华北地区近期地壳水平运动与应力应变场特征

利用华北GPS监测网 1 992年、1 995年、1 996年的观测资料 ,应用最小二乘配置给出了华北地区相对水平位移场、应变场的分布图像 .经初步研究表明 :华北地区 1 992—1 995年间的水平位移和应变场表现为整体性不均匀的压性运动 ,1 995— 1 996年测区东部仍以水平压性运动为主 ,但测区西部则主要表现为张性运动 .水平运动 （方向、大小 ）发生显著变化和应变高值区的地带主要位于块体边界带和主要断裂带附近 .燕山断块南边界的北东向断裂存在着较显著的左旋运动 .区内最大剪应变、面膨胀的高值区在天津、北京、唐山一带 .结合非连续变形数值分析方法 （DDA）初步分析认为 ,1 992— 1 995年GPS观测结果显示的华北地区存在东、西部构造应力作用的明显差别 ,华北东部以东西向压应力作用为主 ,而西部的南北向构造应力作用又明显大于东部 .     

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。     

利用多种地形变资料联合求解华北地区水平应变场

阐述了以不同类型不同尺度的地形变资料联联合解算应变场的方法。利用华北地区1995－1996年GPS观测与首都圈跨断层水平形变流动测距资料进行联合解算，所得边长变化率的尺度统一归化，获得了华北地区水平奕变场的分布图像。     

基于GPS的华北地区地壳水平形变特征研究

利用中国大陆构造环境监测网络2009、2011年2期的GPS数据资料,计算得到华北地区相对于稳定的欧亚板块的区域水平速度场。根据水平速度场,基于连续变形假说,采用三角形方法计算了区域应变场特征值,并用GMT绘制了其分布图像。结合地震地质资料对该区的地壳水平形变特征进行分析研究,得出了有意义的结论:(1)水平相对运动与应变率场分布显示,板块交界处的断裂带及其附近区域地壳运动差异显著,应变率量值较为突出;(2)山西断陷带的活动方式与地质结果具有差异性;(3)区内最大剪应变、面膨胀的高值区主要位于环渤海的京津唐地区、山西断陷带中南部及郯庐断裂带中南段。     

华北地区地壳垂直形变散度场及其演化特征

推导出了用傅里叶级数表示的地壳垂直形变散度场的计算公式，对华北地区三十多年的精密不准测量资料进行了计算，绘制了各时间段的散度等值线图，并以该区地震活动的散度场背影进行了分析研究，初步得到如下几点认识：（１）散度图象中的正源区和负源区是成对出现的，散度密集带分布在正源区和负源区之间，零散度图象中的正的区和和负源区之间。（２）散度密集带和华北地区断裂构造带在分布上呈一致性，表现在大多数散密度密集带和     

华北地区GPS地壳应变能密度变化率场及其构造运动分析

利用GAMIT软件将华北地区GPS地壳形变监测网1995、1996及1999年3期观测数据同全球IGS跟踪站资料进行了统一处理,并采用基线向量单天解及其全协方差矩阵和武汉大学PowerAdj Ver3.0软件在ITRF97框架下进行了GPS网整体平差,得出了相对于欧亚板块的水平运动速度场;进一步利用GPS速度场计算华北地区GPS地壳应变率场及应变能密度变化率场. GPS结果表明:华北地区现以(3-12mm/a)±3.4mm/a速度相对于稳定的欧亚板块向东或东南方向运动;唐山-河间-磁县是一个压缩活动边界,大同-太原则是一拉张活动边界,呈略带右旋的拉张运动;北京-天津-渤海湾地区,以及邢台地区是高剪应变率地区;张家口-北京-天津-渤海湾地区,以及济南地区是高应变能密度变化率地区,地壳积累能量高,且渤海湾地区处于面膨胀变化率正、负值过渡带,那里可能存在与地震危险性有关的应变能积累背景.     

华北地区GPS地壳应变能密度变化率场及其构造运动分析

利用GAMIT软件将华北地区GPS地壳形变监测网1995、1996及1999年3期观测数据同全球IGS跟踪站资料进行了统一处理,并采用基线向量单天解及其全协方差矩阵和武汉大学PowerAdj Ver3.0软件在ITRF97框架下进行了GPS网整体平差,得出了相对于欧亚板块的水平运动速度场;进一步利用GPS速度场计算华北地区GPS地壳应变率场及应变能密度变化率场. GPS结果表明:华北地区现以(3-12mm/a)±3.4mm/a速度相对于稳定的欧亚板块向东或东南方向运动;唐山-河间-磁县是一个压缩活动边界,大同-太原则是一拉张活动边界,呈略带右旋的拉张运动;北京-天津-渤海湾地区,以及邢台地区是高剪应变率地区;张家口-北京-天津-渤海湾地区,以及济南地区是高应变能密度变化率地区,地壳积累能量高,且渤海湾地区处于面膨胀变化率正、负值过渡带,那里可能存在与地震危险性有关的应变能积累背景.     

川滇地区近期地壳水平运动与变形场的演化特征及其机制讨论

川滇地区是我国地壳运动与变形最为突出的地区,所以,了解其基本特征与动态变化已成为地学众多研究内容中不可缺少的一个方面.本文通过对该地区近些年来几乎全部GPS资料的处理和分析,确定以1999-2004年的3期资料为基础获取相对于区域无旋转基准的背景性运动场;并以此为基本约束,利用2005年和2007年资料分别获取不同时段的偏离位移场.综合运动与位移场并借助于连续应变模型分析了水平形变场的主要特征,获得如下结果.     

华北地区现今水平运动场的动态特征

在整体无旋转基准的基础上, 采用了以提取中、 低频应变信息为主的连续应变模型, 处理并分析了《中国地壳运动观测网络》在华北地区400余个GPS测站的复测资料(1999—2001—2004年)和2006年130余个测站的复测资料, 获得了1999—2004年、 2004—2006年的相对运动速率以及2004—2006年偏离1999—2004年运动的位移结果。 结果表明: ① 华北地区非均匀应变比较明显, 不同时段的结果在空间上的表现形式也不一样; ② 前后两个时段的运动特征具有一定的不一致性; ③ 2006年存在着较明显的偏离位移, 并显示了右旋形变的迹象, 面应变表现为北、 中收缩, 南部膨胀的特征; ④ 近两年东西向的压性作用较前明显, 北京以南地区是运动的转化地区及面应变象限的准中心地区。 这可能表明, 在昆仑山口西8.1级地震之后, 华北地区又进入了常态能量的积累阶段。     

借助最小二乘配置整体解算地壳视应变场

研究利用多手段（ＧＰＳ、跨断层等）形变资料,结合定点应变数据解算地壳视应变场的方法,包括利用间接平差法求单元内部的均匀视应变及借助最小二乘配置求水平视应变连续分布。对华北地区ＧＰＳ监测网１９９２年、１９９５年和１９９６年３期成果进行计算分析,得到其视应变场动态图像。     

华北地区的现代构造运动

华北地区的现代垂直构造运动基本上沿袭着新构造运动的格局发展,大体上可以划分为鄂尔多斯上升区、汾渭下降带、太行山上升区、渤海下降区、冀豫下降区、冀辽上升区、齐鲁上升区和定县—德州过渡区等八部分。此外还有较小规模的银川下降区、中卫下降区、五原—呼和浩特下降区和下辽河下降区等四部分。 现代水平运动不甚强烈,年应变率为10-8级。主压应变轴向北50°东左右。南东向的拉张应变占主导地位     

华北地区断层现今活动速率与特征

系统分析了华北地区跨断层形变资料,计算了断层活动平均速率,研究了断层活动年变率的动态演化。结果表明,华北地区现今断层活动水平较低,平均速率为０．１７ｍｍ／ａ;山西—延怀地区断层活动水平高于华北地区平均水平;山西带及郯庐带北端活动速率呈上升趋势,这与现今及近期的地震活动有密切关系;强烈地震发生前,存在大范围断层活动平均速率的增加;大范围断层活动方式的转折,可能是地震活动分期的重要标志之一     

南海及邻域现代构造应力场与近代地壳运动及地壳稳定性研究

本文根据有限元法反演了南海及邻域现代构造应力场的基本特征,着重讨论了应力场与地震活动、火山活动、活动断裂和地壳升降运动等的相关性,并根据最大剪应力的数值将本区划分为极不稳定区(≥1.8×10~7Pa)、不稳定区(1.2×10~7Pa-1.8×10~7Pa)、次稳定区(6×10~6Pa-1.2×10~7Pa)和稳定区(<6×10~6Pa)等4个大区域的地壳稳定性分区。     

华北地区断层运动与三维构造应力场的演化

利用华北地区断层形变测量资料，通过三维有限元模型，数值模拟了华北地区三维构造应力场的演化过程，得到了1986～1997年以一年为时间尺度的演化图象，并分析了应力场的演化特征；结合华北地区该时间段内的地震活动性，初步探讨了应力场的演化过程与地震活动性的关系．      

华北北部克拉通地壳岩石的波速特征与地壳物质组成

在高温高压条件下对华北北部太古宙变质岩做了波速（ＶＰ）测定,经拟合公式处理后划分出代表岩石酸性程度的波速级数,结合地质、地震测深资料,认为这种变质岩现时期的上地壳组成为“克拉通岩石组合”,其成分为ＴＴＧ变质岩＋孔兹岩系＋花岗岩＋少量基性变质岩和含石榴石基性岩;下地壳由三部分物质组成：“克拉通岩石组合”物质,太古代后幔源基性和超基性物质,地幔岩浆侵入时“克拉通岩石组合”围岩部分熔融留下的残余基性物质,后两种物质的生成使原“克拉通岩石组合”地壳基性化;中地壳为“克拉通岩石组合”物质＋幔源基性物质     

华北地震场和源地壳形变前兆研究

文中用实测资料和构造物理学观点论证了华北中、强地震前孕震形变场(断层活动系统)的存在和它的运动学与力学机制,并用有限元法加以检验;讨论了形变场、源前兆之间的关系和它们的前兆特征;给出了可操作的剪切破裂指标S(t),用断层滑动速度和剪切应变速度较好地表达了某地的地震破裂危险性;最后,提出了华北形变场活动的长期稳定性和周期性(约12年)。     

用速度场得到的华北地区活动块体及变形

利用1992～2001年华北地区多次GPS测量得到的该地区144个测站的水平运动速率和它们的误差估计,研究了该地区的水平形变,确定了华北现今主要活动地块的运动、整体变形、局部变形和边界带的活动强度和方式,并据此估计了强震危险性.在研究中水平位移观测值被分解成3部分位移的叠加,即第一部分是整个华北地区跟随欧亚板块的运动,这一部分可由NUVAL-IA模型确定;第二部分是研究区内各次级构造块体的相对运动和变形,它可以由本文推广的QUAD方法所确定一组点的位移观测值确定;第三部分是次级块体内的局部变形和误差,这一部分的变形可以用块体的非均匀应变来描述.文中详细介绍了方法和结果.     

华北山地地貌面与新生代构造运动

华北山地有三期山地夷平面，四期河流阶地面。表明新生代地壳运动具有垂直差异性质。以上升运动为主，平均升幅１７００ｍ，速度０．０３１ｍｍ／ａ。以第四纪为最大。全区新地壳构造形迹可划分为３大类，８亚类和３２个小类。在新生代构造运动中，又划分出第四纪以来的新构造运动和晚更新世以来的最新构造运动。     

青藏块体东北缘近期水平运动与变形

利用青藏块体东北缘地区13、1年GPS观测资料，给出了本区地壳水平运动速度场及视应变场分布图，提出了由位移观测值直接求解块体旋转和变形参数的方法，初步研究了本区构造块体运动与变形特征.结果表明：①本区存在整体性向东-东南方的运动(速率约mm/a)；②南部的甘肃-青海块体的运动较快，而北部的阿拉善块体的运动较慢，二者运动速率相差近6mm/a，祁连-海原断裂带左旋走滑运动显著.③自西向东存在北北东-北东东向压性运动；④阿拉善块体、甘肃-青海块体内部存在北西西向张性变形，阿拉善块体的整体张性变形更显著，鄂尔多斯块体西侧的块体交接地带为压性运动.