基于GPS观测的红河断裂带现今变形特征

以川滇地区1999—2007年、2009—2013年和2014—2016年三期GPS速度场为约束,利用块体整体旋转与线性应变模型(RELSM)和剖面法分析了红河断裂带现今不同时期运动特征.结果表明,红河断裂带整体运动特征是右旋走滑,北段和中段兼具拉张运动的特征,南段是挤压运动的特征.RELSM模型表明,2009—2013年红河断裂带北段走滑速率拉张速率分别增大到4.5±0.9 mm/a、5.2±0.4 mm/a,南段走滑速率增大到4.7±0.3 mm/a;2014—2016年红河断裂带北段走滑速率和拉张速率减小到0.9±0.7 mm/a、2.3±0.3 mm/a,中段和南段垂直断裂带方向的拉张速率分别增大到4.7±0.6 mm/a、-7.6±1.4 mm/a.由GPS速度场剖面可知:红河断裂带北段以稳定的滑移速率进行应变积累,断裂带变形宽度达到170 km,闭锁深度在18.4 km左右,2009—2013年红河断裂带中段右旋走滑速率增加到7.8 mm/a,变形宽度和闭锁深度都有所减小,南段拉张速率增加到-7.8 mm/a;2014—2016年红河断裂带中段和南段闭锁深度和变形宽度进一步减小.     

红河断裂带闭锁程度和滑动亏损分布特征研究

利用1999~2013年青藏高原东南缘的GPS速度场观测数据,采用DEFNODE程序反演红河断裂带走滑速率、三维闭锁程度和滑动亏损分布。反演结果表明:红河断裂带北、中、南段右旋走滑速率分别约为(5.9±1.2)mm/a,(4.8±0.6)mm/a和(4.3±0.4)mm/a,在地表以下6km的闭锁程度分别为0.43,0.22和0.25,其滑动亏损速率分别为3.3mm/a,2.6mm/a和2.3mm/a,红河断裂带闭锁程度和应变积累程度都比较低,与近年来红河断裂带整体活动微弱的现状相吻合。     

利用GPS资料反演海原-六盘山断裂带闭锁程度与滑动亏损分布

利用中国大陆GPS水平速度场数据,基于块体旋转与块体边界断层闭锁模型,反演了海原-六盘山断裂带中各断裂的闭锁程度与滑动亏损分布,并结合反演结果对该断裂系统的强震危险性进行了分析。结果显示:海原-六盘山断裂带中的金强河断裂、毛毛山断裂和六盘山南段闭锁程度最强;滑动亏损高值出现在金强河断裂、毛毛山断裂和老虎山断裂,而六盘山断裂整段滑动亏损均较小,应变积累缓慢;其他断裂闭锁程度与滑动亏损均相对较小,其中,海原断裂(狭义)闭锁程度最弱,滑动亏损也仅分布于断层浅部。结合历史地震情况,分析认为金强河断裂、毛毛山断裂以及六盘山南段在未来一段时间内强震危险要高于其他断层段。     

基于GPS观测数据的云南地区地壳形变特征研究

利用1999~2013年间多期GPS观测数据,将云南地区分为5个活动块体,研究区域现今水平运动特征、应变特征以及各块体的运动特征,反演主要活动断裂带的走滑速率。结果表明,区域水平运动具有北强南弱的特征,小江断裂带、红河断裂带对云南地区构造活动具有明显控制作用,改变了断裂带两侧的运动特征;区域应变具有明显的差异,西部以拉张应变为主,东部小江断裂带周边地区拉张和挤压应变均衡且为强应变区,滇东地区应变较小;各块体运动方向与速率存在差异,滇东块体为逆时针旋转,其余块体顺时针旋转;基于块体模型反演的主要断裂带的走滑速率与地质方法获取的走滑速率具有较好的一致性。     

利用GPS数据研究川滇块体东边界主要断裂带运动特性

利用1999～2007时段的GPS速度场,对块体刚体旋转模型、块体整体旋转与均匀应变模型及块体整体旋转与线性应变模型的速度残差及无偏性进行估计;针对川滇块体东边界主要断裂带变形的复杂性,结合3种块体变形模型,求得各断裂带的平均滑动速率,并给出了该研究区域断裂带的近场滑动速率。在确定各断裂带可能变形宽度的基础上,利用断裂带构造变形定量分析方法确定了鲜水河-安宁河-则木河-小江断裂带的相对闭锁且剪切应变积累速度较高的异常区域为安宁河断裂带。     

小江断裂带地壳运动特征及地震危险性研究

利用1999~2013年间川滇地区的GPS速度场观测数据和块体模型研究小江断裂带地壳运动特征及地震危险性。结果表明:小江断裂带闭锁程度较高,应变量积累较大,在地表以下6km的闭锁程度约为0.94,滑动亏损速率约为(9.2±0.4)mm/a,整条断裂带左旋走滑速率约为(10.8~12.1)mm/a。结合小江断裂带上的历史地震数据估算,小江断裂带未来地震最大震级为7.3级,与近年来断裂带活动较为活跃相吻合。     

汶川地震后龙门山断层中段愈合过程的GPS时间序列反演

利用汶川地震后、芦山地震前3年时间(2010.30—2013.30)的GPS连续站时间序列结果,采用TDEFNODE负位错反演程序,对龙门山断层中南段闭锁程度和滑动亏损速率动态演化进行了反演计算与分析,并讨论了汶川地震后断层中段的愈合过程和西南段的大震背景。结果表明:①汶川地震震中周边破裂区域的闭锁程度逐渐增强,由2010年基本处于蠕滑状态,至2013年处于较强闭锁状态;闭锁范围也逐渐增大,由汶川震中西南方向逐渐趋近震中位置,表明该部分断层正在快速愈合。汶川震中北东方向的大部分破裂区域依然处于蠕滑状态,表明该部分断层还未开始愈合。②芦山地震震中附近及其西南方向断层一直处于强闭锁状态,且完全闭锁区域的滑动亏损速率逐年减小,可能表明愈合区域分担了部分巴颜喀拉块体对四川盆地的挤压作用。以上结果表明,龙门山破裂断层不同段震后愈合过程和活动特征都有显著差异;处于强闭锁状态的龙门山断层西南段,在挤压弹性应变快速积累的情况下,发生大震的背景有所增强。     

南北地震带北段近期地壳变形特征研究

利用1999～2007期和2007～2009期GPS速度场、应变率场、断层滑动速率和GPS速度剖面等数据,识别出了南北地震带北段主要断裂带及其邻近地区的显著变形差异。结果表明,庄浪河断裂带左旋剪切变形明显增强,祁连地块北边界左旋剪切变形明显增强;2007～2009期六盘山断裂和海原断裂带挤压变形也有所增强,但量值不大。上述特征表明,庄浪河以东地区存在较高的应变积累背景。     

川滇地区近期地壳变形动态特征研究

基于1999年以来的GPS观测数据,重点分析了川滇地区近期的变形特征,计算给出了该区域主要断裂带的滑动速率,并结合GPS剖面初步识别了断裂带所处的孕震阶段。结果表明,红河断裂带始终处于弱形变区域,值得进一步关注;汶川地震后,由于研究区域应力场的调整和应变的重新分配,使得安宁河断裂带的活动变化较小,逐步趋缓,走滑分量存在明显趋缓现象,并且安宁河断裂带的闭锁深度在一定程度上有所增加;小江断裂带的走滑分量存在明显趋缓现象,显示存在强闭锁现象,小江断裂带平行于断层方向GPS速度剖面显示断裂带两侧变形平缓且变形范围较大;昭通、莲峰断裂的挤压和剪切变形积累均存在弱化现象,可能预示该区域挤压应变积累背景较高。     

喜马拉雅主逆冲断层闭锁程度与滑动亏损特征研究

基于融合的GPS速度场结果,使用DEFNODE负位错反演程序估算了喜马拉雅主逆冲断层（the main Himalayan thrust,MHT）的闭锁程度和滑动亏损空间分布,并结合剖面结果分析了断层远、近场的运动特征。结果表明,MHT的闭锁深度基本达到18~24 km,断层面闭锁宽度达到102~136 km,两次历史大地震破裂区域之间的未破裂段落和未发生大地震的段落闭锁深度更深,闭锁断层面更宽,2015年尼泊尔Mw7.8大地震就发生在两次大地震破裂区域之间的段落;MHT总滑动亏损速率和垂直断层挤压滑动亏损速率自东向西逐渐减小,平行断层右旋滑动亏损速率则基本上自东向西逐渐增加;MHT 3条剖面拟合结果也反映出其存在很强的闭锁。根据估算的此次Mw7.8地震的复发周期230年和最近500多年发生的大地震分布,认为MHT整条段落尤其是尼泊尔西部与印度接壤处和可能还没有破裂的不丹地区依然有发生8级大地震的危险。     

Geodetic measurement of horizontal strain across the Red River fault near Thac Ba, Vietnam, 1963–1994

Geodetic measurements from 1963 through 1994 are used to estimate horizontal strain rates across the Red River fault near Thac Ba, Vietnam. Whether or not this fault system is currently active is a subject of some debate. By combining: (1) triangulation from 1963, (2) triangulation in 1983, and (3) Global Positioning System (GPS) observations in 1994, horizontal shear strain rates are estimated without imposing any prior information on fixed stations. The estimated rates of shear strain in ten triangular subnetworks surrounding the fault trace are not significantly different from zero at 95% confidence. The maximum rate of dextral shear is less than 0.3 μrad/year in all but one of the triangles. The estimates help bound the slip rate in a simple elastic dislocation model for a locked, vertical strike-slip fault. By assuming a locking depth of 5–20 km, the most likely values for the deep slip rate are between 1 and 5 mm/year of right-lateral motion. These values delimit the 23% confidence interval. At 95% confidence, the slip rate estimate falls between 7 mm/year of left-lateral motion and 15 mm/year of right-lateral motion. Received: 18 November 1997 / Accepted: 28 January 1999     

环渤海及营口-潍坊断裂带位移场演化特征

针对渤海周边地区及营口-潍坊断裂带,收集并统一处理该地区1999年以来的GPS数据,依据最新的观测成果跟踪该区域地壳运动的动态变化;采用块体运动方程计算营口-潍坊断裂带的活动速率,并分析该断裂带的活动性质。结果表明,1999-2010年营口-潍坊断裂带为右旋,2011-2013年为左旋,日本3·11地震使北北东向营口-潍坊断裂带改变了走滑活动性质,反映了3·11地震使华北东部区域应力场有明显地变化,也表明华北地区的构造活动受印度-欧亚碰撞带和太平洋-欧亚板块俯冲带的活动程度制约。日本3·11大地震使本区拉张显著,应变能有一定卸载性变化。本文的研究结果对于理解营潍断裂带地震活动性与规律及区域动力学状况具有一定的参考价值。     

汶川地震GPS形变约束的破裂分段特征及滑移

为了解2008年汶川地震破裂分段特征及滑移,采用弹性位错模型和模拟退火算法,数值模拟汶川震区密集的GPS同震形变。结果表明,GPS同震形变场至少需要用铲状的映秀-北川五断裂加上灌县－江油断裂来模拟,该模型对GPS数据的符合程度与汶川地震滑动分布模型相当,基本反映了汶川地震破裂特征。映秀－北川断裂总长255~294km。南段以逆冲为主,分上下两层,最深达30km。中段右旋走滑和逆冲都很大,而北段以右旋走滑为主。映秀段地震周期最短为3000年。破裂上层深度14km可能是龙门山中央断裂的闭锁深度。汶川地震可能源于相邻块体的相对运动和挤压、深部滑脱或浅部闭锁,在薄弱构造处首先爆发地震。     

渭河盆地构造应力场有限元数值模拟

依据渭河盆地活动构造特征及深部地层结构,以高精度GPS成果为边界条件,构建了区域三维有限元模型,并将模拟断裂运动性质及区域构造应力场,与地质地球物理的结果对比检验了模型模拟结果合理性。数值模拟结果更加精细地揭示出,陇县-马昭与韩城-华县断裂是渭河盆地中部与东、西部构造应力场差异的明显分界带,两条断裂夹挟的盆地中部区域是拉张应力（NW-SE向）集中带,陇县-马昭断裂以西则呈显著挤压应力（近E-W向）,韩城-华县断裂以东以NE-SW向挤压应力为主;而礼泉-蒲城-合阳断裂又为盆地中部区域南、北两侧构造应力场差异分界带,断裂南侧较北侧呈现出更显著的NW-SE向拉张应力,该特征与断裂南侧构造地裂缝较北侧更为发育相对应。