华北地区GPS监测网建设,地壳水平运动与应力场及地震活动性的关系

简要地介绍了华北地区、特别是首都圈ＧＰＳ地震监测网的布设、观测、数据处理方法案和监测精度等,较详细地分析了地壳水平形变与构造运动、应力场变化以及地震活动的性的关系。     

现今中国大陆地壳运动与活动块体模型

通过分析中国地壳运动观测网络GPS数据特别是1999年与2001年区域网数据, 我们初步得到了中国大陆地壳运动速度场, 并用统计分析的方法从高密度台站速度场中区分出9个独立活动块体和2个广泛形变带, 求出活动块体刚体运动欧拉极和相邻块体间相互运动速率. 结果显示中国大陆形变场似可分为3类区域 第1类区包括青藏高原内部区域和天山造山带, 形变在全区域内广泛分布; 第3类区包括塔里木盆地及南北带以东地区, 形变场表现为活动块体, 内部稳定, 形变局限在狭窄的边界带内; 第2类区则处在青藏高原的边缘带, 如柴达木、祁连、西宁、川滇菱形南块体等, 这类区形变场特征处在第1, 3类区之间, 虽然还能保持一定的块体完整性, 但块体的尺度和强度已不如第3类地区. 通过分析各类区域岩石圈结构以及形变模式我们可以得出初步推断 中国大陆地壳形变模式主要由地壳结构所控制. 中国大陆东部和塔里木盆地地区地壳介质有相当强度, 形变表现为刚性块体的相互运动. 而印度板块的北向挤压造成青藏高原和天山的隆起并产生巨厚地壳, 壳内温度上升, 下地壳低速高导层发育, 介质呈较强黏塑性, 地壳脆性层在下地壳塑性流变场作用下产生各种类型的、多层次的形变, 且分布广泛而不局限于少量块体边界地区. 青藏高原边缘的第2类地区地壳结构为第1, 3类地区之间的过渡区, 其形变特征也介于第1, 3类地区之间, 为强度较低的较小活动块体在边界作用力下的运动与变形.     

华北近十年来水平运动动态与地震活动危险区的讨论

根据华北地区1999年和2001年两期高精度GPS观测结果，通过与1992，1995，1996年和1999年这几期资料的比较，发现近两年的运动与前有所不同，主要表现为：（1）阴山单元和鄂尔多斯单元之间显示为压性运动的性质，但比较微弱，它们之间的边界带上似乎有左旋走滑运动，但从整体上看并不显著。（2）晋冀鲁单元和燕山单元的整体活动性不如以前，各单元内部存在着较明显的差异运动，并山单元和晋冀鲁单元的北部存在着比较显著的东西向挤压，北京地区则表现为南北向挤压。（3）晋冀鲁单元南部与胶辽鲁苏单元的南部的趋势活动呈张性，优势运动方向为东南，这样的结果可能表明，华北目前存在着应力扰动行为，大同与天津之间的区域是受其影响最大的地区，该区有可能成为未来几年中强地震活动的一个主体地区。     

利用GPS数据研究渭河盆地内块体运动

<正>1研究背景渭河盆地位于青藏高原东北缘,是我国东西部构造单元的过渡地带,受到秦岭造山带和鄂尔多斯地块构造演化的综合影响,新地质时期垂直差异运动强烈,历史地震多发,而近代以来地震活动长期平静,已有400余年无6级及以上地震发生,可从构造活动强度上深入研究该区中强地震危险性。渭河盆地地质构造复杂,受一系列断裂控制,形成强烈下降的西安凹陷、固始凹陷和相对上升的宝鸡凸起、骊山凸起、咸礼凸起和蒲城凸起,凹陷区与凸起区相间分布。     

利用GPS果确定华北不同运动性质单元及活动方式

利用华北地区1992，1995和1996年所施测的高精度GPS结果，对华北地区内部同期不同运动性质的活动单元进行辨别，确定了4个有明显差异运动的活动单元和1个过渡带，它们分别是鄂尔多斯 阴山单元、燕山单元、晋冀鲁单元、胶辽鲁单元和燕——冀过渡带；并给出了这一时期相邻单元间的相对运动，具体为:①鄂尔多斯——阴山单元与燕山单元之间不存在明显的压缩运动（量值为0.41.3 mm/a）；② 晋冀鲁单元背离鄂尔多斯 阴山单元向东偏南40的方向运动，量值为4.41.0 mm/a；③相对于燕——冀差异运动转换带，燕山单元向西偏北38方向运动，量值为2.41.3 mm/a，晋冀鲁单元向东偏南35方向运动，量值为2.30.9 mm/a；④晋冀鲁单元相对于燕山单元向东偏南37方向呈张拉型左旋运动，量值为4.71.4 mm/a；⑤位于晋冀鲁断块南部郯庐带附近的局部地区有偏离晋冀鲁单元的运动，方向为南偏西14，量值为1.51.1 mm/a；⑥相对于晋冀鲁单元，胶辽鲁单元有顺时针运动的趋势。其与燕山单元为邻的北端表现为张拉型右旋运动，南端则表现压性运动．需要说明的是，这里所给出的误差是根据单元内各点位移间的离散性得到的，并不是由观测点位移误差计算求得的．分析结果还表明:①山西带和燕——冀过渡带是体现华北内部相对运动格架及强弱的主要构造活动带，其它构造活动带则为次一级的活动带；② 华北地区整体水平形变并非均匀连续；③华北地区的动力模式可能为地幔拖曳＋边界耦合．      

利用GPS资料研究区域地壳应力场变化与地震活动关系h

推导了地球内应力场变化与地面位移场和重力变化的关系;讨论了利用地面位移变化速率来计算地球内应力场变化的边界元方法;最后,利用中国新疆伽师地区的GPS观测资料,对该地区地壳内的应力场变化进行了计算,并分析和讨论了该地区地壳内的局部应力场变化与地震活动和断层构造活动的关系．      

利用GPS时间序列对块体运动进行空间信息分离

利用GPS时间序列对块体运动的信息进行了分离,发现块体的刚性运动、应变贡献部分变形和非规则变形所占的比重有明显差异,其中第一部分比重最大,其余两部分比重相当.从与地震孕育关系的角度看,后两部分与地震孕育的联系更紧密一些,它们反映了地震孕育过程的能量积累和震前的快速形变.最后,利用BJFS,BJSH,JIXN和KC014个GPS连续站数据计算了不同部分的信息分离结果,并分析了2006年河北文安5.1级地震前块体的变形特征.     

用GPS 资料分析渭河盆地及邻近地区地壳运动特征

利用中国地壳运动观测网络工程1999 ~ 2002 年渭河盆地及邻近地区GPS 观测资料, 以及陕西省地震局2001 ~ 2002 年的GPS 观测资料, 研究了渭河盆地及邻近地区地壳运动速度场。结果表明, 渭河盆地及邻区的运动速率有明显的WE 向条带状变化特征, 鄂尔多斯块体南缘呈整体不连续性逆时针旋转运动, 相对鄂尔多斯块体内部的榆林测点, 平均速率约为5.7mm/ a;渭河盆地中部的彬县— 西安— 蓝田一线两侧存在一个左旋剪切带( 东侧) 和右旋剪切带, 左旋剪切带的北部区域与铜川— 泾阳— 临潼— 渭南小震频发区恰好对应;鄂尔多斯块体东南缘临汾盆地东侧, GPS 观测点资料表现出应力集中的迹象, 该区与临汾-韩城地震带也有较好的对应关系。     

青藏块体近期地震活动特征

本文研究了青藏块体近期地震活动两个显著的现象;中强地震自印度板块北部由南向北的地震扩展迁移现象和中强震空间分布的北东向地震条带及其相关现象,探讨了其形成的物理机制,分析了它们的发展趋势,据此对本区地震活动趋势进行了预测。     

华北地区中小地震重新定位和地震活动特征研究

选取了华北地区1978—2011年289个台站记录到的24753个地震事件, 使用双差定位方法对这些地震进行了重定位, 获得了20512个地震的重定位结果, 平均定位误差在EW、 NS、 UD方向分别为0.54 km, 0.57 km和0.57 km。 相比于初始结果和绝对定位结果, 双差定位结果在平面上分布更集中, 沿断裂分布特征更加明显, 震源深度也更加合理。 通过剖面分析, 张北地震带、 唐山地震带、 邢台地震带均为高倾角断裂, 南部剖面6震源深度分布有随时间变浅的趋势。 通过与前人的研究结果进行对比, 本次研究使用的时间较长, 地震数量较大, 得到了更加可信的结果。     

Background Seismicity and Its Application to Seismic Hazard Assessment in the North China Region

The historical earthquake activity is intense in the North China region. However, no middle-sized earthquakes have occurred in the last decades in the region since the MS6.2 earthquake in the Zhangbei region in 1998. The quiescence of moderate and strong earthquakes is quite prominent in North China. In this paper, we use small earthquake records in 1970~2009 to study background seismic activity in the North China region. The spatial distributions of seismic parameters are presented, including b-value, the maximum magnitude and annual occurrence probability of earthquakes of M≥6.0. Our results show regions with low b-value that include the Yuncheng region in the Shanxi rift, the Suqian region located in the Tancheng-Lujiang fault zone and the Shijiazhuang region in the Taihangshan block. Our analysis on the synthetic spatial pattern of seismicity indicate that seismicity in the North China region is mainly affected by the regional dynamic factors of deep structures.     

华北地区地震活动图象反映的地震构造特征

本文主要依据国家地震局分析预报中心出版的1:600万《中国地震震中分布图(M_L≥2,1970—1989)》,对华北地区地震活动基本图象进行了构造解释。由获取的中上地壳构造信息发现,本区具有清楚的共轭地震构造特征。并且指出,华北平原拗陷区的深、浅构造具有某些不协调特征。     

华北GPS地形变监测网的建立

全球定位系统GPS是利用监测地壳运动进行地震预测的新手段。华北是一个重要的地震监视区。应用GPS技术在华北布设了一个四维地形变监测网。由于采取了一系列先进的方法和措施,首次观测获得了高精度的成果,为今后大震预测和地球动力学的研究奠定了基础。     

伪三维有限元地震活动模型及其在华北地区的应用

对伪三维地震活动模型做了进一步研究，主要是对无预设破裂方向的单元，引入应力摩尔圆方法来判定破裂发生的时间。该方法首先在一个简单的理论模型上加以应用，给出了一些计算结果，以检验所提方法的可行性。在此基础上，将这个模型应用到华北地区，得到了一些初步计算结果。这些研究结果为将地震活动的理论模型应用到实际地震活动中，提供了一种可能的研究途径。     

Precursors Revealed by the Multifractal Dimension Around Ordos Block,North China

Seismicity around the Ordos Block in the northern part of China has been studied by the multifractal dimensions with the help of complete data set of earthquakes with M≥2.5 since 1977.Seven regions around this block have been examined whiere the eight large earthquakes with M≥6.0 for the complete data occurred.In oirder to display the temporal distribution of the correlation dimension D2,a moving window of fixed number of events is used in every of the seven regions.Except for two regions with less seismic activity,all other five regions have obviously been found to display sudden changes of the correlation dimension for the events with M≥4.5.     

大华北地区二种不同空间分布类型的地震活动性分析

对大华北地区地震资料相对可靠的20世纪以来第三、第四活动期的地震活动做了分析,发现前后二地震活动期有着不同的空间分布类型, 但彼此联系密切又相对完整。通过对比研究发现, 二个活动期地震活动的主体区域基本上互不重复, 地震活动有等间距发生的特征, 认为这一现象对于分析今后地震活动的地点具有重要意义。     

An Overview of Seismicity in China

This paper gives an overview of seismicity in China, including large-scale seismicity heterogeneity in space-time, aftershock activity, b-value, earthquake mechanism, and its possible mechanics.     

用网络滤波方法探讨华北地块边界带运动

介绍了用GPS连续观测资料反演断层运动的方法——网络滤波方法。用此方法探讨了华北地块边界带运动特征,并与发生在边界带附近和地块内部的地震活动及周边强震进行了比较,得出以下初步结论:郯庐大断裂和山西断陷盆地带的滑动量为1mm左右,整体活动水平有减弱的趋势;张家口—渤海断裂带滑动量为0.5mm左右,活动性逐渐增强;秦岭—大别山断裂内滑动量为0.5mm左右,活动性逐渐减弱。在2002年底至2003年底一年左右的时间内,华北地块边界带的滑动速率发生较大幅度的变化,同时,各边界带(秦岭—大别山断裂除外)的地震活动水平在2003年底达到高峰,说明边界带滑动速率急剧变化的结果导致边界带附近地震活动水平的加剧。另外,边界带滑动的特点表明了华北地块构造运动的整体性,推断华北地块的地壳运动可能与来自地球深部的地幔对流有关。