汶川8.0级地震前区域地壳运动与应变场动态特征

利用中国地壳运动观测网络GPS资料, 通过获取水平相对运动、 水平应变场分布变化等, 研究了汶川8.0级地震前的区域水平运动与应变率场变化, 以及大尺度地壳运动动态特征等。 研究结果表明, 发生汶川8.0级地震的龙门山断裂带, 由于受到其西侧巴颜喀拉地块向东运动的构造动力作用, 处于缓慢的应变积累状态。 在汶川地震前龙门山断裂带相对华南地块的差异运动小于GPS观测误差。 川滇地区应变场图像显示2004-2007年面应变率负值最高区出现在汶川8.0级地震震中区及其附近, 可能反应了局部挤压增强。 GPS基准站资料反映的大尺度北东向地壳缩短的相对运动增强, 也形成了促进龙门山断裂带发生大破裂的区域构造动力增强的背景条件。     

南北地震带近期地壳水平运动变化分析

对2009、2011及2013年3期陆态网络流动GPS观测资料进行了处理,获得了2009~2011及2011~2013年两个时间段南北地震带地壳水平运动速度图像。参考1999~2007年网络工程流动GPS速度场结果,分析了南北地震带近期地壳水平运动场与应变场变化特征,认为近期地壳运动变化受汶川地震震后影响较大。2013年芦山7.0级地震和岷县漳县6.6级地震是2008年汶川8.0级地震震后应力场调整触发的结果。     

基于地壳运动与变形对汶川大地震的初步研究

利用中国地壳运动观测网络GPS资料,并结合断层形变及区域水准等观测资料,从不同时空尺度的地壳运动与变形角度对汶川大地震进行了初步研究。主要内容包括发生汶川大地震的龙门山断裂带的应变积累与构造动力背景分析,震前地壳运动、应变场和构造变形的动态过程分析,以及问题讨论与认识。主要研究结果如下：     

应用最小二乘配置建立地壳运动速度场与应变场的方法

简要论述了应用最小二乘配置原理,利用GPS资料建立水平运动速度场统一模型和应变场的方法.讨论了建立基于不同参考基准和几何变形含义的地壳运动模型及空间不同尺度和频率域应变场等问题.对中国地壳运动观测网络区域网资料进行了处理、分析,并分别以中国大陆区域整体及首都圈地区不同空间尺度的区域作为研究区对本文提出的模型和方法进行了实际应用和讨论.     

区域网GPS观测得到的2008年汶川MS8.0地震前的地壳水平运动

2008年5月12日汶川（31.0°N,103.4°E）MS8.0大地震发生在中国地壳运动观测网络区域网GPS观测站相当密集的地区．1000个站的GPS 非连续观测区域网分别在1999,2001,2004年和2007年作了4次观测．震前区域网GPS观测站得到的水平位移表明,汶川大地震主要力源是印度板块向北对中国大陆的挤压,但同时也受到东部与南部板块的挤压．与其它地区相比,震前震中附近水平位移最显著的特点是,汶川地震发生在南北地震带上位移分叉部位,即震中北部明显向东北位移,震中南部明显向东南位移,而震中附近的水平位移则明显小于其北面和南面的水平位移．简要讨论了应变计算结果的精度．为获取地震前的异常信息,分别采用趋势曲面拟合和统计方法研究了汶川地震前（1999—2007年）区域网的应变积累,寻找震中的大致区域．除了2001年昆仑山口西大地震震中及其周围地区外,1999—2007年震前区域网的应变积累的趋势曲面拟合表明,汶川地震发生在中国大陆第一剪应变积累大、范围最广的区域的东侧,且在此区域内积累较大的面压缩区的东北边缘．应变分量的统计分析表明,震前其分布在此区域及其附近同样有明显的异常,剪应变和面膨胀积累均增强．      

北斗导航定位系统（BDS）下地壳运动监测精度分析

为分析北斗导航定位系统（BDS）在地壳运动监测领域的数据精度,选取中国大陆构造环境监测网络（陆态网络）2018—2019年川滇地区GPS、BDS多系统观测站点数据,分别对GPS、BDS记录的数据进行解算,从三维坐标解、位置时间序列及速度场等方面,对比分析二者在地壳运动监测中的不同,综合分析BDS对地壳运动监测精度。结果表明,BDS定位精度达到cm级,但仍低于GPS精度,BDS、GPS速度场模型运动方位和速度值有所不同,垂向差异较为明显。总体来看,北斗系统数据满足高精度定位解算要求,可用于监测形变量较大的区域地壳运动。     

中国大陆1998～1999年地壳运动观测结果

介绍了中国地壳运动观测网络1998～1999年基准站GPS观测概况,简要介绍了用伯尔尼（Bernese）软件对GPS观测数据的处理结果,详细介绍了所获取的1998年９月初～1999年７月初基准网地壳运动,包括各基准站位移与网内各部分的应变．在所述观测期间,我国东部地区较为稳定．相对东部地区,西南部地区以向北运动为主,位移量约17ｍｍ,受北北东向挤压为主;西北部地区以北西向运动为主,位移量约11ｍｍ;而云南地区以向南运动为主,位移量约14ｍｍ．我国中部南北地震带则是一强烈的剪切变形带．网内最大主应变量为2.910-8．观测结果表明,印度板块向北挤压依然是影响我国地壳运动的主要因素．      

用GPS观测结果对中国大陆及邻区现今地壳运动和形变的初步探讨s

基于中国国家攀登计划现代地壳运动和动力学研究项目建立的全国GPS网1994年1996年的复测数据,推算了测点的运动速度;按Haines和Holt提出的球面上水平速度的转动函数幂级数展开法,计算了水平速度和应变率场,初步探讨了中国大陆现今地壳运动和形变的态势与特征．结果表明:印度、太平洋和菲律宾海板块联合控制着中国大陆的现今地壳运动和形变,三大板块呈鼎足之势,但印度板块似乎起主导作用;南北地震带在中国大陆现今地壳运动和形变过程中起重要调节作用,大区分界线特征突出;大致沿北纬35线,似乎也存在一个调节带,但分界线特征没有前者明显;三大板块对我国大陆的动力作用是动态稳定的,表现为推挤速度的稳定．这些与地质学、地球物理学和地震学的结果是基本相符的．对比地震活动,初步显示高强度的剪切形变带与未来强震活动区有一定程度的对应关系,但需进一步的震例检验．      

2004--2007年中国大陆GPS水平运动场和汶川大震

GPS技术作为观测地壳水平运动最为直接和有效的手段之一,得到了国内外地学界的广泛重视和应用。本文主要利用2004--2007年中国大陆地壳运动观测网络所得到的全国1000余个GPS站点的观测资料,利用GAMIT—GLOBK软件解算了这1000多个站点的水平速度场。通过对水平速度场相对华南地块运动场的分析及其有限元模拟,探讨地壳运动与大震之间的关系。     

汶川地震前兆观测总结研究及观测技术创新基于地壳运动与变形对汶川大地震的初步研究

利用中国地壳运动观测网络GPS资料,并结合断层形变及区域水准等观测资料,从不同时空尺度的地壳运动与变形角度对汶川大地震进行了初步研究.主要内容包括发生汶川大地震的龙门山断裂带的应变积累与构造动力背景分析,震前地壳运动、应变场和构造变形的动态过程分析,以及问题讨论与认识.主要研究结果如下.     

利用GPS观测结果研究地壳运动分布动态及其与强震关系

本文简要论述了应用最小二乘配置原理、利用GPS观测资料,建立基于不同参考基准和不同运动学与几何变形含义的地壳运动模型及不同空间分辨率应变场的方法。同时,结合中国地壳运动观测网络区域网和有关GPS连续站观测资料的处理与分析,从GPS观测能够直接获取地壳相对运动和反映研究区域几何变形时空分布状态,讨论了关于地壳运动动态与强震关系的问题。     

汶川地震近震源区地形变短期前兆现象的解析

2008年汶川8.0级地震是我国自建国以来灾难最为严重的一次强地震, 有关震前该区域地壳变形情况引起许多学者的关注。 本文给出了沿龙门山地震带地倾斜及跨龙门山断裂断层水准剖面临震前变化的特征: 汶川地震前沿龙门山地震带分布的康定、 汶川及茂县台地倾斜无明短期显变化; 6个断层水准观测场地, 除耿达场地观测到较大幅度变化有争议外, 其他断层观测场震前均未观测到突出的短临前兆性异常变化。 本文分析了汶川地震前大区域地震活动性资料及震前沿南北地震带显著形变异常点分布特点, 探讨了汶川地震震中区域应变积累过程, 认为近震源区域无显著短期前兆变化现象很可能与震中区域介质所具有的高应变、 小变形性质有关。 另外, 也不排除地形变观测点所处的位置等有关因素。     

GPS技术监测地壳运动的新进展

回顾了GPS观测技术应用于地壳运动与形变中的相关理论与方法,重点介绍了水平应变的计算方法与描述地壳运动与形变场的各种数学物理方法,讨论了提取地壳运动与形变信息过程中存在的问题.     

基于GPS的精河M_S6.6地震前地壳变形动态特征研究

利用2013~2017年3期GPS观测资料,获得精河6.6级地震前震中附近区域水平运动速率、主应变率、面膨胀率及最大剪应变率,并结合区域构造背景分析该区域变形动态特征。结果表明:震前震中附近区域速度场速率逐渐增大,发震断裂两盘构造运动速率不均,震中附近区域GPS测点的速率和运动方向存在差异,反应了地壳应变能量积累。震中区域主压应变率变化反映出应力调整过程,沿断层走向的张压转换的形变高梯度带、最大剪应变梯度带可为地震预测提供参考。     

基于GPS获得的中国大陆现今地壳运动速度场

利用国家重大科学工程“中国地壳运动观测网络”1999至2011年底的全部GPS观测资料,采用统一的数据处理策略和最新的地球物理模型,分别获取了中国大陆相对于全球ITRF2005参考框架和欧亚板块的现今地壳水平运动速度场。通过速度场分析,给出了中国大陆地壳运动的大背景和基本特征,为地震预测、地球动力学等相关学科的研究提供了基础资料。     

汶川M_S8.0地震前后川滇地区地壳水平形变动态变化初探

利用中国地壳运动观测网络和中国大陆构造环境监测网络GPS区域网观测资料,解算川滇地区1999—2007年、2009—2011年相对欧亚板块的水平速度场,并借助连续应变模型获得了川滇地区应变率场。通过分析汶川地震前后地壳水平运动速度场和应变率场的动态变化,得到:(1)水平相对运动与主应变场分布反映出在巴彦喀拉地块的东向推挤与华南地块的强烈阻挡下,龙门山断裂带长期的应力应变积累并突然释放导致了汶川大地震的发生;(2)发生大地震的龙门山断裂带在地震前应变量值并不显著,处于应变亏损状态,应变高值区主要集中在川滇菱形块体的东边界与北边界;(3)大地震的发生导致震源区及其周边应力应变剧烈调整,龙门山断裂带中南段显示出明显的应变增强态势,一定程度上反映了2013年芦山7.0地震发生前的应变背景累积信息。     

2016年青海门源MS6.4地震震前应变积累及同震变形特征

2016年1月21日青海省门源县发生了M_S6.4地震, 发震断裂为冷龙岭北侧断裂, 震中位置与1986年门源6.4级地震相同。 本文收集了本次地震震中及其周边区域1999—2015年GPS观测资料, 解算了GPS速度场、 跨断裂连续观测站基线时间序列和应变率场。 结果显示, 祁连山断裂带为一条宽度约60 km的连续变形带。 在断裂带南侧地壳运动以顺时针旋转为主, 运动量值没有显著差异; 跨过断裂带到达其北部之后, 地壳运动量值明显减小, 显示出该断裂带的强烈活动特征。 冷龙岭断裂左旋走滑速率为6.17±0.41 mm/a, 挤压速率为1.83±0.38 mm/a, 断层闭锁深度为22.1±3.1 km。 利用GPS连续观测站数据解算的地震同震位移显示, 震中西南侧26.8 km处的青海门源(QHME)测站记录到了明显同震位移, 其水平运动方向为北东向, 与逆冲为主的震源机制解一致。     

汶川M8.0地震前后山西地震带水平形变场变化特征研究

通过分析汶川M8.0地震前后山西地震带GPS速度场以及由此计算得到的现今构造应变率场,结果显示：（1）汶川M8.0地震后,山西地震带各区域的运动方向均不同程度向西偏转,太原盆地及其以北的区域由1999—2007年的SW或SSW向转为SWW向,且运动速率由平均约2 mm/a增加到约4 mm/a,太原盆地以南的区域由之前的SSE向转为SW向。（2）汶川M8.0地震后,山西地震带的应变率场显著增强,大同盆地、太原盆地北段和临汾盆地西南段形成了三个压性应变集中区,2010年在这三个区域内分别发生了大同M4.5、阳曲M4.6和河津M4.8地震,可能由于这种压性应变积累的区域应力场环境有利于山西地震带中强地震的孕育和发生。（3）2009—11年,受日本M9.0地震的影响,山西地震带向西运动的速率有所减弱,应变率场张性变化明显,太原盆地及其以北区域平均速率下降为约2~3 mm/a,太原盆地以南的区域由SW向转为整体向南运动的格局,有恢复到1999—2007年背景运动状态的迹象。     

用GPS测量数据模拟中国大陆现今地壳水平速度场及应变场

基于连续介质力学理论,提出了直接利用ＧＰＳ测量资料建立地壳运动与形变模型的方法。把整个中国大陆视为由无穷多个微元集合而成的连续介质体,并假定每一个微元体的转动矢量服从统一的,连续的泰勒级数分布,由此引进一组待定参数,称之为地壳运动与形变参数。利用全国网１９９４年和１９９６年的两期ＧＰＳ观测数据,组成矛盾方程组,应用阻尼最小二乘方法,经迭代解算,得到所需要的地壳运动与形变参数。     

2001～2004年陕西关中地区地壳运动及应变分析

根据2001-2004年陕西省地震局GPS测站的观测资料，做出了陕西关中地区地壳运动速率和地壳水平应变场，结果表明：①相对于稳定的欧亚板块，陕西关中东西部在不同期次地壳运动差异明显；②该区最大剪应变与面应变高值区主要分布在关中地区中部的铜川-三原-西安-咸阳一带、华县以及宝鸡一眉县附近，应变梯度较大，并且主要受面收缩影响，地震危险性相对较高。