青藏高原及邻区现今地应变率场的计算及其结果的地球动力学意义

许多研究人员利用GPS测量的速度资料计算了地应变率场,但其结果差异较大.本文将地质统计学中的Kriging方法引入到GPS观测的速度场研究中,通过Kriging插值得到青藏高原及邻区均匀网格节点上的速度值,然后运用有限单元中形函数(Lagrange插值函数)的求导方法,计算每个网格单元积分点处的地应变率分量,从而获得青藏高原及邻区的地应变率场的分布.计算结果显示,青藏高原主体处在南北向受挤压、东西向被拉张的应变状态之中,但高原东部地区则正好相反,即南北向拉张、东西向出现挤压.青藏高原及邻区主应变率的方位与震源机制解中P轴、T轴的方向基本一致;最大主压应变率的高值区分布在喜马拉雅主边界冲断带及附近地区,高原内部出现主张应变率大于压应变率的现象,且高原内部处在拉张应变状态.面膨胀率结果也表明,喜马拉雅山及附近地区为面收缩区,而高原内部其他地区主要为膨胀区;最大剪应变率分布清晰地显示出青藏高原周边的主要断裂带轮廓.文中的应变率计算结果预示青藏高原及周边地区现今的地应变与较长期的地质活动之间有一定的继承关系.

深部洞室中微小温度年度变化足以造成地应变年度变化

利用轴对称线弹性模型有限元方法,计算了洞室中温度微小年变化引起的地倾斜和地应变.结果表明,在满足地震台站建设规范的情况下(洞室内温度年变化幅度应小于等于0.5℃),当洞室中温度年变化幅度仅为0.2℃时,仍会引起量级为10-7rad的地倾斜和10-7的地应变,并且在洞室的尽头和拐弯处由于热汇聚和热扩散的作用引起地倾斜和地应变的变化更为突出.因此今后在观测中,有必要进一步减小洞室内温度年变化;在台站设计建设和仪器布设中,对基线式仪器和摆式仪器都可以做一些恰当考虑,以尽量压制温度年变化带来的影响.

用边长变化结果计算地应变及块体划分

在均匀应变的假设下 ,给出了由边长变化求解地应变的新方法 ,通过统计检验相邻三角形的最大主应变 ,可判别相邻测点是否位于同一个均匀应变块体上。采用弹性位错理论设计的模拟算例表明 ,该方法能成功地将位于断层两侧的测量点分辨开。

青藏高原东缘地应变空间分布特征分析

采用"中国大陆构造环境监测网络"2009—2011年GPS监测站点的速度场结果,利用三角形法计算了青藏高原东缘的应变场,并对计算结果进行三角形形状因子检验和应变显著性检验。根据块体应变变化特性将其分为块体内部、块体边缘和块体边界三个典型区域。对各区域应变结果的分析表明:青藏高原东缘的龙门山断裂带成为区域内应变的高值区,反映自汶川Ms8.0地震之后出现了地壳松弛与大区域形变的调整。鲜水河断裂仍然是区域内应变较大的地区。

九寨沟Ms7.0地震前地应变LURR异常演化特征

从岩石应力-应变的本构关系出发,以能够反映岩石应变变化的地应变观测数据作为"响应量",通过库伦应力触发模型的加卸载响应比计算方法,计算2017年8月8日九寨沟MS7.0地震前震中及周边500km范围内应变观测的加卸载响应比结果。结果显示,基于应变观测的加卸载响应比方法能够较好地从潮汐频段提取地震前LURR异常,九寨沟地震前,300km范围内的多个应变观测台站出现LURR异常,其中相距96km的两水台EW分量Y值最大达到3.27;LURR空间演化特征显示,在震前约9个月内震中及周边地区陆续出现异常"集中-增强-减弱"过程,证明该地区在长期应力累积的背景下,应力的不断累积增强导致震中及附近区域的岩石出现不断损伤或弱化,最终位于树正断裂上的应变能积累超过了介质强度而引发了此次地震。

条件数对三角形法地应变计算精度的影响

为解决三角形法计算地应变中,三角形形状及其与坐标系统的关系对地应变计算精度的影响,引入条件数阈值,并讨论条件数与地应变分量计算精度之间的关系。研究结果表明:当条件数阈值设置为4.3时,地应变分量的计算精度与位移数据的精度相当。即在运用三角形法计算地应变时,将条件数阈值设置为4.3可以得到可靠的地应变分量。

地应变固体潮对微渗漏作用的动力贡献研究

目前国内外对构造应力作用下地球内部流体运动的规律与特征的研究已经很多 ,但面向地应变固体潮对地壳微裂缝系统的微渗漏作用影响的研究尚属空白。地球在太阳、月球的引力作用下 ,一方面在其表面的海洋、湖泊形成直观的潮汐现象 ;另一方面固体地球自身还形成肉眼无法看到的粘弹性形变 ,称为固体潮。固体潮不仅能引起重力变化、地面倾斜和地面伸缩等地球物理现象 ,而且还为地壳内微裂缝系统提供了永恒的、周期性的伸缩开合变化的动力 ,大大提高了流体在微裂缝系统中微渗漏的规模和距离 ,造成流体中物质元素的迁移和变化的地球化学现象。文中主要阐明了地壳裂缝系统和流体微渗漏作用的客观存在 ,探讨并总结了地应变固体潮对微裂缝系统的应力作用特点以及为流体微渗漏作用所作出的重要动力贡献 ,并将固体潮与地球化学有机联系在一起 ,从理论上说明流体携带包含深部矿藏 (体 )信息的特征元素或物质完全有可能通过微渗漏作用迁移至地表并形成该元素或物质的地球化学异常 ,为当前的地表土壤法、地气法、电提取法、电吸附、吸附丝等多种地球化学找矿方法提供可信的理论依据。

广义应变花方法及其在川滇地区地应变率场计算中的应用

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 .最后以中国川滇地区为例 ,利用GPS观测资料计算了地应变率场 ,并对计算方法和结果进行了分析讨论 .

垂直形变测量与地应变

讨论地壳垂直形变与地应变的关系。根据水准测量或地倾斜观测，定义了平均地倾斜与地倾斜率；根据应变与位移的关系，推导任一坐标方位角方向的地倾斜或地倾斜率与应变或应变率分量的关系。根据分析，初步得出结论：在１个水准点上，如果有与不同方向的８个水准点之间的高差以及距离的观测值，且这８个水准点不在同一平面内，则理论上可唯一地确定６个应变分量；在某一区域，如果有若干个不在同一平面内的水准点，由它们可求得８个以上不同方向的地倾斜，并可按最小二乘法求得该区域的６个平均地应变分量。

中强震的地应变临震前兆

本文分析了发生在江苏省境内的三次地震的地应变临震前兆特征。这三次地震是1979年7月9日溧阳6.0级地震、1987年2月17日射阳5.1级地震和1990年2月10日常熟5.1级地震。在本文中,作者还对利用地应变临震前兆进行临震预报的有关问题作了讨论。

一种纵向地应变观测仪的结构设计

就纵向地应变观测给出一种仪器的设计构想,描述仪器的整体结构、功能及所涉及到的主要配件参数。该仪器的特征是可对某一地区的纵向地应力、横向地应力进行同步观测渴望获得该地区的应力场的变化,从而为地震预报提供出更加可靠的参考信息。

京西北地区地应变观测与小震震源机制解一致性研究

以京西北地区作为研究区域,采用应变参数方法解算定点地应变观测数据,将所得应变参数时间序列作为研究对象,利用该结果与研究区内同期小震震源机制解进行一致性分析,研究得出呈拉张性质的定点观测最大主应变方位与震源机制解最大拉张变形方向(T轴)水平投影具有良好的对应性,整体以NNW—NE向为主,且自西向东排布的测点最大主应变方位与震源机制解最大拉张变形方向均表现为逐渐东向偏移的趋势,与华北平原块体北部发生顺时针旋转活动的特征相吻合,结果进一步检验了地应变观测反映区域应变场信息的能力。

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。

中国大陆地应变率场分布及其与地震活动性关系的研究

利用中国大陆地区的GPS速度观测资料,通过2次插值计算,得到地应变率场。首先将GPS观测结果通过插值计算获得中国大陆及邻区均匀网格节点上的速度值,然后运用有限单元中形函数(Lagrange插值函数)的求导方法,计算每个网格单元积分点处的地应变率分量,从而获得中国大陆及邻区稳定的地应变率场的分布。计算结果表明,总体上中国大陆及邻区地应变率分布西高东低;以南北地震带为界,西部地区应变率高,而东部地区,尤其是华南地区地应变率很低;而塔里木盆地、鄂尔多斯盆地等构造稳定区域的地应变率也很小。此外,还发现中国大陆及邻区地应变率分布与地震活动之间的关系非常密切,变形产生的应变能密度与地震密度(1.0°×1.0°内发生的地震数目)之间吻合得很好,应变能密度高的区域,地震活动性较强;反之,则较弱。同时,最大剪应变率、面应变率与地震活动性之间也呈对应关系。

地震地球物理观测台网地应变数据集

作为地壳形变监测的一种手段,地应变观测可监测微尺度下的地表应变变化,其分辨率一般为10^(-9)。目前地震地球物理观测台网在网运行的洞体应变观测台站有111个,分量钻孔应变观测站59个,钻孔体应变测站有68个,产出数据包括原始观测数据、台站预处理数据和产品数据,可为地震研究、地球动力学研究提供重要的数据支撑。

唐山4.8级地震前易县地震台地应变异常特征

2012年5月28日河北省唐山发生M_S 4.8地震,地震前易县地震台地应变观测数据出现异常,对四分量应变数据、体应变及伸缩仪观测数据,从发震时刻、异常形态、起始和持续时间、异常幅度等进行分析,认为异常在时间和形态上具有一致性,且同一地震台不同观测手段同时监测到异常,可见此异常具有可靠性。

与地震发生有关的前兆地应变

1.前言伸缩仪与倾斜仪由于可直接测定震源区及其周围应变积累过程,所以对地震预报起着重要的作用。自从地震预报研究计划开始实行以来,已经过了1/4世纪,随着观测技术的提高、观测地点的增加,前兆地应变的观测可在复数地点开展[Miura(1990)]。根据以往积累的资料[山内(1985)]判断,破碎带及其附近的观测点比普通的观测点更易观测到地震的前兆变化。在这里着眼于作用震源区及其周围的区域地应力,研究与地震有关的前兆现象发生机制。

标志地应变的火山喷发

前言笔者等人曾指出,伊豆大岛火山(图1)的火山活动,和区域的、长期进行的该区应力变化有密切关系(例如,中村,1971;Kanamori,1972;木村,1973;Kimura,1976)。因此,加上火口底的资料,使用该区及周围的地震资料为主的诸资料,研究该区的火山活动和构造应变之间的关系。其结果,关于火山活动可能起着应变计的作用,比以往指出的能够更客观、更具体地掌握。另外,据此可知,在相模海槽附近正在进行着构造应变的积累。

1996年包头6.4级地震的地壳应变特征

根据GPS观测资料求出的水平地应变和由跨断层垂直形变计算出的速率强度累积率,研究了包头-大同地区1992～1995年、1995～1996年和1996～1999年的各时期的应变特征,并对包头6.4级(1996年5月3)地震前后的地应变进行对比,认为以压应变为主导的高值区可能是未来强震孕育的地区.面应变、主压应变、剪应变和趋势累积率同时较高的地区,强震危险性较大.一般低应变区和张应变为主导的地区,孕育强震的可能性小,属于比较稳定的地区.1992～1999年包头-大同地区的GPS水平应变的演变,反映了1996～1998年地震幕的孕育发展及结束的全过程.以压应变为主的高应变区和应变梯度带可作为未来强震危险区的判定标志之一.