对中国大陆地壳水平变形的初步探索

根据全国ＧＰＳ网１９９４和１９９６年两期观测资料的处理结果,讨论了中国大陆地区现阶段应变场和应力场。青藏亚板块的西部和东部张应变起主导作用,中部压应变占优势,主压应变方向为北北东向;青藏亚板块东南部东南段云南地区的主压应变方向为北西向,压应变和张应变量级相当。新疆亚板块的主压应役北北东向至北东向为主,应变量存在差别。华北亚板块的主压应变方向是北东至近东西向为主导,局部地段存在差别,大部分地区压应变     

三峡重庆库区现今地壳形变特征分析

基于三峡重庆库区2008-2012年GPS观测资料,利用块体的整体旋转线性应变模型,首次获取了该地区的地壳水平运动及应变场特征.结果表明:三峡重庆库区主应变以压应变为主,方向近似为北西向;最大剪应变高值区集中分布在该地区的华蓥山断裂与金佛山断裂,量值均达到1.4×10-8;区域主压应力方向与大范围构造应力场基本一致,但方位角在华蓥山断裂与金佛山断裂两侧具有明显偏转的特征,反映出上述地区是三峡重庆区内的地壳构造活动区域.     

云南中北部地区水平形变应变场研究

根据云南地区1999－2001年的GPS观测求得的水平变场和应变场，研究了云南北部地区的形变和应变特征。研究表明，研究区的中部地壳位移量较小，比较稳定，西部和东部位移量较大，活动性较强，应变场揭示出，本区地壳及其各次一级断块的主压应变轴方向都为NW－SE方向，主张应变轴方向为NE－SW向研究区北部以张应变为主导，中部和南部压变变占主导地位，剪应变等值线的展布方向与活动断裂走向基本一致。断层活动的应变应力场与各个断裂带所处的构造位置有关，活动性质不尽相同。     

蒙古-贝加尔裂谷区地壳应变场及其地球动力学涵义

蒙古-贝加尔地区是现今构造最活跃的大陆地区之一,其地壳构造运动及变形对我们理解大陆动力学问题具有重要的科学意义.基于融合的这一区域的GPS速度场,本文计算了该区应变率场和应变能变化率场.结果显示,蒙古褶皱带以南区域表现为NNE-SSW方向的压缩状态,主压应变率约为-2.0×10^-9/a,剪应变及面膨胀均较弱,表明蒙古褶皱带比较稳定.贝加尔裂谷整体处于拉张状态且伴有较强的剪应变和面膨胀,暗示可能有多种机制控制裂谷的张裂过程.蒙古高原西部有两条高应变率的构造带,结合深部存在地幔热柱等证据,我们认为这两条构造带及所围限的区域共同构成Amurian板块的西部边界—一条弥散变形的边界带.蒙古-贝加尔地区剪应变分布与0~40 km的地震活动性基本一致,表明该地区形变在地壳尺度耦合程度较高.地幔对流拖曳力场与主应变轴方向及应变率场的一致性表明,地幔对流可能是蒙古—贝加尔地区区域构造动力学过程主要控制因素之一.     

GPS初步结果揭示的中国大陆水平应变场与构造变形

根据中国大陆不同来源的多个GPS区域监测网1991～1999年间的观测资料和“中国地壳运动观测网络”基本网1998～2000年的观测资料，联合处理得到中国大陆地壳水平运动速度场结果，通过最小二乘配置法建立中国大陆水平运动速度场模型，获得了基于连续介质假设的中国大陆水平应变场（或称为视应变场）初步结果. 分析了水平运动、应变场空间分布特征及其与强震的关系，并简要分析了2001年11月14日昆仑山口西8.1级大地震的区域构造变形背景. 结果表明：中国大陆中西部构造变形强烈，应变速率值高，又以青藏块体及其边缘和新疆西部最为显著. 除川滇、新疆西部外，大部分地区的近东西向断裂存在左旋剪切变形，近南北向的断裂存在右旋剪切变形. 而东部地区构造变形相对较弱. 强震通常发生在剪切应变率的高值区及其边缘，尤其是与构造变形背景相一致的剪应变率高值区. 昆仑山口西8.1级地震发生在最显著的东西向左旋剪切应变率高值区，从该区域的应变状态分析，具备近东西向断裂产生巨型走滑破裂错动的构造变形背景.     

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．      

中国大陆构造应力应变场现今年变化特征的数值模拟

根据中国大陆活动地块构造、全新世活动断裂、分辨率为1°×1°的中国大陆地壳波速结构等,建立了中国大陆构造应力应变场的二维有限元模型。利用GPS实测资料,导出现今中国大陆构造应力场年平均变化的有限元模型位移速率边界条件,进而通过数值模拟研究了中国大陆现今构造应力应变场的年变化图像的基本特征。研究结果表明:(1)中国大陆现今构造变形的总体特征受控于与周边板块的相互作用,其中印度板块起着主要控制作用。中国大陆西部具有向NNE方向的位移速率,其值在碰撞边界最大,由南至北、由西到东,向北的位移分量逐步减小而向东的位移分量逐步增大;东部地区存在着整体的向东运动,且具有一定的向南运动分量。(2)中国大陆现今地壳应力场近年来处于增强的进程中,且呈现了以青藏高原为中心向东辐射的基本形态。总体特征与中国大陆背景应力场相似,表明了中国大陆现今构造运动的继承性。(3)最大主应变具有明显的西高东低特征,西部构造活动强烈,而东部相对较弱。活动断裂带均为最大主应变的高值区,而它们所围限的活动地块内部的应变相对较小。(4)川滇地区的应力应变场具有特殊性,并非由单纯的板块边界碰撞所控制,周围活动地块的运动、下地壳或上地幔的物质流动以及特殊的边界构造形态(如喜马拉雅东构造结)的作用,均可能成为其区域构造应力应变场的控制因素。     

川滇地区应变率场分布及其变化特征研究

基于GPS多期复测资料, 利用最小二乘配置方法计算川滇地区应变参数, 分析该区域应变率场分布及其变化特征并探讨其分布与强震关系。 研究结果表明: ① 各时段应变率场空间分布的明显变化应属于大于GPS资料误差的真实地壳构造形变信息; ② 最大剪应变率及第一、 第二剪应变率的结果反映了走滑断裂对区域变形的显著控制; ③ 主应变率, 东西、 南北向应变率场动态结果反映的汶川地震孕震的空间尺度较大; ④ 在本区大致反映北东向与北西向剪切变形的第一剪应变率、 东西向应变率、 南北向应变率及最大剪应变率与6级以上地震对应较好。     

利用GPS数据分析四川“Y”型构造区地壳运动状态

四川地区地质构造复杂,地壳活动剧烈,为了深入揭示该区“Y”型构造区地壳1999年以来近20年的动态演化规律,基于1999—2017年7期GPS数据,解算各周期网格速度场、应变率场,研究地壳应变场演化过程。结果表明：①2008年以前的3期GPS速度场相对稳定,汶川地震后,速度场变化最大的龙门山断裂带由4.0—5.0 mm/a增至8.0—10.0 mm/a;②汶川震后,“Y”型构造区最大剪应变高值区出现在汶川以东,由2.0×10^-8/a增到22.0×10^-8/a;龙门山断裂带以SE或SEE向主压应变为主,变化速率约5.0×10^-8/a—12.0×10^-8/a,鲜水河断裂由震前NS向主拉应变转为震后EW向主压应变,安宁河断裂东侧由震前SE向主压应变6.0×10^-8/a减至震后的2.0×10^-8/a;面膨胀结果显示,由震前低密度梯度带瞬间变为平行于龙门山断裂带走向的高密度变化区,且存在以金川至都江堰、北川至青川为条带的2个正负交替过渡区;③汶川地震发生压应力释放后,该区SEE向压性特征又逐渐增强,且持续至2017年,释放了龙门山断裂带地壳内部SEE向压应力多年累积能量,但汶川地震对鲜水河断裂与安宁河断裂的整体运动状态则无明显触发作用。     

堪察加地区现今地壳运动与变形特征研究

利用俄罗斯堪察加地区1995～2005年的GPS观测数据,研究了该区现今地壳水平运动速度场特征.在球坐标系中解算了各应变率分量,分析了应变率场的空间分布特征,并与地震学和地质学研究结果进行了综合对比分析.结果表明,堪察加半岛北部的微板块边界并不明显,堪察加南部测站运动速度大于中部和北部地区,愈靠近东部板块汇聚区,测站速度越大.从东海岸到西海岸,测站水平速度存在明显的梯度衰减特征,水平运动方向与太平洋板块向西北的俯冲方向基本一致.各应变率分量具有东部海岸大于中部和西海岸、从东至西呈梯度衰减的特点.堪察加大部分地区处于EW和NS向压缩状态,局部存在拉张.面应变率结果显示绝大部分为压缩区;刚性转动结果表明大部分地区表现为顺时针转动,北部地区和南端顺时针旋转性明显.东部有效应变率明显大于西部地区,东西向梯度衰减关系明显.主压应变率明显大于主张应变率,特别是在东海岸地区.主压应变率方向与中等以上地震的主压应力轴在水平方向的投影方向基本一致.地壳变形场在空间分布上的不一致性主要与太平洋板块在堪察加半岛东南侧的俯冲深度、俯冲方位角、俯冲倾角和俯冲带的耦合强度有关.     

主应变比异常理论在青海祁连地震预报中的应用

本文利用主应变比异常理论分析了祁连建站以来地应变观测资料，认为肃南──祁连断裂段上及附近发生的地震是由于构造应力场的变化，在引张应力状态下，正断层或走滑断层易于活动而导致的。     

祁连山中段现代应力活动与浅层应力预报地震研究

本文在研究全新世断层活动的基础上，运用构造解析、水系应力场等多种方法，对祁连山中段的现代应力活动状态进行了综合研究，其结论是：区域主压应力方向为北东－南西向，平均Ｎ５０°Ｅ；但在大区范围内显示了应力场的空间变化，局部地区随时间亦有动态变化。此外，还结合祁连站的观测资料，研究了中强震和应变曲线的对应关系，并取得了较好的预报效果。     

多通道动态应变观测系统在地震模拟实验中的应用

为了研究实验变形失稳过程中的应变场快速调整阶段和岩石结构破坏过程中的复杂变形场,将高速、高分辨率、多通道的应变观测技术引入构造物理实验,搭建了用以观测瞬态变形场的多通道动态应变观测系统,形成了16Bit分辨率、96通道、3.4kHz采样速度、1με分辨率且连续记录的应变观测系统。通过观测断层失稳过程高速滑动阶段和裂纹扩展过程的力学场时空变化,发现断层粘滑失稳过程的演化具有3个特征阶段:预滑动阶段、高频震荡阶段和低频调整止滑阶段。每个阶段的持续时间、应变速率、频率特性、振幅等都具有自身特点;三维断层扩展模型的实验结果显示,岩桥区断层贯通是一个快速过程,先多点局部扩展,后跳跃式连接。在断层贯通之后,样品整体崩垮之前,存在一个相对稳定的阶段,持续时间为几十ms。多通道动态应变观测系统填补了在地震模拟与岩石力学实验中应变观测频带的空缺,可以获得高密度、高精度的动态应变场,进一步研究瞬态应变场演化与应变波时空过程,为理解从缓慢递进变形到突发失稳释放过程提供了技术支持。     

地震前兆时空非均匀性指标Cv值的实验检验

在双向加载条件下，对两种构造和介质不同的岩石标本进行变形实验，测量了标本表面不同部位的应变．在此基础上，利用王晓青和陈学忠等提出的描述地震前兆非均匀分布的参量————Cv值，分析了标本变形失稳过程中应变异常的分布，以期从实验角度检验Cv值方法并探讨其物理意义．研究表明，Cv值的变化与岩石变形特征的变化有关，是描述前兆分布非均匀性的一种有效指标；Cv值在失稳发生前先异常上升，然后下降，并在Cv值恢复过程中或恢复后伴随着失稳事件的发生．因此，Cv值是一种有效的预报指标．      

青海祁连克克里5.1级地震的主应变比分析

利用祁连县地应变观测资料，对１９９２年６月青海祁连克克里５．１级地震信息进行了综合分析，提出了主应变比异常理论，在该理论的基础上探讨了该次地震的发震机制，同时分析了祁连建站以来的地应变观测资料，认为肃南～祁连断裂段上及附近发生的地震具有相似性，是在变化的附加引张应力场作用下，载荷弱化，促使正断层或正走滑断层易于活动所导致的。     

组合岩样破裂孕育过程中应变场的动态变化特征

利用花岗岩和砂岩拼合样品,进行双轴加压单面直剪试验,结果表明,对于力学性质差异很大的两种岩石的拼合岩样,破裂孕育过程中岩样上的应变是不均匀的,有的地方很高,有的地方很低。在大破裂发生前,应变在一些点沿原趋势加速上升或下降,在一些点则与原趋势相反,转而下降或上升,还有的点则基本平稳不变。应变场变化的共同特征是：①先出现高应变巾心,接着这个中心沿未来剪切缝从砂岩边缘向拼合岩样中部转移,而原先的高应变中心却逐步变成低应变区——应变空区。②主破裂不是发生在高应变中心,而是在应变空区或高应变中心转变而成的低应变中心处,直至主破裂发生。③微破裂和宏观破裂都由砂岩向花岗岩方向发展。     

Evaluation of micro-behavior of strain field in Chinese mainland with the GPS time series

Introduction In the last 20 years, with observation technique development in space monitoring to Earth, a large progress has been made in monitoring crustal movement. This makes it possible for us to study crustal movement and the present geodynamic. Continuous GPS observation conducted in Chinese mainland and its neighboring region provides us for studying the present strain field of crustal micro-behavior tectonic. Crustal micro-behavior tectonic means that we can study the dif-ference bet…     

三维应变—应力场理论及其应用

本文根据Reches的“滑动模型”,对三维应变场中岩石破裂行为进行了系统的理论分析,探讨了应变、应力与活动断裂之间存在的关系,并结合实倒在三维应变-应力场理论应用方面做了有益的尝试,从而丰富和发展了岩石破裂理论。     

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。     

华北地区地震活动及其与印度板块运动的关系

通过对华北地区地震活动的分析，认为华北地震具有自西向东成串迁移活动特点和可公度性，并在一定条件下重演。认为该活动与青藏块体的地震活动相关，反映了印度板埠运动对华北地震活动的影响。