三峡库水位变化过程中的地壳垂直形变与重力变化监测

监测三峡库水位变化过程中的地壳垂直形变和重力变化,对三峡水库的安全运行和区域地质灾害监测防治等具有重要意义。本文从直接计算、实际测量和综合解算3个方面研究了三峡库水位变化过程中地壳垂直形变和重力变化。基于资源三号卫星影像提取的水体数据,结合水位数据,直接计算了三峡水库蓄放水从145~175m每隔5m的影响,地壳垂直形变最大可达30mm,对重力影响超过20μGal(1Gal=10~(-2) m/s~2)的范围距离长江中心线约2km内。库区较近的巴东CORS站(ES13)能够实际测量到库水位变化过程中的地壳垂直形变。由于目前三峡库区的CORS站和重力台站数量较少,分布不均,还不能满足紧密跟踪三峡库水位变化过程中的监测需求。利用三峡地区26座CORS站和部分重力台站数据,基于负荷形变理论和球谐分析方法,综合解算了库水位变化过程中的地壳垂直形变和重力变化,与实际CORS监测结果一致。通过对比分析发现,基于CORS站网的综合解算,能够有效提升对库水位变化过程中的地壳垂直形变和重力变化的监测能力。     

GPS应变场云图方法识别地震形变场异常初步分析

介绍一种获取地震形变场异常的应变场云图方法.首先在指定时间窗内对GPS位移时间序列进行拟合速度值、插值速度场和计算应变场处理,然后以一定步长滑动得到时空连续的应变场动态变化图像,进而提取形变场异常信息.通过分析门源Ms6.4地震与震前应变场时空演化对应关系,说明本方法对预测地震有一定的指示作用.在2019年年终会商中,对嫩江ML4.5地震提出预测意见并检验了实用性.研究认为,应变场云图是一种有效、直观识别震前形变场异常的方法,可在地震会商工作中推广应用.     

北斗导航系统精密单点定位在地壳运动监测中的应用分析

主要基于7个台站观测到的BDS/GPS双模连续观测数据,时间跨度在2 a以上,利用武汉大学自主研发的PANDA软件的精密单点定位模式,对比分析了BDS/GPS双模观测数据的单系统定位精度,并探讨了BDS在地壳运动监测中的能力。通过对这些观测数据的解算及分析,结果表明,BDS在水平向的定位精度约为17 mm,垂向定位精度约为40 mm;GPS在水平向的定位精度要优于10 mm,垂向定位精度约为14 mm。基线统计结果显示,BDS检测弱信号的能力要低于GPS,但仍能够准确反映站点间基线长度和变化率特征。对比分析BDS和GPS得到的速度场,结果显示,两套速度场在水平向之间差值约为1~2 mm/a,且不存在系统性的差异。总体来看,虽然目前BDS精密单点定位精度要低于GPS,但是BDS目前仍可以用于监测形变量较大的地区地壳运动。     

Movement of Ordos block and alternation of activity along its boundaries

The GPS data in and around the Ordos block area indicate that the left-lateral slip rate along the northern or southern margin of the Ordos block is about twice or three times as fast as the right-lateral slip rate along the eastern or western margin of the block. However, many researchers stressed the dextral-slip of the eastern or western boundaries of the Ordos block, and suggested that the block as a whole rotated counterclockwise based on the available geological data. Focusing on the inconsistency, we reexamine the late Cenozoic deformation pattern in the Ordos region based on seismicity data and geodesy data (GPS and leveling) around it. The results indicate that the rigid block-like motion appears to be the basic characteristic of the kinematics of the Ordos region, and this motion is absorbed by the displacement of the faults around the block. When the faults along the northern and southern boundaries of the Ordos block are active, its eastern boundary is inactive. However, if the faults along the eastern boundary are active, the northern and southern are inactive. In recent years, the northern and southern boundaries of the Ordos block are in active. But in the long term, the Ordos block is moving southeastward relative to the Alxa and Yinshan blocks because of the strong pushing of the Tibetan Plateau on its southwestern side, and this deformation is accommodated by the counterclockwise rotation of the block itself.     

青藏高原东北缘晚第四纪活动构造的几何图像与构造转换

青藏高原东北缘所在的柴达木-祁连活动地块内的晚第四纪活动构造可以划分为主边界左旋剪切构造带、块内次级右旋剪切构造带和挤压会聚构造带等三种基本类型。在区域北东向构造应力作用下,块体发生了NE向的挤压缩短、顺时针方向的旋转和向SEE方向的挤出等构造变形。在块体内部形成了挤压推覆构造、次级剪切构造、剪切压扁构造和弧形挤出构造等四种典型的构造转换方式,实现不同方向与不同性质活动构造之间的转换平衡。     

青藏高原东北缘4个强震重点监视区库仑破裂应力的近百年变化和危险性分析

针对青藏高原东北缘地区前人基于多学科研究资料圈定的4个未来强震重点监视区,构建了顾及到中下地壳黏弹性弛豫效应的区域岩石圈模型;考虑1920-2010年期间发生在本区域及其周边的18次Ｍ_s≥７级强震在这一区域的黏弹性静态库仑破裂应力变化,和长期构造背景加载下的应力积累情况,定量分析了每个重点监视区近百年来的库仑破裂应力变化,并在此基础上初步分析了各重点监视区的未来发震危险性程度。结果表明：西秦岭断裂带监视区和六盘山断裂带监视区均处于长期构造背景场和历史地震影响共同加载应力的状况;而海原断裂带监视区和东昆仑断裂带监视区,如果不考虑长期构造背景的应力加载,则处于地震影响的卸载状况。考虑到这4个重点监视区的大震平均复发周期及上次大震事件的离逝时间,认为西秦岭断裂带监视区的未来强震危险性程度最高,海原断裂带次之,然后是东昆仑断裂带和六盘山断裂带。     

3·11日本大地震对中国东北部地区地壳形变态势的影响

以中国东北部地区的GPS观测资料为基础,研究了2011年3月11日日本东部MW9.0大地震对中国东北部地区的地壳形变场状态、活动构造的运动方式及地震危险性态势的影响。结果表明,该地震所引起的同震地壳应变场与研究区域长期地壳应变率场相对比,两者在主应变方向和大小等方面,整体上并无明显的一致性。该地震主要影响了中国东北区域应变积累水平,同震位移在瞬间所产生的应变,相当于该区域约12.7a的长期积累。而在东北以外的其他区域,同震应变对背景应变场的影响并不明显。基于同震应变以及背景应变场,选取了4个重要的活动断裂区段,利用一系列跨断裂连续GPS基线端点相对位置的时间变化序列进行分析,发现该地震使郯庐断裂北段发生了明显的左旋错动和拉张运动,且震后的变化趋势反映着轻微的继续左旋和拉张;而对于郯庐断裂的中段,该地震并没有产生明显的错动和拉张,仅使其震后的右旋运动速率有轻微的加快;对于华北地区的张家口-蓬莱断裂带,虽然在地震后约1a时期内表现为右旋挤压运动,但随后则快速回归到原有的左旋拉张运动,反映出这次地震的发生使该断裂的应力积累首先得到短暂的释放,随后区域应力又回归到原有水平;太行山山前断裂带的运动态势未受这次地震的显著影响,因而推断出此次地震的影响范围并未波及到山西地堑系。总体而言,3·11日本大地震的发生,使中国东北部区域的地壳应变积累和应力水平有所缓解,因此,在某种程度上缓解了区域的地震危险性。     

GPS连续监测鲜水河断裂形变场动态演化

利用跨鲜水河断裂的二对GPS连续观测点资料, 获得了跨鲜水河断裂高精度形变场(误差约1 mm)的动态演化轨迹. 该轨迹清晰地反映了鲜水河断裂乾宁段和道孚段形变场的明显不同, 前者为稳态、后者为非稳态. 道孚段的非稳态形变可能与鲜水河断裂在此分段并呈现东、西二支有关. 采用一多段脆韧转换带模型对形变场动态演化给出初步的模拟与解释: 鲜水河断裂南段转换带内蠕滑稳定, 而北段和道孚段呈现间歇状态且平均滑移率高于南段. 这可能与断层面介质的物理性质有关, 揭示当前断裂南段转换层强度可能高于北段, 对应于更长的发震周期.     

5·12汶川地震前后鲜水河断裂运动状况的变化——基于跨断裂连续GPS观测的认识

鲜水河断裂作为青藏高原东南部现今运动最为强烈的活动构造,因历史上一系列大震(如1786年康定7级地震、1816年炉霍7级地震和1973年炉霍7.6级地震等)的发生而一向备受关注。本文基于跨越鲜水河断裂道孚段和干宁段的两条密集型GPS剖面自2005年以来的高精度地壳运动观测资料(其中4站为连续GPS观测,23站为每年一期的非连续GPS观测),揭示出鲜水河断裂在汶川8.0级地震之前,一直保持着强烈而稳定的左旋(~10.4±1.0mm/a)兼轻微拉张(~0.3±1.2mm/a)运动。汶川地震的发生,使鲜水河断裂干宁段和道孚段近断层两侧分别发生了量值达13mm和4mm的侧向拉伸,并使干宁—道孚段发生了量值达2.5~10mm的右旋位错,因此,对其现今的左旋运动方式施加了短暂的反向抑制,但汶川地震后,鲜水河断裂的运动状况很快恢复了以往的态势。我们的研究结果表明,汶川地震的发生,使鲜水河断裂的应变积累有所消减,故在一定程度上降低了该断裂未来的地震危险性水平。另外,青藏高原东南部的GPS速度场和鲜水河断裂两侧的应变分析显示,鲜水河断裂所表现的强烈左旋差异运动是由其南侧"流滑带"的东南向逃逸远大于北侧松潘地块的轻微东南向运动所致。     

地应变计算Delaunay三角网在MATLAB与GMT环境下的相互转换

地壳应变率计算的传统方式是将GPS站点组成三角形进行计算,因Matlab与GMT在构造Delaunay三角网时采用不同的算法,对于同一套数据生成结果有明显的差异.通过研究Matlab与GMT构建三角网结果输出的数据格式,利用Perl语言编写程序将两套结果进行转换,实现Matlab与GMT软件在绘制Delaunay三角网时的相互转化并构建同样的三角网结果,绘图时再结合GMT的地形底图,取得了较好的表达效果.