川滇地区近期地壳水平运动与变形场的演化特征及其机制讨论

川滇地区是我国地壳运动与变形最为突出的地区,所以,了解其基本特征与动态变化已成为地学众多研究内容中不可缺少的一个方面.本文通过对该地区近些年来几乎全部GPS资料的处理和分析,确定以1999-2004年的3期资料为基础获取相对于区域无旋转基准的背景性运动场;并以此为基本约束,利用2005年和2007年资料分别获取不同时段的偏离位移场.综合运动与位移场并借助于连续应变模型分析了水平形变场的主要特征,获得如下结果.     

昆仑山8.1级地震对川滇地区地壳水平形变的影响

为了从整体上(较大尺度)跟踪区域应变场的时空变化,并更客观地描述区域运动场,文中在区域无旋转的基础上使用了以提取中低频应变信息为主的连续非线性应变模型。根据《中国地壳运动观测网络》位于川滇地区GPS测站所产生的复测资料(1999年~2001年~2004年),以1999年~2001年的运动为基本参考(阶段性形变背景),从2001年和2004年两期资料中分离出了2001年昆仑山8.1级地震对其产生的主要影响量。结果表明:①昆仑山8.1级地震对川滇地区产生了可识别的影响,且形变的方式与形变背景既有一定的相似性又有一定差异;②震前运动场非常有序;震后的位移场有序与杂乱并存,GPS测站的位移量一般为数毫米;③震前的主应变场基本为近东西向显张性、南北向显压性,且以张性为优势;震后四川地区基本上为东西向压、南北向张,且以压性为优势,云南地区北东向张、北西向压,且以张性为优势;④震前面应变以膨胀为主,收缩区基本位于川滇块体的东界及附近地区;震后四川地区为面收缩地区(越往北越大),南部为面膨胀地区。从整体上看,昆仑山8.1级地震对川滇地区能量的积累有积极作用,重点应注意西昌-东川段及附近地区。     

南北地震带水平形变及其动态特征

通过对南北带1999~2001、2001~2004年GPS资料的处理与分析,结果显示:南北地震带是我国水平运动的转化带与形变带;差异活动最显著的断裂带是川滇菱形块体的东边界带和青藏高原东北缘(祁连带);动态活动最突出的地区是川滇地区。其形变相对突出的地域主要位于川滇块体的东北界和西南端,变形指数最大为2.5~3.5,而其它地区一般在1.5以内。所以,川滇地区是现在乃至今后一段时间内可能成为的重点孕震地区,我们应给予重点关注。     

川滇地区活动地块现今地壳形变特征

位于青藏高原东南缘的川滇菱形块体的地壳运动主要以鲜水河、安宁河、则木河、小江、红河、澜沧江、龙门山等深大断裂的强烈构造活动为特征,新生代以来受青藏高原物质向东侧流动及阿萨姆顶点楔入的作用,使该地区构造活动复杂,地震活动强烈而频繁,是研究地壳形变与地震的有利地区之一.但由于形变观测资料时空分布的制约,以前很多学者对川滇地区活动断裂的GPS形变研究主要以大尺度为主,主要反映川滇块体的整体运动特征,而对于利用GPS研究各个块体间的相互作用及其对边界带的活动构造的作用缺少深入的分析,本文正是基于1998～2002年间该地区200多GPS点位的三期GPS复测资料(网络工程和973项目),将川滇地区分为9个次级活动块体,计算了各个活动块体的欧拉旋转矢量和主要活动断裂的运动速度,并分析了该地区的应变场特征和地震危险性.结果表明川滇地区活动块体的运动有以下特点:     

川滇地区下地壳流动对上地壳运动变形影响的数值模拟

根据活动断裂分布和区域流变结构建立川滇地区三维有限元模型, 采用上地壳为弹性介质,下地壳和上地幔为Maxwell体的粘弹性模型,模拟川滇地区地壳现今运动和应力分布,探讨川滇地区地壳运动变形的动力学机制. 通过4种不同边界条件和深度分层结构有限元模型的计算结果的对比,认为川滇地区绕喜玛拉雅东构造结顺时针旋转的地壳运动模式主要受川滇地区特殊的边界动力作用控制,川滇菱形块体下地壳流动对上地壳的拖曳作用亦不容忽视. 同时,川滇地区各块体的现今地壳运动场和应力场还受到区域主要活动断裂带的影响, 呈现分块特征.      

用遗传有限单元法反演川滇下地壳流动对上地壳的拖曳作用

利用震源机制解和地质调查资料,运用伪三维遗传有限单元法反演了中国川滇部分地区（96°E～104°E, 22°N～30°N）受到的边界作用和该地区底部所受的剪切作用力. 对反演方法进行了讨论,获得了稳定的反演结果. 结果显示,该区川滇菱形块体上地壳底部受下地壳南南东向剪切力,与GPS反映的现今地块运动方向大体一致;而研究区域其他地区底部没有受到统一显著的剪切力作用. 结合该地区的研究资料,初步认为青藏高原物质受挤压向东和东南运动过程中,下地壳物质比上地壳更易于流动,从而对川滇菱形块体上地壳有拖曳作用. 从应力场反演的模型位移与GPS实测的现今位移资料也大体吻合,反映结果有合理的物理意义.     

昆仑山8.1级地震对青藏高原东北缘地壳水平形变影响的讨论

为了从整体上(较大尺度)把握区域应变场的时—空变化势态,并对区域运动场的描述更加逼真,文中在整体无旋转的基础上使用了以提取低频应变信息为主的连续非线性应变模型。根据《中国地壳运动观测网络》位于青藏高原东北缘GPS测站所产生的复测资料(1999—2001—2004),以1999—2001年的运动为基本参考(阶段性形变背景),从2001、2004年两期资料中分离了2001年昆仑山8.1级地震对其产生的主要影响量,结果表明:①昆仑山8.1级地震对青藏高原东北缘产生了比较显著的影响,且位移与形变的方式与背景有很大的差异;②震后的位移分布更加有序,该区西北地区向西偏南向移动,东南地区向北移动;该区最大位移超过15mm;③地震对该区西北地区的影响是能量释放性的,对东南地区的影响是能量积累性的;④震前面应变以收缩为主,震后西北地区为面膨胀(越西越大),东南部为面收缩地区。从整体上看,昆仑山8.1级地震的发生对青藏高原东北缘地区地震活动具有"东增西减"的作用。     

川滇地区现代构造应力场分区及动力学意义

利用震源机制解确定应力分区的逐次收敛法,并结合水压致裂原地应力测量结果和断层滑动反演资料,对川滇地区应力分区进行了较为详细的厘定. 结果表明,2条北北西向近似平行的应力转换带将川滇地区分成3个应力区,2条应力转换带之间形成的川滇应力区的最大主应力sigma;1方位正好也是北北西向. 川滇应力区东边界（东边的应力转换带）基本上与川滇菱形块体的东边界相吻合;川滇应力区西边界（西边的应力转换带）与川滇菱形块体的西边界并不完全一致,西边的应力转换带的北段基本沿金沙江断裂带,与川滇菱形块体的西边界相一致,往南应力转换带并没有继续沿着川滇菱形块体的西南边界-红河断裂带,与东边的应力转换带形成交会,而是延续北北西走向,应力转换带的南段与营盘山断裂带相重合. 认为,在印度板块北移,青藏高原东侧物质南东向侧移,以及华南块体强烈阻挡的共同作用下,川滇地区构造应力场格局并不完全受已有构造的控制,而很有可能形成新的应力转换带.       

川滇地区活动地块现今地壳形变特征

利用川滇地区1998～2002年间200多GPS点位的多期复测结果, 将川滇地区分为9个次级活动块体, 计算了各个活动块体的欧拉旋转矢量和主要活动断裂的运动速度, 并分析了该地区的应变场特征. 结果表明, 川滇地区的地壳运动速度具有北强南弱、西强东弱、以菱形块体为主顺时针旋转的特征; 菱形块体外各个块体运动速度大幅衰减; 与地质结果的差异表明, 川滇菱形块体的现今地壳运动由北往南逐渐增强; 青藏高原物质的侧东向挤出在滇中块体南部明显下降, 而丽江—小金河断裂带的吸收作用并不明显; 川滇地区以压应变为主,四川石棉和云南新平一带出现的应变集中地区也许具有发生中强地震的可能性.     

川滇菱形块体强震活动关联分析

通过对1700年以来川滇地区6.7级以上强震活动的分析,发现川滇菱形块体是川滇地区主要的强震活动区域,强震活动关联度较高,主要表现为:(1)川滇菱形块体为川滇地区地震活动关联的主体;(2)滇东与川西地区的强震活动存在一定的呼应关系;(3)川滇菱形块体将可能进入新一轮强震活跃期;(4)川滇菱形块体东边界地震活动的有序迁移可能是对块体运动的响应。     

Activity Tendency and Dynamic Characteristics of Shanxi Fault Zone

INTRODUCTIONTheShanxifaultzoneisoneofthemajorseismiczonesinNorthChinaandmanymoderateandsmallearthquakeshaveoccurredthere (WangXiuwen ,1995 ) .TheM6 1Datongearthquakewhichoccurredatthenorthernendofthefaultin 1989isoneofthem (YangGuohuaetal.,1994 ) .Inordertomakeearthquakepredictionsandtostudytherelationshipbetweentheseismicityandfaultactivityofthefault,theSeismologicalBureauofShanxiProvinceestablishedaGPSmonitoringnetworkalongthefaultfromthesouthtothenorthin 1995 .Now ,thereisalarge…     

GPS Observation and Study on Recent Crustal Movement in the Northeastern Area of Pamir,Xinjiang

Calculation of repeated observation data at the densified GPS monitoring network in northeastern area of Pamir together with data from IGS stations in the peribphyery of the area yielded the movement rate of more than 40GPS station sites in the area,and,hence,the recent crustal deformation rate pattern and time series of fiductial GPS stations in the area were obtained.The result indicates that the principal movement direction of the GPS station sites is NNW,basically diagonal to the strike of Tianshan fold belt,i.e.a normal compression occurs in the Tianshan region.The movement pattern near Jiashi and its southwestern zone is some different from that of station sites in their surrounding areas,indicating a certain relation of tectonic deformation in Jiashi area to seismic activity during last years.The movement rate of station sites in the periphery of Taim basin less varies and its direction is basically consistent It indicates less or basically no deformation within Tarim basin.     

福建地壳运动观测网络观测成果初步分析

利用最新GAMIT软件,对福建省地壳运动观测网络的厦门、福州、泉州、龙岩、南平5个GPS基准站2004年3月1日至2005年3月6日的观测资料在ITRF2000全球坐标系统框架下,使用IGS精密星历数据及其核心观测站的坐标和运动速率为控制参数进行了统一解算,并利用GLOBK软件进行联合平差,得到了5个测站的观测精度。结果表明,福建地区形变南强北弱、东强西弱,且该地区随中国大陆较均匀地向SE（SEE）方向运动。     

Monitoring the horizontal movement along the Shanxi fault zone by GPS measurement

IntroductionShanxi is a significant seismic activity area in North China (WANG, 1995), named as Shanxi fault zone. One can see how important it is by the name. Up to now, a large number of achievements have been obtained from the studies mainly by the geological method. In order to improve the seismic research and carry out earthquake monitoring and prediction in this area, a GPS horizontal deformation monitoring network is established along the fault from the north to the south by the Se…     

Crustal movement and deformation in Taiwan and its coastal area

Introduction Both Taiwan Island and Chinese mainland belong to Eurasian plate in geological structure. And the nearest distance between Taiwan Island and Fujian Province, which is located on the opposite coast, is only 130 km. Although there are high-precision GPS networks in both Taiwan and Fujian Province, joint GPS measurement cannot be made directly because of the inconvenient contact due to the strait between them. However, the GPS networks arranged on b…     

福建泉州市区域稳定性的探讨

本文对泉州市区域地壳结构、地质构造、构造应力场和地震活动性进行了综合分析。结果表明,泉州市在第四纪中更新世之前位于环太平洋中、新生代构造一岩浆活动带中,地壳运动频繁而又强烈,地质构造复杂;现代处于菲律宾海板块对欧亚板块挤压形成的“台湾动力触角”影响区,但区内的断裂不具全新世活动性,新构造运动不强烈,有史以来未见≥5．0级地震记载,属于地壳相对稳定区,未来遭遇6．0级地震的危险性不大,其地震破坏性影响主要来自周边孕震区,特别是东部海域,与“台湾动力触角”的作用和滨海断裂带的活动有关。     

欧亚地震带现代构造应力场及其分区特征

利用美国哈佛大学矩心矩张量目录中的2818个地震的震源机制解资料,分析了欧亚地震带及其5个分区现代构造应力场的基本特征,给出了5个分区的震源机制主压应力方向分布图。结果表明:①欧亚地震带以逆断型和走滑型断层活动为主;②地中海地震区以走滑断层活动为主,主压应力方向为SSW向;③伊朗—阿富汗—巴基斯坦地震区以逆断型断层活动为主,主压应力优势方向为NNE—NS向;④喜马拉雅地震以逆断型为主,主压应力优势方向为NS和NE向;⑤川—滇—缅地震区以走滑断层活动为主,主应力场方向为NNE向;⑥印度尼西亚地震区以逆断型断层活动为主,主压应力优势方向为NE—SSW向。各分区的主压应力方向明显受其所在区域板块运动的影响,由此推测板块运动可能是产生欧亚地震带构造应力的主要力源。     

2011年日本MW9.0地震相关研究综述

2011年3月11日, 日本海沟发生的9级地震造成重大人员伤亡, 受到社会普遍关注, 本文基于此次日本9级地震相关研究结果, 尝试从不同侧面分析此次地震的观测、 现象和认识, 主要包括如下几点: ① 此次地震发生在太平洋板块西北边界上日本海沟俯冲带上, 同震破裂可能存在深浅两个位错集中区, 较深的位错集中区位错量相对较小, 但历史上7级地震多发; 而较浅的位错集中区位错较大, 但历史上强震活动相对较弱; ② 基于GPS观测资料为约束的相关断层运动研究结果表明, 日本海沟断层运动背景以大范围稳定闭锁为主(闭锁区空间尺度与同震破裂尺度相当), 自2003年日本北海道8级地震后日本海沟地区断层运动开始出现扰动, 2008年以后有几次7级左右地震震后余滑分布明显比主震位错量要大, 之后分别于2008年和2011年观测到显著慢滑移事件, 最后分别于2011年3月9日和3月11日发生7级前震和9级主震, 震前日本海沟俯冲带断层运动变化过程比较清楚; ③ 可能是由于监测的原因, 传统上的前兆观测并未出现显著异常, 其震前异常主要为: 部分地震活动参数表明强震震源区震前应力状态相对较高、 区域地表运动速率的短期异常等; ④ 对于震源区物理性质的分析引起了更多的科学问题, 例如, 震源区介质物性是否与周边存在显著差异、 断层摩擦性质是否决定了发震能力和破裂过程、 震前断层运动是否存在预滑、 震前深部流体是否影响到震源区断层运动等。 他山之石可以攻玉, 希望本文对地震预测预报基础研究工作能起到抛砖引玉的作用。     

华北地区震前断层异常活动方式

分析了华北地区跨断层形变资料, 研究了唐山、 大同及张北地震前断层异常活动方式。 结果表明, 震前存在显著的断层异常活动; 断层异常活动方式具有构造控制特征,并与孕震机理有关; 地震孕育过程中有可能出现多次应力集中; 从断层不可逆异常活动地区的分布推测, 唐山地震缓解了延怀地区的地震危险性, 大同地震缓解了紫荆关-狼山断层一线的地震危险性; 张北地震断层异常活动呈松弛变化, 首都圈及邻近地区地震活动将趋于缓解。     

甘肃岷县漳县6.6级地震前后区域地壳形变分析

利用陆态网GNSS连续站及流动站观测数据处理结果,从坐标时间序列、基线时间序列、速度场、形变场等方面分析岷县漳县地震前后青藏高原东北缘地区GPS形变场变化,得出以下结论:岷县漳县地震前GNSS测站时间序列没有明显变化,震前异常不突出;地震引起不同测点不同程度的永久性同震位移,最大值达到16mm;地震前后基线变化不明显,未发现明显的前兆异常;阿拉善及附近的祁连构造带存在顺时针运动的迹象,即运动方向由东侧的南西向逐渐变到西部的北西向,运动大小的范围基本保持在7mm/a之内;区域主压应变优势方向为东北-西南向,最大主压应变区呈带状分布于研究区域南部。