中国大陆活动地块的运动与应变状态

从地壳运动与应变的角度给出了活动地块的定义,根据中国大陆及周边地区最近几年GPS观测得到的由1598个GPS站速度组成的统一速度场,估计了各个活动地块的运动与应变参数,分析了各个活动地块的运动与应变状态。中国大陆各地块存在一致的向东运动分量,但其南北分量是不一致的。西部地块存在一致的向北运动分量,东部地块存在一致的向南运动分量。在90°E以东,从喜马拉雅地块向NE方向,各地块的运动方向按顺时针方向旋转,各地块的运动速率是不相同的。从总体上看是西部大、东部小,南部大、北部小,西部大约是东部的3～4倍。各地块主压应变方向的空间分布是不相同的。在90°E以西各地块的主应变方向基本上为SN向,在青藏高原的东北部各地块的主压应变方向基本为NE向,在青藏高原东南部各地块的主压应变方向绕喜马拉雅构造东端顺时针方向旋转。各地块的主应变与剪应变率也是不同的,其中喜马拉雅、天山地块的主压和最大剪应变率最高,其次是拉萨、羌塘、滇西南、祁连与川滇地块。东部各地块的应变率较小。根据应变状态推测,喜马拉雅地块南北向的缩短速率为(15.2±1.5)mm/a,仍然是现今构造活动最强烈的地区,其次是天山地块,天山地块南北向的缩短速率为(10.1±0.9)mm/a。这两个地块目前仍处于隆升状态,从面应变看,面膨胀在中国大陆占优势,东部基本都是膨胀区,在西部面压缩与面膨胀从南向北相间分布。中国大陆的大多数东西向或近东西向断裂两侧的相对运动都是左旋或类似左旋走滑型的,大多数南北向断裂两侧的相对运动都是右旋或类似右旋走滑型的。GPS测定的阿尔金断裂中部的左旋走滑速为(4.8±1.3)mm/a,鲜水河断裂的左旋走滑速为(9.8±2.2)mm/a。地块边界断裂带的运动为地块运动创造了条件,地块及其边界的运动是协调一致的统一的,各个地块的活动程度是不相同的,统计检验结果表明,大多数地块之间的相对运动是显著的与非常显著的,这证明活动地块是客观存在的,喜马拉雅、拉萨、天山、羌塘和滇西南是活动最强烈的地块,中蒙、中朝西、阿拉善和华南是较稳定的地块,印度、太平洋、菲律宾板块与欧亚板块的互相作用力是中国大陆地块运动的主要驱动力。青藏高原地壳物质在印度板块NNE向的强烈推挤下,向NNE和NE方向运动,由于受到北部、东北部和东部地块的阻挡,经高原的东南部向印度洋方向运移,     

基于GPS应变与震源机制解应力反演喜马拉雅构造带现今地壳形变特征

喜马拉雅构造带及其临近区域是印度板块与欧亚大陆板块挤压碰撞的前缘地带.本文利用GPS实测速度场与震源机制解数据分别计算了研究区域现今地壳岩石圈表面的GPS应变场及岩石圈内部的主应力分布,研究了印度板块持续挤压作用下板块边界带地壳岩石圈现今地壳形变的空间分布特征.结果显示,南北向的剧烈挤压变形与东西向的拉伸变形是现今青藏高原南缘地壳岩石圈的主要变形特征.其中南北向的地壳挤压变形主要集中在主前缘冲断带与雅鲁藏布江缝合带之间.东西方向上,南北走向的亚东—谷露断裂是区域地壳东西向伸展变形的重要分界断裂.75°E是研究区域地壳形变的另一条显著不连续边界,其西侧地壳主压应变强度低、方向弥散且最大主压应力方向一致性较差,而东侧地壳主压应变方向与主压应力方向以及地壳水平运动速度场方向均具有较好的一致性.布格重力异常的小波多尺度辨析结果显示该分界带与循喜马拉雅西构造结楔入欧亚大陆的印度板块密切相关.     

云南地区中小地震震源机制及构造应力场研究

利用云南数字地震台网记录的区域波形资料， 通过波形反演确定了发生在云南地区的33次中小地震的震源机制. 结果表明，在川滇菱形块体内部及边界附近的地震以走滑为主，由震源机制得到的主压应力方向从北到南由北北西-南南东方向转向近南北向，张应力轴方向则主要表现为北东东-南西西或北东 南西向；在青藏高原东部地区，主压应力方向从青藏高原内部向外成放射状展布，张应力方向大多与该地区的弧形构造平行. 在28N附近地区，主压应力轴和张应力轴方向都存在较大的变化，其分界线似与龙门山断裂向西南方向的延长线相对应. 川滇菱形块体之外的地震的主压应力轴和张应力轴方向与块体内部的方向存在一定的差异. 通过与哈佛大学中强地震震源机制结果的对比发现，云南地区中小地震震源机制的反演结果与强震震源机制的结果有较好的一致性，表明中小地震的震源机制可用于该地区区域构造应力场的研究.      

GPS初步结果揭示的中国大陆水平应变场与构造变形

根据中国大陆不同来源的多个GPS区域监测网1991～1999年间的观测资料和“中国地壳运动观测网络”基本网1998～2000年的观测资料，联合处理得到中国大陆地壳水平运动速度场结果，通过最小二乘配置法建立中国大陆水平运动速度场模型，获得了基于连续介质假设的中国大陆水平应变场（或称为视应变场）初步结果. 分析了水平运动、应变场空间分布特征及其与强震的关系，并简要分析了2001年11月14日昆仑山口西8.1级大地震的区域构造变形背景. 结果表明：中国大陆中西部构造变形强烈，应变速率值高，又以青藏块体及其边缘和新疆西部最为显著. 除川滇、新疆西部外，大部分地区的近东西向断裂存在左旋剪切变形，近南北向的断裂存在右旋剪切变形. 而东部地区构造变形相对较弱. 强震通常发生在剪切应变率的高值区及其边缘，尤其是与构造变形背景相一致的剪应变率高值区. 昆仑山口西8.1级地震发生在最显著的东西向左旋剪切应变率高值区，从该区域的应变状态分析，具备近东西向断裂产生巨型走滑破裂错动的构造变形背景.     

中国大陆应变应力场研究

根据1999～2009年网络工程GPS观测资料计算得到的应变率参数,研究了中国大陆地壳的应变应力场及其地壳现今的水平活动特征。结果表明,中国大陆地壳西部青藏亚板块的压应力主方向围绕藏南和阿萨姆构造结向北、东、南依次辐射撒开。新疆亚板块自西向东由近SN向变为NE向。中国大陆东部地壳的压应力主方向自北向南由NEE变为近EW向,再变为SEE向。中国大陆主压应力作用强度西部显著大于东部。中国大陆地壳西部强于东部,南部强于北部,现今西部地壳以挤压、走滑为主,东部地壳既有挤压、走滑,也有拉张。     

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。     

中国大陆现今应变场动态

根据2004年和2007年GPS复测资料,计算出中国大陆的水平主应变数据,显示出各亚板块的主压应变轴方向与震源机制解的P轴和用地质方法得到的主压应力轴基本一致,表明在区域上和长时期中,地壳的构造应力场是相对稳定的．中国大陆西部的青藏亚板块和新疆亚板块的主压应力轴,为南北向及北北东-南南西向,受欧亚板块和印度板块相互碰撞而产生的作用力的控制;东部的黑龙江亚板块和华北亚板块的主压应变轴,为北东东-南西西向,显示出受欧亚板块与北美板块、太平洋板块碰撞俯冲产生的作用力影响,同时也受青藏亚板块和新疆亚板块侧向作用力的影响;华南亚板块的主压应变轴,为北西西-南东东向,反映出受菲律滨海板块与欧亚板块碰撞产生的作用力影响,同时也受青藏亚板块侧向作用力的影响．通过比较2004-2007年与2001-2004年的主压应变轴方向,反映出两个时间段各亚板块的主压应力作用方向基本一致,只是主应力轴方向集中程度有一定差别．前后两个时间段不同单元的面应变率显示,压性变化为主的数量减少,张性变化为主的数量有所增多．      

青藏高原及邻区现今地应变率场的计算及其结果的地球动力学意义

许多研究人员利用GPS测量的速度资料计算了地应变率场，但其结果差异较大. 本文将地质统计学中的Kriging方法引入到GPS观测的速度场研究中, 通过Kriging插值得到青藏高原及邻区均匀网格节点上的速度值，然后运用有限单元中形函数(Lagrange插值函数)的求导方法，计算每个网格单元积分点处的地应变率分量，从而获得青藏高原及邻区的地应变率场的分布. 计算结果显示，青藏高原主体处在南北向受挤压、东西向被拉张的应变状态之中，但高原东部地区则正好相反，即南北向拉张、东西向出现挤压. 青藏高原及邻区主应变率的方位与震源机制解中P轴、T轴的方向基本一致；最大主压应变率的高值区分布在喜马拉雅主边界冲断带及附近地区，高原内部出现主张应变率大于压应变率的现象，且高原内部处在拉张应变状态. 面膨胀率结果也表明，喜马拉雅山及附近地区为面收缩区，而高原内部其他地区主要为膨胀区；最大剪应变率分布清晰地显示出青藏高原周边的主要断裂带轮廓. 文中的应变率计算结果预示青藏高原及周边地区现今的地应变与较长期的地质活动之间有一定的继承关系.     

藏东应力场分析

利用GPS观测结果、震源机制解及地应力测试分析藏东地区的应力场特征。根据GPS资料得到了藏东地区的地壳应变状态，而拉萨地块内部，最大主压应变的方位为NE41．21°，羌塘地块内部的最大主压应变方位为NEl9．88°。而在川滇和羌塘地块交界的三江地区，GPS计算得到的最大主压应变方位为SE47．76°；在滇缅地块区内部，最大主压应变方位为NE46．13°根据震源机制解资料得到了藏东地壳应力状态，拉萨地块最大主压应力方位为NE78．33。，羌塘地块最大主压应力方位为NE36．24°三江地区最大主压应力方位为NE81．54°滇缅地块最大主压应力方位为NE47．000。由钻孔地应力测试得到的藏东拉萨地块主应力方位在NE65～75。之间。     

用GPS时间序列获取中国大陆微动态应变场/

基于中国大陆GPS观测在国际地球参考框架（ITRF）获得的站点位置，由三角形法通过反演逐年推算中国大陆年微动态应变场. 结果显示，研究区年微动态应变场大致以南北地震带为界. 西部地区存在方向大体一致的年主压应变优势分布方向, 方向自西向东、 由近南北向转为北东向，与近代应变场的方向一致，表明西部地区变形主要是由印度板块向北推进和西伯利亚地块相对南推形成的，且整体上仍是新构造运动的继承；东部大部分地区不存在年主应变的优势分布方向.年最大剪应变在不同地区差别很大，变化范围从4.13times;10-8~7.0times;10-10， 总体上西部大于东部. 同一区域年最大剪应变的多年变化表明，西部变化大，东部变化平缓. 年面膨胀显示，研究区大部分为压缩区，且同一区域的多年变化平缓.      

日本9.0级地震引起的应变阶分析

利用93个钻孔应变台站记录的日本9.0级地震的观测资料,计算出各个台站记录的面应变的应变阶,通过同震应变阶的张压性变化显示,日本9.0级地震可能对华东、华北和东北地区的影响以张性变化为主.利用稳定时段的观测资料进行理论固体潮标定,得到实际应变阶,利用同震应变阶分析中国大陆主要活动断裂可能受到日本9.0级地震的影响程度时...     

地震地球物理观测台网地应变数据集

作为地壳形变监测的一种手段,地应变观测可监测微尺度下的地表应变变化,其分辨率一般为10-9。目前地震地球物理观测台网在网运行的洞体应变观测台站有111个,分量钻孔应变观测站59个,钻孔体应变测站有68个,产出数据包括原始观测数据、台站预处理数据和产品数据,可为地震研究、地球动力学研究提供重要的数据支撑。     

武都分量钻孔应变在汶川MS8.0级地震前的异常变化分析

通过对武都应变台多年应变资料的处理分析后发现,在汶川8.0级地震发生前,武都台应变有显著的前兆异常变化,它与昆仑山口西8.1级地震前出现的异常有很高的相似度.昆仑山口西地震和汶川地震前都有“α-β-γ”形变阶段,在不同的前兆异常阶段,异常形态有明显的差异,而且各具特点.尤其在β1阶段,EW道、面应变、差应变的异常变化（中期异常）都出现在震前2-3年,持续时间约1年多,而且异常都非常显著.本文详细分析了武都台应变在各个阶段的前兆异常变化特征,并就其原因进行了初步分析.     

循环加载高压流变实验中塑性应变分析

在三轴应力下的流变实验中，通过循环加载方法测出轴向应变，轴向塑性应变和弹性模量随差应力的变化，再根据多孔介质有效弹模理论，计算出岩石变形中孔隙度的变化，在假定岩石骨架不可压缩下，得到体积膨胀应变，然后通过总塑性应变与扩容机制和位错机制应变的关系，分解出位错应变，结果表明：在低围压下（＜100MPa），扩容应变占优势，并伴随着部分位错应变，在高围压下（＞100MPa），位错应变占优势，只有较小的扩容应变。     

Design parameters for borehole strain instrumentation

The response of a borehole strain meter to hydrostatic and shear deformations in an isotropic medium is calculated to facilitate optimum instrument design and produce instrument response factors for parameters typically encountered in installed instruments. Results for an empty borehole are first compared with results for an instrument in intimate contact with the surrounding rock. The effects of the grout used to install the instrument are then examined. Where possible, analytic forms for the response factors are given. Results for typical installations are then presented in graphical form for optimizing instrument design in an environment of known elastic parameters. Alternatively, the results may be applied in the measurement of unknown strain signals, to correct for instrument response or to provide in-situ estimates of the elastic properties of the environment by examination of observed strain response to known strain signals.     

钻孔应变在新疆地震预报中的应用实践

简要总结了新疆十几年来,利用钻孔应变资料进行地震预报的实践。指出用钻孔应变资料预报地震是可能的,尤其是短临预报更是行之有效。实践证明打破年变规律是大震应变异常的主要特征。指数曲线是临震异常的具有规律性的可靠依据。压一张一发震的力学过程是应变异常的动态特点。     

易县地震台分量钻孔应变观测数据分析

选取易县地震台YRY-4型分量式钻孔应变仪2012—2020年观测数据,进行Venedikov调和分析,并对2015—2020年四分量数据S₁、S₂、S₃、S₄进行自洽检验,发现应变观测数据连续性、可靠性较高。选取该台2018—2019年钻孔应变原始数据S₁、S₂、S₃、S₄,利用面应变S₁ + S₃、S₂ + S₄相关系数,分析河北省3次M_L≥4.0地震前数据异常变化,并利用剪应变S₁ - S₃、S₂ - S₄的大小,分析受抽水干扰的NE分量主应力方位角,判断干扰源方位,结果发现：①面应变与剪应变在地震发生前均会出现异常变化,且剪应变异常变化幅度较大,应与震中相对于观测井的位置有关;②对于受抽水干扰的钻孔应变NE分量,利用剪应变固体潮数据推算主应力方位角,可得干扰源在钻孔应变观测室NW80.96°方位,与实际位置存在一定偏差。     

组合岩样破裂孕育过程中应变场的动态变化特征

利用花岗岩和砂岩拼合样品，进行双轴加压单面直剪试验，结果表明，对于力学性质差异很大的两种岩石的拼合岩样，破裂孕育过程中岩样上的应变是不均匀的，有的地方很高，有的地方很低。在大破裂发生前，应变在一些点沿原趋势加速上升或下降，在一些点则与原趋势相反，转而下降或上升，还有的点则基本平稳不变。应变场变化的共同特征是：①先出现高应变巾心，接着这个中心沿未来剪切缝从砂岩边缘向拼合岩样中部转移，而原先的高应变中心却逐步变成低应变区——应变空区。②主破裂不是发生在高应变中心，而是在应变空区或高应变中心转变而成的低应变中心处，直至主破裂发生。③微破裂和宏观破裂都由砂岩向花岗岩方向发展。     

青海省钻孔应变资料典型干扰特征分析

分析了青海省境内6套YRY-4型分量钻孔应变仪观测资料的可靠性,详细研究了每套资料的干扰因素及特征,结果认为地下水和气压等因素是YRY-4型分量钻孔应变仪的主要干扰因素,但由于各观测点气候及地质水文条件的不同造成了干扰程度的差异.     

钻孔应变仪在地震前的记录及地震预测

１９８５年以来,在新疆进行了钻孔应变连续观测,已积累了大量可贵资料,曾多次记录到地震前的应变异常变化。将这些资料用之于地震预测,取得了一定的成效。本给出了其中７个地震前的记录实例,并简要介绍了地震预测的情况。