泸定M S6.8地震震前变形特征及鲜水河断裂南东段地震活动性

针对鲜水河断裂带南东段的历史地震活动性和近10 a该断裂带上发生的中小震群展布特征,利用GNSS观测数据给出2022年泸定M S6.8地震震源区及周边区域的速度场、应变率场,识别此次地震震前的变形特征。GNSS速度场显示,鲜水河断裂带南东段走滑速率约为10 mm/a,区域整体运动为ES向,与断裂构造运动具有一致性;应变率场结果显示,发震断裂仍存在较强的剪切应变积累,汶川特大地震后随着应变能不断释放,龙门山断裂带的卸载作用间接影响鲜水河断裂带的南东段,该断裂长期处于应变积累高值的过渡区,现今仍具有较高的断层闭锁状态,该地区的地震活动趋势和地震危险性值得进一步关注和研究。

2022年1月8日门源M_(S)6.9地震同震位移场及其发震断层形变破裂特征

利用冷龙岭-托莱山断裂及其附近震前和震后GNSS观测资料,处理获取了2022年门源M_(S)6.9地震同震位移场,并以此为约束反演获取了地震同震破裂滑动分布图像,基于上述结果探讨了本次地震发震断层形变破裂特征,对比了区域震间与同震变形特征,结果表明:(1)此次地震在距震中约90 km范围内产生了10 mm及以上的同震永久变形,距震中160~200 km的GNSS连续站记录到的同震变形则十分微弱,总体在毫米级以下;(2)同震位移图像呈现典型的左旋走滑型同震变形模式.在距震中约3 km破裂带南侧的测站,其同震位移为近东向,大小445.9±3.3 mm,而在破裂带远场则呈现出典型的与左旋走滑型地震匹配的“四象限”对称分布的挤压或拉张尾端变形特征;(3)同震位移量以冷龙岭断裂-托莱山断裂为界,南北两盘具有明显的非对称性,南盘变形运动大于北盘;(4)托莱山断裂西段同震位移总体表现出随震中距减小而增大的“弹性回跳”现象,但其跨断层近场测站却并不服从上述同震变形特征,指示其并未参与此次地震破裂,考虑到托莱山断裂西段显著的左旋剪切应变能积累背景,其未来强震危险性值得关注.

2022年门源M_(S)6.9地震前断层活动及应力状态的数值模拟

2022年1月8日门源M_(S)6.9地震是继1986年和2016年2次门源M_(S)6.4地震后,冷龙岭断裂西段再次发生的M_(S)>6强震。为探讨此次门源M_(S)6.9地震前近震区的断层运动、应力状态和强震多发的孕震环境,文中以地震前1991—2015期和2017—2021期GPS速度场作为边界约束,通过建立精细的三维黏弹性有限元动力学模型,计算分析了祁连山构造区在长期的构造运动环境下应力积累的基本格局,区域内断层的长期滑动速率、应力累积速率,以及这些量值在门源M_(S)6.9地震前约5a的变化特征。1991—2015期的计算结果显示:门源M_(S)6.9近震区长期受到NE-SW向挤压和NW-SE向拉张的应力场作用,最大剪应力积累比周围区域快,应力积累整体上以促进NWW向断层的挤压和走滑运动为主;与周围断层段相比,受几何拐折形态影响,冷龙岭断裂西段的滑动速率偏低,断层剪切应力的累积速率较高,发震断层上运动的亏损与应力的快速积累有利于孕育走滑型地震。2017—2021期相对于1991—2015期的增量结果显示,在临近地震约5a的时段内,冷龙岭断裂西段走滑速率进一步减小,断层的剪应力累积速率显著增高,利于促进走滑型地震的发生。冷龙岭断裂西段具有较强的动力学背景和有利的强震发生条件,未来依然存在发生强震的危险。

非构造形变对中国大陆GNSS基准站垂向周期运动的影响

解算陆态网络2011～2013年GNSS基准站,获取其坐标时间序列,并定量计算非潮汐海洋、大气、积雪和土壤湿度对测站产生的非构造形变,以修正GNSS垂向时间序列。修正后,GNSS垂向序列特性发生显著变化：周年运动振幅和初相均发生明显变化,振幅明显缩小（个别站增大）,缩小幅度因不同区域而存在差异;修正前相位与修正后存在一定的系统偏差,大约滞后2～3个月,这种系统偏差可能是GNSS测站对地球物理因素＂迟钝反应＂的综合表现;半周年运动的变化主要体现在振幅上,缩小幅度在1mm左右。

2014年新疆于田M_S7.3地震同震位移及位错反演研究

利用于田震中300km范围内的1个GPS连续站和12个GPS流动站数据,解算得到了2014年新疆于田MS7.3地震地表同震位移,并反演了发震断层滑动分布,探讨此次地震对周边断裂的影响.地表同震位移结果显示,GPS观测到的同震位移范围在平行发震断裂带的北东-南西向约210km,垂直发震断裂带的北西-南东方向约为120km,同震位移量大于10mm的测站位于震中距约120km以内;同震位移特征整体表现为北东-南西方向的左旋走滑和北西-南东方向的拉张特征,其中在北东-南西方向,I069测站位移最大,约为32.1mm,在北西-南东方向,XJYT测站位移最大,约为28.1mm;位错反演结果表明,最大滑动位于北纬36.05°,东经82.60°,位于深部约16.6km,最大错动量为2.75m,反演震级为M_W7.0,同震错动呈椭圆形分布,以左旋走滑为主并具有正倾滑分量,两者最大比值约为2.5∶1,同震错动延伸至地表,并向北东方向延伸,总破裂长度约50km,地表最大错动约1.0m;同震水平位移场模拟结果显示贡嘎错断裂、康西瓦断裂和普鲁断裂等不同位置主应变特征具有差异性,这种差异特征是否影响断裂带以及周围区域的应力构造特征,值得关注.

新疆地区现今水平形变及其动态变化

处理1999—2007和2009—2011年的GPS观测数据,获得以下结果:1999—2007年区域水平运动虽然较复杂但较为有序,整体呈现出"南大北小"和"西大东小"的分布特征,2009—2011年整体上继承性运动,但平均量级较前期有所增大,尤其是靠汶川玉树较近的区域,量级增幅较大;1999—2007年面收缩最大值为60×10-9/a,位于塔里木块体北缘的柯坪塔格-丘里塔格-兴地断裂带,呈东西向带状分布,2009—2011年面应变虽然仍以面收缩为主,但是面收缩量值整体上较前期要大,面膨胀大小及空间分布范围也都变大,最大值约为60×10-9/a;旋剪变形1999—2007年在东北-西南方向上左旋和右旋分别呈带状分布,在西北-东南方向上左右旋呈交替分布,2009—2011年旋剪变形分布有序性较前期要差,南北天山交汇区右旋剪值由20×10-9rad/a减小到4×10-9rad/a,阿尔金断裂带左旋剪值由4×10-9rad/a增大到25×10-9rad/a,祁连山断裂带由左旋变为右旋,最大旋剪值约为40×10-9rad/a。这些表明近两年可能存在着形变的调整。

陆态网络GNSS基准站阶跃偏移量的精确估计

通过对发生阶跃的GNSS基准站坐标序列谱指数的求解,表明了其具有有色噪声的特性,并对三分量分别建立了最优噪声模型,以此对GNSS基准站坐标的阶跃偏移量进行了精确估计,探明了地震和仪器更换对测站产生的精细影响。同时利用求解的阶跃偏移量对坐标序列进行修正,对获取连续性变化的测站坐标序列和获取精确的测站三维运动参数具有重要意义。

GMT绘制应变场的应用

介绍了GMT在Windows系统下的安装与配置,以及图形中中文显示的实现;并结合实例,介绍了2-D和3-D应变场的绘制方法。

基于Delaunay三角网的大范围GPS坐标转换研究

针对土地监管中大范围区域GPS坐标转换的问题,提出一种基于Delaunay三角网的大范围GPS坐标转换方法。根据土地监管区域的已知控制点构建Delaunay三角网,然后确定待转换点属于哪一个三角形,结合三角形的3个控制点,利用九参数坐标转换模型求解转换参数并转换待转换点。以整个天津市为研究对象,通过BURSA-WOLF模型方法与文中方法的对比,得出结论:文中提出的方法在内符合和外符合精度都优于BURSA-WOLF模型,尤其是内符合精度(2mm以内),保证控制点成果的不变,实现大范围土地监管中坐标系之间的统一。

参考框架的精化对GPS时间序列的影响与分析

GPS时间序列的精化解算受参考框架影响显著,本文基于ITRF2008参考框架分别设计了4种参考框架方案,通过对(112°E—124°E,30°N—39°N)范围内20个GPS测站2010年6月—2015年6月数据进行处理与统计分析,取得了如下认识:1在研究区域内增加少量连续GPS台站与全球IGS站一起组成的全球精化参考框架,可以保证解算结果的离散度稳定,并且可以抑制测站周年变化的振幅,体现出了动态参考框架的优势;2区域参考框架能够有效吸收共模误差,减弱全球刚性运动和周期性运动的影响,解算结果的精度高于全球框架,NEU单日解坐标重复性分别平均提高了13.7%、24.1%和38.0%,另外,区域参考框架N分量可能受温度变化的影响较为明显;3测站单日解坐标重复性和坐标精度均表现出季节性变化特征,每年7、8月较低。

时序形变资料的多核函数滤波方法研究及应用

针对多年时序形变观测资料有效信息提取复杂的问题,对基于多核函数的滤波方法进行研究,得到以下有益结论:(1)当核函数指数为0.5,光滑因子为0.003时,10天及以上核点间隔的滤波模型单位权中误差最小;(2)核点间隔控制滤波信息频谱的高低,间隔越大频谱信息越低,反之则频谱信息越高;(3)因数据缺失部分造成核点减少,当连续减少2个以上时滤波失败,当连续减少2个时数据缺失部分滤波出现失真,当减少1个时滤波效果不受影响;(4)通过对GPS时序资料、定点形变时序资料和非构造形变时序资料的滤波应用,获取不同频谱的信息,验证了本文方法的稳定性和可靠性。

汶川M_(S)8.0地震前后南北地震带北段GPS垂向形变特征

2008年汶川M_(S)8.0地震对南北地震带北段垂向变形产生了影响,对1999-2016年多期GPS观测数据进行精密解算,采用多面函数方法分别对研究区垂向运动进行周年运动剔除和空间滤波,获取了汶川地震前后垂向形变特征。结果表明:①以巴颜喀拉块体与华南块体交界带西侧为界,其西部自东向西呈指数函数衰减;东部自西向东呈对数函数形式衰减,且东部衰减程度大于西部,两块体交界南北段垂向形变特征存在差异性,北段隆升速度和变化梯度均弱于南段;②地震前后南北地震带北段垂向形变特征具有明显差异性,相对震前,震后大部分区域隆升速度加快,平均约为2 mm/a,局部区域加快程度较大,最大值达7 mm/a;③垂向速度的差异性变化对地壳的垂向应变积累具有影响,最大正影响区域为巴颜喀拉块体与华南块体交界及其西侧区域,增大了约10×10^(-8)/a,约为震前的2倍,最大负影响区域为川滇块体北部局部区域,减小了约7×10^(-8)/a。建议对巴颜喀拉块体与华南块体交界及其西侧区域和川滇块体北部局部区域强化跟踪分析。

汶川M_s8.0地震前GPS垂向形变特征初步分析

印度板块与欧亚板块的挤压碰撞,形成了青藏高原,随着高原的隆升和地壳加厚,其内部温度也逐渐升高,从而导致高原内部物质由弹性向流变性转变,在推挤力和重力作用下,高原物质向四周运移,但由于高原被刚性的块体所围限,因此出现了物质东流现象,物质在向东运移过程中,在其东部由于受到坚硬四川盆地的阻挡,主要分成两部分,一部分向北东方向运移.

GPS观测结果反映的尼泊尔M_w7.8地震孕震特征

针对2015年4月25日尼泊尔Mw7.8地震的孕震特征,本文首先对覆盖尼泊尔及周边地区的5套GPS水平速度场结果进行了融合,得到了近似统一参考框架下的速度场结果;在此基础上通过对此次地震震源区及周边地区的速度场、应变率场、基线时间序列分析,识别了震前变形特征.GPS应变率场结果显示,喜马拉雅主边界断裂存在大范围挤压应变积累,震源区处于近南北向应变积累高值过渡区.跨喜马拉雅构造带的GPS基线时间序列结果表现为持续缩短现象,表明印度板块与欧亚板块之间的持续挤压变形特征,2012年以来的缩短增强现象反映了印度板块对青藏块体的推挤增强作用明显.距离震中较近的西藏南部GPS同震位移结果以南向运动为主且指向震中,反映了青藏高原存在逆冲应变释放现象.综合此次尼泊尔地震前变形和同震应变释放特征,认为此次地震的孕震区域和同震应变释放区域均较大,将会对青藏高原的地壳变形与强震孕育产生深远影响.

多轨PSInSAR监测华北平原地表垂直形变场

针对PSInSAR技术监测大空间尺度地表垂直形变场的不足,提出通过基准转换与数据拼接、融合不同轨道多个独立片区(Frame)获取大空间尺度地表垂直形变场方法.由于不同轨道主影像选取的参考基准不一致、不同轨道垂直基线不同、不同片区相位解缠的参考PS不同等因素影响,使得PSInSAR获得的不同轨道地表垂直形变场的空间基准存在差异,提取的地表形变信息不具有可比性.利用两个相邻片区重叠区域的PS点集,根据迭代最近点算法提取两片区公共区域内同名点,并兼顾同名点距离的权,精确计算两片区的配准参数,实现两片区的"无缝"连接,最后使各独立片区拼接成一个连续的大空间尺度地表垂直形变场.本文推导了多轨PSInSAR技术获得的不同片区形变场基准转换与数据拼接的数学模型,并以华北平原(115.32°E—118.79°E,36.81°N—40.58°N)为实验区,解析了3个不同轨道共12个片区PS目标,获取了研究区2006—2010年地表垂直形变速度场.分析表明:(1)研究区大范围处于下沉状态,形成以北京、廊坊、天津、沧州、泊头—德州等城市为中心向外扩展的地表沉降发展态势,几个沉降中心的平均沉降速率分别达到-34.7mm/a、-26.3mm/a、-64.2mm/a、-34.6mm/a和-37.7mm/a;(2)地表沉降的空间分布特征表明,城市工业生产和生活抽取地下水是地表沉降的主要诱因,农业灌溉和油气开采是导致华北平原大范围地表沉降的另一个重要因素;(3)研究区最大沉降带沿北北东向展布,与区内断裂分布一致,表明沉降的空间分布受到断裂带控制;(4)利用地表同期一等水准测量成果检验了本研究结果,精度达到4.72mm,表明本文提出的数据处理策略能够满足大时空尺度地表形变监测的需求.

青藏高原中南部近期地壳水平形变

以1999—2011年西藏、青海地区GPS区域站观测结果为基础,利用欧拉模型、多核函数法和球面应变模型,计算了青藏高原中南部地区区域整体无旋转基准下的运动场和应变场,对汶川地震前后两个时段的结果进行了对比分析。结果显示:青藏高原中南部地区多年来的总体运动特征未发生较大改变,整体以东西向拉张运动为主,中部以南北向的压缩变形为主,并且由南向北逐渐向两侧分异。北向运动主要集中在喜马拉雅块体和拉萨块体的中部,在拉萨块体的北部,北向运动已明显减弱。而在拉萨块体与羌塘块体分界处,区域运动方向已经明显转为东西向运动。汶川地震以后研究区东向运动有一定加强。

GPS资料反映大震前后青藏高原东北缘的水平形变

利用1999～2007年和2009～2011年青藏高原东北缘地区水平形变观测与处理结果,分析了汶川、玉树地震前后该区域水平形变场及其变化,得出:(1)1999～2007年水平运动的大小与方向变化明显,但清晰有序,相对运动一般在15mm/a以内,2009～2011年的水平运动轮廓虽然与1999～2007年相似,但变化可辨,主要体现在震源较近的地域;(2)1999～2007年的主压应变优势方向为南东—北西向,有序与一致性较强,值域一般在(±35～38)×10-9/a之内,最大主应变区呈带状分布于祁连构造带上,2009～2011年最大主应变的大小及空间分布则有一定的差别,震中附近最大约为180×10-9/a,但主应变方向与1999～2007年基本保持一致;(3)1999～2007年最大剪切应变率大小的空间分布呈北西向条带状,较大值域的条带为祁连构造带达27×10-9/a,2009～2011年最大剪切应变率的空间状态不同于以前,最大值位于震源及其附近地区接近120×10-9/a,其他区域相对较小;(4)1999～2007年的旋剪形变呈北西向条带左、右旋交替的分布状态;2009～2011年则没有如此清晰,最大值也位于震中及附近地域。总之,震后区域形变场有较大的调整,可能还在继续中。

芦山M_s7.0地震前水平位移和同震水平位移研究

本文利用"中国地壳运动观测网络(二期)"多个GPS连续观测站观测数据处理结果,将2013年4月20日四川芦山Ms7.0地震区域参考框架同震水平位移与全球参考框架同震水平位移进行比较,结果表明两组框架解一致,说明两种参考框架均可当作位错参考框架,也即全球参考框架同震水平位移也可视为区域参考框架同震水平位移.区域参考框架下GPS连续观测站地震前的水平位移和同震水平位移结果表明,震前数年,SCTQ站西侧的GPS站构造运动十分显著,而该站水平位移却很小,即出现反常的闭锁.但该站的同震水平位移使其弹性回跳至正常构造水平位移水平,因此SCTQ站震前的位移闭锁是水平位移空间分布中的异常,是芦山Ms7.0地震的前兆.水平位移时空变化表明,该站震前和震时位移完全符合里德的弹性回跳理论.区域参考框架中位移时间系列和同震水平位移的综合研究有助于对芦山地震地壳运动前兆的认识和解释.尽管本文未能直接采用其它GPS连续观测站的资料,但结合本文和其它研究结果可以证实,震中附近其它站地震前后的变化与SCTQ站类似.基于芦山地震前水平位移和同震水平位移及其与前兆关系的研究,本文进一步讨论了GPS监测网的布设、数据处理和分析等问题.

多核函数法对GNSS大空间域共模误差的识别

根据GNSS时序资料3分量E,N和U误差的构成和地壳微形变分析的需求,提出了基于多核函数大空间域共模误差识别的实用方法。并以川滇地区GNSS连续观测资料为例进行了实际计算与应用,获得了如下看法或结果:1)基于多核函数可有效识别大空间尺度GNSS时序3分量中的共模误差;2)进一步明确了GNSS连续站水平向时序观测值中共模误差是其误差的主要组成部分;3)通过对共模误差白噪声的剔除性处理可以更有效地分辨微形变或弱动态变化信息。

车载土地巡查系统关键技术研究与实现

重点在车载土地巡查快速导航定位、实地核查取证及数据处理、车载土地基础信息管理与应用、无线数据传输通讯等方面开展研究,突破基于土地基础数据的车载导航定位、无线通讯网络的移动基站快速定位、基于GPRS/CDMA中继数据实时服务等关键技术;通过车辆改装与软硬件系统集成,形成车载土地巡查系统,为土地执法业务提供快速灵活的新型巡查手段。