基于高斯距离加权格网法研究华北地区地壳形变特征

分析了高斯距离加权格网法计算应变率的原理和特征,研制了相应的计算程序,并用于华北地区现今地壳应变特征研究。基于华北地区1999～2009年的GPS观测结果,研究了确定高斯平滑半径的原则和方法,并给出华北地区地壳形变多个应变率物理量的分布。结果表明,基于150 km高斯平滑半径计算水平速度梯度能够较好地分辨华北地区的应变率空间变化特征,首都圈地区地壳以张渤带上的左旋剪切为主,其中唐山-秦皇岛地区同时存在南北向的拉张变形;山西带整体表现为沿断裂的右旋剪切变形,同时兼具“南挤北张”特性;郯庐断裂带整体形变特征不显著,在南北两端局部区域存在较小的剪切形变;鄂尔多斯块体内部比较稳定,北缘以拉张和左旋剪切变形为主,西缘表现为左旋剪切以及EW向的挤压特征,南缘的秦岭块体南北两侧分别具有左旋剪切和右旋剪切的特性,东西两侧分别表现为正断拉张与逆断挤压特征。     

参考框架选取对连续GPS网测站坐标时间序列分析结果的影响

针对中国大陆构造环境监测网络（CMONOC）坐标时间序列分析,研究选取3种不同空间尺度的参考框架以及考虑不同相似转换参数对测站速度场、年周期项及残差时间序列的影响。结果表明,对于中国大陆这样大范围、长时间连续观测的GPS网,采用全球框架坐标时间序列分析结果更加稳定,对转换参数选择不太敏感;但采用区域框架,特别是接近研究区域的小区域框架能够反映出更显著的区域形变特征,对于进一步研究其动力学机制是有利的。     

基于Z指数的晋中地区干旱变化特征及成因分析

为揭示晋中地区干旱形成机理和发展趋势,通过对历史文献记载的干旱年份进行整理,分析了大旱、特大旱出现的频率以及百余年来发生的干旱链,再利用晋中地区各雨量站1958—2020年逐月降水资料,通过线性回归、Z指数法、小波分析等方法分析季节、年际以及年代干旱变化,并结合历年成灾面积和减产量,分析了农业三大关键期的干旱特征和规律。最后通过地形地貌、气候特征、大气环流、河网密度等因素分析了干旱的成因,为当地抗旱减灾提供参考。     

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中国地震科学实验场BDS-3定位精度和地壳运动初步分析

我国BDS-3卫星导航系统于2020年7月建成,并为全球用户提供服务,自此开始,中国地震科学实验场(简称“实验场”)的GNSS测站相继接收BDS-3卫星数据,目前已经积累了2年多的观测数据,为BDS-3应用于川滇地区地壳运动监测提供了重要平台和数据保障。为评估实验场BDS-3观测数据的精度及其应用于地壳监测的可行性,本文首先根据各测站所记录的BDS-3的B1I和B3I两个频点的多路径效应和信噪比与卫星高度角之间的关系,对BDS-3的数据质量进行评价。然后,基于高精度数据处理软件GAMIT/GLOBK (10.7版)对各测站同期记录的BDS-3和GPS数据分别进行处理,得到BDS-3和GPS坐标时间序列。基于包括线性项、年周期项和半年周期项等分量的函数模型,利用极大似然法分别对BDS-3和GPS时间序列进行拟合估计,得到各测站的线性速度、年周期和半年周期信号,并对拟合结果对比分析,评定BDS-3和GPS的定位精度。最后,讨论BDS-3定位精度的影响因素和BDS-3水平速度场的区域性特征。研究表明：实验场BDS-3与GPS原始数据质量相当,BDS-3坐标时间序列的均方根残差(RMS)的平均...     

青藏高原东北缘地壳应变与应力特征研究

青藏高原东北缘是青藏高原隆升和变形的前缘,地壳变形剧烈,研究其地壳运动和变形对理解该区的构造活动特征和动力学机制具有重要的意义。本研究收集1991—2016年的GNSS速度场数据,采用多尺度球面小波方法计算应变率张量,分析主应变率、面应变率和最大剪应变率的空间分布特征。面应变率结果显示青藏高原东北缘大部分区域具有轻微的压缩,平均压缩率小于15 nstrain/a,压缩率较高的区域集中在青藏高原东北缘的边缘地区,其中祁连山断裂带和海原断裂带区域的面压缩率大于20 nstrain/a。东昆仑断裂带、祁连山断裂带、海原断裂带和六盘山断裂带具有较高的剪应变率,最大约为40 nstrain/a。研究还收集青藏高原东北缘1904—2021年2.0级以上地震的震源机制解,通过区域阻尼应力反演方法得到该区域的应力场,最大主应力方向显示青藏高原东北缘35°N以南的区域表现为近EW向的挤压,而35°N以北的区域表现为NE向的挤压。根据最大、最小主应力的倾角把研究区划分为正断、逆冲和走滑3类区域,发现青藏高原东北缘内部的大部分区域和六盘山断裂的北部区域表现出走滑的运动特征,而祁连山断裂带、海原断裂带和西秦岭...     

利用GPS数据研究中缅边界地区现今地壳形变特征

中缅边界地区位于缅甸弧东缘—青藏高原东南缘—巽他板块的衔接地带,地质构造复杂,区内多条活动断裂横跨中缅两国.为了研究中缅边界地区现今地壳形变特征,本文收集处理1998至2020年中国和缅甸的GPS数据,获得了中缅边界地区高空间分辨率的GPS速度场,并采用多尺度球面小波方法计算了多尺度应变率场.结果表明：（1）印度板块向缅甸块体东侧强烈挤压俯冲作用导致位于缅甸弧的GPS测站以约30 mm/a的速度沿NNE向随着印度板块向青藏高原推挤,缅甸弧地区剪切应变积累明显,主压应变率在弧外侧表现为垂直构造走向的近东西向挤压,在弧内侧与伊洛瓦底江盆地表现为平行构造的近南北向挤压.实皆断裂处于主应变率与剪应变率的高值区,存在分段活动性：北段两侧的速度呈现明显的差异,剪切应变积累显著,呈现右旋剪切运动和缩短;中段以约20 mm/a的速度向NNW向运动,具有右旋走滑兼拉张特征.（2）川滇块体围绕东喜马拉雅构造结顺时针旋转,GPS速度方向从构造结北侧的近东西向运动偏转到川滇菱形块体为向南或东南运动,并在滇西南地区呈弥散型分布,速率向东南逐渐减小.其中,小江断裂带总体为左旋走滑.红河断裂中段具有较低的走滑速率,...     

地球模型对季节性负荷形变计算的影响——以川滇地区为例

利用川滇地区的GNSS和GRACE数据,结合不同地球模型和负荷理论,研究了地球模型对地表季节性负荷形变计算的影响,该工作对于选取合适的地球模型开展负荷形变研究具有一定的参考价值。研究表明：(1)川滇地区GNSS观测的地壳垂向季节性形变振幅为20 mm左右,GRACE反演的垂向形变与GNSS的结果相位一致,振幅存在差异。(2)区域地球模型的负荷勒夫数与其他地球模型的差异较大,且负荷勒夫数h_n对地球结构的变化较为敏感。(3)区域地球模型可以改善GRACE反演的负荷形变结果,从而减小与GNSS观测结果的差异。(4)川滇地区大部分GNSS测站的加权均方根比值减小量呈现由东北向西南方向逐渐增加的变化趋势。     

2022年泸定6.8级地震GNSS同震形变场及其约束反演的破裂滑动分布

2022年9月5日四川省甘孜州泸定县发生6.8级地震,地震发生在川滇菱形块体东边界鲜水河断裂磨西段西侧附近.本文基于震中350 km范围内中国大陆构造环境网络和中国地震科学实验场118个GNSS连续站数据,观测获得了精细的同震形变场,结果显示：同震形变跨发震断层呈空间对称分布,表明本次地震具有显著的左旋走滑特征;记录到的最大同震形变发生在震中距40 km的SYD5(石棉安顺场)站,东西向和南北向形变量分别达到-22.0±1.2 mm和11.6±0.9 mm,震中距100 km以外测站的水平同震形变均小于5 mm;垂向同震形变不显著.结合走向163°和倾角77°的发震断层模型,本文对发震断层面的同震破裂滑动分布进行了反演,结果显示：同震滑动主要集中在主震东南侧余震空区0～15 km深度范围内,且破裂达到了地表,同震释放的地震矩与矩震级为M_W6.57地震相当.结合理论同震形变场、主应变场和邻近区域主要活动断裂库仑应力变化的空间分布特征,本次可能导致处于强闭锁和地震空区的安宁河断裂石棉—冕宁段未来发震风险性增强.     

华北地区GPS基准站坐标时间序列噪声特征研究

利用华北地区GPS连续运行基准站网络2008-08~2013-04观测数据,分析36个基准站坐标时间序列的噪声特征。利用区域堆栈滤波方法对GPS单日解坐标时间序列进行共性误差剔除,使用极大似然估计准则定量估计坐标时间序列的噪声特性,并分析有色噪声对测站计算速度的影响。结果表明,华北地区GPS基准站坐标时间序列的共性误差在N、E和U方向分别约为1 mm、1 mm和3 mm,且共性误差具有类似闪烁噪声的特性;共性误差剔除前,坐标时间序列的噪声特性可以用可变白噪声加闪烁噪声模型或可变白噪声加幂律噪声模型来描述;共性误差剔除后降低了坐标时间序列噪声中闪烁噪声的成分,突出了本地效应部分噪声,坐标时间序列的噪声特性可以用可变白噪声加闪烁噪声和随机漫步噪声模型或可变白噪声加幂律噪声模型来描述;最优噪声模型计算的速度误差比仅考虑可变白噪声所计算的速度误差增大5~8倍;剔除共性误差,可使测站速度的精度获得40%左右的提高。