中国大陆地壳运动观测研究进展

本文利用国家重大科技基础设施"中国大陆构造环境监测网络"1972个站两期GNSS观测资料绘制2009—2011年中国大陆地壳运动图。该图反映了2011东日本大地震同震形变对我国东部地壳运动及变形状态的巨大影响,也反映2008汶川地震和2001昆仑山口西地震震后变形对青藏高原构造应力场的调整过程,较为完整地展示印度板块挤压下青藏高原的变形状态。

喜马拉雅东构造结周边地区主要断裂现今运动特征与数值模拟研究

本研究通过对东构造结及其周边地区主要断裂进行野外考察,通过GPS观测数据和地质、地球物理资料的综合分析,建立三维有限元模型;运用数值模拟方法对东构造结周边地区主要断裂现今运动特征进行模拟研究,取得一些初步的认识:(1)东构造结北侧和东侧地块总体上围绕构造结发生顺时针旋转,右旋走滑的东南边界断裂不是嘉黎断裂,可能是阿帕龙断裂;(2)野外考察资料、GPS观测及数值模拟结果研究表明,嘉黎断裂不是整体右旋走滑断层,西北段和东构造结顶端附近为右旋挤压性质,东南段运动性质发生了转变,由右旋走滑运动转变为左旋走滑运动;(3)数值模拟结果表明,嘉黎断裂与实皆断裂可能是不相连的,至少不是简单连通的,阿帕龙断裂与实皆断裂可能是相连的;(4)东构造结目前依然起着一定的作用,它与阿萨姆角共同影响着现今区域构造变形,许多断裂活动转换和重要构造事件都发生在它们之间或很近的区域.

用震源扫描算法(SSA)研究列车源的运动

用震源扫描算法(Source-Scanning Algorithm,SSA)对2004年5月山东兖州试验时地震仪记录到的列车产生的一次振动波形进行研究.结果表明,在3个短暂时间段内,我们可以清楚地看到列车运动所产生的鸟巢形波形的精细结构.通过分段分离的方法,我们得到了3张有关震源分布的图像,图像显示列车正在由NW往SE行走穿过本区.扫描结果表明,列车震源经过适当预处理可以当作许多分散的小震源来分别处理,也显示了SSA方法处理象列车这种无法识别震相的数据波形具有的潜力.

北斗导航系统精密单点定位在地壳运动监测中的应用分析

主要基于7个台站观测到的BDS/GPS双模连续观测数据,时间跨度在2a以上,利用武汉大学自主研发的PANDA软件的精密单点定位模式,对比分析了BDS/GPS双模观测数据的单系统定位精度,并探讨了BDS在地壳运动监测中的能力。通过对这些观测数据的解算及分析,结果表明,BDS在水平向的定位精度约为17mm,垂向定位精度约为40mm;GPS在水平向的定位精度要优于10mm,垂向定位精度约为14mm。基线统计结果显示,BDS检测弱信号的能力要低于GPS,但仍能够准确反映站点间基线长度和变化率特征。对比分析BDS和GPS得到的速度场,结果显示,两套速度场在水平向之间差值约为1~2mm/a,且不存在系统性的差异。总体来看,虽然目前BDS精密单点定位精度要低于GPS,但是BDS目前仍可以用于监测形变量较大的地区地壳运动。

GPS天线相位中心变化精确检测试验研究

天线相位中心误差是高精度地壳形变监测中制约定位精度的重要误差源,天线相位中心改正已成为提高观测精度的有效手段。文中对基于精密测量机器人的GPS天线相位中心变化精确检测方法进行了试验研究,并对试验数据进行初步分析,得到的天线平面校正精度约为2mm,高程方向校正精度约为3mm。研究结果表明,天线相位中心的精确校正除了可以提高GPS测量定位精度之外,还可为中国自主北斗导航系统提供精确的天线相位中心校正参数,推动北斗导航系统在高精度地壳形变监测领域的应用。

中国地壳运动观测网络的建设及应用

"中国地壳运动观测网络"是国家"九五"期间建设的重大科学工程,自1998年开始观测以来,获取了大量的地壳形变GPS观测资料和相对重力观测资料,为认知中国大陆地壳运动特征及其动力学机制提供了至关重要的基础资料和定量约束。"十一五"期间,国家将实施中国地壳运动观测网络的二期工程"中国大陆构造环境监测网络",对网络中观测站点的空间密度、观测方式和应用功能进行大幅度强化。本文扼要介绍了中国地壳运动观测网络一期工程的建设内容、运行现状和主要成果及二期工程的建设规划。中国地壳运动观测网络一、二期工程将为我国地震监测和地学研究提供一个具有国际先进水平的大地测量基础平台。

建筑工程项目物资管理前期策划研究

为有效解决和规避当前建筑企业在物资管理中出现的各种问题,本文提出在工程项目开工前应对物资管理实施前期策划,充实和完善工程项目管理,以期为工程项目物资管理前期策划更具操作性和指导性的借鉴。

龙门山断裂周边区域在汶川Ms8.0地震和芦山Ms7.0级地震前的地壳形变特征对比研究

基于龙门山断裂带周边多年的GPS观测数据,分析了"5.12"汶川Ms8.0地震和"4.20"芦山7.0级强烈地震前龙门山断裂带周边的地壳形变特征。结果表明:1)两次强震都发生在挤压缩短的典型应变率"低值区"断层段;2)由于汶川Ms8.0地震对周边区域震后地壳变形的调整作用,龙门山断裂带南段的水平应变率明显增大,但对比周边区域,芦山Ms7.0地震发生位置为一个相对的"低值区",其挤压缩短的典型应变率为30 nanostrain/a,而其南侧和北侧的挤压缩短的典型应变率量值至少在60 nanostrain/a以上。其原因可能是即将发生大地震的孕震区域,其应力已处于岩石破裂的临界状态,岩石的弹性变形积累也已趋于极限状态,因此其地壳形变的增量或应变率将趋缓或保持低值。

零漂改正对中国地壳运动观测网络重力数据处理的影响

基于中国地壳运动观测网络2000年流动重力观测数据,分析18台LCR-G型相对重力仪的零漂特性。结果显示,重力仪零漂率在某些时段变化较大,最大达10μGal/h以上。根据重力仪零漂改正的不同处理方法,利用传统平差模型与改进模型对观测数据进行平差计算,并对结果进行比较。在相同先验中误差的情况下,传统平差模型的后验中误差为39μGal,重力值平均精度为26.5μGal,而改进模型的后验中误差为16.5μGal,重力值平均精度为11.2μGal,远高于传统平差模型。在数据预处理阶段按闭合观测分段进行零漂改正,可以有效消除重力仪零漂剧烈变化的影响,明显优于将仪器零漂率当作固定参数的计算方法。

高精度地壳运动监测GNSS基准站数据质量评价方法分析

通过GNSS观测试验和大量数据质量分析实践,论证总结了一套综合的用于高精度地壳运动监测的GNSS数据质量分析方法,包括站点地基类型、数据有效率、多路径效应、卫星天空图、相位残差、站点位置时间序列分析以及速度场背景趋势等,为GNSS站点建设、运行维护、数据处理和地壳形变监测应用提供参考基础。

LiDAR技术在活动构造研究中的应用

沿断裂带的大比例尺地貌填图是活动构造研究的重要基础。传统方法一般通过遥感、航片解译以及典型地点的实地测量进行详细填图。因此传统方法一般只能获得二维变形特征,或者局部的三维变形。激光雷达测量(Light Detection And Ranging-LiDAR)技术优势为对地貌的高精度、全方位、三维直接测量,可以为活动构造研究提供沿整条断裂带的高精度地貌高程基础数据。基于LiDAR数据的量化分析是未来活动构造研究的趋势。目前,美国、欧洲、日本以及我国台湾地区等均已经开展沿主要活动断裂带的大规模机载LiDAR测量。与传统方法相比,LiDAR技术在森林覆盖区和城区的活动断裂填图中具有巨大的优势,在沿断裂位错测量上也更精准,更有效。并且震前与震后LiDAR数据对比也是研究同震变形特征、探索断裂发震模式的重要手段。本文综述LiDAR技术在活动构造研究中的主要应用,介绍LiDAR技术在活动构造研究中的优势与前景。分析表明,激光雷达技术在活动构造研究中的应用势在必行,沿国内主要活动断裂带的机载LiDAR测量将成为未来国内活动断裂研究基础数据获取的重要手段。

基于GNSS与InSAR约束的九寨沟M_S7.0地震滑动模型及其库仑应力研究

2017年8月8日的九寨沟MS7.0地震发生在岷江断裂、塔藏断裂及虎牙断裂交汇地区,地处青藏高原东北部的川甘交界地区,位于巴颜喀拉地块的东缘,地质构造复杂,对于九寨沟地震震中位置和发震断层的确定,存在不同意见.本文利用GNSS及升降轨InSAR观测,在获取九寨沟地震同震形变场的基础上,基于均匀弹性半无限位错模型,联合反演了发震断层的滑动分布模型,并计算了同震库仑应力变化.InSAR同震形变场显示,视线向最大沉降量和抬升量分别为0.21 m和0.16 m,形变场长轴为NW向,形变主要集中在断层西侧.距震中40km和65km的九寨和松潘两县,水平向的GNSS同震位移分别达14.31mm和8.22mm.联合GNSS和InSAR同震形变场反演得到的滑动分布主要集中在沿走向5~33km,倾向2~20km的范围内,平均滑动量为0.18m,最大滑动量为0.91m.发震断层长40km,宽30km,走向155°,倾角81°,滑动角-9.56°.同震位移场及滑移分布模型表明此次地震为一次左旋走滑为主的地震事件,地震破裂并未完全到达地表,与虎牙断裂北段的几何产状和运动学性质更为接近,结合精定位余震的分布,我们确定虎牙断裂北段为此次地震的发震断层,震中位于北纬33.25°,东经103.82°,震源深度10.86km,矩震量为7.754×1018 Nm,相应的矩震级为MW6.5,与美国地调局和哈佛大学给出的震源机制解基本一致.同震库仑应力导致了虎牙断裂北段延长线的东北和西南两端应力增强,其中塔藏断裂的罗叉段和马磨段未来强震的危险性值得关注.

地热正常动态特征的研究

为了研究地热正常动态特征,收集了226个地热前兆观测台站的数据,建立了地热前兆应用数据库。通过对地热前兆台站观测资料的整理分析,将地热正常动态分为地热的长期正常动态和地热的短期动态两类,归纳出6种类型的地热长期正常动态和4种类型的地热短期正常动态,并结合观测点处的水文地质情况,对不同的地热正常动态类型的成因进行了初步分析。

应用布格重力异常研究郯庐断裂构造

使用布格重力资料对郯庐断裂带的中段部分（沂沭断裂带）进行了研究．结果表明，郯庐断裂带莫霍面及地壳内界面均发生错断，断裂带两侧地壳各界面起伏平缓．该结果与前人的郯庐断裂带是切穿地壳的深大断裂的认识相一致．在郯庐断裂带两侧，地壳结构明显不同，西侧沉积层较薄，平均在5km以下；东侧多数在6km以上；在断裂带中央沉积物最薄，大约为3～4km．断裂带东侧莫霍面埋深浅，大约为33～34km；西侧莫霍面埋深明显增加，达到36～38km．反映了莫霍面深度在断裂带附近整体是向西增加的．郯庐断裂带在重力场分布中则表现为一条宽度较大的线性布格重力异常梯度带．

“九五”前兆台站与“十五”前兆台网的整合研究

提出4套"九五"台站与"十五"台网的整合方案,利用这4种方案可以方便地将"九五"仪器接入"十五"地震台网中。其中专用网络接口方式已经在北京白家疃地震台试运行,取得了良好的效果。

汶川地震综合参数处理与地震台网救灾作用研究

汶川特大地震发生后,全球地震台网都对汶川8.0级地震作了快速反应,仅仅地震速报已经无法满足特大地震的挽救生命及救灾的需要,本文研究了世界主要地震台网在汶川特大地震后的反应和产出,提出了我国地震台网必须反思只重视"地震速报"的作法,建议我国地震台网必须结合大地震救灾实际,研究地震台网综合快速地震动和震源参数产出,以适应政府和人民抗震救灾的需要。

利用GPS分析天山现今地壳形变特征

利用中国境内外天山地区1992～2005年382个GPS测站的原始观测资料计算了天山地区现今地壳运动速率,分区域定量分析了天山地壳缩短速率变化的方式和特征。天山的汇聚速率由西向东逐步减小,具有分段变化的特征:西天山(72°E～77°E)的汇聚速率为20±1mm/a,中天山(77°E～82°E)的汇聚速率为12±1mm/a,东天山(82°E～92°E)的汇聚速率只有5mm/a左右,整个天山现今汇聚变形速率平均为12mm/a。天山南北向挤压缩短并不能笼统地概括为均匀分布:82°E以东的天山地区,汇聚变形基本表现为连续线性变形,天山南北山前断层调节的变形量并不明显高于山体内部;82°E以西的天山地区,其南北山前断层调节的变形量明显高于山体内部,天山地壳的挤压缩短形变主要发生在南北两侧盆地山体过渡地带,在这些形变吸收带上,北向的挤压速率迅速大幅减小,山体内部区域北向的挤压速率变化则相对缓慢得多,其变形强度与地震活动具有很好的一致性。岩石圈和软流圈的差异运动导致了天山新生代构造变形。从天山南北山前断层缩短速率的东西差异分析,造成天山东西变形差异显著的原因是帕米尔北向推挤和塔里木顺时针旋转的共同作用:在天山西端(75°E以西),其挤压缩短(17mm/a)是由于帕米尔高原北北西向的推挤作用;而75°E以东的地区,其差异构造变形的原因则主要是塔里木顺时针旋转的结果。

隧道对地表地震动放大作用的研究

场地条件对地震波传播有较大的影响,浅埋隧道改变了近地表的场地条件,势必会对地面地震动产生一定的影响,进而影响临近地面结构的地震响应。文章选取Ricker小波作为输入动力时程,利用数值方法研究了均匀弹性场地中圆形隧道对地表水平向峰值加速度的影响,分析了不同隧道埋深和入射波频率时地表水平向加速度的变化规律。结果表明,随着隧道埋深的增大,其对地表加速度峰值的影响变小,但影响范围近似线性增大,主要集中在5倍的隧道半径范围内;无量纲周期λ/D在6~8左右时,隧道对地表PGA的放大作用最为显著;λ/D>10时,隧道对地表地震动的影响基本可以忽略。

呼图壁地下储气库地表盖层变形的GPS研究

利用新疆呼图壁地下储气库地表盖层由13个点位组成的形变监测网的前5期GPS观测资料,研究地下储气库注、采过程中地表盖层的变形响应。通过获取地下储气库运行过程中地表盖层形变的三维时间序列,并结合井口压力数据,区分地下储气库在不同过程中的变形信号。研究结果表明,地表盖层在储气库注、采过程中水平方向上存在明显的"呼吸效应",储气库每MPa气井压力变化在注、采周期内对地表变形造成的影响在水平方向上分别达到1.02、1.24mm,垂直方向分别达到-1.11、0.86mm。

长江下游芜湖地区新构造运动基本特点

芜湖地区以长江为界,西北部为冲积平原,东南部为低山丘陵。在低山丘陵区,冲沟多为宽平的"U"型谷。长江沿岸Ⅰ、Ⅱ级河流阶地以堆积阶地为主,局部见有侵蚀阶地。新生代地层主要发育中、晚更新世及全新世地层。新近纪以来,出现2次明显的沉积间断。第1次发生在上新世和第四纪之间,表现形式为洞穴流水沉积间断,溶洞普遍抬升。第2次发生在中、晚更新世之间,表现形式为构造隆升,持续时间约340ka。新生代以来构造运动以升降差异活动为主,断裂活动和褶皱作用不明显。新构造运动的基本特点是继承性、差异性和间歇性。早期活动以继承性为主,晚期活动差异性表现比较突出;而间歇性运动基本上贯穿整个新构造时期。根据地质地貌、断裂活动和测年数据,该区新构造运动的起始时代在上新世末期至第四纪初期。