in the regional networks with datum definition of a group of stable stations with small mutual displacements in east China. Based on the most detailed map of horizontal crustal movement in Chinese mainland, the division of blocks, their displacements and deformations are studied. An approach to analysis of the intensity of the horizontal crustal deformation is proposed. The general characteristics of the recent horizontal crustal movement in Chinese mainland and that before the Kunlunshan earthquake of M=8.1 on November 14, 2001 are analyzed. Foundation item: The National Development and Programming Project for Key Basic Research (95-13-03-07).     

Basic Characteristics of Present Movement of Major Tectonic Blocks in China‘s Continent

In order to study the present crustal movement and geodynamics in China‘s continent, a countrywide GPS monitoring network consisting of 22 stations was set up evenly on major tectonic blocks in China‘s continent in the early 1990s. Three-phase observations using the network were carried out in 1992, 1994, and 1996, respectively. In this paper, the data processing and accuracy of the three-phase observations are examined and the basic characteristics of present block movement in China‘s continent are analyzed based on the data of three-phase repeated observations. The study result indicates that the accuracy of data obtained in three-phase observations on the GPS network reaches 10-8 ～ 10-9, which is adequate to the need of monitoring of crustal movement. A model for block movement in China‘s continent constructed based on the result of the three-phase observations has effectively tested the results of geological and geophysical studies. In global framework, China‘s continent as a whole shows its clear eastward motion and its regional movement relative to Siberian block is characterized by that the western China is mainly affected by northward subduction and pushing of Indian Plate. Qinghai-Xizang Plateau shows clear eastward lateral slip simultaneously with longitudinal compression. It is more favorable to the escape model for the continent. Block movement of eastern China is under the combined effect of Indian, Pacific,and Philippine plates, resulting in northeastern and eastern motions of eastern China up to southeastern coastal region where the effect of Philippine Plate strengthens.     

GPS观测到的智利及其邻区多次大地震前后地壳运动

2001年以来,智利及其邻区发生了3次7.1—7.7级和4次8级以上大地震,其震中附近至少有一个甚至多个GPS连续观测站观测到地震前后的地壳运动。从http://geodesy.unr.edu网站可获得GeoffreyBlewitt教授用GIPSY软件处理得到的南美大量GPS连续观测站南美板块（SA）区域参考框架位移时间序列,获得的这些大地震同震、震前位移积累和震后位移,特别是同震水平位移和震前水平位移积累,为探索地震预测,增添了更多有意义的震例。研究表明,这些大地震的同震水平位移也是震前水平位移积累的回跳或弹性回跳,同样也证明了震前存在前兆地壳形变;这些大地震前震中及其附近也无明显的垂直位移积累,由此证明了板块运动或地壳水平运动就是地震成因。尽管东日本和智利近海大地震的构造环境不同,日本2011年9级和智利2010年8.8级巨大地震前的地壳运动都清楚显示太平洋海底扩张。这些地震的同震水平位移回跳或弹性回跳的规律一致,地震成因都是水平挤压。智利多次大地震GPS观测到的最特殊现象是,在2015年8.3级地震震中以北,2010年8.8级地震的同震水平位移量值偏小,且方向异常一致向北,可认为是8.3级地震的前兆形变现象。临近智利的南美地区应是全球最利于地震预测探索的地区之一。      

中国大陆构造块体的现今活动和变形

在重新对 1998年和 2 0 0 0年的中国地壳运动观测网络基准站和基本站的 2期观测资料进行预处理的基础上 ,得到了ITRF97坐标框架下 ,参考时刻分别为 1998年 9月 5日和 2 0 0 0年 6月 8日 ,分布在全国各主要构造块体上的 79个GPS站的坐标和协方差矩阵。分别以中国岩石圈动力学地图集 (马杏垣 ,1989)中的中国大陆主要构造单元 (称之为亚板块 )和张培震等 ( 2 0 0 2 )给出的中国主要活动块体为格架 ,用笔者提出的 1种推广了的QUAD方法对中国大陆的 2 0个主要构造块体逐个进行判别检验。那些现今无明显相对运动的相邻块体则被归并起来 ,从而确定了活动块体和它们的边界。采用刚体运动 +块体均匀应变 +局部变形的模型作为描述中国大陆构造块体的现今活动和变形的模型。求出了有明显相对运动块体的欧拉运动矢量和块体的整体均匀变形参数、各块体内部的不均匀局部变形以及活动边界的活动方式和强度。在此基础上 ,除了一般地指出中国大陆地壳运动西强东弱的特征之外 ,还对西部主要活动块体和边界活动强弱给出了定量比较结果 ,从而为强震危险区的判别提供了形变背景依据     

巴颜喀拉块体北东地区现今水平运动与变形

本文利用GPS数据研究了巴颜喀拉块体北东地区现今水平运动与变形特征。 在球坐标系中解算了各应变分量, 分析了应变率场的空间分布特征, 并与地球物理学和地震地质学研究结果进行了综合对比分析。 最新的GPS速度场结果表明, 巴颜喀拉块体北东地区与高原整体运动性质一样具有顺时针向南东方向旋转的特征, 自西向东和北东方向测站水平运动速度呈现明显的衰减特征。 应变场结果显示, 研究区以北东向的主压应变为主, 伴随着近北西向的张性应变。 应变较强的区域主要分布在活动块体的边界断裂东昆仑断裂带的东段塔藏段和龙门山断裂带上。 东昆仑断裂带东段塔藏段的主压应变明显, 结合地震地质和活动构造资料, 认为东昆仑断裂带东段塔藏段的运动性质自西向东发生了改变, 水平滑动速率逐渐减小, 垂向运动逐渐增强。 研究区GPS速度场和应变场的这一变形特征表明, 青藏高原内部的块体运动特征较为明显, 变形主要集中在作为活动块体边界的活动断裂带上, 边界断裂带的运动特征在调节活动块体间的相互运动中起着重要作用。     

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。     

Crustal movement in Chinese mainland observed from 1998 to 1999

IntroductionTheCrustalMovementObservationNetworkofChina(CMONOC)isoneofmajorscientificprojectsinChinaduringthe9thFive-YearPlan.ThefirstGPSobservationsof25fiducialstationsand56basicstationsinthenetworkwerecompletedfromAugust26toSeptember6,1998andallthe81stationswereobservedsimultaneously.25fiducialstationshavebeenincontinuousoperationsincelateMarch1999.Inaddition,dataofcontinuousobservationfromtheIGS(InternationalGPSService)stationXIANinXi(anarealsoavailable.Figure1showsthelocation…     

小波分析在GPS位移时间序列特征中的应用

使用福建GPS台网2004年3月—2008年10月的连续观测资料,对各基准地震站原始数据进行处理,得到位移时间序列,进行初步分析。在此基础上,采用小波分析方法提取时间序列的时频特征,从而得到非线性变化信息,为GPS在大地震前获取前兆资料提供探索方向,进而通过对位移时间序列异常变化与区域地壳运动关系的研究,探讨两者间的内在联系。     

Establishment of the GPS Monitoring Network in North China, the Relation of Horizontal Crustal Movement to Stress Field and Seismicity

In the paper, the establishment, measurement, data-processing program and monitoring accuracy of the GPS seismic monitoring network in North China, especially in the Capital-Circle area, have been presented briefly. The relation of horizontal crustal deformation to tectonic movement, stress-field variation and seismicity has been analyzed in detail. The results indicate that the accuracy of GPS measurement has reached the order of 10-9 and the annual rate of horizontal crustal deformation in North China is about 4 ~5 mm. Horizontal crustal movement is a direct indication of the regional stress field. Therefore, by monitoring the time-sequence variation of horizontal crustal motion, it would be possible to investigate the change in the stress field, to analyze the tendency of seismicity and to determine the seismogenic zones.     

General characteristics of the recent horizontal crustal movement in Chinese mainland

1 Introduction of GPS observation dataThe Crustal Movement Observation Network of China (CMONOC) is a major scientific project in China organized by China Seismological Bureau and paticipated by the Bureau of Surveying and Mapping of the General Staff, the Chinese Academy of Sciences and the National Bureau of Surveying and Mapping. Based on the observation data of 25 fiducial stations and 56 basic stations in CMONOC (Figure 1 and Table 1), collected from August 26 to September…     

2011年日本东北地区太平洋近海地震对亚洲板块及韩国大地控制网的影响分析

本研究分析了2011年3月11日发生的M_w9.0日本东北地区太平洋近海地震对亚洲地区和韩国国内GPS卫星常年跟踪站的位移影响.为此,利用了日本东北地区太平洋近海地震发生前后两周(2011年3月4日到3月18日)的GPS站点数据,包括震中附近地区(韩国,中国,中国台湾地区,日本和俄罗斯)55个GPS卫星常年跟踪站和284个IGS 全球跟踪站,并采用GAMIT/GLOBK软件进行处理和平差,估算出所有GPS站点的同震形变.结果显示,日本东北地区太平洋近海地震引起的同震形变影响在亚洲地区比较明显,包括日本和附近国家,距离震中2702 km的中国武汉(WUHN)站也观测到同震形变.为精确分析日本东北地区太平洋近海地震对韩国国家大地控制网的影响,通过GAMIT/GLOBK软件计算出韩国GPS卫星常年跟踪站之间的基线长度变形,并分析出弹性变形量.结果表明:大部分GPS站点均向震中方向膨胀,且向震中的垂直方向收缩.由日本东北地区太平洋近海地震导致的最大剪应变达到韩国国家大地控制网年均变形率的约7倍,对韩国的地壳产生14.5~57.7 mm的水平位移,并导致韩国国家大地控制网产生弹性变形.因此,在不及时更新维护韩国国家大地控制网的情况下,GPS测量成果将会发生最大20 mm的位置误差.     

利用中国地壳运动观测网络研究中国大陆相对于ITRF97板块模型形变

在建立全球ITRF97板块运动模型的基础上,利用"中国地壳运动观测网络"79个GPS基本站的数据,建立我国新的地壳运动方向图和块体运动模型.通过与NNR-NUVEL1A地质模型比较认为,ITRF97板块运动模型反映了现今十几年跨度的地壳运动,在研究我国现今几年到十几年时间跨度的地壳形变时,地壳运动背景场应采用基于ITRF97实测速度场建立欧亚板块运动模型.