李七庄基岩点垂直形变趋势研究

通过对首都圈地震垂直形变监测网和天津市控制地面沉降监测网的一等水准观测成果的计算分析,找到相对稳定的参考点或参考基准进行拟稳平差,并结合GPS连续站观测计算结果比对分析,发现李七庄基岩点近年来以2.5 mm/a的速率下沉。

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。

东北地区近期水平形变应变场研究

根据2011年和2013年东北地区GPS观测资料计算得到的地壳水平运动场和连续主应变场,研究了东北地区地壳运动特征和应变应力状态,求解块体运动参数,计算东北主要断裂带的错动速率和断层应变应力状态,分析断裂带活动性。研究表明,2011-2013年期间,东北地区东部运动规律性相对较好,且东部运动场收敛于珲春-龙井一带,向东位移;中部和西部运动场一致性较弱,位移方向相对分散。主应变反映出,东北地区2011-2013年主压应力轴优势方向为NE55°。两个水平主应变轴都缩短的挤压区分布面积较小,两个主应变轴都伸长的拉张区次之,最小主应变轴缩短的区域和最大主应变轴伸长的区域所占比重最大。该时段Ms≥5.0地震集中在2013年,地震多发生在运动方向转折带附近及挤压-剪切活动区,最大的5.8级地震发生在不同运动区交界带和挤压作用相对强烈的构造带。

晋冀蒙地区的垂直形变特征

基于1998、2006和2013年3期水准复测资料,平差计算得到1998~2006年和2006~2013年的垂直形变速率及其垂直形变速率梯度。根据计算结果研究晋冀蒙地区的地壳垂直形变运动趋势以及主要断裂带的活动性,分析区域垂直形变速率和垂直形变速率梯度的演变。结果揭示出吕梁山地块后一时段上升速率增加、太行山地块由前一时段上升变为后一时段下降、盆地地带变化复杂的垂直形变态势。

基于GPS观测的张家口-渤海断裂带活动性

文中基于1999年、2007年、2009年、2011年、2013年以及2015年6期GPS区域站观测资料,计算得到了5个相邻时段中张家口-渤海断裂带的水平形变速率和应变率,据此研究了该断裂带的活动性演化特征。结果表明,在5个时段中,张家口-渤海断裂带的总体形变速率平均为1.74mm/a,左旋走滑速率平均为1.59mm/a,压缩速率平均为-0.59mm/a。张家口-渤海断裂带各时段的左旋走滑速率均大于压缩速率,说明其活动性以左旋走滑活动为主,兼有压缩运动。在5个时段中最小主应变率均小于0,为压性,最大主应变率>0,为张性。张家口-渤海断裂带的主压应力方向均为NEE-SWW向,主张应力方向NNW-SSE向;正应变率均为负数,为压性;断裂带的剪应变率值相对于正应变率较大,表明剪应力较强,各时段均以左旋剪切应力作用为主。张家口-渤海断裂带的构造活动具有继承性,在日本3·11大地震后,其构造活动性呈现逐步减小的趋势。

基于水准剖面的山西断陷带现今活动性研究

根据跨山西断陷带的水准剖面观测资料,计算其垂直形变量和垂直形变速率,研究其现今垂直活动性。2006年以来的垂直形变揭示,山西断陷带东北段延怀盆地和蔚县盆地呈掀斜上升活动,北段阳原盆地和大同盆地以下降活动为主,晋中盆地为上下波动,临汾盆地呈现上升活动。2013年山西断陷带活动出现转折性变化,蔚县盆地大幅度下降,大同盆地、代县-定襄盆地、晋中盆地和临汾盆地均呈现不同程度的上升。

鲁甸M_S6.5地震区域水平形变应变场演化特征

根据鲁甸地震区的连续GPS观测站资料求解的站速度，使用刚性一线弹性运动方程拟合计算得到区域运动场和主应变率场。基于该结果研究了鲁甸地震区的运动场特征和应变应力场变化，讨论了它们与地震孕育发生的关系。结果显示，2012～2013年运动场北部分界带断裂走滑，南部横向运动受阻，应变应力场压性较强，有利于应变应力积聚和地震孕育，2014年运动场分界带贯穿南北，应变应力场张性增加，有利于应变应力释放而发生地震。

水准测量振动环境影响研究

观测环境对水准测量的精度具有很大的影响,本文根据数字水准仪观测的自动记录特点,设计了振动对水准测量成果影响的实验。实验结果进一步证实了《地震台站观测环境技术要求(第3部分:地形变台站)》(GB/T19531.3—2004)和《地震水准测量规范》(DB/T5—2015)关于距铁路50 m以内不应选定埋设水准点的规定,为水准测量中点位选择提供了实验依据。

高铁工程水准复测垂直形变分析

在2011年度的震情会商中，利用京津城际铁路工程水准测量数据对首都圈地区的垂直形变进行了分析，为2008年出现的“南升北降”垂直形变异常的可信性提供了佐证并对这一区域垂直形变特征进行了分析。由于京津城际铁路工程水准测量自2010年中断了合同，资料来源受到工程的时效性和获取途径等的限制，不能连续应用。在无法利用京津城际铁路水准测量资料时，京沪高速铁路京津段的水准测量填补了资料缺失的空白，显得弥足珍贵，为分析研究京津地区的垂直形变提供了数据来源，也为能够继续利用工程水准测量数据提供了保证。

基于GPS观测的张渤带区域地壳形变

包括张家口—渤海地震构造带（简称张渤带）在内的首都圈区域是我国东部构造活动强烈地区之一，自有记载以来曾发生过M≥463的地震11次。因此，利用GPS区域站数据资料研究现今地壳形变状态和张渤带的形变趋势，对于中长期地震趋势分析具有重要的现实意义。

基于GPS观测的天津地区形变应变场与构造活动

天津地区GPS局域网,已经运行多年,积累有较多的资料,为研究本区形变应变场和构造活动性奠定了基础。2006—2010年区域内GPS连续观测站点12个,相对较少,其他为2010年以后新增建的GPS连续观测站。本文使用2006—2015年天津区域内的22个GPS连续站的观测数据资料,GPS观测数据处理采用GAMIT/QOCA软件完成,通过计算获得全球参考框架ITRF2005下的单日解,即GLOBK的GPS连续观测站NEU三维坐标。由于所有GPS站的时间序列图都显示了以年为周期的周期性变化,半年的周期变化虽然在时间序列图形中不能直观分辩,但可以在拟合计算中给出可识别的显著结果。

GNSS连续站在天津地面沉降监测中的应用

讨论单纯利用水准测量方法进行地面沉降监测时,由于基准点的变动造成地面沉降监测结果的不确定问题,提出用CORS站时间序列得到的高程分量变化速率与复测水准资料联合处理结果作为水准变化的速率基准,并利用实例与传统做法进行了比较,验证了该方法的优点。

华北北部地区现今地壳垂直形变特征与地震危险性分析

通过对华北北部地区多期精密水准复测资料的处理分析,认为:首都圈西部的广大区域,出现了大面积、大量值的下降趋势,等值线的走向以NE向为主,与NWW向的张渤带近垂直相交。垂直变形的空间分布与构造活动关系密切,这种"南升北降"、"东升西降"的形变特征与"北高南低"地形显示的长期构造运动趋势不一致。研究区最西部地区出现了以阳高为中心的南北两侧相对上升,东西两侧相对下降,其最大差异值达26mm/a。这种形变形态与大同地震前的图像有某些相似,但其形变性质却完全不同(一升一降)。垂直形变的异常变化提示2008年华北北部地区的构造活动已从常态活动开始转向异态活动,有可能是强震孕育的信号。

GPS跨河水准测量实验

根据《国家一、二等水准测量规范》中关于跨河GPS水准测量的规定,进行了GPS跨河水准测量实验。结果表明,同岸的高程异常变化率α较差均符合规定要求,不同岸的高程异常变化率α较差超出限差,计算与实测水准高差相差26.98 mm,超过水准测量规定限差的10倍。因此,在一等水准测量要求下,即使在十分平坦的场地条件下也不宜使用GPS水准测量来实现跨河水准测量作业。

区域地壳垂直运动研究中的模型误差及其影响

基于现今区域地壳垂直运动研究中几种主要技术手段的数据源特征和地壳垂直运动模型,讨论地壳垂直运动模型与所采用的数据源的非协调性(模型误差)对结果造成的影响,指出判别模型误差大小的依据、数据源中数据选择的原则和方法,并利用区域垂直运动研究结果讨论地壳垂直运动演变过程,进而提出对区域地震危险性判别时需要注意的问题。

GPS连续站水平位置时间序列共模白噪声识别与估计的欧拉-滤波法

根据GPS误差的特征,以天津地区连续观测资料为例,提出了在局域空间尺度上采用欧拉-滤波法来识别与估计共模误差,结果表明:GPS连续站水平向时序观测资料包含着非常明显的共模误差;综合利用欧拉-滤波法可以对共模误差中的白噪声做出较有效的估计;测站的综合白噪声、共模白噪声、测站自身白噪声大小的统计比例约为2.0∶1.7∶1.0。通过对观测值的修正,信噪比可提高1倍。

云南地区地壳垂直运动与地震的关系

利用云南地区1951—2011年的水准复测资料,计算获得了1951—1980年、1980—1994年、1994—2011年、1951—2011年的垂直形变速率图和各个阶段的形变增量场,结合该区的地震活动,研究了垂直形变与地震的关系。结果表明:7级以上地震主要发生在上升区,与区域性上升有关;地震多数发生在垂直形变速率增量场的正值区。

山西地区现代地壳垂直运动研究

对山西地区1980-2010年的水准观测资料计算，获得垂直形变速率，并按照地质构造单元分块拟合，得到块体运动速率和块体边界断裂带的活动速率。在此基础上研究了山西地区近30年来的地壳垂直变化和构造活动。结果表明，山西地区西部上升，东部下降。吕梁山块体掀斜抬升，太行山块体为掀斜活动，山西断陷带为掀斜下降。地壳垂直形变揭示出山西断陷带现代构造活动为裂陷运动，裂陷速率为2．68mm／a，边界断裂带活动速率为1．14～4．33mm／a，均为正断活动。

断裂区带变形分析方法及应用

应用GPS观测技术专门研究活动断裂区带的地壳形变及其服务于地震预测的数据处理方法目前还不够完善与充分。本文针对这一问题并结合实际的需求,从场的角度提出了适合于断裂区带活动特征分析的数据处理方法,并以川滇菱形块体东边界带为例,依据1999-2004年的GPS资料对其进行了简要分析。结果表明:①经过这种处理与描述可使人们从多角度更清楚全面地了解断裂及两侧的相对活动,及在空间上的演化特征;②走滑运动等值线显示川滇菱形块体东边界两侧相对活动量最大达15 mm/a,分布宽度约400 km,然而活动量的2/3只分布在断层两侧近100km的范围内,清晰而定量地显现了高剪切应变的积累与存在的空间;③走滑运动梯度显示川滇形块体东边界带南段变形大于北段;④张压性运动结果显示断裂两侧没有明显的差异变化。

汶川Ms8.0地震前的区域垂直形变背景

根据1951年以来的水准观测资料和1999—2007年的GPS观测资料计算得到的地壳垂直形变速率,研究了青藏块体和华南块体不同时间段的垂直形变特征,以及形变与汶川8.0级地震孕育发生的关系。结果显示,汶川8.0级地震发生在垂直形变强烈上升区的形变速率梯度带上;大震孕育过程的应变能积累与印度板块-欧亚板块相互碰撞有关;与位于两个板块碰撞前缘的青藏块体在南北向强烈挤压,形成垂直方向隆升,物质向东和东南迁移过程相联系。