利用多种地震学参数研究中国大陆地壳应变场

地壳应变场研究是地球动力学研究的一个基础性领域, 以往文献的探索大多集中在地壳形变的测量和研究上, 包括大面积水准测量和GPS观测等。文中利用多种地震学参数研究中国大陆地壳应变场, 利用哈佛CMT目录和现代中国地震目录得到了中国大陆不同区域面波震级与标量地震矩的统计关系, 进而采用中国大陆历史地震资料研究中国大陆地壳应变场, 给出地震最大剪切应变率场的分布。研究结果显示, 青藏高原及其周边地区是最大剪切应变率的高值区, 帕米尔和阿萨姆地区的应变率值最大。与GPS得到的应变场结果进行比较, 两者的结果存在一致趋势。利用NEIC宽频带地震辐射能量目录研究了中国大陆的地震视应变分布, 显示地震的视应变分布与地壳应变水平存在一定相关关系, 且发生在青藏高原周边地区地震的视应变水平较高。这些研究结果为地球动力学研究的进一步深入探讨提供了新的科学资料。

地震蕴育过程中地壳形变场图象动力学参量的研究

地震蕴育过程中的地壳形变场具有分形特征，分数维随时间而演变．强震发生在降维、减熵和有序化过程之后，震后维数、熵值和有序度均恢复到正常基准，反映了地壳形变场由均匀变形－非均匀变形－失稳－均匀变形的过程．分数维、信息熵和有序度可作为地壳形场图象动力学参数使用，它们定量刻划了变形局部化过程．

利用GPS资料采用非连续变形分析模型确定中国大陆地壳运动速度场

利用近 10年来我国先后建立的多个大规模高精度GPS地壳形变监测网资料 ,科学合理地计算出各GPS站点的速度值。采用球面非连续变形分析 (DDA)模型 ,以GPS观测得到的速度值为约束 ,拟合出了中国大陆现今地壳运动的速度场。它不仅客观地描述了地壳运动的刚性成分 ,也客观地描述了块体内部的变形 ,并且具有物理意义。该速度场模型较地质构造速度模型、离散点速度模型、刚体转动速度模型。

位移观测值协方差矩阵模拟及其在整体解算地壳应变场中的应用

借助高斯型函数模拟分散分布的不同监测网点位移观测值的协方差矩阵，并将其应用于广东新丰江地区地壳应变场的计算中．结果表明：本文的方法不仅计算简便，模拟效果及计算稳定性较好。

中国大陆地壳水平运动速度场与应变场

收集了中国大陆及周边地区 GPS网的有关数据 ,提出了 GPS网速度场的不同融合方法 ;经过融合建立了中国大陆及周边地区统一的地壳运动速度场 ,该速度场使用的有效GPS站共 42 3个 ,其覆盖面积为 12 0 0万 km2 ;初步总结出中国大陆及周边地区地壳水平运动空间分布的基本特征 ;建立了板内块体的刚性弹塑性运动应变模型 ,对其进行了块体应变参数唯一性与速度残差中误差最小检验 ;根据中国大陆及周边地区的速度场 ,估计了 8个块体的应变参数 ,分析了这些块体的应变状态 ,估计出的各个块体的应变状态与地质学、地球物理学方法估计的结果具有很好的一致性。用喜马拉雅块体主压应变方向估计的印度板块向欧亚板块碰撞力的主方向为北东 7.

活动块体理论在地壳形变场研究中的应用

在对青藏东北缘地区地质构造特征充分了解的基础上,对该区进行块体划分,分别应用刚体旋转加均匀应变模型和刚体旋转加线性应变模型来研究该区的形变场,并对这两者模型进行了比较,得出刚体旋转加均匀应变模型能更好地描述该区形变场。

两种活动块体模型在地壳形变场分析中的比较

根据地质构造特征,我们对青藏东北缘地区进行了活动块体的划分,运用GPS观察和检测资料,用刚体旋转加线性应变模型与刚体旋转加均匀应变模型来调研该地区地壳形变场,并对这两种模型在该区形变场分析中的应用情况进行了比较,得出的就是刚体旋转加均匀应变模型比刚体旋转加线性能更好地描述这个区域的形变场。

基于GPS资料采用数值流形拟合川滇地壳运动速度场

利用国家重大科学工程中国地壳运动观测网络的两期GPS观测值得到川滇区域内测站的速度。以这些速度为约束,基于数值流形模型拟合了川滇地区的速度场。它很好地结合了块体内部的连续变形和块体间的非连续变形。较非连续变形分析模型,地质构造速度模型和配置拟合模型等更真实模拟了地壳运动速度场,为相关地学研究提供了很好的基础。

青藏高原东南缘现今地壳形变与多尺度应变率场特征

利用青藏高原东南缘1999~2007年与2011~2017年高精度GNSS监测资料,充分顾及GNSS测站非均匀分布的特性,构建青藏高原东南缘地壳形变多尺度球面小波模型,定量分析汶川强震前后该区域地壳形变与不同空间尺度下地壳应变率场变化特征。研究结果表明,汶川强震前后研究区整体地壳运动具有一定继承性发展特征,均在龙门山、安宁河、则木河与小江断裂处形成明显的速度差异梯度带,且高应变率值也主要聚集在上述主干断裂及附近区域;汶川强震后,研究区域整体地壳运动速率量值,特别是龙门山断裂带西北侧地壳运动速度量值显著增大,羌塘、巴颜喀拉与川滇地块也呈现出加速向南东运移并推动华南块体的趋势。不同尺度下的应变率场反映出不同空间范围下区域应变积累特征,青藏高原东南缘区域在尺度因子q=7时的计算结果是合理的(合理的最大尺度因子);当尺度因子q=6时,能较好地揭示出区域整体构造活动特性,即清晰地揭示出汶川强震后龙门山断裂处呈现出的显著主压应变、面压缩与最大剪应变率高值特征;当尺度因子q=3~7时(最佳组合尺度因子),可较好地综合揭示出区域地壳大尺度(整体)形变与局部形变特征。汶川强震后,研究区域主干断裂带,特别是震中及其附近区域地震活动性显著增强。

基于实测速度的中国大陆地壳运动速度场的应用

采用十几年全国范围的中国大陆构造环境监测网络基准站、区域站等高精度GPS实测数据,获得点位实测速度,运用克里金插值法等技术手段,建立了全国1°×1°高精度速度场模型,精度达到东向±1.12mm/a,北向±1.10mm/a,高程方向±0.05mm/a。

基于功率谱分析的卫星地磁场模型研究

随着卫星探测近地空间地磁场数据的丰富,出现了多种卫星地磁场模型。本文研究了现有主要卫星地磁场模型的结构特点和应用范围,针对地磁场模型高斯系数阶数与场源成分的相关性,引入Mauersberger-Lowes谱分析的方法研究了最新的POMME-8、MF7和NGDC-720系列模型,得出POMME-8适用于地核主磁场建模,MF7适用于地壳场,NGDC-720适用于高阶地壳场的结论。最后用POMME-8(1-16阶)、MF7(16-120阶)和NGDC-720(120-720阶)模型构建了新的综合模型EMM720,并和已经发布的EMM2010模型共同与地面台站观测值进行了比较验证,结果表明EMM720与EMM2010精度相当,并在F和Y分量上略有提高。

2001年昆仑山口西Ms8．1地震前背景形变场的模拟研究

文中以东昆仑断裂带周围分布的27个GPS站点的地壳运动速率矢量为约束,利用半无限弹性空间三维断裂位错模型,反演了东昆仑断裂、柴达木盆地北缘断裂、玛尼-玉树断裂和玛尔盖茶卡断裂带在2001年昆仑山口西MS8.1地震之前的运动速率,并认为这些断裂带以反演出的运动速率错动所形成的形变场可以作为震前的背景地壳形变场。基于这一具有构造意义的背景速度场资料,计算了区域地壳应变率场和地震矩累积率场。结果表明,昆仑山口西地震前,东昆仑断裂的东西大滩段和玛尼-玉树断裂西段为该区域2个最显著的地震矩累积率高值区,其中东昆仑断裂的东西大滩段高值区为后来的昆仑山口西MS8.1地震的发震段。

中国大陆现今构造运动的GPS速度场与活动地块

GPS观测结果给出了在欧亚参考框架下周边板块的运动状态 ,印度板块的运动方向约NE2 0° ,速度是 40～ 42mm/a ;北美板块的运动方向约NW 2 80°～ 2 90° ,速度是 2 1～ 2 3mm/a ;菲律宾板块的运动方向是NW 2 90°～ 310° ,速度是 37～ 45mm/a ;哈萨克—西伯利亚地盾的运动方向约NE130° ,速度是 3～ 5mm/a。GPS所揭示的中国大陆现今运动场清晰地表现出了以活动地块为单元的分块运动特征。文中给出了各主要活动地块的运动方向和速度。大部分活动地块内部结构完整 ,以整体性的运动为主 ;个别活动地块内部发生构造变形 ,地块的整体性不好。中国大陆以活动地块为单元的现今构造变形可能与大陆岩石圈的结构和性质有关 ,上地壳以脆性变形为主 ,下地壳和上地幔以粘塑性的流变为特征 ,从底部驱动着上覆脆性地块的整体运动。

对中国大陆地壳水平变形的初步探索

根据全国GPS网 1994年和 1996年两期观测资料的处理结果 ,讨论了中国大陆地区现阶段应变场和应力场。青藏亚板块的西部和东部张应变起主导作用 ,中部压应变占优势 ,主压应变方向为北北东向 ;青藏亚板块东南部东南段云南地区的主压应变方向为北西向 ,压应变和张应变量级相当。新疆亚板块的主压应变方向以北北东向至北东向为主 ,应变量存在差别。华北亚板块的主压应变方向是北东至近东西向为主导 ,局部地段存在差别 ,大部分地区压应变量和张应变量相当。华南亚板块主压应变方向为北北西至北西向 ,与其垂直的另一方向的水平应变量显著变小 ,因此华南亚板块现阶段以压应变占优势。中国大陆地壳的整体主压应变方向为北北东至北东向 ,它反映的是现阶段地壳活动的主应力方向。

基于InSAR的海原—老虎山—毛毛山断裂带现今地壳形变特征

本文利用107景L波段2007年至2011年的ALOS/PALSAR卫星影像,采用干涉图堆叠技术,基于GAMMA软件,利用影像数据公共区域的均值统计校正,首次获取海原—老虎山—毛毛山断裂带整体地区的平均地壳形变速度场,将大范围形变结果进行统一表达。沿断层方向形变结果表明,断裂带两侧存在明显差异运动,断层的运动性质为左旋,其中毛毛山-老虎山段的差异运动比较显著,在震情跟踪工作中要给予重视。另外,结合研究区域内长期GPS水平速度场,从多角度研究了区域现今地壳运动的特征。

滇西南普洱强震群地区地壳形变的数值模拟

滇西南普洱一带地质构造复杂,中-强地震成群活动特征明显,地壳的形变特征与形变机制引起了地学界的广泛关注和深入研究。在参考、借鉴以往研究成果的基础上,本文构建了普洱一带包含活动断裂的二维板有限元模型,以GPS测量得到的块体年运动量作为模型区域的边界约束,模拟计算获得了普洱地区的构造形变空间分布,以NEE、NNW 2个方向、从数值模拟角度对普洱地区的水平形变特征和区域地壳垂直形变场进行了分析和探讨。结果表明:在青藏高原东南缘扩展、高原物质重力滑塌型南东向移动的动力学背景下,研究区内NEE向断裂的活动带动牵引NNW向断裂共轭运动,隆升性质的垂直形变场与60年的大区域水准测量结果相吻合,沿NNW向形变场的分布无规律,应是区域应力累积和震后调整双重作用的结果。沿NEE向形变场呈现了较明显的西部大于东部的分布图像,特别是西北部高值区对应了2014年景谷6.6级强震,最后对研究区的区域动力学问题进行了初步探讨。

中国海域地球磁场模式

中国海域地球磁场模式为舰船消磁而建 ,由国际地磁参考场与网格节点描述的地壳场迭合形成。文中介绍了模式的建立途径 ,地核场、地壳场、消磁用地球磁场的求取 。

刚体旋转加均匀应变理论在地壳形变中的应用

根据青藏东北缘的地质构造特征进行块体的划分,用刚体旋转加均匀应变模型对该区进行应力应变场分析,揭示了该区的变形机理,其结果与其他研究方法相一致,证明了这种理论在地壳形变分析中的可行性。

利用广义应变花法计算地应变场

根据GPS测量的速度计算地应变是地球动力学研究中非常有意义的一项工作,但计算时涉及数值微分,如何减小其计算误差是一个突出的问题。本文提出将工程测量中的平面应变花分析方法推广到地球球面上的广义应变花方法;并通过对已知位移和应变场的特例下的数值实验,比较常用的最小二乘配置法和广义应变花方法计算应变的精度。结果显示广义应变花法应变的计算精度比最小二乘配置法高。