基于GPS速度场的关中地区应变场分析

利用2009~2013年GPS速度场数据,计算了关中盆地面膨胀率、主应变率、最大剪应变率,选取并解算了岐山-马召断裂、渭河断裂GPS剖面的应变积累。结果显示:(1)应变场上看,2009~2011周期在关中盆地均以张性运动为主;2011~2013周期发生转折,转为压性。(2)GPS剖面计算结果显示了2011~2013较2009~2011周期,岐山-马召断裂上盘相对下盘以右旋走滑为主,兼顾拉张运动;渭河断裂则在两期数据中走滑与张压特性不明显,呈微弱的张性变化特征。     

基于GPS观测的红河断裂带现今变形特征

以川滇地区1999—2007年、2009—2013年和2014—2016年三期GPS速度场为约束,利用块体整体旋转与线性应变模型(RELSM)和剖面法分析了红河断裂带现今不同时期运动特征.结果表明,红河断裂带整体运动特征是右旋走滑,北段和中段兼具拉张运动的特征,南段是挤压运动的特征.RELSM模型表明,2009—2013年红河断裂带北段走滑速率拉张速率分别增大到4.5±0.9 mm/a、5.2±0.4 mm/a,南段走滑速率增大到4.7±0.3 mm/a;2014—2016年红河断裂带北段走滑速率和拉张速率减小到0.9±0.7 mm/a、2.3±0.3 mm/a,中段和南段垂直断裂带方向的拉张速率分别增大到4.7±0.6 mm/a、-7.6±1.4 mm/a.由GPS速度场剖面可知:红河断裂带北段以稳定的滑移速率进行应变积累,断裂带变形宽度达到170 km,闭锁深度在18.4 km左右,2009—2013年红河断裂带中段右旋走滑速率增加到7.8 mm/a,变形宽度和闭锁深度都有所减小,南段拉张速率增加到-7.8 mm/a;2014—2016年红河断裂带中段和南段闭锁深度和变形宽度进一步减小.     

川滇地区近期地壳变形动态特征研究

基于1999年以来的GPS观测数据,重点分析了川滇地区近期的变形特征,计算给出了该区域主要断裂带的滑动速率,并结合GPS剖面初步识别了断裂带所处的孕震阶段。结果表明,红河断裂带始终处于弱形变区域,值得进一步关注;汶川地震后,由于研究区域应力场的调整和应变的重新分配,使得安宁河断裂带的活动变化较小,逐步趋缓,走滑分量存在明显趋缓现象,并且安宁河断裂带的闭锁深度在一定程度上有所增加;小江断裂带的走滑分量存在明显趋缓现象,显示存在强闭锁现象,小江断裂带平行于断层方向GPS速度剖面显示断裂带两侧变形平缓且变形范围较大;昭通、莲峰断裂的挤压和剪切变形积累均存在弱化现象,可能预示该区域挤压应变积累背景较高。     

青藏东北缘水平速率场构建及运动特征分析

基于GAMIT/GLOBK软件,对青藏东北缘地区的中国地壳运动观测网络点数据进行精确解算,构建了青藏东北缘地区水平速率场。重点研究青藏块体东北缘地区的祁连山断裂、海原断裂和六盘山断裂的水平形变。分别作出平行于断裂带和垂直于断裂带的速率图,并详细分析了每个断层的挤压与走滑特征。分析结果表明,祁连山断裂以左旋、逆冲为主,走滑速率约为4 mm/a,地壳缩短率为6 mm/a;海原断裂左旋走滑速率为4 mm/a,地壳缩短率为5 mm/a;六盘山断裂地壳缩短率为6 mm/a,走滑速率不明显。     

基于GPS观测数据的云南地区地壳形变特征研究

利用1999~2013年间多期GPS观测数据,将云南地区分为5个活动块体,研究区域现今水平运动特征、应变特征以及各块体的运动特征,反演主要活动断裂带的走滑速率。结果表明,区域水平运动具有北强南弱的特征,小江断裂带、红河断裂带对云南地区构造活动具有明显控制作用,改变了断裂带两侧的运动特征;区域应变具有明显的差异,西部以拉张应变为主,东部小江断裂带周边地区拉张和挤压应变均衡且为强应变区,滇东地区应变较小;各块体运动方向与速率存在差异,滇东块体为逆时针旋转,其余块体顺时针旋转;基于块体模型反演的主要断裂带的走滑速率与地质方法获取的走滑速率具有较好的一致性。     

汶川地震GPS形变约束的破裂分段特征及滑移

为了解2008年汶川地震破裂分段特征及滑移,采用弹性位错模型和模拟退火算法,数值模拟汶川震区密集的GPS同震形变。结果表明,GPS同震形变场至少需要用铲状的映秀-北川五断裂加上灌县－江油断裂来模拟,该模型对GPS数据的符合程度与汶川地震滑动分布模型相当,基本反映了汶川地震破裂特征。映秀－北川断裂总长255~294km。南段以逆冲为主,分上下两层,最深达30km。中段右旋走滑和逆冲都很大,而北段以右旋走滑为主。映秀段地震周期最短为3000年。破裂上层深度14km可能是龙门山中央断裂的闭锁深度。汶川地震可能源于相邻块体的相对运动和挤压、深部滑脱或浅部闭锁,在薄弱构造处首先爆发地震。     

基于GPS速度场的中国大陆地壳运动特征研究

根据2007~2009年、2009~2011年、2011~2013年GPS速度场及前3期加权平均后的2007~2013年速度场,分析了中国大陆主要运动地块的活动特征。从整体来看,现今中国大陆地壳运动的驱动力仍来自于印度板块向北的挤压,地壳活动值得关注的区域是断裂、地块间GPS速度场存在大幅差异的区域,主要体现在青藏高原北部,天山地区,鄂尔多斯东、西缘以及川滇菱形地块。     

红河断裂带闭锁程度和滑动亏损分布特征研究

利用1999~2013年青藏高原东南缘的GPS速度场观测数据,采用DEFNODE程序反演红河断裂带走滑速率、三维闭锁程度和滑动亏损分布。反演结果表明:红河断裂带北、中、南段右旋走滑速率分别约为(5.9±1.2)mm/a,(4.8±0.6)mm/a和(4.3±0.4)mm/a,在地表以下6km的闭锁程度分别为0.43,0.22和0.25,其滑动亏损速率分别为3.3mm/a,2.6mm/a和2.3mm/a,红河断裂带闭锁程度和应变积累程度都比较低,与近年来红河断裂带整体活动微弱的现状相吻合。     

小江断裂带地壳运动特征及地震危险性研究

利用1999~2013年间川滇地区的GPS速度场观测数据和块体模型研究小江断裂带地壳运动特征及地震危险性。结果表明:小江断裂带闭锁程度较高,应变量积累较大,在地表以下6km的闭锁程度约为0.94,滑动亏损速率约为(9.2±0.4)mm/a,整条断裂带左旋走滑速率约为(10.8~12.1)mm/a。结合小江断裂带上的历史地震数据估算,小江断裂带未来地震最大震级为7.3级,与近年来断裂带活动较为活跃相吻合。     

青藏高原地壳运动与应变的GPS监测研究

全球定位系统(GPS)观测可提供高精度、大范围和准实时的地壳运动定量数据,使得在短时间内获取大范围地壳运动速度场成为可能,已广泛地用于监测现今地壳运动.该文利用1993~2002年间5期GPS观测资料采用自洽统一参考框架方法分析研究了青藏高原地区的现今地壳运动,获得了GPS速度场和应变场,结果及其精度较以前有所改善,尤其在垂直速度和喀喇昆仑-嘉黎以南地区应变参数较以前结果有较大不同.通过分析与比较得出:目前喜玛拉雅块体以N37.1±0.7°E的挤压为主,达到了-98.5±4.2×10-9/a,同时兼有的N127.1±0.7°E方向拉张,达到了26.7±2.8×10-9/a,最大剪应变62.6±2.6×10-9/a,面应变-78.1±5.1×10-9/a,这与前期的研究成果有着较大的不同;西藏块体N39.0±2.0°E挤压为主,达到了-20.3±1.2×10-9/a,同时兼有N129.0±2.0°E的拉张,达到了10.8±1.6×10-9/a,最大剪应变15.6±1.0×10-9/a,面应变-9.5±2.2×10-9/a;总体而言,喜马拉雅块体到西藏块体的主压应变率和拉张应变率变小;青藏高原现今东西向拉张主要体现在西藏块体中部;此外,GPS结果显示青藏高原每年以3~5 mm的速率处于隆升中,这一结果与前期GPS成果相差约2~3 mm.     

基于SBAS-InSAR的红河断裂带南段形变特征研究

红河断裂带是一条历史悠久的大型走滑断裂,对云南地区的构造活动具有重要的控制作用。文中以红河断裂元阳段为研究区,利用2015—2017年的Sentinel-1A降轨数据,采取短基线集(SBAS-InSAR)技术进行数据处理,获取LOS向形变速率。分析发现,断裂带近场形变特征北盘为隆升,南盘为沉降,其运动速率分别为3.06~5.42mm/a和-5.38~-3mm/a,两盘运动速率差约为8mm/a,平均形变速率为4mm/a。     

基于SBAS时序分析方法的断裂带形变监测

以海原断裂带为研究区,开展了基于2015年3月~2016年7月的20景哨兵一号(Sentinel-1)数据和SBAS-InSAR技术的时序断裂带形变监测。结果表明,研究区形变累积量集中在-10~+5mm,海原县第一中学附近存在明显沉降漏斗,其沉降累积量达28mm;海原断裂带南北两盘相对形变速率约为6mm/a,运动性质为左旋走滑,与GPS和地质学研究结果基本一致。     

渭河盆地构造应力场有限元数值模拟

依据渭河盆地活动构造特征及深部地层结构,以高精度GPS成果为边界条件,构建了区域三维有限元模型,并将模拟断裂运动性质及区域构造应力场,与地质地球物理的结果对比检验了模型模拟结果合理性。数值模拟结果更加精细地揭示出,陇县-马昭与韩城-华县断裂是渭河盆地中部与东、西部构造应力场差异的明显分界带,两条断裂夹挟的盆地中部区域是拉张应力（NW-SE向）集中带,陇县-马昭断裂以西则呈显著挤压应力（近E-W向）,韩城-华县断裂以东以NE-SW向挤压应力为主;而礼泉-蒲城-合阳断裂又为盆地中部区域南、北两侧构造应力场差异分界带,断裂南侧较北侧呈现出更显著的NW-SE向拉张应力,该特征与断裂南侧构造地裂缝较北侧更为发育相对应。     

南北地震带北段近期地壳形变运动特征分析

利用2009~2011期和2012~2014期观测的GPS连续和流动观测数据,经过统一处理并扣除研究区域典型强震影响,获取了稳定、可靠的GPS时间序列及速度场结果。在此基础上,通过GPS速度场分析、GPS剖面分析、基线时间序列分析来获取南北地震带北段地区地壳变形运动特征。结果表明,庄浪河断裂两侧的运动差异逐渐变小,断裂带两侧的右旋减小;西秦岭北缘断裂和海原断裂维持较稳定的左旋剪切变形特征,其中,海原断裂带在2012~2014期的左旋剪切变形有所增强。     

利用GPS资料反演汶川Mw7.9级地震滑动分布

2008年5月12日,青藏高原东缘龙门山断裂带发生Mw 7.9级汶川地震,该地震使得北川-映秀断裂、灌县-江油断裂和汉旺-白鹿断裂带发生了同震破裂。本文主要利用“中国地壳运动观测网络”项目组提供的GPS同震位移资料,采用基于敏感度迭代拟合法(SBIF)及分段发震断层模型,分别应用均匀半空间和分层地壳结构两种方法反演分析了该次地震的精细同震滑动分布。结果表明：（1）SBIF反演方法应用于相对较小的GPS数据集仍然可以获得理想的同震滑动分布;（2）采用考虑分层地壳结构模型的反演结果整体上要优于均匀半空间模型的结果;（3）同震滑动主要发生在10-19千米深度以上,且存在五个滑动峰值区域及北川断裂南西端存在明显的深部滑动区,与震后野外考察结果及余震分布相吻合,同时能够较好地解释GPS观测数据;（4）青川断裂存在明显的右旋走滑分量,其平均滑动量为1.99米,北川断裂主要发生逆冲滑动,平均滑动量为3.35米,灌县断裂的平均滑动量为0.65米;（5）反演得到的地震矩为8.74×1020Nm(Mw 7.90),与地震学结果吻合。     

天山中段水平地壳形变特征研究

针对天山中段地区水平地壳形变特征最新动态的研究问题,提出了利用GPS连续站及流动站资料,基于速度场结果进行GPS剖面分析的方法来进行研究。结合速度场及剖面结果可以看出,北西走向的喀什河断裂带,1992—2011背景走滑运动为右旋走滑,2009—2014年右旋运动有所减弱,2013—2015年仍然较弱;天山中部的滑脱断层,1992—2011年的结果显示其走滑运动较不明显,但2009—2014期的结果表明出现了一定的左旋运动,2013—2015年的左旋运动加剧;天山中部的滑动速率结果显示出天山中段博罗科努断裂带中段变形速率较东西两侧均较小,值得进一步关注。研究结果利用了最新数据,显示了天山中段水平地壳形变的最新特征,为判定天山中段地区的地震危险性提供了支持。     

川滇地块现今地壳运动速度场解算与分析

利用GAMIT10.4和BERNESE5.2软件,分别对川滇地区中国地壳运动观测网络51个GNSS基准站2010—2014年的观测数据进行处理。两者解算所得单日解基线和坐标时间序列离散度优于10mm,且变化趋势一致,吻合度较高。基线重复率水平向优于1+4×10-9 L;垂向优于4+6×10-9 L(单位mm,其中L表示基线长度,单位m)。利用PL+VW噪声模型进行了速度估计,获取了川滇地区相对欧亚板块地壳运动速度场。结果显示:除滇西南地区呈现出由西向东的增大趋势外,川滇块体其它区域地壳运动特征由北往南、由西往东呈逐渐衰减趋势;运动方向持续围绕喜马拉雅东结点作顺时针旋转,且仍然存在着南北向强烈的挤压特征。以安宁河-则木河断裂、小江断裂和红河断裂为界,选用了两侧能反映震间断裂构造特征的GPS测站,分析了断裂两侧的速度差异。并利用平行断层的速度剖面,拟合反正切函数变化趋势,获取了断裂带可能的变形宽度。     

CG-5重力仪零漂改正及格值系数检测应用研究

利用分测线零漂改正方法和格值系数变化检测方法,对云南重力测区2014年两期CG-5重力仪观测数据进行了精细处理,获得了该地区重力场变化,并用绝对重力观测结果进行了验证。结果表明:(1)CG-5重力仪零漂率存在明显的随时间变化,C1169和C1170两台重力仪在第一期观测时间内呈近似线性的增大趋势,变化量达20×10~(-8) m·s~(-2)·h~(-1),第二期观测时间内则趋于稳定,经零漂改正后,观测数据联测精度明显提高;(2)C1170重力仪格值系数变化发生了明显变化,变化量约为-0.000 100;(3)经格值系数改正后,获得的重力变化结果与绝对重力观测结果更为一致,重力场变化图像更为清楚地反映了昭通-鲁甸断裂两侧的差异变化和鲁甸6.5级地震的发震背景,验证了大地震一般发生在与主要活动断裂一致的重力场变化正负转换带上这一结论,说明本文所用方法能有效消除观测数据中的系统误差,有利于真实重力场变化信息的获取。     

渭河盆地深大断裂处构造应力特征及其活动特性

利用渭河盆地2001~2010年高精度GPS监测资料,采用有限元数值分析法,分析了渭河盆地内深大断裂处的构造应力特征及断裂活动特性。结果表明,盆地西部断裂处均呈现出明显的近E-W（east-west）向挤压应力特征,而盆地中部断裂处则均呈现出显著的NW-SE（northwest-southeast）向拉张应力特征,东部断裂处呈现出一定的NW-SE向拉张应力,但该部量值较中部断裂处小;走向各异的同一条深大断裂不同区段,呈现出的应力特征、量值以及活动速率也存在差异性;跨断裂剖线显示沿断裂走向的速度分量在断裂两侧均发生了一定量值的变化,构造断裂具有一定的扭动特性。模拟计算结果进一步显示盆地中部较东、西部受NW-SE向拉张应力作用显著,且在中部这些具有拉张应力特征的深大断裂交汇处,特别是断裂活动速率较大的区段,正是盆地内地裂缝灾害最为集中发育的区域。     

时序InSAR技术在地球环境监测及其资源管理中的应用:以交城-清徐地区为例

利用ALOS-1（2007-2010）、Sentinel-1A（2017-2018）存档数据对山西交城-清徐地区的地面沉降进行监测。结合小基线和永久散射体技术优点,在增加时间采样密度的基础上利用二维线性回归分析得到研究区域的形变速率和时间序列。经同期GPS观测结果校核表明:交城-清徐地区持续发生地面沉降,但山区和平原区域形变的空间分布、量级不同,引起形变原因也不同。平原地带沉降空间分布受构造断裂控制,断裂带两侧呈现明显的差异性形变,且最大沉降速率为－200 mm/a,沉降的主要原因是地下水超采,但经治理后地面沉降灾害有所缓解,表现为沉降速率小于－30 mm/a。山区主要由于矿产资源的长期开采,沉降中心不断向南移动,最大形变速率为－462 mm/a。