北京平原区地面沉降水准监测网参考基准稳定性研究

地面沉降水准测量参考基准的合理选取对获取真实地表形变场信息至关重要.文中在充分收集、整理北京平原区7座深层基岩标历年水准测量资料基础上,系统分析了基岩标历年水准形变特征;探讨了水准测量累计误差对基岩标微小形变的影响;采用秩亏自由网平差算法联合平均间隙法和单点检验法,对7座深层基岩标稳定性进行定量评价,查找每期观测中位移变化显著点和相对稳定点,构建变形函数模型.研究表明:(1)7座深层基岩标所呈现出的微小形变量,受到多种复杂因素综合影响,基岩标形变量是其自身形变与测量误差耦合作用的结果,特别是长距离水准测量所产生的累计误差效应对其结果影响较大.(2)基岩标稳定性评价中,王四营站基岩标J_1、望京J_2、天竺J_3、平各庄J_5和张家湾J_6这5座基岩标均呈相对稳定状态,可以作为区域地面沉降水准测量稳定参考基准点.(3)将评定的5座稳定基岩标纳入水准网中,联合玉渊潭水准原点,构建北京平原区地面沉降附合水准监测网,其平差结果与站内分层标之间Pearson相关系数均高于自由水准网,说明利用具有多个稳定起算基准的附合水准网代替以往自由水准网,可以有效降低自由网中沉降量不正常跳跃现象,使测量成果更符合地面沉降客观形变规律,提升监测精度.     

利用GNSS高程序列确定复测水准网参考基准的试验研究

精密水准测量数据的处理一直以来存在不少问题,尤以数据处理基准和误差累积传递等两个问题长期困扰水准观测资料的深入分析与应用最为突出.在利用多期复测数据进行形变分析研究中长期以来基本上都是采用假设某一空间点为相对稳定的参考点(平差基准),在此基础上进行平差计算,获得相对于该参考点的位移信息.     

提高短水准测量精度的探讨

一、前言在地壳形变测量中,水准测量是为了监测地壳的垂直形变。按照不同的监测任务,它又可分为区域水准网和流动水准点两种。通过定期的重复观测,对数据进行适当的处理后,可获得较大范围地壳垂直形变势态;跨断层短水准测量则是在活动断裂两测,布设三四个测点,组成测段长度一般不超过一二百米的小水准环。分析短水准测量资料,同样可得到断层垂直运动信息。而且短水准测量具有施测方便,外界干扰少,精度高的优点。     

北天山流动水准测量资料前兆异常分析

应用卡尔曼滤波法计算处理了北天山地区跨断层流动水准观测资料,分析了断层异常特征。结果表明,北天山地区跨断层流动水准资料较好地反应了各断层地震前后地壳垂直形变运动特征。流动水准测量对北天山地区5~6级以上地震有较好的震前反映,前兆信息明显。跨越同一断层的各水准测线垂直运动速率不一致一定程度上显示了地震前兆异常,速率变化大小对地震震级具有一定预示意义。     

近期华北地区垂直形变

2008年上半年华北区域精密水准复测结果表明,遵化—唐山、延庆—北京—安平、大同—山阴—阳明堡3条南北向的水准路线测量结果显示“南升北降”的垂直形变特征.汶川地震后又进行了复测,复测结果显示这种“南升北降”垂直形变态势有所恢复.从测量误差分析形变量可信度的角度推断,几条水准路线的垂直变化量都不显著,因此对垂直形变的可信度产生疑问.     

关中地区垂直形变场及其动态演化特征

应用关中地区20余年的精密水准资料，用分段线性速率动态平差法进行统一起算基准的拟稳平差计算．得出了197l～1976、1976-1980、1980-1986和1986～1996年度的垂直形变速率图，从动态的观点研究了关中地区地壳垂直形变场的演化特征。研究结果表明：（1）地壳垂直形变场有规律的变化与区域应力-应变场的微动态活动有关，青藏亚板块和华北亚板块对关中地区的构造变形交替起主导作用，并产生了不同形变特征；（2）地壳垂直运动不是线性的。有加速、反向和停顿，长期平均垂直运动速率低于各时段的变化；（3）地壳垂直变化与断裂活动密切相关。垂直形变的逆继承性构造活动时期远小于继承性构造活动时期；（4）西安是一个特殊沉降区。由于过量开采地下水引起地面急剧下降。     

北京天津地区垂直形变剖面复测结果的GPS检验

利用北京和天津地区的28个GPS连续观测站资料（资料截至2008年8月）计算得到的垂直向时序结果,分析各个GPS连续观测站垂向分量的变化特征,计算得到2007～2008年北京天津地区GPS站垂直运动速率,并与水准测量计算得到的2007～2008首都圈地区垂直形变速率进行比较;通过寻找水准测量路线附近的GPS站点,相应于水准的初测和复测时段,计算得到GPS路线剖面图,将GPS与水准2个时段的剖面结果进行对比分析。通过水准和GPS结果的这种“由面到线”的综合比较分析,得出初步的结论：从趋势上看,GPS与水准的结果是相似的,GPS结果同样反映了2008年北京东南附近区域有隆升的迹象,但量值比水准结果小,水准结果所反映的“南升北降”的特征在GPS结果中得到一定程度的验证和体现。     

四川及邻区地壳垂直形变特征与地震的关系

对四川及邻区五十年代至八十年代的精密水准复测资料进行处理，绘制了四川及邻区的地壳重直形变速率图、垂直形变速率梯度图和垂直形变速率梯度矢量分布图。结合研究区内构造特征，对上述图件进行分析。指出数处呈四象限分布的图像，结合地震活动进行解释，确定了研究区未来的地震危险区。     

京津水准复测与垂直形变特征

利用京津城际铁路水准测量资料,绘制了京津地区垂直形变图,发现京津城际铁路水准复测结果同样也出现了与首都圈地区同期水准测量相一致的"南升北降"垂直形变异常现象.分析认为应加强首都圈乃至华北地区的形变监测,为判定形变发展趋势提供依据.     

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.     

论地面垂直变形监测中应用GPS技术的可能性

用ＧＰＳ技术传递高程基准时需要知道精确的大地水准面与椭球面之差。但在垂直变形的特定情况下,人们关心的是高程的变化而不是高程本身。提出在地面沉降监测中可用站坐标系下的Ｕ分量变化代替水准测量高差的变化。分析了这一方法的可能误差和大小。根据１９９５～１９９８年连续４年的ＧＰＳ与精密水准笃比观测,验证了方法的实际精度,表明在地面沉降监测中有可能用ＧＰＳ技术代替精密水准传递高程基准。     

基于区域水准和跨断层资料分析云南地区地壳形变

为了获取云南地区现今地壳形变和断层活动特征,收集了云南地区1992—2016年的2期精密水准观测资料,采用基于GNSS连续站垂直形变资料约束的平差方法,对区域整体地壳垂直形变特征进行了分析,结果显示滇西北区域地壳整体表现为隆升,垂向速率为2—3mm/a,滇南区域显示地壳沉降速率为-1—-2mm/a,并在下关—永胜和思茅—景谷一带存在地壳形变高梯度带。收集了该地区30多年的跨断层场地观测资料,计算了所跨断层的三维活动量,得出了断层现今活动状态和异常特征,认为滇西北和滇中南地区的场地多数表现出异常活动的现象,其中楚雄、剑川和永胜的监测断层现今表现出与地质背景相反的走滑和拉张特征,峨山、建水和通海场地所处断层在张压性质上与地质背景相反。结合区域水准和跨断层观测分析结果,从“面”和“线”上得出滇西北和滇中南地区存在地壳形变和断层活动异常,构造应力积累较高的结果,加之缺震背景显著,认为应关注该区域中强地震的危险性。     

复测水准网动态平差及其在川滇地区垂直地壳形变中的应用

以1995—2016年川滇地区实测水准资料为例,分别采用动态经典平差、拟稳平差、伪逆平差和GPS速率约束平差4种平差方法进行平差计算,分析探讨4种平差方法在水准网平差处理时的适用条件及优缺点;最后分析了1995—2016年川滇地区的地壳垂直形变特征。结果表明:①在条件具备的情况下,GPS速率约束平差优于动态经典平差、拟稳平差和伪逆平差,主要体现在GPS速率可知、平差后速率误差明显减小,且能有效地抑制误差的传播与积累;而拟稳平差、伪逆平差虽优于动态经典平差,但同样存在着基准假定的问题;②1995—2016年川滇地区整体处于差异隆升阶段,只有四川盆地、滇西北和滇南少部分区域下沉,跨断裂剖面结果显示几条断裂带以继承性运动为主。     

中国沿海海面变化的均衡基准

验潮得到的是相对于验潮水准点的海面变化。为了研究整个中国沿海的海面变化,必须对各验潮站得到的结果进行统一的归算。 本文提出采用沿海陆地地壳垂直运动的均衡基准,作为归算的依据,并利用五十至八十年代的精密水准复测资料建立了这一基准,求得了十五个验潮站的验潮水准点相对于该基准的垂直运动速率,为统一归算提供了依据     

用大地形变判定强震危险区的指标体系及河西地区垂直形变场演化

提出了表征地壳垂直形变场定量特征的地壳垂直运动准加速度及体积变化率两个新指标,利用甘肃河西地区７０年代以来的５期复测水准资料计算了地壳剪切变形率、扩张变形率、体积变化率、速率增量、准加速度等各项指标,并分析了这些指标与强震危险区判定的关系．系统地研究了该地区垂直形变场的演化过程．     

华北北部地区地壳垂直形变演化特征及断裂活动性分析

基于华北北部地区3期复测区域精密水准及跨断层形变测量资料,计算得出1985—2015年多个时间段的地壳垂直形变速率。并结合跨断层形变观测资料,分析区域内主要断裂的活动性,明确该区域的整体地壳垂直形变演化趋势及地震危险性。结果表明:除强下沉区外,华北北部地区以继承性运动为主,太行山山前构造带以西总体上升,华北平原下沉,燕山块体较为稳定。张家口—渤海构造带西段总体活动水平较低,山西断陷带中北段断裂总体以张性正断层活动为主,两条断裂相交错区域是垂直形变高梯度集中区,且中强地震发生频次相对较高,需持续和重点监测。     

山东近期垂直形变场活动特征与其未来地震的初步探讨

前言 山东是我国多震的省份之一,从有史记以来,曾发生过多次破坏性地震。地震是地壳活动的一种特殊形式,即在地壳活动过程中发生局部快速断错的结果。地形变重复测量是研究地壳活动比较直观的方法。因此,利用解放以来我省境内施测的精密水准测量资料,已构成两次以上重复水准网,为绘制全省地壳垂直形变图提供了可靠的资料,这对于预测地震活动危险区,指明重点监测地段是有现实意义的。     

华北地区地壳垂直形变场及动态演化特征

应用华北地区30余年的精密水准资料，用统一的方法进行同网形、同起算点的平差计算，得出了1965－1975，1975－1979，1979－1983，1983－1988年度的垂直形变速率图；从动态的观点研究了地壳垂直形变的演化特征．分析结果表明，地壳垂直形变场有规律的变化与地震活动的周期有明确的对应关系，并进一步推断，这一现象可能与区域应力-应变场的微动态活动有关；最后对垂直形变场与地震预报的有关问题作了讨论．      

工程水准复测垂直形变分析

利用京沪高铁京津段的八期工程水准复测资料,绘制了2007年3月-2011年3月间的京津地区垂直形变图,并对京津沿线地区近期垂直形变趋势进行了分析研究.研究结果表明,2009年3月至2011年3月期间,不同地点出现了正速率变化,与以往对于这一区域负速率变化的地面沉降规律形成了一个“反向”变化,显示出区域应力场受外部干扰和影响后的变化特征.为分析研究首都圈地区今后一段时间的地壳垂直形变趋势提供依据.     

汶川M_S8.0地震孕震机理的形变证据与模型推演

该文展示了汶川Ms8.0地震区域南部多年流动水准测量给出的形变隆起图像、震前川滇地区GPS给出的区域尤旋转基准下的两期水平形变图像、发震断裂带上耿达跨断层短水准震前变化以及GPS给出的震源区同震水平形变和垂直形变图像.经综合推演,给出了一个板内逆冲型强烈地震孕育发生的模型,简称为"压升冲降"模型,可使上述各异常变化的形变图像得到比较统一和一致的解释.