用GPS测量数据模拟中国大陆现今地壳水平速度场及应变场

基于连续介质力学理论,提出了直接利用ＧＰＳ测量资料建立地壳运动与形变模型的方法。把整个中国大陆视为由无穷多个微元集合而成的连续介质体,并假定每一个微元体的转动矢量服从统一的、连续的泰勒级数分布,由此引进一组待定参数,称之为地壳运动与形变参数。利用全国网１９９４年和１９９６年的两期ＧＰＳ观测数据,组成矛盾方程组,应用阻尼最小二乘方法,经迭代解算,得到所需要的地壳运动与形变参数。依据这些参数模拟地壳水平速度场及应变场,并将ＧＰＳ结果与地质、地球物理的研究成果作了对比分析,这些结果基本上一致,能相互印证。最后初步探讨了周边板块对中国大陆的作用。     

利用GPS地形变资料在大地坐标系中计算应变

根据正交曲线坐标中应变张量的定义,得到了用大地坐标在椭球面上计算应变的方法。由此可直接利用ＧＰＳ或其他３维大地测量技术得到的位移或其他形变量计算地应变。这一方法克服了利用平面坐标作计算的限制,无投影误差影响。本文给出了用首都圈ＧＰＳ地形变监测网１９９５～１９９６年椭球面上的位移求得的应变量。     

应变分析法与GPS网优化设计

本文借助于弹性力学应变分析理论，提出ＧＰＳ网应变强度分析法，建立了对应于椭球微分坐标系的“位移－应变”数学模型，分析了ＧＰＳ模拟网应变强度的分布情况，得出一些有益的结论。     

华北1992～1995年GPS复测资料的初步分析

根据华北地区１９９２～１９９５年两期ＧＰＳ复测资料,研究了该地区现今的地壳形变状态。采用坐标平移方法建立近似平面坐标,并在其上进行位移场和应变场的分析。研究结果认为,本区现今地壳形变以区内断块间的相对运动为主,是新构造运动的继承,其中以太行山山前断裂两侧形变场差异性最为明显,是本区的主要活动断块边界带。据此认为未来强震发生在本带的可能性较大。     

从GPS观测看华北地区的形变场演化

利用1992、1995、1996、2001年的GPS观测资料研究了华北地区形变场的动态演化。华北地区的形变场服从中国大陆板块的整体应力应变场,但也有动态起伏。从主应变场看,1992~1995年,整个华北地区主应变场的方向比较一致,即主压应变方向为NEE-SWW,主张应变方向为NNW-SSE,应变量东部大于西部;但1995~1996年则相反,西部应变量大于东部,而且应变场方向也发生了明显的偏转,西部主压应变方向为NNE-SSW,而东南部地区为NEE-SWW;到1996~2001年西部地区主压应变又恢复到NEE向,整个华北地区应变量也趋于平衡。比较GPS观测与震源机制解给出的华北地区的应力应变场可以看出,其主应力方向基本一致。     

利用GPS观测分析青藏高原东缘应变特征

根据青藏高原东缘2004~2007年的GPS观测资料,通过多面函数法建立青藏高原东缘地壳水平运动速度场模型,给出球面坐标系下的视应变场。对照该区同期发生的地震活动,讨论了水平运动、应变场空间分布与强震和区域构造变形的关系。结果表明,松潘块体东西向地壳缩短显著,川滇块体以左旋剪切变形和顺时针转动为主。地应变特征表明,2008年汶川地震前龙门山地区为面应变能次高值区,呈面压特性,应变快速积累,龙门山断裂带中段震前处于闭锁状态。鲜水河断裂带西段南北地壳呈北东-南西向挤压缩短,东段两侧呈北西-南东向压缩。川滇菱形块体为应变能和面应变率梯度高值区,金沙江西部的应变能次高值区与羌塘块体的构造应力作用有关。     

红河断裂的GPS监测与现代构造应力场

中德合作于１９８８年和１９９１年两次用ＧＰＳ监测滇西地震预报实验场场区现代构造运动及红河断裂的地壳形变,两期观测的数据处理结果表明,滇西ＧＰＳ观测基线相对定位精度接近１０－７。利用两期观测资料得到的基线变化,并结合构造应力场应变模型,估算得到场区近期构造应力场的应力特性参数,结果表明：该地区应力状态以挤压为主,兼有拉张及右旋剪切,其主压应力方位为Ｎ１７°±１２°Ｅ;由于印度板块在场区西侧的侧向挤压作用,场区内北东向压应力占优势。     

1999年集集地震前后台湾地区地应变率场的分布及其动力学成因

利用集集地震震前(1990-1995年)及震后(2003-2005年)的GPS观测资料,对台湾及附近地区的地应变率场进行了计算.计算结果显示,集集地震前后,台湾地区的应变率场分布格局基本一致,最大主压应变率的最大值位于台湾东部的海岸山脉地区,方向与台湾岛倾斜相交;主压应变由东向西迅速衰减,在中央山脉地区主压应变率小于主...     

GPS观测量与地震矩张量联合反演地壳水平运动速度场的方法

借助于地震应变率，建立了地震矩张量与地壳水平运动速度的关系；以ＧＰＳ网的边长为观测量，建立了边长变化率与地壳水平运动速度的关系。将表达水平速度的转动函数的分量展成麦克劳林级数，建立了以地震应变率和ＧＰＳ边长变化率为观测量，以转动函数的麦氏级数系数为待定系数的矛盾方程组。最后，讨论了联合求解的方法。     

利用四元件钻孔应变观测资料研究佘山地区主应变及主方向变化特征

为研究佘山地区应变场变化特征,采用“钻孔加衬模型”公式,使用2013~2018年佘山台观测资料的变化值及差分值,通过无校正、变化校正和差分校正3种应变换算方法,得到3组面应变年速率、最大剪应变年速率变化及应变主方向计算结果。对比发现,利用差分值进行应变换算,在计算应变主方向及提取面应变年速率和最大剪应变年速率特征曲线方面更有效。     

高精度GPS观测及其在福建东南沿海地壳形变研究中的应用

对福建东南沿海ＧＰＳ地壳形变监测网的两期观测资料的处理方法及其精度进行了深入讨论,并根据复测资料的对比,对该地区现今地壳运动的基本特征进行了初步的分析。结果表明两期ＧＰＳ观测资料经严密处理后其基线重复性精度优于１０－ ８,高程分量的精度固定误差小于７ｍ ｍ ,比例误差优于１０－ ８,满足了研究该地区现今地壳运动的基本需要。利用统一处理后的两期ＧＰＳ观测结果获得了该地区现今地壳运动的基本图象,表明该地区相对于全球ＩＴＲＦ框架整体呈南东东向运动,台湾和福建沿海大陆相对运动是北西向压缩。这个结果和本地区北西向主压应力的构造应力场状态一致。ＧＰＳ测区范围内测点的相对运动表明测网所跨越的北东、北东东向断裂呈右旋走滑趋势,其活动量为毫米。     

基于多尺度球面小波分析云南地区应变特征

使用GAMIT/GLOBK软件处理2011~2016年云南地区GPS区域站观测数据,扣除同震影响、区域欧拉均匀旋转矢量后,得到该区域的GPS水平速度场,并采用多尺度球面小波模型获取分解尺度分别为6、7、8和9时的云南地区GPS应变场,然后结合云南地区历史MS5.0以上地震信息,以及小江、红河等区域断裂活动情况分析该区域应变场的空间分布特征。结果显示,在区域应变场整体解算中,利用球面小波方法能够适应测站点的疏密变化,多尺度估计地表应变场。主应变、面膨胀和剪应变等分析结果与区域历史地震信息及对应区域断裂活动性质具有较好的吻合性。从应变结果看,红河断裂可能是具有重要构造意义的活动断裂,应变特征显示云南区域被红河断裂划分为2个特征区域;云南地区的鲁甸、腾冲、普洱、大理区域可能是地震活动较为剧烈的区域;小江断裂带中的嵩明区域在不同应变特征中均表现出高度异常,后期应予重点关注。
     

西秦岭北缘断裂分段运动变形特征分析

利用1999~2007年和2009~2013年西秦岭北缘断裂及其邻区的GPS观测数据,基于跨断层速度剖面,结合断裂带邻区应变率场的分布,综合分析断裂带的分段运动变形特征。1999~2007年观测结果表明,西秦岭北缘断裂各次级断裂段均表现出左旋走滑兼挤压的运动特征,其中锅麻滩段的活动性明显高于其他3条次级断裂;GPS主应变率场显示,沿西秦岭北缘断裂,各次级断裂所受主压应变的方向基本一致,均为NE向,但是各分段主压应变的量值变化较为明显,锅麻滩段和鸳凤段所受主压应变明显大于漳县段和天水-宝鸡段;主压应变所表现出的分段特征与跨断裂GPS站点剖面反映的结果比较一致。2009~2013年观测结果表明,漳县段滑动速率增加,主张应变率增大,可能与岷县漳县地震的发生有关。综合分析跨断层剖面和主应变率场反映的断裂带远场和近场变形特征认为,西秦岭北缘断裂4条次级断裂已处于闭锁状态,并且存在一定的应变积累,其中天水-宝鸡段平行断裂滑动速率和垂直断裂的挤压速率均较低,可能表明其在西秦岭北缘断裂4条次级断裂中闭锁程度最高。     

最小二乘配置与REHSM求解GPS应变场的方法

首先在最小二乘配置方法中,通过多项式函数、高斯函数、似高斯函数、希尔沃宁函数、空间调和函数(2个)共6种协方差拟合函数,在WGS-84椭球面上比较获得最优的区域速度场信息。然后在研究区域进行划分与编码,通过块体的整体旋转及均匀应变模型(REHSM)解算得到应变场。最后对运城盆地2007~2010年19个基于"数字地震网络工程"的监测数据进行分析,给出该区域的应变场分布。     

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合解算应变场的方法。利用华北地区 1995～ 1996年GPS观测成果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应变场的分布图像。     

华北地区活动地块运动时空变化特征

利用华北地区1992年、1995年、1996年和1999年4期GPS资料研究分析了华北地区活动地块运动的时空变化特征。基于刚性块体和GPS稳定点组概念，分别用1992年、1995年、1996年所得到的GPS速度场和1996年与1999年所得到的GPS速度场求出了华北地区活动地块的欧拉运动参数，反演计算各GPS观测点的背景运动速度，分析了华北地区活动地块边界带的运动及块体内部变形的规律。采用双三次贝塞尔样条函数模型拟合华北地区应变率场，发现华北地区内部整体上处于张性状态。     

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活动地块运动和应变模型辨识

推导了块体运动和应变的各种模型，讨论了各种模型的适用条件。利用模拟数据反演计算了块体运动和应变参数。基于模型的无偏性、有效性等概念，对块体的刚性旋转运动模型、旋转应变模型进行了辨识，结果表明：同时考虑块体刚性旋转运动和应变的模型比单独考虑刚性旋转的模型更符合实际，模型的适用范围更广。结合中国地壳运动观测网络及华北地区网实际观测所得的GPS速度场，对华北地区块体运动和应变模型进行了辨识。