汶川地震前GPS资料反映的应变率场演化特征

对中国大陆东西向应变率场的研究结果表明,青藏块体西部（92°E以西）东西向拉张区和青藏块体东部（92°E以东）东西向挤压区反映了青藏高原物质东向流动受到了华北 华南地块的阻挡,形成了空间跨度约900 km的压缩区,3期应变率场结果均显示南北地震带中段位于东西向压应变率高值区。川滇地区应变率场结果表明,巴颜喀拉地块东向运动的增强导致了汶川地震震源区面应变率的集中;在东西向挤压高值区逐渐向东迁移的过程中,龙门山断裂带的东西向挤压变形逐渐增强;旋转率场动态演化结果表明,2004—2007年龙门山南段的逆时针旋转变形强度有所减弱,龙门山断裂带中北部的顺时针旋转变形有所增强;主应变率分布特征由散乱到一致的演化特征表明龙门山断裂带闭锁状态伴随着挤压和右旋剪切作用的增强达到了极高点。     

利用GPS观测分析青藏高原东缘应变特征

根据青藏高原东缘2004~2007年的GPS观测资料,通过多面函数法建立青藏高原东缘地壳水平运动速度场模型,给出球面坐标系下的视应变场。对照该区同期发生的地震活动,讨论了水平运动、应变场空间分布与强震和区域构造变形的关系。结果表明,松潘块体东西向地壳缩短显著,川滇块体以左旋剪切变形和顺时针转动为主。地应变特征表明,2008年汶川地震前龙门山地区为面应变能次高值区,呈面压特性,应变快速积累,龙门山断裂带中段震前处于闭锁状态。鲜水河断裂带西段南北地壳呈北东-南西向挤压缩短,东段两侧呈北西-南东向压缩。川滇菱形块体为应变能和面应变率梯度高值区,金沙江西部的应变能次高值区与羌塘块体的构造应力作用有关。     

川滇菱形块体东边界现今应变积累特征及强震危险性

基于川滇地区2013~2018年GNSS速度场结果,解算区域地表应变率场,分析川滇菱形块体东边界现今地表应变特征,反演其断层闭锁程度和滑动亏损分布,并重点分析芦山地震后该区域的深部应变积累程度。结合已有历史地震破裂及断层库仑应力结果,综合分析芦山地震后川滇菱形块体东边界不同段的强震危险性。结果表明,川滇菱形块体东边界现今呈现出明显的左旋应变积累特征,三岔口地区剪切应变积累速率最大,最大量值为3.5×10^-8/a;同时,川滇菱形块体东边界还表现出NS-NE向的拉张和近EW-NW向的挤压变形,康定-石棉段EW向挤压应变率最高,为-3×10^-8/a;安宁河-则木河断裂带EW向挤压应变率为-2×10^-8/a ~ -3×10^-8/a,而小江断裂带由北至南挤压变形逐渐减缓,东川以南转为拉张变形;断层闭锁反演结果与GNSS应变率结果具有较好的一致性,同样反映出川滇菱形块体东边界左旋剪切应变兼局部挤压或拉张的应变积累特征。综合分析认为,鲜水河断裂带道孚-八美段、康定以南的磨西至安宁河断裂带及小江断裂带的巧家-东川段、宜良-建水段具有较高的闭锁程度和左旋滑动亏损速率,是强震危险性较高的段落。     

渤海湾区域应变应力场演化特征

根据渤海湾区域1999~2013年多期GPS站点速率资料,以营潍断裂带为界分为东西两个地块计算运动参数,求解主应变率和断裂带的应变率。基于应变率计算结果研究了区域应变-应力场。结果表明,1999~2011年渤海湾区域地壳整体受北东东-南西西向压应力和北北西-南南东向张应力作用,2011~2013年区域地壳压应力主方向为近南北向,张应力主方向呈近东西向,致使这一变化的主要原因是2011年日本3.11大地震。渤海湾区域不同地段的应力也存在差异,局部性变化明显。营潍断裂带不同时段的正应变率和剪应变率亦不同,1999~2011年为右旋剪应变-剪应力作用,2011~2013年为左旋剪应变-剪应力作用。     

龙门山断裂带三维滑动速率反演及其分段性研究

基于负位错模型,结合粒子群算法反演龙门山中央断裂段的三维滑动速率。反演结果表明,龙门山断裂带的现今构造运动整体而言为右旋逆冲断层,滑动速率较小,其运动特征具有显著的分段性。断裂带南段以逆冲为主,兼有左旋特征;在向北延展过程中逐渐转化为右旋走滑,且走滑分量逐渐加大;龙门山断裂带南北两端具有挤压特征,其中段显示一定的拉张。由此推断,龙门山断裂带现今构造活动,在青藏块体整体移动的影响下,还与其区域应力场和内部地壳结构有关。基于负位错模型,结合粒子群算法反演龙门山中央断裂段的三维滑动速率。反演结果表明,龙门山断裂带的现今构造运动整体而言为右旋逆冲断层,滑动速率较小,其运动特征具有显著的分段性。断裂带南段以逆冲为主,兼有左旋特征;在向北延展过程中逐渐转化为右旋走滑,且走滑分量逐渐加大;龙门山断裂带南北两端具有挤压特征,其中段显示一定的拉张。由此推断,龙门山断裂带现今构造活动,在青藏块体整体移动的影响下,还与其区域应力场和内部地壳结构有关。     

华北1999—2009年水平形变应变场特征

根据华北地区GPS观测数据计算了华北活动块体的运动速度和应变率,以及块体边界带的活动速率和应变率,研究了华北块体的运动和应变率特征,以及边界断裂带的应力作用特征。形变揭示出华北亚板块从西向东运动方向由东向偏转为南东向,NE NNE向断裂带呈现右旋,NWW EW向断裂带呈现左旋。各个次级块体的主压应变应力轴方向存在一定的差异。边界断裂带现今应变应力状态页不相同,郯庐断裂带北段和山西断陷带以压性为主,具有应变能积累显示,但是应变率相对较小,应变能积累缓慢。     

用GPS测量结果研究华北现今构造形变场

用华北及邻区近十多年GPS测量结果和欧亚板块的弹性运动模型研究华北地区的水平形变场和局部水平形变场 ,发现华北地区水平形变场存在比较一致的SE向运动 ,且运动方向绕顺时针方向逐渐旋转 ,从西向东运动速率逐渐增大。鄂尔多斯、华北平原和鲁东 黄海地块的运动速率分别为 4 .8mm/a、5 .0mm/a、5 .2mm/a ,运动方向分别为SE5 0°、4 0°、35°。鄂尔多斯、华北平原和鲁东 黄海地块的局部形变方向分别为SE方向、SSE方向和SSW方向 ,而华北局部形变场的形变速率大约为水平形变场的 5 0 %。应用地块的整体旋转与线性应变模型计算了华北主要断裂带两侧的相对运动和各地块内部的主应变场。华北EW向和NWW向断裂基本上为左旋走滑型 ,滑动速率从东向西逐渐减小 ;NNE向和NE向断裂基本上为右旋走滑型 ,从北向南滑动速率逐渐减小。华北地区应变场的基本格架是NEE SWW方向压缩与NNW SSE方向扩张 ,主压应变率从西向东逐渐增大而主张应变率从西向东逐渐减小。根据全区水平形变场与应变场的基本特征推测 ,华北地区构造运动与形变的主要驱动力为 :青藏高原NE方向的推挤力 ,太平洋板块向欧亚板块俯冲对华北地壳产生的西向推挤力 ,以及地壳上隆所产生的NW SE方向的扩张力     

2022年门源6.9级地震的GPS形变特征

利用1999～2021年的GPS观测资料研究2022年门源6.9级地震震中附近区域的地壳形变特征。速度场在祁连山-海原地震带两侧呈现出明显的“南大北小”特性。发震断层速度剖面结果显示,断层两侧挤压速率为3.1 mm/a,走滑速率为3.9 mm/a,这与走滑为主的震源机制解一致。门源地震位于主应变率场和面膨胀率场高值区向低值区过渡的梯度带上,发生在最大剪应变率场和应变率第二张量不变量高值区边缘地区。同震库仑应力触发了大部分的余震,对冷龙岭断裂到海原断裂的地区有一定的应力加载作用。综合地壳形变特征和库仑应力等分析结果认为,冷龙岭断裂到海原断裂地区的地震危险性有所提高。     

东北地区近期水平形变应变场研究

根据2011年和2013年东北地区GPS观测资料计算得到的地壳水平运动场和连续主应变场,研究了东北地区地壳运动特征和应变应力状态, 求解块体运动参数,计算东北主要断裂带的错动速率和断层应变应力状态,分析断裂带活动性。研究表明,2011～2013年期间,东北地区东部运动规律性相对较好,且东部运动场收敛于珲春-龙井一带,向东位移;中部和西部运动场一致性较弱,位移方向相对分散。主应变反映出,东北地区2011～2013年主压应力轴优势方向为NE55°。两个水平主应变轴都缩短的挤压区分布面积较小,两个主应变轴都伸长的拉张区次之,最小主应变轴缩短的区域和最大主应变轴伸长的区域所占比重最大。该时段Ms≥5.0地震集中在2013年,地震多发生在运动方向转折带附近及挤压-剪切活动区,最大的5.8级地震发生在不同运动区交界带和挤压作用相对强烈的构造带。     

基于GPS速度场的云南地壳应力积累特征分析

利用2009~2015年的GPS水平运动速度场数据,解算云南地区的地壳应变场,在红河断裂与曲江断裂选取两个GPS剖面,计算并分析两个断裂的应变积累特征。结果显示：1）红河、曲江、小江等多个主要断裂应变场存在张、压交替的时空演化特征,近期曲江断裂南段表现为东西向拉张,红河断裂北段东西向拉张量值较大,约12.0×10-8/a,云南南部主要表现为NNE向的压性变化;2）从GPS剖面看,红河、曲江断裂在两个方向上均显示右旋走滑与拉张的变化特征,从量值上看,红河断裂北段运动速率较大,约8.90 mm/a。     

基于GPS观测的天津地区形变应变场与构造活动

2006~2015年天津地区GPS连续观测站形变和应变计算结果显示,天津地区形变场和应变率场变化复杂,存在南北分带和东西分带特征。天津地区形变场和应变场主要受控于唐山-磁县地震构造带和张家口-渤海地震构造带等多组活动断裂的切割作用。     

华北地区现今水平应变场基本特征

利用华北地区GNSS速度场资料,使用多维小波分析方法计算区域应变率场,结合研究区域的活动构造背景与震源机制解的分布,讨论剪切应变率、面膨胀率以及旋转率的分布特征。结果表明,华北地区应变率的分布与该地区长期构造背景和地震分布一致,剪切应变率、面膨胀率、旋转率高值区主要集中在块体边缘或块体边界断裂带附近,其他地区的应变率相对较小。     

海原断裂东段至六盘山断裂西段GPS剖面地壳变形与应变积累分析

利用2004~2013年3期GPS速度场数据,从断裂两侧的水平挤压、拉张与走滑等3方面,对海原断裂东段至六盘山断裂西段GPS剖面变形与应变积累进行研究。结果表明：1)海原断裂东段与六盘山断裂西段在运动方式上具有较强的一致性;2)在近10 a时间尺度上,该活动断裂整体表现为以左旋走滑为主,兼顾压性变化的运动特征,在上、下盘的相对运动差异速率上,走滑方向上达到2.0~5.5 mm/a,断裂垂直方向上约为0.5~3.0 mm/a。     

GPS揭示的贝加尔湖地区现今地壳形变特征

利用贝加尔湖地区GPS监测网测站坐标,根据边长尽量相等的原则,形成了11个Delaunay三角形,计算了各三角形的形状因子,结果表明有9个三角形的形状因子大于0.1。利用3期GPS观测结果,通过对位移速率和应变分量的分析,初步得到以下基本认识贝加尔湖地区目前整体上处于拉张状态,拉张速度约为4.5±1.2mm/a,拉张方向为NW-SE方向;地壳应变是不均匀的,应变分量存在区域上的差异性。东部和西部主张应变均为NW向,但主压应变方向表现不一致,监测网东西两端的应变大于中部地区,最大应变为5.4×10-8,最小应变为-2.6×10-8。贝加尔湖东南部地壳处于压缩状态,压缩方向为NNW向和NNE向;东西部剪切应变比中部大,东西部剪切应变方向基本一致,表现为近南北向;7个三角形的面应变计算结果显示地壳为膨胀状态,2个三角形显示为压缩状态。大地转动结果表明,东北部表现为顺时针的旋转,而西部地区和中部显示为逆时针的旋转。GPS揭示的应变结果与地质和地震学结果基本一致。     

基于GPS和水准资料的拉脊山断裂带西段地壳形变研究

利用拉脊山地区1983~1995年水准资料,结合1999~2007年、2009~2014年GPS数据对拉脊山断裂带西段进行三维地壳形变分析。拉脊山断裂带西段垂直运动速率约为1±0.5 mm/a,表明该段处于隆升状态;与GPS数据显示出的水平挤压一致,拉脊山地区仍处于地壳水平挤压缩短状态,2008年之后断层两侧差异运动更加明显,地壳缩短速率增加并表现出明显的左旋走滑分量,与卫星影像解译和野外地质地貌调查结果一致。拉脊山断裂西段受挤压环境控制下的构造变形现今仍在持续进行,同时受全新世活动的日月山断裂右旋挤压应力影响。该地段是地震孕育的敏感部位,应该引起关注。     

利用加密GNSS数据和震源机制解分析川滇块体南部现今地壳活动特性

利用多源项目获得的补充加密GNSS观测资料计算研究区高空间分辨率的GNSS水平运动速度场和应变率场,采用地震波形资料,通过CAP方法求解震源机制解,在此基础上使用阻尼区域应力反演方法分析川滇地块区域构造应力场的空间分布特征。结合主要断裂的活动特性,综合分析川滇地区的地壳形变特征。结果表明：1）块体浅部的最大主压应力与地表的最大主压应变率由SSE向转变为近SN向,呈现出较好的一致性,GNSS观测至少可反映20 km以内的地壳形变;2）川滇块体南部的东向滑移和顺时针旋转,可能受青藏高原推挤、华南块体阻挡及印度板块与欧亚板块之间北向运动速率自西向东递减而形成的右旋剪切拖拽作用的顺时针力偶的综合影响;3）川滇块体在综合力偶作用下SE向挤出和顺时针旋转的同时,受到走滑逆冲断裂带的吸收转换,使得青藏高原物质SE向挤出有限。     

遥感技术在西藏当雄地区活动断裂调查中的应用

以遥感数据、地震资料以及震源机制解为基础,对西藏当雄地区亚东-谷露断裂以及嘉黎断裂进行遥感解译和对比分析。研究表明,亚东-谷露断裂北段地貌特征为正断拉张及右旋走滑综合作用的结果;中段存在拉张运动与左旋走滑运动,并发育地堑,冲沟位错显示该处具有6～66 m的水平位移量,其中1411年当雄南8级地震在该处产生6～12 m的水平位移;南段次级断层充分发育,北端表现为右旋运动,往南开始表现出左旋运动特征,同时地堑充分发育。结合震源机制解反演结果,推测走滑断层控制该区地壳浅部（8 km以上）以走滑型为主的地震事件的发生,而该处的地堑形成于地壳深部（8 km以下）的正断型应力机制,并控制地壳深部正断型地震事件的发生。嘉黎断裂整体断层隐伏,西段存在右旋运动,往东南则开始出现左旋运动,该处地震事件和应力机制均为走滑型。     

江苏省近期形变特征分析

利用江苏省内GPS连续站基线时间序列分析江苏省整体形变状态,由GPS流动站观测资料计算应变率场,并根据跨断层流动水准资料得到郯庐断裂带江苏段和茅山断裂垂直形变速率,根据以上结果研究江苏省主要断裂2011~2015年的形变特征。结果表明,江苏省受控于挤压应力场作用,大部分区域应变方向为东西向;郯庐断裂带江苏段处于南北向拉张挤压梯度带,垂直形变速率处于正常活动水平;茅山断裂的水平和垂直观测结果均反映出该区域为拉张性质。     

2016年青海门源MS6.4地震前的区域地壳形变特征

选取2016-01-21青海门源MS6.4强震发震区域周围200 km范围的10个连续GPS观测站和74个流动GPS观测站资料,分析研究2016年门源MS6.4地震之前的区域地壳形变特征：1）基于10余年GPS资料的速度场计算结果表明,发震区域所处的祁连-海原断裂系具有显著高于周边区域的地壳应变率和地震矩累积率。在发震区域20 km × 20 km范围内,最大和最小主应变率分别为21.5 nanostrain/a（方向NW-SE,拉张）和-46.6 nanostrain/a (方向NE-SW,挤压),地震矩累积率达17.4×1015 N·m/a。主应变挤压的主轴方向与本次地震的震源机制相一致。2）基于震前6 a连续GPS观测站坐标变化时间序列的计算结果表明,自2010年以来,发震区域的面膨胀值随时间呈“非线性”不断变小的趋势,反映出发震区域一直处于应变的挤压缩减状态,但在震前的2~3个月,面膨胀与最大剪切应变均发生了一次明显的反向趋势变化。这些震前的地壳形变异常变化,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。     

广西区域速度场模型构建与应变特征分析

利用GAMIT/GLOBK软件解算2009-01～2019-06广西地区83个GNSS站数据,获得ITRF2014框架下GNSS站速度场,并通过Kriging插值法构建广西区域三维速度场模型。联合广西及周边136个GNSS站观测结果,采用格网距离加权法计算区域应变场,并对应变场特征进行分析。结果表明,ITRF2014框架下广西区域平均水平运动速率为34.95 mm/a,优势方向为N106.3°E,垂向运动表现为区域性缓慢隆升和沉降。23.5°N以北区域呈面应变压缩变形状态,以近SN向、NW向主压应变为主;23.5°N以南区域则呈面应变拉张变形状态,并以自西向东扇形展开的张应变为主。剪切应变场表现为四周高值、中部过渡带为低值。研究区内近10 a内地震主要发生在剪切应变高值向低值转变的区域,且时空上具有从断裂带一端向另一端迁移并折返的变化特点。