华北地区GPS地壳应变能密度变化率场及其构造运动分析

利用GAMIT软件将华北地区GPS地壳形变监测网1995、1996及1999年3期观测数据同全球IGS跟踪站资料进行了统一处理,并采用基线向量单天解及其全协方差矩阵和武汉大学PowerAdj Ver3.0软件在ITRF97框架下进行了GPS网整体平差,得出了相对于欧亚板块的水平运动速度场;进一步利用GPS速度场计算华北地区GPS地壳应变率场及应变能密度变化率场. GPS结果表明:华北地区现以(3-12mm/a)±3.4mm/a速度相对于稳定的欧亚板块向东或东南方向运动;唐山-河间-磁县是一个压缩活动边界,大同-太原则是一拉张活动边界,呈略带右旋的拉张运动;北京-天津-渤海湾地区,以及邢台地区是高剪应变率地区;张家口-北京-天津-渤海湾地区,以及济南地区是高应变能密度变化率地区,地壳积累能量高,且渤海湾地区处于面膨胀变化率正、负值过渡带,那里可能存在与地震危险性有关的应变能积累背景.     

板内块体的刚性弹塑性运动模型与中国大陆主要块体的应变状态

建立了板内块体的刚性弹塑性运动应变模型，并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．根据中国大陆及周围地区的速度场，估计了8个块体的应变参数，分析了这些块体的应变状态．本文估计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．由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．      

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GPS形变监测网的建立与精度分析

高精度，大规模的ＧＰＳ网在观测中采集了大量的数据，为了从中获得高精度的成果，在数据处理中有许多问题需要探讨，本文提出了建立误差函数对数据进行筛选的方法收到了较好的效果。在网平差前，对平差网进行优化设计是必要的。本文提出了平差网优化设计的三条原则和优化程度，它对确定平差网的最佳方案，提出平差后成果的精度具有普遍意义。     

动态平差概括模型及形变与粗差的定位定值方法

本文首先建立了包括常规动态平差模型和静态平差模型的动态平差概括函数模型,推导了该模型下的主要平差计算公式和精度评定公式,指出动态平差对静态分期平差有良好的概括性,并讨论了动态平差模型下形变与粗差的统计区分检验公式与方法。其次探讨了多维粗差定位定值的基础,指出粗差分析的基本依据是反映观测值真误差之间线性函数关系的条件方程,而不是最小二乘平差后的残差向量V。提出了多维粗差的直接定位与定值法（LEGED法）和适合于各种最小二乘平差函数模型的多维粗差的统一定位与定值法（LEGU法）,指出LEGEU法的实质等价于LEGED法。算例表明,LEGED法和LEGEU法不仅能准确确定多个粗差的位置,而且能直接计算粗差的大小,且粗差估值与粗差真值之差属于随机误差的量级。然后探讨了粗差的定位定值特性,指出只有当粗差个数是与粗差的最小图相关数S满足k≤s－2时,才能确定粗差的位置和大小,说明了图相关粗差的不可区分性不会因为数据处理方法的不同而有所改变,提出了顾及粗差定位定值特性的粗差定位定值方法。最后论述了形变分析的实质,提出了比较完整的一般形变分析模型下形变与粗差同时定位定值的新方法。     

利用GPS观测结果研究华北地区现今构造应力场

根据１９９２年和１９９５年两期ＧＰＳ测量结果所获得的位移场和应变场,结合丰富的地质资料,利用有限元方法对华北地区现今构造应力进行了模拟。计算结果表明;华北地区现今构造应力场主压应力方向为ＮＥＥ,其边界力除受ＮＥ５５°－ＳＷ２３５°方向的压应力作用外,同时还受到ＳＥ１２０°－ＮＷ３００°方向的拉张力作用,其中ＮＥ－ＳＷ的压应力量值较大,约为ＳＥ－ＮＷ向拉应力的两倍,这个结果与震源机制解所获得的应力场     

台湾集集7.6级地震前后福建沿海地区的地壳运动

对福建GPS网的5期观测数据(1995、1997、1999、2001、2003)进行了统一处理,得到4个时段(1995~1997、1997~1999、1999~2001、2001~2003)ITRF2000的站速度、福建地区的整体旋转参数和主应变参数。福建地区存在一致的南东向运动地震前(第1时段)运动速度平均为32.1mm/a;震时和震后两年时间内(第2时段)运动速度大幅度增加到38.7mm/a;震后第2个两年(第3时段)运动速度相对于第2时段大幅度减小为30.0mm/a;震后第3个两年(第4时段),运动速率相对第3时段有较大增加并超过了第1时段。福建地区的主应变场,在震前主压应变率(12.4×10-9/a)大于主张应变率(7.1×10-9/a),地壳表现为弹性压缩,主压应变轴为N70.9°W;震后应变场发生了相反的变化,主压应变轴变成了主张应变轴,主张应变率(28.9×10-9/a)大大超过主压应变率(3.7×10-9/a),地壳表现为南东方向弹性伸展,第3时段与第4时段主压应变率逐渐增加,主压应变轴也逐渐恢复到震前的方向。福建地区从1995年到2003年地壳运动速度场与应变场随时间的变化过程,反映了集集大地震发生前后区域应力场加强、弹性应变能积累,震时和震后弹性应变能快速释放与逐渐调整恢复的过程。     

邢台、渤海、海城和唐山大地震震中区现今应变场的基本特征

根据近十多年来华北地区GPS网的观测资料,分别计算了邢台、渤海、海城和唐山4次Ms7级以上大地震震中区现今应变场的主应变参数。计算结果表明,由GPS观测得到的邢台、渤海、海城、唐山地震震中区的主压应变轴方向与震前震中及周围地区的主压应力轴方向是一致的或基本上是一致的,这说明震中区的局部应力场经过震后30~40年的调整,震中区局部的应力场已基本上与区域应力场趋于一致。当前,邢台地震区主压应变率很小为-0.352×10-9/yr,主张应变率较大为3.306×10-9/yr,张应变占绝对优势,地壳处于拉张状态;在渤海地震区,主压应变率为2.593×10-9/yr,比主张应变率(2.947×10-9/yr)略小一些,二者比较接近;在海城地震区,主压应变率为1.276×10-9/yr,小于主张应变率(2.940×10-9/yr),地壳以张应变为主;在唐山地震区,主压应变率为4.539×10-9/yr,大于主张应变率(3.477×10-9/yr),压应变占优势。     

首都圈GPS地形变监测网的布设与观测

介绍了首都圈ＧＰＳ地形变监测网的布设情况和提高观测精度的技术措施。     

GPS测量大气折射模型研究

在精密ＧＰＳ测量中,大气折射改正误差是最大的误差源之一。研究大的射理论,建立更加符合实地的模型,推导精确的改正公式,已成为ＧＰＳ测量研究中最重要的课题之一。本文对大层折射理论进行了深入研究,建立了新的在气层模型,推导出新的更精确的折射改正公式。