GPS监测的中国及其周边现时地壳形变

利用多个全国性的GPS监测网、中国地壳运动主要活动带的区域性GPS监测网以及亚太地区大地测量计划 (APRGP)的GPS监测网自 1 991年以来近 1 0年的GPS资料 ,通过旋转变换将不同方法得出的各个子网的速度解进行统一 ,给出一个自恰的、完整的ITRF97框架下的速度场综合解 .为了研究中国现时地壳运动在欧亚板块内形变的特征 ,基于一个现时板块运动模型ITRF97VEL ,给出了 3类网共 2 6 0多个站的形变速度场 .结果表明中国地壳运动有明显的不均匀性 ,以南北地震带为界 ,西强东弱 ;中国西部受印度板块强烈的冲挤 ,地壳运动由南向北逐渐减慢 ,呈现南北向缩短 ,东西向伸展 ,有明显的块体特征 ;喜马拉雅和天山西部分别提供了约 1 5mm a和 9— 1 3mm a的汇聚速率 ;拉萨块体有 (2 0 .2± 1 .2 )mm a的伸长 ;喀喇昆仑—嘉黎断裂的右旋走滑速率和阿尔金断裂的左旋走滑速率分别为 2— 3mm a和 4—6mm a,穿过龙门山断裂带的缩短速率小于 7mm a,这些都支持地壳增厚学说 ;沿阿尔金断裂带到喜马拉雅存在一个NNE弥散带 ,它是形变速度有东和西分量的分界线 ,是一个有特殊意义的动力学带。中国东部以走滑为主 ,东北块体是中国最稳定的地区 ,华北块体具有较大走滑性 ,是东部较易变形区 .

青藏高原班公—怒江缝合带现今运动状况的GPS观测研究

利用青藏高原改则地区一条跨越班公—怒江缝合带的10站GPS剖面在2007—2009年的3期流动观测资料,采用自洽的统一参考框架方法分析研究了改则地区的现今地壳差异运动,得出该区域现今地壳应变率以南北向挤压为主,量值达(104.0±28.6)×10-9/a,同时兼有东西向拉张,量值约为(25.4±17.7)×10-9/a。利用半无限弹性空间的断裂位错模型和GPS速度矢量的约束,反演获得班公-怒江缝合带在该地区(即改则—洞错断裂)的现今运动以右旋走滑为主,走滑速率约为(7.4±0.8)mm/a。

GPS资料揭示的汶川8.0级地震前地壳动态演化特征

利用中国大陆1999年以来3个时段的GPS速度场,研究了汶川8.0地震前的地壳动态演化特征。研究结果显示:1)汶川地震发生在区域地壳挤压运动明显受阻的区域,孕震区附近存在一较大的障碍体,震中附近断层多年来处于强闭锁状态;2)随着地震发生日期的临近,震中西侧压性区表现出明显的向东逐步扩张态势,局部地区主压应变方向出现向北偏转,右旋剪切作用明显增强;3)汶川地震同震变形及6级以上余震分布表现出的区段性与断裂带及附近分段性运动变形特征密切相关。

利用GPS监测和非连续介质力学研究阿尔金断裂对中国大陆地壳运动变形的影响

非连续介质力学方法中非连续变形分析(DDA)方法有利于分析分块运动特征,而非连续有限元方法(DFEM)能更细致地反映板块间相互作用。本文利用DDA和DFEM方法的各自优势,基于实测的308个GPS测站位移矢量,利用DDA方法提取了大陆边界位移信息;并以此边界位移条件建立了中国大陆的二维DFEM模型;利用该模型探讨了阿尔金断裂活动对整个大陆的地壳运动和构造变形方式的影响。

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观测结果对我国地壳水平形变强度的分析

介绍利用中国地壳运动观测网络区域网(包括基本网与基准网)1999年与2001年2期GPS观测所获得的中国大陆地壳水平位移速率结果,研究块体的划分、块体位移与块体变形,提出了用位移(速率)离散度分析块体或局部水平变形强度的方法,分析了中国大陆现今地壳运动的基本特征及2001年11月14日昆仑山口西8.1级大地震前的地壳水平运动。

GPS技术监测地壳运动的新进展

回顾了GPS观测技术应用于地壳运动与形变中的相关理论与方法,重点介绍了水平应变的计算方法与描述地壳运动与形变场的各种数学物理方法,讨论了提取地壳运动与形变信息过程中存在的问题。

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。

由APRGP97～APRGP99的GPS联测资料确定的亚太地区地壳形变

使用伪无基准 (pseudo- nonfiducial)算法、利用 GIPSY软件 ,归算了 APRGP97、APRGP98和 APRGP99的 GPS资料 .对大多数站所得解的站座标的精度 :南北分量是 1～2 mm,东西分量是 2～ 5mm,垂直分量是 5～ 1 0 mm;并初步获得亚太地区 84个站在ITRF97中的运动速度 ,其水平方向的精度约为 1～ 4mm/a.基于 ITRF97速度场建立一个新的现今全球板块运动模型 ITRF97VEL ,由此获得这些站相对于该模型的现今形变速度 ,并对这些站相对欧亚板块的运动情况作了初步分析 .

利用GPS观测到的中国大陆地壳水平运动

通过与一般GPS大地测量或工程测量对比,介绍利用GPS观测获取地壳运动信息的方法,包括野外观测及数据处理的方法。通俗地介绍了GPS数据处理与形变分析中的基本概念,如坐标系统的参考框架、无基准解、相似变换、位移基准、旋转与应变等。介绍利用中国地壳运动观测网络基本网、基准网1998年与2000年GPS观测结果所获得的中国大陆地壳水平运动信息。简要介绍GPS观测概况、用GAMIT/GLOBK软件对所获得GPS观测数据的处理及精度分析。基准网与基本网各年观测结果得到的网内点位精度,由两期观测得到的水平位移分量的精度。得到的1998年9月初至2000年6月中旬基本网、基准网的地壳运动,包括以位于东部的一组稳定点为基准的各观测站位移、网内各部分的应变及部分地区的旋转量。得到了我国大陆完整而详细的地壳水平运动图像,分析了中国大陆现今地壳运动的主要特征。在所述观测期间,我国东部地区相对较为稳定。相对东部稳定点组,东北块体向北运动;华南块体向东南运动。相对东部地区,新疆西北部地区以北西向运动为主;西南西藏地区以向北运动为主;西藏东部与云南地区形成非常明显的顺时针旋转构造运动。我国中部南北地震带是一强烈而复杂的变形带。GPS测量结果表明印度板块向北挤压是影响我国地壳运动的主要因素。

GPS技术在测量喜马拉雅山地区板块运动和地壳垂直位移中的应用

大量的研究成果普遍认为,喜马拉雅山是一座年轻的快速隆升的山脉,而支持这种主张的定量数据却不多。本文在多次实地工作的基础上(尤其是1991年所进行的全球定位系统(GPS)测量),并结合有关资料,对喜马拉雅山的板块运动和垂直地壳位移作以阶段性的研究。

GPS站坐标时间序列的南极地壳运动监测

为了进一步研究南极地壳运动的监测方法,文章提出直接利用GARNER网站公布的长时段测站坐标时间序列进行南极地壳运动监测的方法;直接利用GARNER网站提供的站坐标时间序列保证了站坐标的正确性,避免了对原始观测数据进行处理时步骤繁琐或处理结果不可靠等问题。研究结果表明该方法正确、可行。

青藏高原地壳运动与形变第二期GPS监测的精密星历解

“青藏高原地壳运动与形变的GPS研究”是国家自然科学基金“八五”重点资助项目。目的在于建立一个高精度的GPS监测网，并与地质和地球物理学科合作，开展青藏高原地壳运动与形变和地球动力学研究。继1993年对青藏高原进行第一期监测后，1995年，又对该地区进行第二期监测。在第二期监测中，采取了相应措施，以加强GPS网的图形结构强度和监测青藏高原整体运动的能力。GPS基线解算，采用NGS精密垦历和美国麻省理工学院研制的GAMIT精密定位软件；GPS监测网的整体平差，采用武汉测绘科技大学研制的GPSADJ软件。平差后，有半数基线的相对精度达到10－9量级，平均相对精度为6．6×10－9，达到国际领先水平。

利用GPS分析川滇地区活动地块运动与应变模型

以川滇地区上中国地壳运动观测网络1998～2004年间的GPS观测成果为约束,基于地质学给出了块体划分模型,分别利用刚体运动模型、块体运动和形变模型反演了川滇地区内各活动块体的现今地壳运动和变形参数,并进一步对上述两种模型进行了辨识。结果表明,川滇地区的各块体用块体运动和形变模型来描述更为合适。通过对活动块体及断层运动进行讨论分析,认为川滇地区的地壳运动由西向东、由北向南逐渐减弱,且有顺时针旋转的特征,而地壳变形模式以连续和渐变的剪切为主要特征。

汶川8.0级地震前区域地壳运动与变形动态过程

利用GPS等观测资料研究了2008年汶川8.0级地震前的区域地壳运动与构造变形、应变积累,以及大区域地壳运动微动态变化过程,结合同震位移场分布等分析、讨论了汶川地震前近10年区域地壳变形的表象所反映的大震孕震最后阶段的物理过程.结果表明,发生汶川8.0级地震的龙门山断裂带1999-2004年相对稳定的华南地块无明显的相对运动,2004-2007年有一定程度的相对运动显示,以右旋活动为主,年速率为1. 6mm/a.龙门山断裂带西北侧的巴颜喀拉地块东部为右旋剪切为主兼有推挤的大尺度缓慢变形状态,右旋扭动变形率为2.1±0.2(10^(-8)/a),地壳总体缩短变形率为-0.7±0.1(10^(-8)/a).由GPS基准站资料计算的基线时间序列显示,2005年以来大尺度北东向地壳缩短的相对运动明显增强,青藏块体相对华南地块的北东向运动明显增强.对汶川大地震前应变积累的特殊性等问题进行了初步讨论,分析认为,汶川大地震的发生是四川盆地西缘的龙门山断裂带受到其西侧巴颜喀拉地块推挤导致大尺度、长时期、缓慢的地壳应变积累的结果.在发震前不仅龙门山断裂带为显著闭锁状态,且孕震区域可能存在地壳弹性变形趋于极限后难以发生变形的相持阶段,大尺度地壳运动与动力环境的动态变化对汶川大地震的发生有促进影响.

青藏块体东北缘水平应变场与构造变形分析

利用青藏块体东北缘地区 1993与 1999年GPS观测获得的地壳水平运动速度场结果 ,初步研究了该区的应变场与构造变形。该区应变场以近NE向的主压应变为主体 ,伴随着近NW向的张性应变。河西走廊中、东段 ,尤其是武威断块是压应变最强的区域。应变场形成的剪应变以近EW向的左旋剪切为主体 ,表明该区NWW向的块体边缘主干断裂的活动方式是左旋走滑兼挤压。剪应变高值区主要分布于青藏块体东北边界带的武威、祁连一带。甘青块体与阿拉善块体之间整体左旋扭动速率约为 6mm/a。配合非连续变形分析法 (DDA)数值模拟 ,初步分析了该区的构造应力场背景 ,认为该区相对水平运动和构造变形分布特征不仅是印度板块推挤应力场作用的结果 ,还可能与来自西侧南强北弱的向东的动力作用有关。

中国大陆地壳运动与强震关系研究

利用GPS观测结果研究了中国大陆当前地壳运动的空间分布及其所揭示的大区域构造变形背景与趋势;讨论了区域水平运动、应变率场分布与强震地点的关系;通过对昆仑山口西Ms8.1等地震区域水平运动与形变的分析,研究了强震过程的区域形变场变化的主要特征;提出了识别孕震形变场以进行中长期强震地点预测的思路和途径。

关中地区地壳形变综合分析与研究

利用关中地区1971~1996年垂直水准资料、1993~2005年流动重力测量资料和1999~2004年GPS观测资料,研究了关中地区地壳形变场的时空变化特征。结果表明:1)研究区地壳形变场变化与活动断裂构造密切相关,临潼-长安断裂是近期非常活跃的断裂;2)地壳形变总体表现为渭河断陷盆地沉降、重力增加,秦岭山区隆起、重力减少;3)垂直形变、水平运动和重力场变化有较好的一致性,显示出该地区现今构造活动的继承性及东、西部地壳运动存在一定的差异;4)西安地区由于过量开采地下水,引起地层压密效应,造成地面急剧下沉与重力值急剧增加。

北天山现今活动构造的运动特征

利用1998—2008年北天山地区近30个站的GPS观测资料,获取了研究区内现今地壳运动速度场和主要断层的活动速率。GPS运动速率表明:北天山地区的南北向地壳缩短表现为非均匀性,速度吸收的差异性表现出与该地区地震发生频度有一定的相关性;GPS测量得到的现今断裂总体活动特征与地质学推断结果一致,但量值存在差异。

东北地区现今地壳形变特征研究

利用东北地区37个GPS测站1997～2005年的观测数据研究了该区现今地壳形变特征。结果显示：东北地区相对欧亚板块的位移速率矢量较小，平均为1．58mm／a，表明该区总体上比较稳定；有5个测站的水平位移速率在95％的置信水平上具有显著性，而其他测站则并不显著；辽西地区的几个测站显示出一致性的东南运动，可能是青藏高原东向运动的远程效应；靠近1999年Mw7．1和2002年Mw7．3深源地震震中的测站速率较小，说明这两次深源地震对地表造成的形变并不明显。黑龙江东北部测站运动可能反映了北美板块向南楔入对欧亚板块的影响。