GPS约束下陇西地区断裂带现今滑动速率的非连续接触模拟研究

以中国地壳运动观测网络1999、2001、2004和2007年4期GPS观测数据为边界条件,使用非连续接触有限元技术构建陇西块体二维有限元模型,在摩擦系数不确定性分析基础上,计算区内主要断裂带滑动速率。结果表明,现今地壳形变运动状态下陇西块体的北东向运动在海原断裂附近受到鄂尔多斯块体、阿拉善块体阻碍,陇西块体周缘的海原断裂带、老虎山断裂、西秦岭北缘断裂呈现左旋走滑特征,滑动速率为3.5 mm/a、2.2 mm/a和1.9 mm/a,说明在青藏高原推挤作用下以上关键部位正在进行快速的构造应变积累。     

红河断裂带闭锁程度与滑动亏损分布的GNSS反演

使用1999~2007年及2009~2013年2期GPS速度场，利用TDEFNODE负位错-块体模型反演红河断裂带的闭锁程度和滑动亏损速率。结果表明，红河断裂带以右旋走滑为主，兼有部分拉张和挤压，2008年以前红河断裂平均走滑速率为3.8±2.5 mm/a，平均倾滑速率为1.2±2.5 mm/a，北段和中段表现为拉张，南段则为挤压。红河断裂带北段和中段0~15 km的闭锁系数在0.8~0.99之间，滑动亏损速率为4.5 mm/a，易于应变能的快速积累；南段0~10 km的闭锁系数在0.8~0.95之间，滑动亏损速率为4 mm/a。2008年以后，中段闭锁程度和滑动亏损速率有所减小，南段闭锁程度与亏损速率有所增大。     

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。     

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。     

福建及邻区现今地壳运动与形变

统一处理了福建GPS网1995～2003年期间5期的观测资料,采用两个平差方案获得了两组站速度结果,两组结果具有很好的一致性。结果显示：福建沿海地区相对于欧亚板块具有一致的SE向运动,运动方向与该地区NW向断裂带走向和主压应力方向一致;在长乐-诏安和政和-海丰两条断裂带南北两段形变速率较大,在闭锁的中段形变速率很小;长乐-诏安断裂带呈右旋活动状态,沙县-莆田-南日岛断裂呈左旋活动状态。     

青藏块体东北缘现今地壳运动

中国地壳运动观测网络工程等GPS观测结果表明 ,相对于稳定的阿拉善地块 ,青藏块体东北缘及其邻区现今地壳运动具有如下特征 :①甘青块体西部以北东向挤压运动和地壳缩短为主 ,其中柴达木盆地南缘 8mm/a的北东向地壳运动几乎全为柴达木盆地的压陷沉降和祁连山地的上升缩短所吸收 ;②柴达木盆地以东的甘青块体中、东部表现为整体的顺时针刚性旋转运动 ,其旋转北边界为毛毛山—海原走滑断裂带 ,旋转角速率为 0 .135°/Ma ;③受甘青块体顺时针旋转运动的耦合影响 ,鄂尔多斯地块表现为逆时针旋转运动 ,两者的耦合边界为北西向的六盘山断裂带 ;④海原左旋走滑断裂带和祁连北缘逆冲断裂带构成了青藏块体东北缘现今地壳运动的主边界。     

汶川地震前后红河断裂闭锁程度和滑动亏损研究

以1998～2007年和2009～2017年中国大陆水平GPS速度场为约束,基于块体-位错模型,研究2008年汶川地震前后红河断裂运动特征。结果表明,汶川地震后红河断裂平均右旋走滑速率约为4.5 mm/a,其北段走滑速率增大明显,中段次之,而南段明显减弱;倾滑速率北段减弱明显,中段和南段有所减弱。汶川地震后红河断裂闭锁程度和滑动亏损中、北段都有所增加,南段减弱较大;近期红河断裂滑动亏损北段达到10 mm/a以上,中段也在5～8 mm/a,平均闭锁深度在20 km左右。分析认为,汶川地震对红河断裂中、北段影响较小,南段影响较大。     

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     

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。     

阿尔金断裂乌尊硝段的现今活动速率

利用GPS和水准观测资料 ,对阿尔金断裂的现今活动速率进行研究。阿尔金断裂西段的活动水平普遍高于东段 ,水平分量存在自西往东减弱的趋势。乌尊硝段左旋走滑的断错地貌极为发育。GPS测量表明乌尊硝段断裂相对左旋运动 ,目前最大的走滑速率是 (9± 5 )mm/a ,和东段安南坝附近的观测结果一致。水准测量反映断裂附近并无明显抬升 ,垂直断裂的最大水平缩短速率在 (3± 1)mm/a以下 ,说明阿尔金断裂现今仍以水平运动为主     

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。     

海原-六盘山弧型断裂及其附近最新构造变形演化分析

利用两时段GPS速度场,用三维非线性有限元方法研究了海原-六盘山弧型断裂带及其附近最新构造变形演化特征。研究得到：1）海原-六盘山断裂带整体表现为左旋运动,海原断裂带左旋活动速率在(2~5.5) mm/a之间,六盘山断裂左旋活动速率约为1.0 mm/a;2）海原断裂带与六盘山断裂带的交接处目前处于强闭锁状态,亦是运动变形差异相对强烈、应变能积累较快的区段,存在强震孕震背景。     

基于Sentinel-1数据的鲜水河断裂带震间形变监测

基于Sentinel-1卫星数据,利用InSAR技术获取鲜水河断裂带2015~2018年的震间形变速率场。研究表明,InSAR结果的可靠性较高,且与GPS监测结果具有很好的一致性。形变速率场显示,鲜水河断裂具有明显的左旋走滑运动特性,断层滑动速率约为7~11 mm/a,自北向南存在递减趋势,且在2014-11 M6.3康定地震附近,由于受到震后余滑影响,滑动速率达到15 mm/a。     

利用长期GPS观测资料分析昆仑断裂现今滑动速率与地壳活动特性

利用昆仑断裂区域的GPS观测资料,通过高精度数据处理获取区域地壳运动速度场,进而通过速度剖面线估算昆仑断裂现今形变速率。结果表明,昆仑断裂在94°E、101°E、103°E附近的现今滑动速率分别为12.8±1.9 mm/a、6.1±0.9 mm/a、0.7±2.1 mm/a。进一步分析得到如下结论：1）本文估算的昆仑断裂10 a尺度的现今滑动速率和万年尺度的地质学结果基本一致,说明现今滑动速率可以作为断裂地震风险性评估的有效输入数据;2）昆仑断裂东段具有向东逐渐减小的滑动速率,减少的速率可能主要被阿尼玛卿山的地壳增厚和断裂东段的顺时针旋转所吸收;3）昆仑断裂的西大滩-东大滩地震空区位于高应变区。     

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中国大陆西部地区现今的块体运动

根据中国地壳运动ＧＰＳ监测网１９９２～１９９６年３次复测结果,分析了我国大陆西部地区现今块体运动的基本特征,结果表明：印度板块向北推挤是我国西部块体褶皱运动和变形的根源;由於内部次级断块的边界条件和受力方式不同,块体边界和内部构造形变亦具有明显的差异。块体运动主要特点表现为：（１）喜马拉雅向南弯曲的弧形边界东西两端,印度板块推挤运动方向不同,导致了弧前方的亚板块和构造块体的运动方向呈扇形散开;（２）青藏高原主体在南北向缩短、东西向延伸的同时存在着明显向东的物质侧向滑移;（３）重要块体分界带和褶皱带两侧运动矢量的比较表明,阿尔金断裂为左旋走滑,天山、祁连山均呈压性;（４）由设置在不同块体的ＧＰＳ测站南北向和东西向运动速率及速率的平均值得到的块体运动速率和方向,呈有规则的变化,其变化规律与地质、地球物理结果具有较好的一致性。     

华北地区近期地壳水平运动的非震负位错反演

利用一种经初步改进了的非震负位错模型和华北地区1991－2000年的GPS观测资料，反演华北地区的地壳水平运动，以获取构造块体和边界断裂活动状况以及应力应变的积累部位及强度。其结果显示：（1）华北地区整体性向东偏南运动，冀鲁北部各块体正东向速率相对较大（11．4－12mm/a）；（2）阴山－燕山与河套断陷－鄂尔多斯－晋冀鲁间近EW－NWW向边界两侧左旋相对运动明显，导致1．0－2．8mm/a的边界锁定，且东段大于西段，以压性为主；（3）太行断块东西两界的北东向断裂带呈0－1．9mm/a的拉张锁定，左旋为主，其中晋获断裂锁定量最高；（4）唐山－沧东断裂北段、益都北西段及郯庐断裂中南段呈0．9－3．1mm/a右旋拉张锁定，其中益都北西段锁定量最高；（5）14条断裂中有12条不同程度地阻碍块体相对运动，近10年来有相当于Ms4.8-6.1的能量积累，其中燕山与冀鲁交界西段最高，阴山与鄂尔多斯东部交界次之，均表现为压性；晋获、郯庐断裂较弱（张性）；（6）从块体及断层活动方向来看，燕山、冀鲁交界西段与唐山－沧东断裂交汇区，阴山、鄂尔多斯东部交界与汾渭断裂交汇区，积聚一定程度应力应变的可能性相对更大。     

阿尔金断裂带中段现今构造形变模式的InSAR研究

利用2007～2010年间14景ALOS PALSAR数据及SBAS InSAR技术,获取阿尔金断裂带中段91°E附近现今地壳形变速率场,并反演该地区断层的滑动速率和闭锁深度。结果表明,阿尔金断裂中段地区的形变速率自北向南呈3个线性梯度变化区,分别为阿尔金山东段8～12 mm/a、索尔库里盆地6～7 mm/a、阿尔金断裂带以南约0 mm/a。3个速率梯度变化区主要集中在喀腊达坂断裂和阿尔金主断裂上;拟合的断层就位于金雁山南缘、喀腊达坂断裂南邻,走滑速率从西（7.1 mm/a）向东（14.0 mm/a）逐渐增大,闭锁深度自西(4.5 km)向东(10.6 km)逐渐趋深。结合前人研究推测,金雁山（阿尔金山链东部）与索尔库里拉分盆地组成的复合破裂构造模式,是转换断层运动时应力和应变调整的主要驱动机制。     

基于GPS和SBAS-InSAR的阳原盆地北缘断裂现今地表形变特征

基于2009~2017年阳原盆地及周边区域GPS观测数据和2017~2019年升、降轨Sentinel-1卫星SAR图像,使用SBAS-InSAR技术精确反演阳原盆地北缘断裂现今地表形变速率场。统计跨断层剖面线上指定间隔点的垂直滑动速率得出,阳原盆地北缘断裂东段、中段和西段两侧垂直滑动速率差值分别约为1.04 mm/a、1.43 mm/a和0.72 mm/a。右所堡-松枝口断裂的左旋走滑运动特征和该断裂与阳原盆地北缘断裂中段空间分布上呈交切关系是导致阳原盆地北缘断裂中段断层活动水平高于东段的主要原因,阳原盆地北缘断裂西段活动性不明显。GPS资料显示,阳原盆地北缘断裂在水平方向上具有右旋走滑运动特征。     

基于GNSS及地震活动的沂沭断裂带危险性分析

选取2011～2019年山东地区GNSS基准站及地震滑动矢量等数据,应用块体负位错反演模型,反演沂沭断裂带地区的断层闭锁程度和滑动亏损速率。结果表明,沂沭断裂带诸城以南区域断层闭锁程度较低,无滑动亏损累积;安丘-莒县断裂诸城以北区域断层闭锁程度较高,闭锁深度较深,约为26 km,断层滑动亏损速率约为0.6～0.8 mm/a,为右旋挤压亏损,且该地区小震不活跃,地震危险性值得关注。