GPS研究天山现今变形与断层活动

利用1992~2006年间境内外天山地区近400个测站的GPS观测, 获取天山现今地壳运动速度场, 并借助二维弹性位错模型估算了区域内主要断层的活动速率. 结果显示天山地区北西走向的走滑断层(如塔拉斯-费尔干纳断裂)的滑移速率仅为1~4 mm/a, 而近东西走向、低倾角的山前主滑脱断层的滑动速率在西南天山达10~13 mm/a, 境外北天山为6~12 mm/a, 东天山为2~5 mm/a. GPS速度场显示天山南北向汇聚变形分布不均匀, 天山内部缩短变形相对较小, 其两侧山盆交接地带的变形占总汇聚变形的80%~90%. 研究认为天山压缩变形分布与两侧刚性地块沿主滑脱断层向天山下挤入活动有关, 有历史记录的7~8级大震多发生在主滑脱断层闭锁与蠕滑的交接部位. 主滑脱断层闭锁使弹性应变集中于山盆过渡带地壳盖层内, 通过周期性大震活动释放, 天山整体上作为一个楔状弹性地块, 整体抬升且向两侧持续扩展.     

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.     

利用GPS形变资料研究天山及邻近地区地壳水平位移与应变特征

以天山及邻近地区的230个GPS观测站长期水平运动速率为基础, 计算并绘制了该地区GPS站速度场及地壳水平应变场分布图, 得到了以下结论: 在以欧亚板块为参考基准的背景下, 天山及邻近地区GPS速度场表明, 天山地壳缩短方式由南向北, 以东经77deg;plusmn;1deg;（北纬38deg;~42deg;）为界向两侧逐渐递减; 同时表明,板块的推挤作用力随着天山的褶皱变形减小相应趋缓. 天山及邻近地区的主压应变方向分布近北北西向, 基本与天山山体走向正交. 反映了在印度板块碰撞推挤的强烈构造运动影响下天山及邻近地区的最大主应力分布与变化情况. 其最大剪应变场集中分布在两个区域: 北天山的吉尔吉斯斯坦依赛克湖附近; 南天山伽师与帕米尔弧形断裂交会地带. 整个地区多年来的地震震中分布, 反映了该区域大地震通常发生在剪应变高值区或其边缘地带.      

基于GPS观测的北天山主要断裂现今构造运动特征研究

借助分布在北天山地区最新GPS点位的运动观测资料, 利用GAMIT/GLOBK数据处理软件获取了北天山地区现今地壳的运动位移场． 以该位移场为基础, 利用弹性半空间位错理论, 估算了研究区内博罗科努—阿其克库杜克断裂和准噶尔盆地南缘断裂两条具有代表性的主要断裂的现今活动速率． 结果表明: 博罗科努—阿其克库杜克右旋走滑断裂东、 西两段滑移速率的差异性不明显, 1944年3月10日乌苏南M_S7.2强震发生后, 该断层现今表现为震后微蠕滑运动, 东、 西两段滑动速率均在1—2 mm/a之间; 准噶尔盆地南缘断裂现今滑动速率为(5.6±1.0) mm/a．      

用GPS研究南天山（伽师）地区现今地壳变形

伽师地区现今地壳运动方式、变动幅度和形变应变特征对研究该地区孕震环境具有重要作用．利用1994和1998年两次GPS大地测量,我们监测到伽师地区相对于北天山哈萨克地块的地壳缩短速率大约为19mm/a,与20世纪以来地震学（地震矩张量）资料估计的速率（约13mm/a）相比,GPS测定的速率高约50％．大地测量与地震学对南天山（伽师）地区地壳运动速率的估值差异,既可能说明该地区20世纪以来存在大量无震、震间应变,也可能表示至今与地震活动有关的断层变动尚不足以消减整个天山地区的现今变形．无论何种可能,从应力应变积累的角度看,都意味着天山西段及帕米尔东北侧一带发生强震的可能性将长期存在．      

中国大陆现今应变场动态

根据2004年和2007年GPS复测资料,计算出中国大陆的水平主应变数据,显示出各亚板块的主压应变轴方向与震源机制解的P轴和用地质方法得到的主压应力轴基本一致,表明在区域上和长时期中,地壳的构造应力场是相对稳定的．中国大陆西部的青藏亚板块和新疆亚板块的主压应力轴,为南北向及北北东-南南西向,受欧亚板块和印度板块相互碰撞而产生的作用力的控制;东部的黑龙江亚板块和华北亚板块的主压应变轴,为北东东-南西西向,显示出受欧亚板块与北美板块、太平洋板块碰撞俯冲产生的作用力影响,同时也受青藏亚板块和新疆亚板块侧向作用力的影响;华南亚板块的主压应变轴,为北西西-南东东向,反映出受菲律滨海板块与欧亚板块碰撞产生的作用力影响,同时也受青藏亚板块侧向作用力的影响．通过比较2004-2007年与2001-2004年的主压应变轴方向,反映出两个时间段各亚板块的主压应力作用方向基本一致,只是主应力轴方向集中程度有一定差别．前后两个时间段不同单元的面应变率显示,压性变化为主的数量减少,张性变化为主的数量有所增多．     

利用应变场和基线变化率研究新疆南天山地区近期地壳运动特征

利用GPS数据研究南天山地区地壳运动特征,截取了该区域2005 ～ 2009年GPS数据,在统一框架下进行解算,并绘制出不同时段的主应变、剪应变以及基线变化速率等图像,研究表明该区域的地壳形变具有自西向东、自南向北减弱的特点,主压应变主要表现为受印度板块向北推挤而形成的近南北向压性应力场.2005～2009年基线变化速率表明,以喀什沿经线南北向为界,其东部区域基本上为压缩区,其西部区域基本上为拉张区,东部的基线缩短平均速率(4.84 mm/a)大于西部基线伸长的平均速率(3.06 mm/a),以喀什沿纬线东西向为界,其南部区域基线变化平均速率(5.58 mm/a)明显高于北部区域基线变化平均速率(3.52 mm/a),且伸长、压缩变化速率最大基线均在南部地区,说明南部区域受到塔里木块体和青藏高原挤压比较强烈,表明喀什南部区域地壳运动相对活跃.     

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.     

基于四分量钻孔应变的天山中段地区构造应变变化

根据钻孔应变观测理论,利用巴仑台、库米什和小泉沟分量钻孔应变观测数据定量计算测区附近构造应变变化。结果显示,三个台站的最大-最小主应变、面应变和剪应变的应变速率相对恒定,主方向大体不变;巴仑台附近区域受张-压应力相互作用,主压应变方向为N22°W,库米什台附近区域受拉张应力作用,主张应变方向为N8°E;小泉沟台附近区域受压应力作用,主压应变方向约为N46°W;精河M_S6.6地震前巴仑台和小泉沟的应变变化速率明显高于平均水平,均呈现在压缩背景下的应变加速变化异常,可以为应变资料同类异常的识别和判定提供参考。     

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。     

利用钻孔应变与GPS资料联合对忻州地区应变场特征的分析

基于忻定盆地内的四分量钻孔应变观测资料对应变参数进行计算,结果显示,5个测点的最大主应变、最小主应变、面应变和剪切应变的变化率均保持在相对稳定的水平,主方向也较为恒定,同时将计算结果与该区域GPS观测值解算的结果进行对比分析,表明该研究区的应变场处于较稳定的挤压状态.     

华北地区现今水平运动场的动态特征

在整体无旋转基准的基础上, 采用了以提取中、 低频应变信息为主的连续应变模型, 处理并分析了《中国地壳运动观测网络》在华北地区400余个GPS测站的复测资料(1999—2001—2004年)和2006年130余个测站的复测资料, 获得了1999—2004年、 2004—2006年的相对运动速率以及2004—2006年偏离1999—2004年运动的位移结果。 结果表明: ① 华北地区非均匀应变比较明显, 不同时段的结果在空间上的表现形式也不一样; ② 前后两个时段的运动特征具有一定的不一致性; ③ 2006年存在着较明显的偏离位移, 并显示了右旋形变的迹象, 面应变表现为北、 中收缩, 南部膨胀的特征; ④ 近两年东西向的压性作用较前明显, 北京以南地区是运动的转化地区及面应变象限的准中心地区。 这可能表明, 在昆仑山口西8.1级地震之后, 华北地区又进入了常态能量的积累阶段。     

基于GPS应变、地震应变率与震源应力场对帕米尔高原现今构造变形特征的分析

研究帕米尔高原的构造变形特征对于理解印度板块向北推挤过程中的应变分配方式以及应力转换模式具有重要的意义.本文利用区域GPS应变场、地震应变场与震源应力场分析帕米尔高原的构造形变特征.主要结论为:(1)该区域变形主要以NNW-SSE或近N-S向的挤压为主,在高原内部伴有明显的近ENE-WSW或E-W向拉张,应力方向在帕米尔高原与塔吉克盆地区域呈现逆时针旋转的趋势,而在塔里木盆地则显示几乎与帕米尔高原的一致的应力状态,这可能与两侧盆地块体的强度差异有关.(2)安德森断层参数A∅显示帕米尔高原北缘与西侧区域为逆断层应力状态,在高原内部为正断层应力状态,这与GPS应变的结果显示的应变主要集中在主帕米尔断裂与阿莱谷地附近而在高原内部应变较低是一致的,另外应力在喀喇昆仑断裂北段的方向基本平行于断层走向,以及断层北端较低的滑动速率,这说明了地壳挤压缩短可能是帕米尔高原主要的的构造变形特征,并不支持由于边界走滑断裂导致的应变分异或者块体挤出的模式.(3)综合考虑地震应变方向与SHmax从帕米尔北部NNW-SSE方向到天山北部的近N-S方向的转换,GPS应变方向在帕米尔高原两侧盆地都存在不同程度的旋转,应力场安德森参数A∅显示的应力状态以及SKS的结果显示的近ENE-WSW方向,我们认为印度板块向北推挤与天山造山带碰撞导致帕米尔高原不对称的径向逆冲是帕米尔高原现今构造变形的主要成因与构造模式.     

根据GPS数据的北天山现代构造活动概率区研究

根据GPS数据的现代运动场研究了北天山的现代形变过程。在这一地区,速率分量和某些类型形变速率场的不均性都表现出与现代构造活动区密切相关。以场的水平梯度极值区图为基础划分构造活动区段,查明强震震中区就位于这些活动区。当取得活动区状态的GPS数据时,区域地壳动力学状态监测是最有效的。     

基于GPS的云南地区活动地块现今运动及应变特征分析

利用GAMIT/GLOBK软件,对云南境内以及川滇交界区域2009年、2011年、2013年3期陆态网络区域网联测数据进行处理,得到欧亚框架下的测站运动速度场。将云南地区划分为4个活动地块及7个次级构造单元,以GPS速度场为约束,建立块体的整体旋转与均匀应变模型(REHSM),采用最小二乘法,得到华南、滇东、滇中、川滇菱块南段、印支、保山及腾冲地块的运动速度。对活动块体运动进行分析,认为云南地块运动方向由SSE向逐渐至SSW向变化,具有顺时针旋转特征,运动幅度由西向东、由北向南逐渐减弱,菱形块体外各块体运动速度大幅衰减。从应变率参数结果看,华南地块、滇东块体主要受SE向压应力场控制,到滇中地块转为SE—SSE向,滇西北地区应力场方向为SSE向,滇西南印支地块为NNW向,滇西南腾冲—保山地块主要受NE—NNE向应力场控制。     

GPS测量所揭示的西秦岭北缘断裂带现今活动特征

西秦岭北缘断裂带是甘肃省东南部重点地震监视区内一条主要活动断裂带。为了研究该断裂的现今活动特征,在断裂两侧布设了ＧＰＳ监测网,从１９９６～１９９８年完成了３期观测。测量结果表明,断裂北、南两侧存在明显的差异运动,南侧向东运动的速率比北侧大３．８ｍｍ／ａ。在ＧＰＳ网中,缩短的这基本上为东西方向,伸长的边基本上为北西－南东方向。本区的主压应力方向为近东西向。断裂带的东部（武山附近）左旋特征明显。测量结     

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。     

由GPS观测结果推导中国大陆现今水平应变场

以中国大陆及周边近400个GPS测站的水平运动速率为基础,给出了现今地壳水平应变场结果表明：①中国大陆水平应变为西强东弱,剪应变数值大于正应变数值(绝对值),应变量级一般为10-8/a,局部区域达到10-7/a,但应变分布不均匀;②南北向应变最突出的部位为中国西南部西段的喜马拉雅条带、西北部的36N~42N段及柴达木断块的北缘;③东西向应变西边缘变化最大．此外,由西向东还具有正负交替的变化特征;④REN(东-北向剪切应变)与Rmax(最大剪切应变)数值较大的区域分别是喜马拉雅条带、西北部的36N～42N段、柴达木断块的西部、川滇菱形块体,以及阿拉善、祁连及塔里木断块的交界区;⑤青藏块体周边以面收缩为主,内部则以面膨胀为主．其以北的地区以面收缩为主．西界数值最大,东部数值最小(除燕山构造带外);⑥西部西区主压应变为南北向,主张应变为东西向．西部东缘区主压应变为近东西向,主张应变为近南北向．川滇菱形块体主应变的方向发生了很大的变化,北部地区为东西压南北张,南部地区则恰好相反;⑦中国大陆的应变模式可能是断块模式与连续模式的组合．此外,小尺度优势应变可能是剪切应变．造成上述结果除与印度板块的碰撞及边界耦合有关外,还与深部物质的活动及地壳介质的物性有密切的关系．必须指出,由于GPS测站在空间上分布的不均匀性,那么,由此而来的应变场,其应变尺度也不一样．     

中国现今地壳运动GPS速度场的连续变形分析

利用中国大陆以及蒙古、 缅甸、 印度、 尼泊尔和喜马拉雅等周边地区多年的GPS观测资料, 基于连续介质假设, 采用双三次样条函数模拟方法, 给出中国大陆整体水平位移速度, 拟合精度优于3 mm/a, 获得了中国大陆的水平应变率场, 并分析了中国大陆现今构造变形、 水平应变率场的空间分布特征. 结果表明： 对大范围、 密集的GPS速度场的连续变形分析, 既能揭示中国大陆现今构造变形的总体特征, 又能显示局部地区现今的构造活动特征. 总体上, 中国大陆构造的水平变形强度和变形速度在南北地震带产生突变, 呈西强东弱、 南强北弱态势. 而昆仑山地块中部、 鲜水河断裂带和云南中部地区, 其应变速率最大, 速度变化最快; 阿尔金断裂带现今处于其构造活动的平静期, 中天山东部地区具有拉张环境.     

鄂尔多斯块体南缘现今水平应变特征分析

根据陕西省2001和2003年两期的GPS测站的观测资料,给出了鄂尔多斯块体南缘现今地壳水平应变场。结果表明,最大剪应变和面应变的高值区主要集中在该区中部和东部,尤其是在中部的咸阳、泾阳附近,东部的合阳、大荔、渭南一带以及西北部的陇县附近,主要受面收缩影响,分别形成了几个较为显著的应挛高值区。等值线较密集并且应变梯度也较大,这些区域具备一定的孕震条件,有可能是未来发震地点。