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在利用GPS观测计算地应变率中，应变率的误差分布在地球动力学研究中非常重要. 为解决这一问题，文中提出基于Monte Carlo技术，利用GPS观测的速度计算地应变率进行误差分析的方法；以青藏高原地区为例，利用带有误差的GPS观测数据进行了大量、独立的应变率重复计算，然后运用统计方法给出了应变率分量及其误差的分布. 结果显示青藏高原的喜马拉雅及中东部地区地应变率的东西向、南北向及剪应变率分量的误差相对较大，但整个青藏高原及附近地区应变率结果稳定可靠；研究结果进一步表明，由GPS观测计算应变率的误差主要决定于GPS观测速度的误差， 在变形小的区域（如中国东部地区），目前GPS的观测精度还不能完全满足地应变率计算的要求. 相似文献
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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。 相似文献
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针对2015年4月25日尼泊尔Mw7.8地震的孕震特征,本文首先对覆盖尼泊尔及周边地区的5套GPS水平速度场结果进行了融合,得到了近似统一参考框架下的速度场结果;在此基础上通过对此次地震震源区及周边地区的速度场、应变率场、基线时间序列分析,识别了震前变形特征.GPS应变率场结果显示,喜马拉雅主边界断裂存在大范围挤压应变积累,震源区处于近南北向应变积累高值过渡区.跨喜马拉雅构造带的GPS基线时间序列结果表现为持续缩短现象,表明印度板块与欧亚板块之间的持续挤压变形特征,2012年以来的缩短增强现象反映了印度板块对青藏块体的推挤增强作用明显.距离震中较近的西藏南部GPS同震位移结果以南向运动为主且指向震中,反映了青藏高原存在逆冲应变释放现象.综合此次尼泊尔地震前变形和同震应变释放特征,认为此次地震的孕震区域和同震应变释放区域均较大,将会对青藏高原的地壳变形与强震孕育产生深远影响. 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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喜马拉雅构造带及其临近区域是印度板块与欧亚大陆板块挤压碰撞的前缘地带.本文利用GPS实测速度场与震源机制解数据分别计算了研究区域现今地壳岩石圈表面的GPS应变场及岩石圈内部的主应力分布,研究了印度板块持续挤压作用下板块边界带地壳岩石圈现今地壳形变的空间分布特征.结果显示,南北向的剧烈挤压变形与东西向的拉伸变形是现今青藏高原南缘地壳岩石圈的主要变形特征.其中南北向的地壳挤压变形主要集中在主前缘冲断带与雅鲁藏布江缝合带之间.东西方向上,南北走向的亚东—谷露断裂是区域地壳东西向伸展变形的重要分界断裂.75°E是研究区域地壳形变的另一条显著不连续边界,其西侧地壳主压应变强度低、方向弥散且最大主压应力方向一致性较差,而东侧地壳主压应变方向与主压应力方向以及地壳水平运动速度场方向均具有较好的一致性.布格重力异常的小波多尺度辨析结果显示该分界带与循喜马拉雅西构造结楔入欧亚大陆的印度板块密切相关. 相似文献
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利用俄罗斯堪察加地区1995～2005年的GPS观测数据，研究了该区现今地壳水平运动速度场特征.在球坐标系中解算了各应变率分量，分析了应变率场的空间分布特征，并与地震学和地质学研究结果进行了综合对比分析.结果表明，堪察加半岛北部的微板块边界并不明显，堪察加南部测站运动速度大于中部和北部地区，愈靠近东部板块汇聚区，测站速度越大.从东海岸到西海岸，测站水平速度存在明显的梯度衰减特征，水平运动方向与太平洋板块向西北的俯冲方向基本一致.各应变率分量具有东部海岸大于中部和西海岸、从东至西呈梯度衰减的特点.堪察加大部分地区处于EW和NS向压缩状态，局部存在拉张.面应变率结果显示绝大部分为压缩区；刚性转动结果表明大部分地区表现为顺时针转动，北部地区和南端顺时针旋转性明显.东部有效应变率明显大于西部地区，东西向梯度衰减关系明显.主压应变率明显大于主张应变率，特别是在东海岸地区.主压应变率方向与中等以上地震的主压应力轴在水平方向的投影方向基本一致.地壳变形场在空间分布上的不一致性主要与太平洋板块在堪察加半岛东南侧的俯冲深度、俯冲方位角、俯冲倾角和俯冲带的耦合强度有关. 相似文献
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基于2009—2014年渭河盆地及邻区GPS资料,利用Shen提出的连续形变场与应变场计算方法,获得渭河盆地及邻区的水平形变场及应变率场,结合构造地质、地震目录等资料对渭河盆地及邻区的现今地壳形变及构造特征进行研究,并得到如下结论:(1)鄂尔多斯地块南缘西段和东段GPS形变场变化差异明显,六盘山—陇县—宝鸡断裂带形变场以挤压变形为主,渭河盆地中部西安—咸阳地区的形变场呈现EW向挤压、SN向拉张特征;(2)主应变率、剪应变率、面应变率变化明显的区域位于鄂尔多斯地块西南缘的六盘山—陇县—宝鸡断裂带、渭河盆地中部的长安—临潼断裂与渭南塬前断裂以及韩城断裂与双泉—临猗断裂附近;(3)未来需要警惕六盘山—陇县—宝鸡断裂带、长安—临潼断裂与渭南塬前断裂以及韩城断裂与双泉—临猗断裂附近的地震危险性。 相似文献
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研究帕米尔高原的构造变形特征对于理解印度板块向北推挤过程中的应变分配方式以及应力转换模式具有重要的意义.本文利用区域GPS应变场、地震应变场与震源应力场分析帕米尔高原的构造形变特征.主要结论为:(1)该区域变形主要以NNW-SSE或近N-S向的挤压为主,在高原内部伴有明显的近ENE-WSW或E-W向拉张,应力方向在帕米尔高原与塔吉克盆地区域呈现逆时针旋转的趋势,而在塔里木盆地则显示几乎与帕米尔高原的一致的应力状态,这可能与两侧盆地块体的强度差异有关.(2)安德森断层参数A∅显示帕米尔高原北缘与西侧区域为逆断层应力状态,在高原内部为正断层应力状态,这与GPS应变的结果显示的应变主要集中在主帕米尔断裂与阿莱谷地附近而在高原内部应变较低是一致的,另外应力在喀喇昆仑断裂北段的方向基本平行于断层走向,以及断层北端较低的滑动速率,这说明了地壳挤压缩短可能是帕米尔高原主要的的构造变形特征,并不支持由于边界走滑断裂导致的应变分异或者块体挤出的模式.(3)综合考虑地震应变方向与SHmax从帕米尔北部NNW-SSE方向到天山北部的近N-S方向的转换,GPS应变方向在帕米尔高原两侧盆地都存在不同程度的旋转,应力场安德森参数A∅显示的应力状态以及SKS的结果显示的近ENE-WSW方向,我们认为印度板块向北推挤与天山造山带碰撞导致帕米尔高原不对称的径向逆冲是帕米尔高原现今构造变形的主要成因与构造模式. 相似文献
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传统板块构造理论认为板块是一个刚体，实际上板块是可变形的.板块内部几年到几十年时间尺度的变形主要是弹性变形,因此应当用弹性模型描述板块运动.推导了板块的弹性运动方程，由空间大地测量新的观测成果建立了菲律宾海、太平洋和澳大利亚板块的弹性运动模型.发现三个板块内部都存在明显的水平形变.板内应变场的空间变化有明显的规律：板块边界附近的应变率最大，从边界向内部逐渐减小；在板块扩散边界附近，主张应变率大于主压应变率，主张应变轴基本上与边界的扩张方向一致；在俯冲边界附近，主压应变率大于主张应变率，主压应变轴基本上与板块的俯冲方向一致；在走滑兼有俯冲性质的边界附近，最大剪应变的方向与边界断裂的走向基本一致.由GPS观测得到的主压应变轴与由震源机制解得到的主压应力轴方向具有很好的一致性.板内的应力－应变场基本上遵循广义胡克定律. 相似文献
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The definition of active block is given from the angles of crustal deformation and strain. The movement and strain parameters of active blocks are estimated according to the unified velocity field composed of the velocities at 1598 GPS stations obtained from GPS measurements carried out in the past years in the Chinese mainland and the surrounding areas. The movement and strain conditions of the blocks are analyzed. The active blocks in the Chinese mainland have a consistent E-trending movement component, but its N and S components are not consistent. The blocks in the western part have a consistent N-trending movement and the blocks in the eastern part have a consistent S-trending movement. In the area to the east of 90°E, that is the area from Himalayas block towards NE, the movement direction of the blocks rotates clockwisely and the movement rates of the blocks are different. Generally, the movement rate is large in the west and south and small in the east and north with a difference of 3 to 4 times between the rates in the west and east. The distributions of principal compressive strain directions of the blocks are also different. The principal strain of the blocks located to the west of 90oE is basically in the SN direction, the principal compressive strain of the blocks in the northeastern part of Qingzang plateau is roughly in the NE direction and the direction of principal compressive strain of the blocks in the southeastern part of Qingzang plateau rounds clockwisely the east end of Himalayas structure. In addition, the principal strain and shear strain rates of the blocks are also different. The Himalayas and Tianshan blocks have the largest principal compressive strain and the maximum shear strain rate. Then, Lhasa, Qiangtang, Southwest Yunnan (SW Yunnan), Qilian and Sichuan-Yunan (Chuan-Dian) blocks followed. The strain rate of the blocks in the eastern part is smaller. The estimation based on the stain condition indicates that Himalayas block is still the area with the most intensive tectonic activity and it shortens in the NS direction at the rate of 15.2±1.5 mm/a. Tianshan block ranks the second and it shortens in the NS direction at the rate of 10.1±0.9 mm/a. At present, the two blocks are still uprising. It can be seen from superficial strain that the Chinese mainland is predominated by superficial expansion. Almost the total area in the eastern part of the Chinese mainland is expanded, while in the western part, the superficial compression and expansion are alternatively distributed from the south to the north. In the Chinese mainland, most EW-trending or proximate EW-trending faults have the left-lateral or left-lateral strike-slip relative movements along both sides, and most NS-trending faults have the right-lateral or right-lateral strike-slip relative movements along both sides. According to the data from GPS measurements the left-lateral strike-slip rate is 4.8±1.3 mm/a in the central part of Altun fault and 9.8±2.2 mm/a on Xianshuihe fault. The movement of the fault along the block boundary has provided the condition for block movement, so the movements of the block and its boundary are consistent, but the movement levels of the blocks are different. The statistic results indicate that the relative movement between most blocks is quite significant, which proves that active blocks exist. Himalayas, Tianshan, Qiangtang and SW Yunnan blocks have the most intensive movement; China-Mongolia, China-Korea (China-Korea), Alxa and South China blocks are rather stable. The mutual action of India, Pacific and Philippine Sea plates versus Eurasia plate is the principal driving force to the block movement in the Chinese mainland. Under the NNE-trending intensive press from India plate, the crustal matter of Qingzang plateau moves to the NNE and NE directions, then is hindered by the blocks located in the northern, northeastern and eastern parts. The crustal matter moves towards the Indian Ocean by the southeastern part of the plateau. 相似文献
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Mahesh N. Shrivastava C. D. Reddy Sanjay K. Prajapati 《Pure and Applied Geophysics》2013,170(4):515-527
The deviatoric stress field are computed from the inversion of Gravitational Potential Energy (GPE) for the Indo-Eurasian plate collision region including the Himalaya and the Tibet Plateau. The resulting stress pattern in combination with stress and strain rates obtained by inverting, respectively, the focal mechanism solution of large earthquakes and GPS derived plate motions are used to study the nature of the present-day deformations. A narrow belt bordering the Himalayan collision zone from the south is characterized by strong compressive stresses. The variations in stress pattern along this belt coincide with arc-normal ridges extending into the Himalaya and are able to explain arc-parallel segmentation of seismicity. Gravitational collapse seems to play an important role in the southeastern Tibet Plateau. Depth sensitivity of the seismic derived stresses and GPS derived surface strain rates coupled with evidence of arcuate shaped high electrical conductivity favour strong ductile flow around the Eastern Himalaya Syntaxis (EHS) at mid-crustal depth. The deflection of crustal flow indicted by the viscous resistance offered by the rigid Sichuan basin adds to the traction stresses to cause clockwise rotation of the block around EHS. 相似文献
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DONG-NING ZHANG 《地震学报(英文版)》1999,12(2):148-154
The numerical dynamic model of Chinese mainland lithosphere's stress and strain field was constructed with elasto-viscous creep constitutive relation. The most recent data of the stress field of Chinese mainland and the horizontal movement velocity of the crust blocks were used as constraint conditions. The values of the boundary force were computed by trial-and-error method. The effect of the Qinghai-Xizang Plateau's excess potential energy to the movement of Chinese mainland was studied also in this model. The results of the numerical computing show that, recent rapid raising of the Qinghai-Xizang Plateau and the generation of normal faults in the southern part of the plateau resulted from the convergence of Indian Plate to the Eurasian Plate, and also from the rapid convective thinning of the lower lithosphere. Horizontal extension of the Qinghai-Xizang Plateau is the main dynamic factor to form the present tectonic framework of the Chinese mainland. The compressive loads on the eastern boundary of the model were mainly applied by the subduction of the Pacific Plate. The compression from the Philippine Plate maybe slight. 相似文献
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利用应变场和基线变化率研究新疆南天山地区近期地壳运动特征 总被引：1，自引：0，他引：1
利用GPS数据研究南天山地区地壳运动特征,截取了该区域2005 ～ 2009年GPS数据,在统一框架下进行解算,并绘制出不同时段的主应变、剪应变以及基线变化速率等图像,研究表明该区域的地壳形变具有自西向东、自南向北减弱的特点,主压应变主要表现为受印度板块向北推挤而形成的近南北向压性应力场.2005～2009年基线变化速率表明,以喀什沿经线南北向为界,其东部区域基本上为压缩区,其西部区域基本上为拉张区,东部的基线缩短平均速率(4.84 mm/a)大于西部基线伸长的平均速率(3.06 mm/a),以喀什沿纬线东西向为界,其南部区域基线变化平均速率(5.58 mm/a)明显高于北部区域基线变化平均速率(3.52 mm/a),且伸长、压缩变化速率最大基线均在南部地区,说明南部区域受到塔里木块体和青藏高原挤压比较强烈,表明喀什南部区域地壳运动相对活跃. 相似文献