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基于青藏块体东北缘1999～2001年GPS结果,分别采用块体整体旋转与线性应变模型和弹性力学有限元法这两类地壳形变数值模拟方法,分析了该区地壳水平应变场特征.结果表明:(1)两类方法在研究地壳形变时各具一定的优势,前者对块体整体运动变形及块体与块体之间的相关性研究具有一定的优势,而后者则较强体现出了应变高值区与深大断层在空间分布的紧密结合性;(2)两类方法所获得的应变高值区具有良好的空间分布一致性,主要集中在阿尔金断裂、祁连山断裂中东段、东昆仑断裂和海原断裂这些深大断裂处及其附近,面压缩值达到了-3×10-8以上,最大剪应变值达到了10×10-8以上;(3)应变高值区的空间分布与中强地震的发生具有一定的对应关系. 相似文献
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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 相似文献
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球面水平应变场无偏计算的实现与滤波 总被引：1，自引：1，他引：0
GNSS观测资料为研究地壳应变场提供了必要的依托,但如何较为完整或恰当地反映各种地壳应变信息仍存在缺陷.从连续变化的角度出发,在ITRF参考框架下水平运动场的基础上,借助于多核函数获得水平运动场的解析式,据此,利用球面上无偏差应变计算式给出应变场结果,再利用多核函数法进行空间滤波,最后给出了利用本方法进行应变计算的实际算例.该方法有如下特点:①适用于各种空间尺度的地壳应变场描述,并且全面而又客观;②根据不同的需求和实际资料情况可提取不同频谱及其以内的应变信息;③可对应变参量进行严密的精度评定;④由于获得了解析式,故可在此基础上进行更深入的分析与计算. 相似文献
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利用GAMIT软件将华北地区GPS地壳形变监测网1995、1996及1999年3期观测数据同全球IGS跟踪站资料进行了统一处理,并采用基线向量单天解及其全协方差矩阵和武汉大学PowerAdj Ver3.0软件在ITRF97框架下进行了GPS网整体平差,得出了相对于欧亚板块的水平运动速度场;进一步利用GPS速度场计算华北地区GPS地壳应变率场及应变能密度变化率场. GPS结果表明:华北地区现以(3-12mm/a)±3.4mm/a速度相对于稳定的欧亚板块向东或东南方向运动;唐山-河间-磁县是一个压缩活动边界,大同-太原则是一拉张活动边界,呈略带右旋的拉张运动;北京-天津-渤海湾地区,以及邢台地区是高剪应变率地区;张家口-北京-天津-渤海湾地区,以及济南地区是高应变能密度变化率地区,地壳积累能量高,且渤海湾地区处于面膨胀变化率正、负值过渡带,那里可能存在与地震危险性有关的应变能积累背景. 相似文献
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由GPS观测结果推导中国大陆现今水平应变场 总被引：45，自引：4，他引：45
以中国大陆及周边近400个GPS测站的水平运动速率为基础，给出了现今地壳水平应变场结果表明:①中国大陆水平应变为西强东弱，剪应变数值大于正应变数值(绝对值)，应变量级一般为10-8/a，局部区域达到10-7/a，但应变分布不均匀；②南北向应变最突出的部位为中国西南部西段的喜马拉雅条带、西北部的36N~42N段及柴达木断块的北缘；③东西向应变西边缘变化最大．此外，由西向东还具有正负交替的变化特征；④REN(东-北向剪切应变)与Rmax(最大剪切应变)数值较大的区域分别是喜马拉雅条带、西北部的36N～42N段、柴达木断块的西部、川滇菱形块体，以及阿拉善、祁连及塔里木断块的交界区；⑤青藏块体周边以面收缩为主，内部则以面膨胀为主．其以北的地区以面收缩为主．西界数值最大，东部数值最小(除燕山构造带外)；⑥西部西区主压应变为南北向，主张应变为东西向．西部东缘区主压应变为近东西向，主张应变为近南北向．川滇菱形块体主应变的方向发生了很大的变化，北部地区为东西压南北张，南部地区则恰好相反；⑦中国大陆的应变模式可能是断块模式与连续模式的组合．此外，小尺度优势应变可能是剪切应变．造成上述结果除与印度板块的碰撞及边界耦合有关外，还与深部物质的活动及地壳介质的物性有密切的关系．必须指出，由于GPS测站在空间上分布的不均匀性，那么，由此而来的应变场，其应变尺度也不一样． 相似文献
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本文分析了地震构造特征及其与地壳结构的关系,用有限元法计算了岩石圈内的应力-应变状态,讨论了地震活动的动因问题.下扬子——南黄海中-弱地震区为杭州湾——秦岭、郯庐和长江口——济州岛三条一级断裂带所控制.壳内5——20km 深度区间是一优势震源层.在5——15km 深度范围的主体震源层内,地震频度达70%以上.其中10——15km 区间地震频度最高.该震源层与中地壳低密层和地壳磁性层相叠置.有限元计算表明,震源层内地壳水平位移最大;伴随异常地幔侧翼断裂或破碎带的垂向震源带是最大主应力和应变状态转换的梯度带.从而认为,岩石圈由陆向海的裂离蠕散和地壳层滑是该区地震活动的主要动因. 相似文献
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2008年5月12日四川省汶川县发生了Ms8.0强烈地震.发震断层是龙门山断裂带的映秀-北川断裂.分析震前的GPS速度场发现,从巴颜喀拉块体西部到龙门山断裂带沿大约N103°E方向的缩短速率为13.0 mm/a,龙门山断裂带的右旋走滑速率1.1 mm/a,断裂带处于闭锁状态.四川盆地沿大约N103°E方向有少量的压缩变形,而沿SW方向有少量的拉张变形.同震位移场显示,这次地震可能是巴颜喀拉块体SE向逆冲与四川盆地NW向俯冲同时发生的.应变场分析发现,震前震中区的主压与主张应变率分别为-30.840×10-9/a与13.956×10-9/a,主压应变轴N105.4°E与震源机制解得到的主压应力轴的方向N103°E一致.由本文提出的应力-应变机制得到的断层滑动方向和走向与地表破裂调查和震源机制解得到的结果一致.印度、太平洋和菲律宾海板块与欧洲板块的相互作用足龙门山断裂带积累弹性应变能和孕育汶川地震的长期作用力.苏门达腊大地震使青藏高原和华南块体的相互作用加强,促进了汶川地震的发生. 相似文献
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《国际地震动态》2017,(9)
自50~55 Ma以来,印度次大陆向北与欧亚大陆碰撞后形成喜马拉雅—青藏高原造山带,碰撞导致地壳增厚致使高原大幅隆升,改变了亚洲大陆岩石圈的构造格局,也对东亚地区的气候和环境产生了巨大影响。阿尔金断裂作为青藏高原北缘的主控边界断裂,其运动学性质在20世纪70年代备受关注,不同量级的滑动速率引出了块体运动与东向逃逸和连续变形与地壳增厚两种端元模型。约10~15 Ma以来,在青藏高原南部与北部出现地堑与裂谷,为高原东西向拉张运动提供了证据,表明青藏高原开始经历地壳减薄过程。青藏高原形成以来形变场经历怎样变化,长时间尺度的地质学构造过程与现今GPS观测是否能够统一?10~15 Ma以来青藏高原地壳减薄过程造成高原高程怎样的变化?青藏高原北缘,尤其是跨阿尔金断裂具有怎样的现今三维地壳变形场,地壳应变是如何在北阿尔金断裂、祁漫塔格断裂和阿尔金断裂之间分配的?青藏高原北缘与塔里木盆地具有怎样的力学性质,对跨阿尔金断裂构造形变场造成怎样的影响?最后,GPS观测得到的现今地表形变场能够对青藏高原形变模式的争论作出何种解答?上述科学问题的解答,对于研究青藏高原隆升与变形过程具有十分重要的意义。本研究分为两部分。第一部分是青藏高原北缘三维震间运动场的观测与研究。在青藏高原北缘跨阿尔金断裂中段自建9个GPS连续台站并开展观测,根据区域研究特点设计无人值守的观测台站,具有低成本投入、高质量观测的特点。上述连续GPS台站的建立填补了青藏高原北缘,尤其是在阿尔金无人区地壳形变观测研究的空白,积累了宝贵的连续GPS数据;截止2015年7月,共有4年的连续GPS观测。数据分析结果证明,设计建站方法行之有效,GPS台站稳定、观测数据质量稳定、数据连续性稳定。结合使用中国大陆构造环境监测网络在研究区及邻域GPS连续台站数据作位置时间序列与速度场解算,获得青藏高原北缘地区跨阿尔金断裂中段现今三维形变场。使用三维线弹性后向滑移(backslip)块体运动模型,反演塔里木块体、北阿尔金块体、柴达木块体和祁漫塔格块体的三维块体运动。结果表明,北阿尔金山相对于塔里木盆地有(1.32±0.2)mm/a的抬升速率,相对于柴达木盆地具有(0.73±0.3)mm/a的抬升速率,可解释为北阿尔金块体存在显著的造山过程;阿尔金断裂有(8.21±0.60)mm/a的左旋走滑速率、(0.66±0.60)mm/a的缩短速率;祁漫塔格断裂有(0.53±0.60)mm/a的左旋走滑速率、(1.53±0.60)mm/a的缩短速率;北阿尔金断裂有(0.87±0.60)mm/a的左旋速率、(0.69±0.60)mm/a的缩短速率。同时,阿尔金断裂中、西两段滑动速率基本一致,约为8.0~10.0mm/a。定量研究结果支持连续形变与地壳增厚模型,表明相对塔里木块体,青藏高原北缘地区正在抬升、增厚,以北阿尔金山地区最为明显,抬升速率约达1.3mm/a。跨青藏高原北缘的阿尔金断裂、北阿尔金断裂和祁漫塔格断裂近200km的宽泛变形带内,南北向地壳缩短并不明显,缩短量仅约为2.9mm,且近一半缩短量发生在祁漫塔格山南侧。GPS观测阿尔金断裂车尔臣河段(~86°E)剖面表明,断裂两侧存在非对称变形特征。本文采用非对称变形模型反演GPS速度剖面数据,获得断裂两侧塔里木盆地和青藏高原北部的地壳介质剪切模量差异。结果显示,塔里木盆地地壳介质剪切模量约为青藏高原北部剪切模量1.53倍,相应S波波速比值为1.24,与Yang等人得到的地壳和上地幔三维VSV模型结果一致。地震学研究结果认为,青藏高原北部与东部地区在中地壳存在低速层,局部区域可能发生部分熔融;Hacker等进一步确认羌塘地块中地壳到深部地壳存在熔融现象。本文的研究运用了与地震学完全不同的资料,通过大地测量方法推导青藏高原北部与塔里木盆地的地壳介质力学性质差异,得到与地震学研究得到的S波波速比及其构造物理学解释相当一致的结果。成果为青藏高原力学演化模型提供新的约束。本论文第二部分内容是使用覆盖青藏高原及周边的GPS速度场,计算青藏高原内部应变率场。GPS观测速度场不仅显示了南东东-北西西向的地壳拉张过程,也揭示了青藏高原内部更加重要的地壳减薄过程。结果显示,青藏高原北部和南部的垂向应变率(减薄应变率)分别为(8.9±0.8)nanostrain/a和(7.4±1.2)nanostrain/a,青藏高原西南部的垂向应变率为(12.0±3.2)nanostrain/a,表明青藏高原内部大尺度范围应变率测量结果的一致性。并且青藏高原内部的拉张应变率观测也相当一致,青藏高原北部,沿着N114±1°E主应变方向的拉张应变率为(21.9±0.4)nanostrain/a;高原南部沿着N93±1°E主应变方向的拉张应变率为(16.9±0.2)nanostrain/a;高原西南部沿着N74±3°E主应变方向的拉张应变率为(22.2±1.8)nanostrain/a。如果地壳减薄开始于10~15 Ma,并且现今观测得到应变率适用于整个时间跨度,那么地壳累积减薄5.5~8.5km。应用Airy地壳均衡理论,青藏高原的平均高程将下降~1km。青藏高原北部、南部和西南部相似的垂向应变速率也表明,在3个区域的地壳拉张、正断裂运动和地壳减薄过程由相同的物理机制所支配。综合上述两部分研究成果,发现青藏高原现今垂向运动在高原内部和边缘地区存在很大差别。高原内部地区正在经历地壳减薄,而高原边缘地区正在经历不同程度的增厚与隆升。青藏高原北缘地区的垂向应变率约5~20nanostrain/a,如果考虑重力均衡作用,对应的垂向隆升速率在0.04~0.14mm/a左右。但是,对于局部地区如北阿尔金块体,其底部受到塔里木盆地南缘下插挠曲板块的支持,在没有重力均衡情况下,垂向隆升速率可能达到1mm/a。喜马拉雅地区呈现不同水平的垂向形变,垂向应变强烈(约10~80nanostrain/a),山脉底部受到印度下插板片的支持,无法通过重力均衡假定由垂向应变率估计隆升速率。但由GPS与水准数据约束的俯冲板片模型推测山脉隆升速率达到约7mm/a。而对于祁连山地区,GPS应变率推测得到垂向应变率约20~40nanostrain/a,应用地壳均衡理论,平均隆升速率为0.15~0.3mm/a;而由于逆冲推覆构造与褶皱变形带的存在,中下地壳有可能仍存在弹性变形,不能实现完全重力均衡,实际隆升速率有可能高于这一估计。本文研究给出青藏高原不同地区三维形变场与形变速率的定量估计,是对连续形变与地壳增厚形变模型的重要修正。结果并不支持块体运动与东向逃逸模型,并认为高原南北双向俯冲模型中的塔里木块体南向俯冲几乎不存在。 相似文献
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蒙古-贝加尔地区是现今构造最活跃的大陆地区之一,其地壳构造运动及变形对我们理解大陆动力学问题具有重要的科学意义.基于融合的这一区域的GPS速度场,本文计算了该区应变率场和应变能变化率场.结果显示,蒙古褶皱带以南区域表现为NNE-SSW方向的压缩状态,主压应变率约为-2.0×10-9/a,剪应变及面膨胀均较弱,表明蒙古褶皱带比较稳定.贝加尔裂谷整体处于拉张状态且伴有较强的剪应变和面膨胀,暗示可能有多种机制控制裂谷的张裂过程.蒙古高原西部有两条高应变率的构造带,结合深部存在地幔热柱等证据,我们认为这两条构造带及所围限的区域共同构成Amurian板块的西部边界—一条弥散变形的边界带.蒙古-贝加尔地区剪应变分布与0~40 km的地震活动性基本一致,表明该地区形变在地壳尺度耦合程度较高.地幔对流拖曳力场与主应变轴方向及应变率场的一致性表明,地幔对流可能是蒙古—贝加尔地区区域构造动力学过程主要控制因素之一. 相似文献
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基于并行版ANSYS数值模拟软件平台,根据华北地区活动地块划分及活动断裂分布,结合GPS资料等,确定模型的几何边界范围是99.8°~121.4°E,27.9°~42.3°N,模型的边界范围包括华北活动地块区的绝大部分以及周边青藏、西域、南华和东北亚地块的部分地区。模型单元平均边长为25km,模型共划分为单元416 582个,节点582 392个。主要研究成果为:1)地壳运动速度模拟与分析对比:华北地区地壳运动速率的整体分布呈现由东向西逐渐减小、自北向南逐渐增大的特点,数值模拟结果与GPS观测运动速度大部分较吻合;2)断层运动性质模拟与分析对比:华北地区有限元模型考虑了华北地区已知所有晚更新世以来的活动断裂,模拟结果所得的断层运动性质与活动断裂地质调查的运动性质符合得较好;3)应变场模拟与分析对比:通过数值模拟,计算了1999—2004年和2004—2007年华北地区地表第1主应变和第3主应变(最大压应变)的大小和方向,与前人利用震源机制结果、GPS测量结果等资料反演得到的华北地区主应变场较一致。 相似文献
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Horizontal movement and strain characteristics in Tianshan and its adjacent region with GPS deformation data 总被引：1，自引：0，他引：1
Introduction The Tianshan Mountain is the youngest cordillera in the present-day continental Asia, and its tectonic evolution is closely related to the collision and subduction between Indian Plate and Eurasian Plate in the Himalayas orogen since Cenozoic… 相似文献
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本文利用40个地震震源机制解和3个小震综合解研究了甘肃及邻近地区的地壳应力场。结果表明,由甘肃西部到东南部,主压应力方向由北40°东逐渐变为北90°东,P轴仰角大多小于30°,其水平方向垂直于青藏高原东北边缘。反映了该区的力源主要来自于印度板块与欧亚板块的碰撞。一些地区局部应力场的变化对研究断层活动有重要意义。 相似文献
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活动构造是现今大陆地壳变形的重要反映。文中对发育于中国大陆及其邻区的活断层资料进行了系统的收集和分析整理 ,并结合活断层定量研究对主要活断层做出了较为粗略的分类。在此基础上 ,借助改进的Haines方法 (即双三次样条函数 ) ,根据中国大陆及其邻区的主要活断层资料 ,推算得出将地壳变形看作连续变形情况下的中国大陆现今地壳变形的应变率场和速度场模型。模型与现今GPS观测结果可以较好地吻合。文中还针对模型计算结果对中国大陆各区的运动矢量变化特征进行了分析 ,并通过与GPS观测结果的比较 ,定量估算出次级断裂在地壳变形中所产生的影响 相似文献
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Analysis of stress state of faults is helpful to understand crustal mechanical properties and seismicity. In the paper, we invert the horizontal crustal stress field in the southeastern Tibetan plateau using focal mechanism solutions of small and medium-size earthquakes, and apply them to estimate the stability of regional major faults.
Firstly, we collect focal mechanism solutions of small and medium-sized earthquakes in the southeastern Tibetan plateau. The dataset includes more than 1 000 focal mechanism solutions in the past twenty years. Magnitudes of these earthquakes vary from M3.0 to M6.0. Most of the focal mechanism solutions were determined using waveform inversion technique. Although most of focal mechanism solutions in the southeastern Tibetan plateau are strike-slip faulting, their spatial pattern is different in sub-regions. Normal faulting earthquakes mainly occurred in the western Sichuan region, reverse faulting earthquakes mainly occurred in the boundary zone between the Tibetan plateau and the South China craton, and strike-slip faulting earthquakes mainly occurred in the central and southern Yunnan region.
Next, we settle on a mesh with grid spacing of 0.5° in longitude and latitude in the region and invert the horizontal crustal stress field at each grid point. Spatial variation of the maximum principal stress axis in the southeastern Tibetan plateau shows a clockwise rotation around the eastern Himalaya syntax. The azimuth of maximum compressional stress axis is about 88.1° in the western Sichuan region, about 124.6° in the South China craton, and about 21.6° in the western and southern Yunnan region. The azimuth of regional maximum compressional stress is nearly parallel to the direction of terrain elevation gradient, and that of the minimum compressional stress is nearly parallel to the tangential direction of the topographic elevation contours. The spatial pattern reflects the control role of gravity spreading of the Tibetan plateau on the regional horizontal stress field.
Finally, we analyzed regional fault stability based on these collected focal mechanism solutions. The fault instability parameter (I) is defined based on the Mohr-Coulomb criterion and indicates the degree of fault approximating to rupture. The instability parameters on fourteen major faults in the southeastern Tibetan plateau were calculated. Our results show that the stability of the Lianfeng-Zhaotong Fault is the lowest before 2014 in the region, which indicates the fault zone is close to rupture at that time. Our results provide a new useful tool to assess regional seismic potential using dense focal mechanism solutions. 相似文献
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通过唐山震中的地震测深以及深反射剖面,揭示了唐山震源区的浅部及深部构造图象,它与以往的推测很不相同。 唐山东面的开平向斜属中生代构造,探测的结果表明,向斜轴是一近于直立的地壳断裂。唐山地震时的水平地形变主要是由开平地壳断裂的位移引起的,它是北北东-南南西向右旋走滑断裂。开平地壳断裂西面的陡河断层是一自地表向南东方向下插的正断层,断层倾角为26°,延伸至5km深处。陡河正断层刚好插到唐山市震中区的正下方。唐山地震时的垂直地形变主要是由陡河正断层的滑动引起的。 野鸡坨-丰台断层通过震源区的西部边缘,断层以西的第四纪沉积层,在过去一百万年间曾经沿北北东方向水平滑移15km,表明它也是一个右旋的走滑断层。但是它在近代数百年间并无地震活动,唐山地震时该断层的滑动亦不明显。 开平地壳断裂和陡河正断层在唐山地震时同时滑动,说明地震的作用力除区域水平构造力外,地壳上方还存在一个附加的引张力。在开平断裂处,上部地壳的反射面倾角杂乱,而且在它的正下方,莫霍界面明显错断,因此,地幔顶部的热物质可能自开平地壳断裂中上升。热物质产生的热应力在地壳上方可表现为张应力,而在地壳下方却表现为压应力,这与反射地震剖面图的现象相符合。开平地壳断裂中热物质的上升对地震的产生有 相似文献
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利用＂中国大陆构造环境监测网络＂新疆地区的基本站、区域站观测成果对天山及邻近地区现代地壳运动进行了研究,获得了天山地壳运动速率,提出了天山地壳缩短由南向北、由西向东逐渐递减的规律。通过GPS复测资料进行区域水平运动状态的分析,通过剪应变,面膨胀值的分布,可以发现挤压、隆升、拉张、沉陷过程中产生了正负转换的地带,在这些正负交界并且剪应变值增大的地区,一般都是地震多发区。 相似文献