川西地区现今垂直地壳运动研究

地处川滇菱形活动地块中、北部的川西及邻区, 是青藏高原物质大规模东南方向运动的重要通道, 也是青藏高原上新世以来大幅隆起的重要延伸区和影响区. 利用川西及其邻区1970年至2006年的多期水准观测资料, 采用以相邻水准点间高差变化速率为观测值的垂直形变网平差方法, 获得了川西地区近30年来的长期地壳垂直运动速度场图像. 结果表明, 相对稳定的四川盆地, 川西地区现今仍处在差异性的快速隆升阶段, 其中: (1) 位于泸定、雅江之间的高尔寺山地区现今隆起速率为3.0~4.0 mm/a, 位于雅江、理塘之间的剪子弯山-卡子拉山地区的现今隆起速率为4.0~4.8 mm/a, 而位于理塘、中甸之间的沙鲁里山、大-小雪山地区, 其现今隆起速率为3.0~4.0 mm/a. (2) 位于鲜水河断裂带东南端的贡嘎山区, 其相对四川盆地的现今隆起速率至少为5.8 mm/a, 相对安宁河谷地的隆起速率也不小于3.0~4.0 mm/a, 贡嘎山隆升速率之大可与喜马拉雅山5~10 mm/a的隆起速率相媲美. (3) 大凉山地区的现今隆起变形主要集中在安宁河断裂带与大凉山断裂带之间的块体上, 相对四川盆地的隆起速率为2.5~3.0 mm/a. (4) 位于川滇菱形地块中部的丽江、永胜、攀枝花地区, 相对四川盆地表现为-2.0~-1.0 mm/a的下降运动, 其相对下降运动与GPS地壳水平运动所表现出的东西向拉张变形特征相一致. (5) 综合GPS、水准、大地电磁测深等观测资料分析认为, 川西地区尤其是贡嘎山脉的现今快速隆升运动, 可能与下地壳塑性流的受阻增厚密切相关, 而川滇菱形地块中南部的东西向拉张和下沉变形, 则可能与喜马拉雅东构造结地区下地壳塑性流的南东、南西向分叉运动有关.     

关中地区地壳形变综合分析与研究

利用关中地区1971~1996年垂直水准资料、1993~2005年流动重力测量资料和1999~2004年GPS观测资料,研究了关中地区地壳形变场的时空变化特征。结果表明:1)研究区地壳形变场变化与活动断裂构造密切相关,临潼-长安断裂是近期非常活跃的断裂;2)地壳形变总体表现为渭河断陷盆地沉降、重力增加,秦岭山区隆起、重力减少;3)垂直形变、水平运动和重力场变化有较好的一致性,显示出该地区现今构造活动的继承性及东、西部地壳运动存在一定的差异;4)西安地区由于过量开采地下水,引起地层压密效应,造成地面急剧下沉与重力值急剧增加。     

青藏高原东北缘岩石圈变形及其机理

为了解青藏高原东北缘岩石圈变形特征,进一步研究该地区地壳运动的壳-幔耦合机理,本文通过处理分析该地区1999～2007年多期GPS观测数据、1972~2000年水准测量数据和1992年及2007年相对重力测量资料,获得了该区域地壳水平运动速度场、较长时间段的垂直形变场和相对重力变化场.分析发现青藏高原东北缘东西部的变化特征存在明显差异：西部以北东向地壳缩短运动为主,而东部以顺时针旋转为主;东部以地壳隆升为主,速率在2.1 mm/a左右,而西部隆升的速率小于1 mm/a;相对重力变化则表现为在整体增大的背景下东部升高速率较大,平均为9.0×10^-8 m·s^-2·a^-1,而西部较小,平均值为3.1×10^-8 m·s^-2·a^-1.我们还发现,地壳不同变形形式的转换不是渐变的,而是发生在较窄的一个转换带内.这个转换带的整体走向为NEE,北部位于金昌与武威之间,中部在祁连山东部、门源以西,南部位于德令哈以东青海湖以西.最后结合前寒武纪构造格架、重力均衡异常资料和地震SKS分裂结果对形成这种运动态势的机理进行了探讨,我们认为岩石圈物质侧向流动、岩石圈结构及壳-幔耦合方式差异可能是导致东部与西部岩石圈变形差异主要动因.     

区域优势构造面和余震节面库仑应力变化相关性与地震预测意义.

根据2001年昆仑山口西8.1级地震震源机制,计算了主震破裂在区域优势直立走滑构造面上引起的库仑应力变化,发现3级以上余震大部分分布在库仑应力变化为正的区段,与应力的正相关性为56%——71%;5级余震与应力的正相关性达到60%——80%．5级余震节面上库仑应力变化的正相关性为60%——80%,其效果与优势构造面具有等价性．表明应用库仑应力函数方法分析区域优势构造面应力变化,可能是判断未来地震活动发生地点的一条有效途径．其物理机制可能源于地壳应变主体单元中区域应变能与单元中包含的不同尺度断层面上应力分布的正相关性．亦即主破裂造成沿区域优势构造产生应力的不均匀分布,应力的非均匀性引起区域应变能的非均匀分布,在应变能升高的区段,某些次生断裂面应力随之升高,从而引发余震活动．      

利用垂直形变资料分析龙岗火山的活动性

首先分析了龙岗火山区及其附近20多年来5条水准路线所反映的垂直形变背景场情况,发现相对于长春基准点,长白山区东部和北部地区主要表现为大面积下沉运动,而龙岗火山区则表现为相对上升运动;然后分析了龙岗火山区主要隆起区垂直形变场变化以及剪切和张裂变形率变化,所得结果均反映了长抚线发生了较明显的活动;最后运用改进的Mogi模型,采用L曲线法反演了主要隆起区可能的压力源参数.结果表明,龙岗火山区岩浆的位置在42.1°N,126.5°E附近,与深地震测深研究结果近似.相对于长白山天池火山,压力源等效半径变化较大,达到183 m左右,源的深度在30 km左右,相对较深.     

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用多种数据构建2008年汶川特大地震同震位移场

本文主要以GPS、精密水准观测和卫星SAR遥感图像分析2008年汶川特大地震同震位移特征.GPS数据包括:(1)四川盆地和川西高原地区各类国家等级GPS网点复测;(2)沿破裂带国家天文大地网GPS复测.前者推算的同震位移测定精度优于2 cm,后者6~8 cm.SAR遥感资料包括:(1)ALOS 卫星升轨相位干涉图像,精度优于8 cm;(2)ALOS和ENVISAT卫星影像合成的三维位移图,精度优于0.5 m.同震位移场显示,断层下盘(四川盆地)变形总体呈扇形集中指向震中,断层上盘(龙门山)变形总体上呈逆时针旋转态势,最大的实测水平位移5.5 m.汶川、理县、茂县等地测站位移指向破裂带方向,而平武、青川等地测站逐渐转变为平行,乃至远离破裂带方向,与汶川地震逆冲兼走滑的破裂特征一致.断层上盘大幅隆升,下盘靠近断层的区域以下沉为主,远场表现为幅度很小的隆升,垂直升降区域间,有一条与龙泉山断裂带平行的升降过渡带,调节龙泉断层的应力状态.用实测变形场检验多个地震波破裂模型表明,近场(距离断层50 km) 模型形变准确度可达40~50 cm, 远场精度优于5 cm.     

渭河盆地口镇-关山断裂活动性成因

分析了渭河盆地新生代构造及演化特征。结合秦岭北缘断裂的断层分段性研究发现,口镇-关山断裂与秦岭北缘断裂强烈活动的断层段具有很好的空间对应关系。利用有限元模拟研究作为渭河盆地主控断裂的秦岭北缘断裂和华山山前断裂在伸展作用下对口镇-关山断裂和渭河盆地北缘断裂带其他断层的影响。结果显示,口镇-关山断裂的断层活动是秦岭北缘断裂东段作为秦岭北缘断裂中活动性较强的断层段伸展作用的构造响应,同时口镇-关山断裂作为先存构造加剧了上述影响,使其成为渭河北缘断裂带中活动强烈的断层。     

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。