三峡重庆库区现今地壳形变特征分析

基于三峡重庆库区2008-2012年GPS观测资料,利用块体的整体旋转线性应变模型,首次获取了该地区的地壳水平运动及应变场特征.结果表明:三峡重庆库区主应变以压应变为主,方向近似为北西向;最大剪应变高值区集中分布在该地区的华蓥山断裂与金佛山断裂,量值均达到1.4×10-8;区域主压应力方向与大范围构造应力场基本一致,但方位角在华蓥山断裂与金佛山断裂两侧具有明显偏转的特征,反映出上述地区是三峡重庆区内的地壳构造活动区域.     

基于GPS的江苏南部现今地壳形变特征分析

基于2007-2009年江苏南部GPS资料,借助多面函数法及位移-应变模型求取了研究区的速度场及应变特征参数,结合地质构造背景及地震活动性对该区地壳形变特征进行分析.研究结果表明：（1）江苏南部现今地壳整体朝南东向运动,临海地区与内陆地区速度差异较大,量值在5～10 mm/a;（2）研究区域呈现面应变正负交替出现的规律,在泰州、南通、嘉定出现面膨胀、剪切应变高值区,未来发生中强地震的可能性较大;（3）江苏南部地区地壳运动受太平洋板块、菲律宾海板块和欧亚板块的共同作用,构造机理复杂.     

青藏高原东北部现今地壳形变

<正>地壳空间变形模式是探究青藏高原隆升的关键,青藏高原东北部作为高原隆升和扩展的前缘,是由不同构造背景且被活动断裂分割的地块组成。因此,有必要研究不同地块在应变从高原内部向外迁移、分配中的各自行为,及地壳垂直变形对侧向扩展的响应。对GPS水平速度场和应变率场的分析表明:研究区应变向东的耗散主要沿东昆仑和海原断裂。而其应     

大规模GPS揭示中国现今地壳构造形变特征

利用全国260多个陆态网络连续站以及2 000多个陆态网络区域站2011—2015年观测数据,计算分析中国大陆现今整体地壳构造形变特征以及板内应变场空间分布特征。根据密集、大范围的GPS速度场可知中国大陆现今整体速度场依然呈现西强东弱的态势,其中最大值出现在喜马拉雅地区,一般速率在35~42mm/a之间,而川滇地区形成的右旋剪切带的形变特征最为醒目,其西南部最小速率在3~9mm/a之间,北部最大速率在17~23mm/a;由应变场的空间分布可以看出应力最大的地区主要是喜马拉雅、昆仑山中部、川滇地区的鲜水河断裂带、天山地区以及京津唐地区;东部沿海地区应变速率表现为东西拉张型,主要是由于2011年日本大地震对该地区的影响还未完全消退造成的。     

四川西部现今地壳形变与地震

采用分段线性速率动态平差法处理了川西地区７０年代以来的多期区域垂直形变资料。在此基础上，通过垂直形变场的信息分离与动态特征研究，定性、定量相结合分析了川西地区地壳运动现状及未来地震危险区。结果表明：川西地区现今地壳形变场出现转折，呈逆继承性运动，同时运动强度有所减弱。     

首都圈地区现今地壳垂直形变特征

利用首都圈地区1998、2001、2005、2007年151期精密水准复测资料,分析该区近十年来地壳垂直形变状态与动态特征。结果表明,形变场以继承性运动为主,即山区上升、盆地及平原下降。值得注意的是首都圈西部地区等值线分布密集有序,有些象限图形特征,东西升,南北降,其最大差值为10mm／a,可能预示该区应力场处于逐步积累及有所加强的势态,虽然异常形变数值及所涉面积均较小,但仍需跟踪关注。     

基于GPS观测研究中国东北地区现今地壳形变特征

基于中国东北和俄罗斯远东东南部2012—2017年的GPS观测数据, 利用包含年周期、 半年周期、 线性项和阶跃项的函数模型拟合GPS站坐标时间序列, 得到ITRF2014下的速度场, 并进一步转换到欧亚参考框架下得到相对欧亚板块的速度场。 基于多尺度球面小波方法解算应变率场, 并分析了其空间分布特征, 同时研究了各GPS站对2011年日本东北M_W9.0大地震的震后松弛响应特征和背景形变场特征。 结果表明: ① 若不扣除日本东北大地震的松弛效应, 相对欧亚板块中国东北主体上表现为东南方向运动, 在依兰—伊通断裂和嫩江断裂带之间, 地壳表现为逆时针旋转, 其他区域向东南方向运动, 方向一致性较好, 在敦化—密山断裂东侧速度大小明显增加。 敦化—密山断裂和依兰—伊通断裂两侧拉张量分别为3.96±0.04 mm/a和0.71±0.05 mm/a, 两条断裂的剪切运动不明显。 总体上, 面应变率显示出NW—SE向的拉张和NE—SW向的挤压, 面应变率显示出依兰—伊通断裂南端、 嫩江断裂带北端和俄罗斯远东东南部呈挤压状态。 在依兰—伊通断裂、 敦化—密山断裂南侧以及俄罗斯远东东南部最大剪应变率相对较大。 ② 各GPS测站对2011年日本东北M_W9.0大地震震后松弛的响应整体上表现为东南向运动, 松弛形变量随震中距增加而减小。 松弛效应的面应变率总体上表现为NW—SE向的拉张和NE—SW向的挤压, 面应变率显示出依兰—伊通、 敦化—密山断裂南端、 嫩江断裂带北端以及俄罗斯远东地区具有挤压特征, 其他地区表现为拉张特征。 中国与俄罗斯远东边界南端存在一个明显的最大剪应变率高值区。 ③ 扣除日本东北M_W9.0大地震引起的松弛变形后, 总体上面应变率仍然表现为NW—SE向的拉张和NE—SW向的挤压, 面应变率最大值仍然位于依兰—伊通断裂和敦化—密山断裂南端、 第二松花江断裂带以及俄罗斯远东和中国边界最南段。 在依兰—伊通断裂、 敦化—密山断裂南端, 中国与俄罗斯远东边界南端的最大剪应变率高值区仍然存在, 表明这些地区应变积累较快, 并且一直在持续。     

基于多面函数法的渭河盆地现今地壳构造形变特征分析

渭河盆地频发的地质灾害与其活跃的现今地壳构造活动密切相关.本文利用渭河盆地2001—2010年高精度GPS监测资料,采用多面函数法在球坐标系下建立了区域地壳速度与应变场模型,并探讨了平面与球面距离在多面函数模型构建中的最优化问题.结果表明:(1)利用多面函数法建立渭河盆地速度场时,随着区域结点数的增大,球面距离拟合精度较平面距离提升更大;(2)盆地内剪应变高梯度带主要位于三原—泾阳—咸阳、宝鸡—岐山一带,同时上述区域也是面膨胀与面压缩的显著过渡带,且为地震活动的多发区域;(3)盆地内最大、最小主应变轴优势方向与中强震震源机制解获得的P、T轴分布方位具有较好的一致性.研究结果进一步在大范围尺度内获得了渭河盆地现今地壳形变趋势性变化特征,为掌握该区域地壳运动及地质灾害深部驱动机制提供了一定的参考.     

华南地区现今地壳水平形变的空间特征

利用GAMIT/GLOBK/QOCA软件处理了中国地壳运动观测网络工程(以下简称“网络工程”)和中国大陆构造环境监测网络(以下简称“陆态网络”)1999、2001、2004、2007、2009和2011年共6期GNSS华南区域网观测数据,获得1999-2007年和2009-2011年ITRF2005下运动速度场,以此为基础借助于多核函数解析、滤波和应变场的无偏算法以及区域无旋转基准,在运动场连续变化的条件下获得了华南地区1999-2007年和2009-2011年运动与形变场,结果表明: (1) 1999-2007年该区域内部水平相对运动比较微弱(图1a),平均运动量为1 mm/a左右,整体呈现出“外大内小”特征分布,边界区域大、内部小.     

川滇断块东界中段地区现代地壳形变和断裂现今活动

采用加权秩亏动态平差方法和变形分析方法，对川滇菱形断块及其附近的精密水准资料，测角、测边资料进行系统计算处理，并结合跨断层短水准、动态蠕变测量资料处理结果，论述了该区域的地壳形变特征和地震危险性。     

青藏高原北东边域现今地壳形变初步研究

青藏高原北东边域系指青藏高原的舌状前缘,即北祁连-六盘山前缘断裂带与沉积拗陷带。     

云南小江断裂带现今地壳形变特征与地震

通过小江断裂带现今地震地质及地壳形变测量资料的综合分析，讨论了走滑断裂带挤压隆起和拉张下沉相间出现的变形特征。分析其与历史地震分布的相关关系后认为，挤压隆起和拉张下沉这一变形特征综合反映了小江断裂带现今活动过程中应变积累调整的变化过程，它对区内地震危险性分析及未来强震潜在震源区的确定都有十分重要的现实意义     

川滇菱形块体边界的现今地壳形变

依据川滇菱形块体边界带上所有跨断层测量资料，分析了各场地所处断裂的近期形变特征，结果表明；川滇菱形块体北段形变活动逐渐减弱，南段逐渐加强，各条断裂分别显示出不同的变形特征；菱形块体的现今水平形变以左旋走滑运动为主，垂直形变速度较低，且呈上盘抬升与下降交替出现的运动特征，部分场地的形变异常变化与其邻近的地震活动密切相关。     

川滇地区活动地块现今地壳形变特征

位于青藏高原东南缘的川滇菱形块体的地壳运动主要以鲜水河、安宁河、则木河、小江、红河、澜沧江、龙门山等深大断裂的强烈构造活动为特征,新生代以来受青藏高原物质向东侧流动及阿萨姆顶点楔入的作用,使该地区构造活动复杂,地震活动强烈而频繁,是研究地壳形变与地震的有利地区之一.但由于形变观测资料时空分布的制约,以前很多学者对川滇地区活动断裂的GPS形变研究主要以大尺度为主,主要反映川滇块体的整体运动特征,而对于利用GPS研究各个块体间的相互作用及其对边界带的活动构造的作用缺少深入的分析,本文正是基于1998～2002年间该地区200多GPS点位的三期GPS复测资料(网络工程和973项目),将川滇地区分为9个次级活动块体,计算了各个活动块体的欧拉旋转矢量和主要活动断裂的运动速度,并分析了该地区的应变场特征和地震危险性.结果表明川滇地区活动块体的运动有以下特点:     

新疆地区现今地壳形变特征与地震活动分析

新疆地区GPS区域站1999—2007年、 2009—2011年观测资料分析结果表明, 该地区水平运动速率分区性明显; 2011年6月以来该地区中强地震增强. 该文在分析区域站水平运动速率特征的基础上, 对2011年1月—2012年3月20个GPS连续观测站基线变化时间序列进行了分析. 结果表明, 各观测站坐标变化量在2011年4月后整体上变大, 新疆地区地壳运动增强, 但具体到不同的山区和盆地, 基线变化趋势各异． 其中, 塔里木盆地和准噶尔盆地内部变形相对较小, 主要变化发生在天山中南部, 出现明显的南北向挤压缩短．     

川滇地区活动地块现今地壳形变特征

利用川滇地区1998～2002年间200多GPS点位的多期复测结果, 将川滇地区分为9个次级活动块体, 计算了各个活动块体的欧拉旋转矢量和主要活动断裂的运动速度, 并分析了该地区的应变场特征. 结果表明, 川滇地区的地壳运动速度具有北强南弱、西强东弱、以菱形块体为主顺时针旋转的特征; 菱形块体外各个块体运动速度大幅衰减; 与地质结果的差异表明, 川滇菱形块体的现今地壳运动由北往南逐渐增强; 青藏高原物质的侧东向挤出在滇中块体南部明显下降, 而丽江—小金河断裂带的吸收作用并不明显; 川滇地区以压应变为主,四川石棉和云南新平一带出现的应变集中地区也许具有发生中强地震的可能性.     

GPS观测研究现今青藏高原地壳形变机制——来自阿尔金断裂三维运动场及高原地壳减薄的证据

自50~55 Ma以来,印度次大陆向北与欧亚大陆碰撞后形成喜马拉雅—青藏高原造山带,碰撞导致地壳增厚致使高原大幅隆升,改变了亚洲大陆岩石圈的构造格局,也对东亚地区的气候和环境产生了巨大影响。阿尔金断裂作为青藏高原北缘的主控边界断裂,其运动学性质在20世纪70年代备受关注,不同量级的滑动速率引出了块体运动与东向逃逸和连续变形与地壳增厚两种端元模型。约10~15 Ma以来,在青藏高原南部与北部出现地堑与裂谷,为高原东西向拉张运动提供了证据,表明青藏高原开始经历地壳减薄过程。青藏高原形成以来形变场经历怎样变化,长时间尺度的地质学构造过程与现今GPS观测是否能够统一?10~15 Ma以来青藏高原地壳减薄过程造成高原高程怎样的变化?青藏高原北缘,尤其是跨阿尔金断裂具有怎样的现今三维地壳变形场,地壳应变是如何在北阿尔金断裂、祁漫塔格断裂和阿尔金断裂之间分配的?青藏高原北缘与塔里木盆地具有怎样的力学性质,对跨阿尔金断裂构造形变场造成怎样的影响?最后,GPS观测得到的现今地表形变场能够对青藏高原形变模式的争论作出何种解答?上述科学问题的解答,对于研究青藏高原隆升与变形过程具有十分重要的意义。本研究分为两部分。第一部分是青藏高原北缘三维震间运动场的观测与研究。在青藏高原北缘跨阿尔金断裂中段自建9个GPS连续台站并开展观测,根据区域研究特点设计无人值守的观测台站,具有低成本投入、高质量观测的特点。上述连续GPS台站的建立填补了青藏高原北缘,尤其是在阿尔金无人区地壳形变观测研究的空白,积累了宝贵的连续GPS数据;截止2015年7月,共有4年的连续GPS观测。数据分析结果证明,设计建站方法行之有效,GPS台站稳定、观测数据质量稳定、数据连续性稳定。结合使用中国大陆构造环境监测网络在研究区及邻域GPS连续台站数据作位置时间序列与速度场解算,获得青藏高原北缘地区跨阿尔金断裂中段现今三维形变场。使用三维线弹性后向滑移(backslip)块体运动模型,反演塔里木块体、北阿尔金块体、柴达木块体和祁漫塔格块体的三维块体运动。结果表明,北阿尔金山相对于塔里木盆地有(1.32±0.2)mm/a的抬升速率,相对于柴达木盆地具有(0.73±0.3)mm/a的抬升速率,可解释为北阿尔金块体存在显著的造山过程;阿尔金断裂有(8.21±0.60)mm/a的左旋走滑速率、(0.66±0.60)mm/a的缩短速率;祁漫塔格断裂有(0.53±0.60)mm/a的左旋走滑速率、(1.53±0.60)mm/a的缩短速率;北阿尔金断裂有(0.87±0.60)mm/a的左旋速率、(0.69±0.60)mm/a的缩短速率。同时,阿尔金断裂中、西两段滑动速率基本一致,约为8.0~10.0mm/a。定量研究结果支持连续形变与地壳增厚模型,表明相对塔里木块体,青藏高原北缘地区正在抬升、增厚,以北阿尔金山地区最为明显,抬升速率约达1.3mm/a。跨青藏高原北缘的阿尔金断裂、北阿尔金断裂和祁漫塔格断裂近200km的宽泛变形带内,南北向地壳缩短并不明显,缩短量仅约为2.9mm,且近一半缩短量发生在祁漫塔格山南侧。GPS观测阿尔金断裂车尔臣河段(~86°E)剖面表明,断裂两侧存在非对称变形特征。本文采用非对称变形模型反演GPS速度剖面数据,获得断裂两侧塔里木盆地和青藏高原北部的地壳介质剪切模量差异。结果显示,塔里木盆地地壳介质剪切模量约为青藏高原北部剪切模量1.53倍,相应S波波速比值为1.24,与Yang等人得到的地壳和上地幔三维VSV模型结果一致。地震学研究结果认为,青藏高原北部与东部地区在中地壳存在低速层,局部区域可能发生部分熔融;Hacker等进一步确认羌塘地块中地壳到深部地壳存在熔融现象。本文的研究运用了与地震学完全不同的资料,通过大地测量方法推导青藏高原北部与塔里木盆地的地壳介质力学性质差异,得到与地震学研究得到的S波波速比及其构造物理学解释相当一致的结果。成果为青藏高原力学演化模型提供新的约束。本论文第二部分内容是使用覆盖青藏高原及周边的GPS速度场,计算青藏高原内部应变率场。GPS观测速度场不仅显示了南东东-北西西向的地壳拉张过程,也揭示了青藏高原内部更加重要的地壳减薄过程。结果显示,青藏高原北部和南部的垂向应变率(减薄应变率)分别为(8.9±0.8)nanostrain/a和(7.4±1.2)nanostrain/a,青藏高原西南部的垂向应变率为(12.0±3.2)nanostrain/a,表明青藏高原内部大尺度范围应变率测量结果的一致性。并且青藏高原内部的拉张应变率观测也相当一致,青藏高原北部,沿着N114±1°E主应变方向的拉张应变率为(21.9±0.4)nanostrain/a;高原南部沿着N93±1°E主应变方向的拉张应变率为(16.9±0.2)nanostrain/a;高原西南部沿着N74±3°E主应变方向的拉张应变率为(22.2±1.8)nanostrain/a。如果地壳减薄开始于10~15 Ma,并且现今观测得到应变率适用于整个时间跨度,那么地壳累积减薄5.5~8.5km。应用Airy地壳均衡理论,青藏高原的平均高程将下降~1km。青藏高原北部、南部和西南部相似的垂向应变速率也表明,在3个区域的地壳拉张、正断裂运动和地壳减薄过程由相同的物理机制所支配。综合上述两部分研究成果,发现青藏高原现今垂向运动在高原内部和边缘地区存在很大差别。高原内部地区正在经历地壳减薄,而高原边缘地区正在经历不同程度的增厚与隆升。青藏高原北缘地区的垂向应变率约5~20nanostrain/a,如果考虑重力均衡作用,对应的垂向隆升速率在0.04~0.14mm/a左右。但是,对于局部地区如北阿尔金块体,其底部受到塔里木盆地南缘下插挠曲板块的支持,在没有重力均衡情况下,垂向隆升速率可能达到1mm/a。喜马拉雅地区呈现不同水平的垂向形变,垂向应变强烈(约10~80nanostrain/a),山脉底部受到印度下插板片的支持,无法通过重力均衡假定由垂向应变率估计隆升速率。但由GPS与水准数据约束的俯冲板片模型推测山脉隆升速率达到约7mm/a。而对于祁连山地区,GPS应变率推测得到垂向应变率约20~40nanostrain/a,应用地壳均衡理论,平均隆升速率为0.15~0.3mm/a;而由于逆冲推覆构造与褶皱变形带的存在,中下地壳有可能仍存在弹性变形,不能实现完全重力均衡,实际隆升速率有可能高于这一估计。本文研究给出青藏高原不同地区三维形变场与形变速率的定量估计,是对连续形变与地壳增厚形变模型的重要修正。结果并不支持块体运动与东向逃逸模型,并认为高原南北双向俯冲模型中的塔里木块体南向俯冲几乎不存在。     

中西天山现今地壳形变特征及地震危险性分析

自新生代以来,由于受印度板块对欧亚板块强烈碰撞和持续挤压的远程效应影响,天山造山带重新活动并再次隆升,成为欧亚大陆内部规模最大的再生造山带。GPS观测结果显示,跨天山（74°E～76°E）的现今地壳缩短速率约为20mm／a,几乎占印度板块与欧亚板块汇聚缩短总量的一半。     

中国大陆现今地壳水平运动

在重新仔细处理了1994和1996年中国大陆地壳运动监测网两次GPS测量资料的基础上,采用较为完善的块体相对运动和块体内变形叠加的变形模型和相应的分析方法,研究了中国大陆现今地壳运动的运动学特征,并定量计算和比较了主要活动构造块体边界带的活动性质和强度,得到了一些新的认识．