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。     

华北地区近期地壳水平运动与应力应变场特征

利用华北GPS监测网 1 992年、1 995年、1 996年的观测资料 ,应用最小二乘配置给出了华北地区相对水平位移场、应变场的分布图像 .经初步研究表明 :华北地区 1 992—1 995年间的水平位移和应变场表现为整体性不均匀的压性运动 ,1 995— 1 996年测区东部仍以水平压性运动为主 ,但测区西部则主要表现为张性运动 .水平运动 （方向、大小 ）发生显著变化和应变高值区的地带主要位于块体边界带和主要断裂带附近 .燕山断块南边界的北东向断裂存在着较显著的左旋运动 .区内最大剪应变、面膨胀的高值区在天津、北京、唐山一带 .结合非连续变形数值分析方法 （DDA）初步分析认为 ,1 992— 1 995年GPS观测结果显示的华北地区存在东、西部构造应力作用的明显差别 ,华北东部以东西向压应力作用为主 ,而西部的南北向构造应力作用又明显大于东部 .     

华北地区水平形变场动态变化分析

为从整体上把握区域应变场的时-空变化态势并更加真实地描述区域运动场, 本文在区域整体无旋转基准的基础上, 从连续变化的角度出发, 利用多核函数进行滤波与解析, 对“中国地壳运动观测网络”在华北地区最近10年的GPS复测资料(1999年、 2001年、 2004年、 2007年和2009年)进行了处理, 结合各时段的形变结果分析形变场的动态变化。 结果表明: ① 位于张—渤断裂带的京津及周围地区是一个与邻近地区运动不相同的差异运动地区, 也是一个左旋运动相对亏损的部位, 而且持续时间较长; ② 山西断陷带北段为左旋压性活动, 南段为右旋压性活动, 与地质上右旋拉张活动不完全吻合; ③ 郯—庐断裂带的活动在空间上为左旋、 右旋交替活动, 并非完全是右旋活动, 就断层的拉张性而言, 该带为“北压南张”; ④ 太原—石家庄—济南—临沂以南的地区是当前形变的突出条带。     

华北地区近期地壳水平运动与应力应变场特征

利用华北GPS监测网 1 992年、1 995年、1 996年的观测资料 ,应用最小二乘配置给出了华北地区相对水平位移场、应变场的分布图像 .经初步研究表明 :华北地区 1 992-1 995年间的水平位移和应变场表现为整体性不均匀的压性运动 ,1 995- 1 996年测区东部仍以水平压性运动为主 ,但测区西部则主要表现为张性运动 .水平运动 （方向、大小 ）发生显著变化和应变高值区的地带主要位于块体边界带和主要断裂带附近 .燕山断块南边界的北东向断裂存在着较显著的左旋运动 .区内最大剪应变、面膨胀的高值区在天津、北京、唐山一带 .结合非连续变形数值分析方法 （DDA）初步分析认为 ,1 992- 1 995年GPS观测结果显示的华北地区存在东、西部构造应力作用的明显差别 ,华北东部以东西向压应力作用为主 ,而西部的南北向构造应力作用又明显大于东部 .     

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。     

GPS应变率场计算方法研究进展

基于大地测量资料获取地壳运动与应变积累定量结果一直是国内外重视的地震中长期预测的技术途径。 针对地震变形过程的准确描述问题, 国内外学者基于GPS资料, 发展了多种应变率场解算方法。 本文首先简要介绍了GPS应变率计算的基本原理, 然后系统梳理了国内外多种计算方法的优势和不足, 结果表明: 应变率计算的数学方法只考虑几何关系, 其中整体方法主要适合数据密度和分布较好条件下获取区域地壳变形分布与趋势, 局部方法主要适用于数据较为稀疏情况下描述构造块体的变形特征; 应变率计算的物理方法既考虑几何关系又考虑物理关系, 其中, 位错方法根据主要适合于研究区域存在主控断层的情况(研究区域的变形主要由少数断层控制); 数值模拟方法(如有限元法)主要适用于区域地质、 地球物理的资料比较完备的情况。     

基于改进多面函数和球面整体应变法计算华北中部地区地壳水平应变

华北地区的形变信息较弱,计算应变场时应在避免引入系统误差的同时进行精度评定。本文综合采用改进多面函数法和球面整体应变法构建无偏应变计算模型,基于CMONOC的GPS连续站时序数据计算华北中部地区的应变率,根据误差传播率计算相应误差,评估应变率计算的精度和可信度。结果表明,采用基于改进多面函数法和整体球面应变法的无偏应变计算模型计算弱应变地区应变率是可行的,且精度和可信度都较高。     

GNSS垂向形变场信息提取的尝试

一定条件下GNSS流动复测资料可为我们揭示地形变提供必要的依托,但由于垂向分量观测误差较大而没有被恰当地利用。利用华北地区1999-2007年的4期资料,从形变场的连续变化角度出发,提出了利用多核函数进行解析与滤波的方法,理论与结：器表明：①可获得垂直运动场的数学解析;②可实现对垂向运动场不同层次的滤波与信息分离;③当流动测站具有一定的空间密度、一定数量的复测结果和时间长度则可获得较可靠的形变信息。最后利用华北地区GNSS流动观测资料给出了实际算例与初步分析结果。     

利用地形变观测量求解地壳水平应变场的方法

在前人工作基础上,初步研究建立了利用多种地形变资料联合求解地壳应变连续分布的方法途径和数学模型。包括利用多种地形变观测资料整体解算测区分单元的应变张量的最小二乘平差模型,以及借助最小二乘配置进行应变空间连续分布估计的方法,并给出了对临潼水平形变网监测资料的试算结果。     

地磁水平场转换函数的短期前兆

利用昌黎、白家疃1972～1997年的磁变仪资料,计算了水平场台际转换函数和单台垂直场转换函数．通过对转换函数变化全过程的分析,注意到仅仅水平场转换函数在唐山地震之前有明显的短期前兆．这给地震预报提供了一个新的可能捕捉到短期前兆的手段．     

云南地区GNSS应变场时空演化与地震事件关联分析

采用GAMIT/GLOBK软件对云南境内及邻区近400个GNSS测点1999～2018年的观测数据进行解算,在各个测点时间序列和速度场的基础上,采用克里金插值方法分时段估计该区域在1999～2004年、2004～2007年、2009～2013年、2013～2015年、2015～2018年共计5个时间区域应变率场;根据区域地壳面应变率和最大剪应变率的空间变化以及相应时段之后3年内的MS≥5. 0地震事件分布特征,分析发现:绝大部分震例发生在面应变高梯度带的张压转换区和最大剪应变高值区,可见研究区各个观测时段GNSS应变率场对后期1～3年内的中强震发生区域有一定的指示意义;以2014年盈江6. 1级、鲁甸6. 5级和景谷6. 6级地震为样本,建立监视块体获取应变时间序列,分析发现:地震前三个月左右均出现震中附近短期应变趋势改变、快速增强、转折的现象,这些形变异常变化或许反映了发震区应力-应变积累在接近临界破裂状态时的非线性调整,为地震短临预测尤其是时间要素的判断提供参考。     

地震破裂产生的动态应变场的模拟计算研究

设地震破裂为一个以有限速度扩展的双侧破裂走滑断层,在1°×1°的研究范围内,通过离散波数法合成理论位移地震图,计算研究区域中144个场点的位移时程,在此基础上得到了应变时程和动态应变场,并讨论了应变时程的动态特征和动态应变场的分布特征。地震破裂动态应变场的计算为将来实现地震动态库仑破裂应力场的计算奠定了基础。     

鲁甸M_S6.5地震区域水平形变应变场演化特征

根据鲁甸地震区的连续GPS观测站资料求解的站速度,使用刚性-线弹性运动方程拟合计算得到区域运动场和主应变率场。基于该结果研究了鲁甸地震区的运动场特征和应变应力场变化,讨论了它们与地震孕育发生的关系。结果显示,2012~2013年运动场北部分界带断裂走滑,南部横向运动受阻,应变应力场压性较强,有利于应变应力积聚和地震孕育,2014年运动场分界带贯穿南北,应变应力场张性增加,有利于应变应力释放而发生地震。     

Study on the Horizontal Deformation Strain Field in the Central and Northern Parts of Yunnan Province

Based on the horizontal deformation field and the strain field derived from the GPS data over the period of 1999～2001 in the Yunnan area, the characteristics of deformation and strain in the northern part of Yunnan Province have been studied. The results indicate that the central part of the studied area is rather stable with little crustal displacement, while the western and eastern parts are active with larger displacement. The strain field reveals that the orientations of the principal compressive strain axis of the crust and the sub-blocks in the area are NW-SE, while the orientations of the principal tensile strain axis is NE-SW. In the studied area, the tensile strain is predominatly in the northern part and the compressive strain is predominatly in the central and southern parts. The stretching direction of the shear-strain contour is basically consistent with the strike of the active fault. The strain and stress fields of the fault activity are related to the structure where the fault is located, while the activity properties of the faults are different.     

基于GNSS数据的三种应变计算方法在青藏高原东南缘地区的应用

利用GNSS速度场求解应变率的方法存在多元化特征,可以区分为数学方法和物理方法。本文选取求解应变率的三种数学方法：最小二乘配置法、多尺度球面小波法、 Gussian加权内插法,对1999—2019年青藏高原东南缘(97°E～106°E, 21°N～30°N)GNSS速度场以及均匀GNSS速度场进行解算,探讨以上三种方法在该区域的适用性特征。通过分析由两组不同数据分布密度获得的主应变率(最大/最小)、最大剪切应变率、面应变率结果,发现利用多尺度球面小波法获得的应变参数在青藏高原东南缘区域有更高的空间分辨率表现。在数据分布密度高时可以详细反映小区域内空间变形特征,有助于详细确定断裂变形特征。本研究结果仅代表在青藏高原东南缘研究区域结果,对于其他区域计算方法的选取仍需考虑其构造变形背景、测点分布密度等条件。     

中国西南部强震带残余应变能水平场与大震分布的关系

据岩体正交异性弹性理论,横跨与平行龙门山断裂带,安宁河断裂带、红河断裂带和鲜水河断裂带四个测区,用X射线法布设26条测线,测得了岩体宏观残余应变能密度水平分布等值线图,研究了其与区内大震时空分布的关系。     

玉树和汶川地震前后区域水平形变的空间分布

以1999—2007年和2009—2010年两个时间段的GNSS观测资料为基础, 借助于多核函数解析、 滤波和应变场的无偏算法以及区域无旋转基准, 在运动场连续变化的条件下获得了玉树M_S7.1和汶川M_S8.0地震前后青藏高原东南地域运动与形变场, 并得到如下基本认知: ① 玉树和汶川地震前震源区构造活动在空间和较长时间上明显弱化, 最大正应变和最大剪切应变均处在区域构造活动的最低水平。 ② 与地震破裂相应的旋剪形变最大部位既不位于震源区也不远离震源区, 似乎存在某种协调有序活动, 玉树地震发震构造断裂带基本上处在区域右旋活动与左旋活动的过渡区上, 而左旋活动最大条带却为平行于该断裂带且相距约150 km的东北构造活动区内; 汶川地震发震构造断裂虽处在右旋活动的龙门山断裂带上, 但右旋活动最大条带为平行于该断裂带且相距约200 km的西北活动区内。 ③ 玉树地震震时较大水平形变的范围较小, 汶川地震震后水平形变仍较突出。 ④ 理塘—德巫断裂带的北段及周边地区应给予关注, 面应变为象限分布图像, 最大正应变和最大剪切应变均显示闭锁的迹象。     

Correlated Crust and Mantle Strain Field in China

INTRODUCTION Moststudiesonactiveblockshavebeenfocusedonidentificationofblockboundariesandtheiractivity;inotherwords,mostoftheworkwaslimitedtothehorizontalmovementoftheblocks.Inreality,theblocksarenotonlysurroundedbyactivefaultsofhorizontalmotion,butalsoco…