空间大地测量GPS揭示的汾渭盆地及其邻域现今地壳应变场变化特征

利用汾渭盆地及其邻域2001-2007年与2009-2011年高精度GPS监测资料,基于区域构造特点,采用块体运动应变模型结合数理统计假设检验法,建立了区域合理的地壳运动应变模型,基于此定量研究了区域现今地壳应变场及其变化特征,特别是2008年汶川强震对汾渭盆地区域变形特征的作用影响,同时从盆地整体上分析了盆地内多发的地裂缝灾害与区域整体构造变形特征之间的内在关系.研究结果表明:经统计检验判断,选择合理的区域地壳运动应变模型,对获取真实反映区域实际构造变形特性的应变参数具有重要的作用;2008年汶川强震对青藏东边缘地块及渭河盆地西侧局部地区应变场造成一定的影响,但是震后上述区域并没有出现显著的应变积累而是呈现出应变量值较震前减小的特征,分析其原因可能是因为此区域并不是强震造成的库仑应力显著增加区,在震后2009-2011年时间段内处于构造应力场的松弛调整期;汶川强震没有显著改变研究域现今整体的构造变形背景特征,区域地壳构造活动特征仍具有较好的继承性;基于研究域构造块体具有各向同性连续弹性变形的前提,初步推断整个汾渭盆地内多发的地裂缝灾害可能是区域NW-SE向拉张应力场作用下的地表破裂响应.     

非构造形变对GPS连续站位置时间序列的影响和修正

GPS观测得到的地壳形变场通常包含有构造形变与非构造形变二类信息, 去除其中的非构造形变信息对于有效运用GPS数据研究构造形变场至关重要. 本文运用国际卫星对地观测资料及各类地球物理模型, 定量计算海潮、大气、积雪和土壤水、海洋非潮汐4项负荷效应造成的地壳非构造形变, 并以此研究和修正这些非构造形变对中国地壳运动观测网络GPS基准站位置时间序列的影响. 研究发现此4项负荷效应, 特别是大气、积雪和土壤水, 对于测站垂向位置的影响显著. 通过模型改正可以使测站垂向位置的RMS降低～1 mm, 占其总量的～11％. 对于垂向时间序列的周年项部分, 这一改正可降低其振幅的37％. 研究还表明经过地球物理模型改正和周年、半周年谐波拟合改正的时间序列比起仅经过周年、半周年谐波拟合改正的时间序列更为平滑, 表明地球物理模型改正对于消除非构造形变场的作用不是周年、半周年谐波拟合改正所能替代的.     

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。     

川滇地区现今地壳形变及其与强震时空分布的相关性研究

本文通过分析80年代以来的川滇地区跨断层形变测量资料、区域垂直形变测量资料及部分大区域GPS测量资料，认为该时间域内川滇地区地壳形变处于相对弱状态，并直接导致了自1981年道孚6．9级地震后至今川滇地区6级以上地震基本上未沿主边界断裂展布，且具有准顺时针旋转迁移的分布特征。基于此，认为未来几年内川滇地区地震危险性预测研究的重点应是川滇地区中部。最后根据现今地壳形变测量资料和地震分布特征提出了川滇地区活动地块时段性划分的概念，并给出了初步的划分结果。     

大地水准面高对InSAR大范围地壳形变监测的影响分析

由于InSAR数据处理所用的WGS84参考椭球系统与通用的DEM高程系统(EGM96大地水准参考面)不一致,在InSAR形变监测分析中会引入大地水准面高导致的误差.本文利用覆盖青藏高原北部阿尔金断裂带西段的27景Envisat ASAR宽幅模式数据和44景条带模式数据,研究了大地水准面高与InSAR大范围形变测量不确定性的关系:(1)模拟分析表明对于100 m的垂直基线,8.8 m的DEM测量误差,若研究区域存在20 m的大地水准面高的变化,对宽幅或条带模式InSAR形变测量造成的影响将由3 mm增至10 mm左右;(2)实例验证表明对于不同的研究区域,大地水准面高与该地区地形变化存在较大相关性,对于同一研究区域,垂直基线的大小决定了大地水准面高对InSAR不确定性的影响程度;(3)对于大地水准面高有较大梯度变化的研究区域,组合短基线方法与去除轨道平面的方法难以消除大地水准面高的影响.使用基于WGS84高程系统的DEM,可以为InSAR形变测量分析提供统一的高程基准,有效避免大地水准面高误差的影响.     

Preliminary results on kinematic model of tectonic blocks derived from high precision GPS observations in Southwest China

ＰｒｅｌｉｍｉｎａｒｙｒｅｓｕｌｔｓｏｎｋｉｎｅｍａｔｉｃｍｏｄｅｌｏｆｔｅｃｔｏｎｉｃｂｌｏｃｋｓｄｅｒｉｖｅｄｆｒｏｍｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎＧＰＳｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓｉｎＳｏｕｔｈｗｅｓｔＣｈｉｎａＬＩＲＥＮＨＵＡＮＧ１）（黄立人）...     

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.     

Research on present crustal deformation in the southern Tianshan (Jiashi) region by GPS geodesy

IntroductionSinceaMs=6.9earthquakeoccurredinArtux,Xinjiang,ChinaonMarchl9,l996,7earth-quakeswithmagnitudeofMs>6werefollowedsuccessivelynearbyJiashi,southemnanshan.Thephenomenonthatagroupofstrongearthquakes(Jiashiearthquakeswann)concentratedwithinashorterperiodoflyearormoreisanunprecedentedeventsincetheinstrUmentalrecordofseis-micityinthecontinent,drawingconsiderableattentionofseismologists.TheJiashiearthquakeswarmhaPpenedonthenortheastemflankofthewestCmsyntaxofHimalayancollisionbeltwheret…     

南海北部琼东南盆地地层结构与地壳伸展特征

琼东南盆地发育于前新生代基底之上,作为南海被动大陆边缘一部分,记录了南海北部裂陷盆地结构及其演化.利用最新钻井、反射地震、重力等资料,分析新生代盖层和前新生代基底地壳结构,建立盆地地层结构模型,然后计算全盆地地壳伸展变化特征.结果表明:新生代地层序列的盆地充填由西向东逐渐减薄,古近纪、新近纪以及第四纪期间(45 Ma~现今)最后沉积中心呈现逐渐向西或西南迁移趋势.下地壳局部表现为地震速度偏高(厚度2~4 km,vP>7.0 km·s-1,水平延伸范围约为40~70 km).重震联合模拟显示这里存在密度偏高特征,推测存在可能与张裂晚期和扩张早期岩浆物质底侵或混合到伸展程度较低的大陆地壳有关.计算获得的前新生代基底地壳厚度由在弱展区域陆架区约25 km,在减薄最大区域中央坳陷为3 km.伸展系数(β)最高值大于6.0出现在中央坳陷,低值小于2.0在坳陷南北两侧,说明地壳在盆地中央拉伸比较剧烈.     

台湾地区地壳形变的弹性块体位错模型

在经典的非震形变位错模型中,地壳形变被认为是活动块体刚性运动和上部断层锁定影响的叠加,本文对此模型进行了改进: (1) 用活动块体整体运动和内部线性应变、旋转的贡献代替活动块体刚性运动的贡献;(2) 用分层介质地壳模型代替半无限介质模型计算断层锁定的影响. 利用改进后的非震形变位错模型,拟合了台湾地区1990～1995年间GPS观测资料. 结果显示,在东部海岸山脉区,约有30 mm·a-1的汇聚率被奇美断层消耗掉,运动速度从奇美断层向北迅速衰减. 在西部平原地区,南部断层是岛内锁定最为强烈的断层,该地区相应的也是史上灾害性地震多发的地区. 根据反演结果计算出的应变率与旋转率分布与前人结果在大部分地区一致,主应变率场显示台湾大部分地区存在近NW-SE方向的主压应变,主压应变方向呈扇形分布. 旋转率场显示台湾东部和南部地区存在着逆时针旋转率,而西部和北部地区则为顺时针旋转率.     

鄂尔多斯块体周缘地区现今地壳水平运动与应变

位于青藏块体和华北块体之间的鄂尔多斯块体及其周缘地区是中国大陆构造活动最活跃的地区之一,从1300年至今,在块体周边断陷盆地和西南缘断裂带上发生了五次8级以上的地震.为了了解该地区现今地壳运动、应变状态以及断裂滑动分布,我们收集了中国大陆构造环境监测网络2009-2013年、国家GPS控制网、跨断陷盆地的8个GPS剖面等共527个流动站和32个连续站GPS观测数据,获得了高空间分辨率的地壳水平运动速度场,进一步用均匀弹性模型计算了应变率分布.结果表明,块体内部GPS站点向NEE方向运动,速度变化较小,应变率大多在（-1.0~1.0）×10-8/a之间;山西断陷带构造运动与变形最为强烈,盆地相对于鄂尔多斯块体为拉张变形,应变率为（1.0~3.0）×10-8/a,相对于东部山地则为挤压变形,应变率为（-2.0~-3.0）×10-8/a,盆地西侧断裂（如罗云山断裂、交城断裂）以拉张运动为主,拉张速率为2~3 mm·a-1,盆地东侧断裂主要以右旋缩短运动为主,速率为1~3 mm·a-1;河套断陷带西部的临河凹陷处于较强的张性应变状态,应变率为（2.0~3.0）×10-8/a;块体西南边缘处于压缩应变状态,应变率为（-1.0~-2.0）×10-8/a,六盘山断裂存在明显的地壳缩短运动,速率约为2.1 mm·a-1,速率在断裂附近逐渐减小,反映了断裂处于闭锁状态;相对于鄂尔多斯块体内部渭河断裂带为左旋运动,速率为1.0 mm·a-1,盆地处在弱拉张变形状态.     

中国l地壳运动观测网络首期观测数据处理

介绍了中国地壳运动观测网络的布设、基准站和基本站首期观测情况。利用GAMIT和GLOBK软件对首期观测数据进行了处理，计算结果归算到ITRF97框架上。单天整体解结果表明：基线重复性NS向分量为2.28+0.87×10-9×S，EW向分量为3.67+0.82×10-9×S，高程分量为6.84+1.29×10-9×S(S为GPS站间距离，以mm为单位)。对基准网和基本网的整体平差结果表明：点位精度水平分量为2～3 mm，高程分量为3～5 mm，基准网和基本网首期观测达到了设计要求。     

Recent crustal deformation of İzmir, Western Anatolia and surrounding regions as deduced from repeated GPS measurements and strain field

To investigate contemporary neotectonic deformation in İzmir, Western Anatolia and in its neighborhood, a relatively dense Global Positioning System (GPS) monitoring network was established in 2001. Combination of three spatially dense GPS campaigns in 2001, 2003 and 2004 with temporally dense campaigns between 1992 and 2004 resulted in a combined velocity field representing active deformation rate in the region. We computed horizontal and vertical velocity fields with respect to Earth-centered, Earth-fixed ITRF2000, to Eurasia and to Anatolia as well.The rates of principal and shear strains along with rigid-body rotation rates were derived from velocity field. Results show east–west shortening between Karaburun Peninsula and northern part of İzmir Bay together with the extension of İzmir Bay in accordance with general extension regime of Western Anatolia and Eastern Agea. East–west shortening and north–south extension of Karaburun Peninsula are closely related to right-lateral faulting and a clockwise rotation. There exists a block in the middle of the peninsula with a differential motion at a rate of 3–5 ± 1 mm/year and 5–6 ± 1 mm/year to the east and south, respectively.As is in Western Anatolia, north–south extension is dominant in almost all parts of the region despite the fact that they exhibit significantly higher rates in the middle of the peninsula. Extensional rates along Tuzla Fault lying nearly perpendicular to İzmir Bay and in its west are maximum in the region with an extension rate of 300–500 ± 80–100 nanostrain/year and confirm its active state. Extensional rates in other parts of the region are at level of 50–150 nanostrain/year as expected in the other parts of Western Anatolia.     

基于GPS应变与震源机制解应力反演喜马拉雅构造带现今地壳形变特征

喜马拉雅构造带及其临近区域是印度板块与欧亚大陆板块挤压碰撞的前缘地带.本文利用GPS实测速度场与震源机制解数据分别计算了研究区域现今地壳岩石圈表面的GPS应变场及岩石圈内部的主应力分布,研究了印度板块持续挤压作用下板块边界带地壳岩石圈现今地壳形变的空间分布特征.结果显示,南北向的剧烈挤压变形与东西向的拉伸变形是现今青藏高原南缘地壳岩石圈的主要变形特征.其中南北向的地壳挤压变形主要集中在主前缘冲断带与雅鲁藏布江缝合带之间.东西方向上,南北走向的亚东—谷露断裂是区域地壳东西向伸展变形的重要分界断裂.75°E是研究区域地壳形变的另一条显著不连续边界,其西侧地壳主压应变强度低、方向弥散且最大主压应力方向一致性较差,而东侧地壳主压应变方向与主压应力方向以及地壳水平运动速度场方向均具有较好的一致性.布格重力异常的小波多尺度辨析结果显示该分界带与循喜马拉雅西构造结楔入欧亚大陆的印度板块密切相关.     

地震前兆形变场研究

假设在均匀弹性介质半空间中，存在一单一力源F^→，通过求解弹性静力学方程，得到地球表面位移解3个分量（u、v、w)的解析表达式。讨论了理论垂直形变场的基本特征。力的大小是决定形变幅度的基本因素，力越大，形变幅度亦越大，反之，则越小。力源深度h越大，形变幅度越小，影响范围越大，反之，形变幅度大，影响范围小。力源倾角为正时（向下），形变中心区下降，倾角为负（向上）时，形变中心区隆起。力的方位角是决定形变场图像形态的重要因素。利用大同地区（1984－1987年）和张北地区（1984－1991年）水准测量资料反演这二个地区震前力学参数，结果表明，力源中心与实际震中位置相差小于40km，力的方位角近于水平，理论形变图与实测形变图基本相似。     

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.     

Characteristics of horizontal crustal move-ment in Weihe basin and adjacent zones by GPS observation

Introduction GPS observation results provide high-accuracy and large-range crustal movement data with real time, which makes it possible to obtain the velocity field of current crustal movement in Chi-nese mainland within a short time and check the previous tectonic deformation model. Geoscien-tists at home and abroad have made a great number of researches on the crustal movement in Chi-nese mainland and have obtained many results in this field (JIANG, et al, 2001; WANG, et al, 2001; ZHA…     

华北地区现今地壳运动动力学初步研究

本文基于GPS、断层形变等观测资料,实现华北地区构造运动有限元数值模拟,研究其现今地壳运动及形变动力学机理.结果表明,鄂尔多斯地块、华南地块、东北亚地块等周边构造块体的相对运动基本决定了华北地区现今表面运动及应力场格局.而另一方面,当考虑区域下部岩石层较快速的“拖动”作用时,表面速度场可以得到更好模拟,并同时形成共轭分布的剪应力梯度带.可见太平洋板块的俯冲作用、印-欧板块的碰撞挤压作用等可能造成岩石层深部、浅部运动差异,从而对研究区现今地壳运动产生深刻影响.此外,地形重力作用、断层分布及区域流变结构非均匀性也对现今地壳运动具有一定影响作用,但处于次要地位.     

省级地壳形变前兆标志及预报体系应用研究

对形变监测能力相对薄弱的省份建设省级形变前兆标志及预报体系进行了应用研究。内容包括中短期地震形变前兆异常的规范化识别及提取,省级体系的构架设计及建设要点等。以广东地区为例,从震例出发确认了γ因子,海平面等１０个省级形态前兆标志,并在预报实践中付诸应用。最后,就形变标志与地震三要素的关系进行了讨论。．     

Present-day seismicity,stress field and crustal deformation of Egypt

In this study we investigate present-day seismicity and crustal deformation of Egypt based on a comprehensive earthquake catalog from 1900 to 2004 by focal mechanism stress inversion and by recent GPS observations. Spatial distribution of earthquake epicenters indicates that Egypt has been suffered from both interplate and intraplate earthquakes. Most earthquake activity (more than 70%) has been concentrated in northern Egypt along the geologically documented borders of Sinai subplate (northern Red Sea and its two branches Suez rift and Aqaba–Dead Sea transform). The majority of inland earthquake focal mechanisms in Egypt are normal with strike-slip component or strike-slip faulting events. Only a small minority, namely four events, exhibits reverse faulting. The inversion method of Gephart and Forsyth (1984) was applied to calculate the orientation of the principle stress axes and the shape of the stress tensor. The best fitting tensor in Egypt shows homogeneity stress field. The tension stress regime is dominant in northern Egypt. The stress directions are well resolved by the 95% confidence limits, the relative stress magnitude has a value of about 0.3. However, along southern Egypt the strike-slip regime is dominant. The shape factor (R-value) is 0.5, which means that the deviatoric components of σ₁ and σ₃ are of the same magnitude, but of opposite signs. The average horizontal velocity of GPS stations in Egypt is 5.15± 1.1 mm/year in mostly NNW direction. The results of deformation analysis indicate that the northern Egypt is deformed more than the southern part. Only the Egyptian-Mediterranean coastal–Nile Delta zone dominates as a compression deformation area. However, an extensional deformation has been observed throughout the rest of country. This means that the relative motion of African plate with respect to both Eurasian and Arabian has highly controlled the deformation processes in Egypt.