金双根[1]2003年在《GPS监测全球板块构造运动的研究》文中认为板块构造运动,特别是岩石圈板块汇聚地带的构造运动——造山运动、地震 爆发和岛弧海沟的形成等，这些与人类生存环境息息相关。传统方法研究板块 构造运动主要是以地质时间尺度（几百万年）的地质资料，用地球物理方法研 究各种运动和它们相互关系，探索它们的演化过程和动力学机制，推测其运动 特征，然而大部分还停留在假设和推测的水平上。随着近二十多年空间大地测 量技术的迅猛发展，开辟了监测和研究地壳运动和全球构造动态变化新途径。 本文主要利用GPS资料（附加少量的VLBI和SLR资料），研究较短时间尺 度全球板块构造现今运动特征和区域性地壳形变。研究成果和内容具体包括： （1）系统归纳现代地壳运动研究方法从刚体领域转变为弹性体和流变体的 研究，并评述其研究进展；阐述了地质方法研究现代地壳运动的缺陷及其存在 问题，指出GPS技术在现代板块构造运动研究中扮演重要角色。 （2）研究和完善现今板块运动学模型。使板块台站形变向刚性板块运动逼 近，通过多次循环，从而唯一确定各板块的刚性台站，更好地确定高精度板块 运动模型ITRF2000VEL，并建立和评价与之自恰的几种绝对板块运动模型。 （3）深入研究亚洲台站相对亚洲板块运动及其亚洲各构造块体运动和形 变，并分析菲律宾、南美、太平洋、北美和澳大利亚等板块的运动和形变。 （4）系统分析了欧亚碰撞带大陆与大陆和大洋与大陆两种截然不同的岩石 圈挤压与俯冲对欧亚板块的影响及其边界地壳形变特征。 （5）首次给出了大西洋中脊现今实测扩张运动速度，且南大西洋中脊扩张 速度大于北大西洋中脊。与几百万年地质资料估算结果相比，南大西洋中脊在 减速扩张，北大西洋中脊在加速扩张。 （6）详细地分析全球构造板块相对运动，并揭示了南半球在减速膨胀，北 半球在收缩（但没有系统性地变化），且南北半球在周期性震荡等，反映了全球 构造运动具有非对称性。 （7）用连续观测的GPS时间序列资料详细地研究了全球板块的非线性运动， 在国际上首次给出了全球板块欧拉旋转运动的时变特性。
李智[2]2003年在《利用空间对地观测技术研究全球构造特征》文中认为空间对地观测技术实现了高覆盖率、高精度、高时空分辨率测定地球岩石圈的运动，空间大地测量技术的出现为地球科学的发展提供了非常有力的方法和手段，也为定量研究现今岩石圈的运动提供了可能。本文主要研究空间对地观测资料在全球构造特征研究中的应用。重点研究利用空间大地测量技术研究全球和区域的构造特征，具体包括：空间大地测量技术的发展与现状、全球板块运动研究的发展与现状、板块构造学说的不确定性、岩石圈整体无旋转条件的实现、速度场的数据预处理方法、板块运动模型的建立与应用、现今全球板块运动模型的实现与检验、中国大陆及其周边地区的运动模型和构造特征。 1 全球板块运动研究的发展与现状 概要介绍了板块学说的基本原理。阐述了地质与传统地球物理学方法研究全球板块运动的观测量、测量方法和建模方法，总结了地质与传统地球物理方法在全球板块运动研究的发展与结论。介绍了空间大地测量在全球板块运动研究中的应用，国际地球参考框架序列的演变、刚性模型的研究方法和结论、进行了不同模型的比较，并分析了刚性模型的不足。 传统的地质与地球物理学方法的结果与空间大地测量的结果相当，其精度是可信的，模型也是可靠的。两者可互为外部检核，同时也是研究板块运动可靠性和稳定性的重要依据。通过空间大地测量得到的现今板块运动模型，能较好地解释和预测当前板块构造活动，是现今板块构造运动分析和研究的基础。板块的划分、观测资料的数量、质量与分布、数据预处理方案的不同，将导致板块运动模型明显的差异，甚至系统性差异。 2 板块构造学说的不确定性 从板块构造学说中板块的定义出发，论述了板块构造的不确定性。针对不同的板块边界类型，定性分析了板块边界具有弥散性。根据全球板块的应变研究结果，论述了在全球尺度上板块的运动主体虽呈刚性特征，但板块内部的应变普遍存在，板块不是严格刚性的。通过假设检验证明了板块并不是理想的刚性体，板块具有非刚性特征。3岩石圈无整体旋转条件的实现 从国际地球自转服务组织对协议地球参考框架的定义着手，基于简化的岩石圈无整体旋转条件，在球面坐标系下建立了严格的岩石圈无整体旋转条件，给出了各板块的张量矩阵，并对目前主要的无整体旋转的板块运动模型进行了验证和分析。通过分析指出:由于目前的空间对地观测资料在数量、质量、分布合理性等方面不能完全满足研究的要求，地球参考框架rr孙仍存在整体旋转，并没有完全独立于地质模型假设，已发表的岩石圈整体无旋转的全球板块运动模型，并不严格满足整体无旋转条件，只是近似整体无旋转约束解。4速度场数据预处理方法研究 空间大地测量的手段较多，但原始观测数据存在参考框架选取不同、精度差别、分布不均匀和多站并置等现象，必须经过预处理才能使用。针对目前板块运动建模中速度场数据预处理的随意性较大，造成结果多样化甚至不合理的现状，同时板块或块体边界、地震活动性、速度场的精度等多种影响因素又具有不确定性，经典数学难以描述等问题，引入模糊数学和模式识别有关理论，提出了板块运动建模的数据预处理规范。 在数据选择方面，全面考虑板块或块体边界、地震活动带和速度场精度等多种因素的影响，将多种因素的影响程度用隶属度的形式进行量化，采用模糊模式识别中的择近原则识别方法，判断测站的特征和取舍;给出了存在多种观测手段或多期数据情况下，进行并置计算的方法;根据板块上测站符合统一运动规律的特性，提出有监督聚类方法，有效剔除了因局部形变造成的速率大小或方向发生畸变的异常点;提出了分级栅格化的空间分布均匀化方法，确保了测站的分布合理和结果的可靠性。并应用本文建立的数据预处理规范，对国际GPS服务组织提供的ITRFZO00速度场进行了处理，得到了可以进行全球板块运动建模的速度场。5全球板块运动模型的建立与实现 全球板块构造运动和区域性地壳形变均在全球背景场下发生，全球板块运动模型不同，将得到不同的板块运动图像。如何建立一个合适的、高精度的现今板块运动模型，能较好的准确的解释和预测当前板块构造活动，是现今板块构造运动分析和研究的基础。 空间大地测量得到的观测矢量是板块刚性旋转运动引起的水平运动、冰后回弹和局部地壳形变的综合，其中冰后回弹的影响相对较小，可以忽略;板块内部应变普遍存在，应变对的速度的影响不容忽视。根据对速度矢量组成的分析，本文建立了广义板块或块体运动模型(Generalized Plate Motion Model，GPMM)，该模型全面考虑了板块刚性旋转运动、板块应变对观测值的贡献。给出了广义板块运动模型的叁种简化形式:无应变的刚性旋转模型、刚性旋转与均匀应变模型以及刚性旋转与线性应变模型。证明了一般意义上的刚体运动模型只是广义板块运动模型中板块应变为0时的特例。基于国际地球自转服务组织提供的IT灯2000速度场，建立了现今全球板块运动模型RGPMM2000(Recent Global Plate MotionModel inferred fromIT孙2000)，得到了全球板块的运动与应变状态参数。?
朱新慧[3]2012年在《现代地壳运动参考基准的研究》文中研究说明由于地壳运动参考基准的混乱，同一个板块或同一个地壳形变区域，不同的文献资料给出的运动或形变速度和方向常常大不相同，差异的量级远大于测量误差，因此深入开展现代地壳运动参考基准研究，理清当前地壳运动参考基准使用中的混乱现象，不仅是大地测量学科发展的急需，对于促进地震、地质和地球物理等相关学科的发展也具有重要意义。本文基于最新的地壳运动实测数据、地学热点数据、冰期后地壳回弹模型数据和其他相关研究成果，对现代地壳运动参考基准展开深入研究，并针对全球水平地壳运动、垂直地壳运动和区域水平地壳运动、垂直地壳运动分别提出了一套地球物理意义明确、易于实现、便于应用的参考基准。本文的主要成果和创新点如下：1.全面回顾了现代地壳运动参考基准的发展历程，深入分析了相关研究现状，指出了现代地壳运动参考基准即水平运动基准、垂直运动基准和区域基准当前存在的主要问题，明确了建立全球统一地壳运动参考基准的重要性和必要性。2.建立了全球板块运动模型ITRF2005VEL和ITRF2008VEL，并和地学模型NNR-NUVEL1A以及以往的ITRF序列进行了深入比较，深入分析了彼此之间的一致性以及差异性，明确了差异性的主要原因，即与相应板块的测站较少、分布不均或者台站观测时间短对板块的约束不够等原因有关。讨论了构造板块总角动量的大小，13个板块的总角动量和不为零，说明ITRF2005和ITRF2008框架有可能不满足无整体旋转的要求；也有可能是由于台站选择的不同使得板块的总角动量之和不为零。3.建立并优化了全球水平地壳运动参考基准，提出了建立平均热点参考基准（Medial-HotSpot Reference Datum）的方法及其约束准则。利用ITRF2005和ITRF2008的实测数据，分别建立了无整体旋转（NNR-no net rotation）参考基准NNR-ITRF2005和NNR-ITRF2008；根据目前板块运动和热点之间相对运动的现状，提出了建立平均热点参考基准的方法及其相应的约束准则，并综合利用地学热点数据和ITRF2005的实测数据，建立了基于平均热点参考架的绝对板块运动模型MHS-NUVEL1A和MHS-ITRF2005。4.针对NNR基准和HS基准之间的较差旋转给出了定量估计。结果表明，基于热点的参考基准得到的岩石圈整体旋转与地球物理学家根据板块受力模型计算的岩石圈整体旋转在量级和方向上都基本一致，说明平均热点参考基准可能更符合实际情况。基于热点的参考基准能够更加真实的反映地幔对流的实际情况，研究地幔对流和板块运动的地球物理学家更倾向于采用热点参考基准，而大地测量学家则倾向于采用NNR参考基准。因此，我们提出，将基于实测数据的平均热点参考基准MHS-ITRF2005作为地球物理工作者研究全球水平地壳运动的参考基准，将无整体旋转模型NNR-ITRF2008作为大地测量学者研究水平地壳运动的参考基准。5.提出并建立了最优全球垂直地壳运动的参考基准。深入分析了影响地壳垂直运动的主要因素，包括冰期后地壳的回弹、地面沉降、各种潮汐的变化等，提出4种建立垂直地壳运动参考基准的方案，即SLR垂向运动基准、ICE-5G模型基准、赤道附近垂向速度约束为零基准和地壳均衡学说基准，并分别进行了推导、验证和比较。结果表明，SLR垂直运动基准地球物理意义明确、易于实现、便于应用，是最优的地壳垂直运动的参考基准，因此我们提出将ITRF2008框架下SLR技术实现的垂向运动作为全球垂直地壳运动的参考基准。6.针对中国地区的构造块体，分别提出了区域水平地壳运动和垂直运动参考基准的建立方案，并利用实测数据建立了中国地区的水平地壳形变模型。对于区域的水平地壳运动，提出将该形变区所依附板块的稳定主体作为该地区水平地壳形变研究的参考基准；对于区域的垂直地壳运动，提出将该区域的地壳垂直运动数据统一归算到最优的全球地壳垂直运动的参考基准上来，以建立一个与全球基准一致的该区域的地壳垂直运动速度场。7.探讨并利用实测数据检测了固体地球的变化趋势，提出将全球的垂向运动归算到建立的SLR垂向基准上。系统分析了地球的非对称性变化现象，阐述了地球膨胀学说和地球压缩学说，并提出利用本文建立的最优全球垂直地壳运动参考基准，将全球的垂向速度都统一到该基准上，通过ITRF2008的数据研究地球的非对称性变化现象。结果表明地球半径的变化近似为(-0.1±0.2)mm/a，即在目前的1倍中误差范围内，还不能认为地球的半径发生了变化。
孟国杰[4]2001年在《基于全球定位系统的现今地壳运动与形变研究》文中研究指明近二十年来，随着GPS等空间大地测量技术的不断发展，利用空间大地测 量技术监测全球地壳运动、区域地壳运动与形变取得了前所未有的进展。目前 甚长基线干涉测量（VLBI）、卫星激光测距（SLR）、全球定位系统（GPS）等 空间大地测量技术能够以毫米级的精度测定地面点的位置，监测地球在空间的 整体运动以及地壳的运动和形变，这使得对地球动态的监测和研究发生了根本 性的变化。虽然利用地质和地球物理观测数据己建立起了全球板块运动的模型， 但由于使用资料的局限性，己有的模型还需要现代大地测量结果来检验。根据 地质和地球物理观测数据建立的全球板块运动模型以及板内活动断裂和活动块 体运动模型反映了过去几百万年内地壳运动的平均运动状态，它是否和现今地 壳运动的特征一致，亟待现代空间大地测量的实测结果来验证。空间大地测量 定位精度的提高，对地球参考系的定义、实现、相互变换等都提出了新的课题， 如何建立和维持现代地球参考系也是天文学、大地测量学和地球动力学等学科 共同面对的重要研究课题。 本文从GPS的原始观测资料出发，研究不同数据处理方案对定位结果的影 响，分析大气层延迟模型对定位结果的影响。探讨GPS定位精度的表示方法， 从己有的全球板块模型出发，针对全球板块模型存在的问题，提出建立基于现 代空间大地测量观测成果的全球板块运动模型的方法。从地球参考系的定义出 发，介绍现今地球参考架的建立，维持方法，探讨IERS最新推出的ITRF97参 考架可能存在的问题。根据中国大陆最新的GPS观测结果研究中国大陆的现今 地壳运动和形变特征及其与地震活动的关系。 根据上述研究思路和方法，本文主要开展了以下几方面的工作：①大尺度 GPS地壳形变监测网数据处理方案研究；②基于现代空间大地测量成果，同时 考虑现代地球参考架的特征，研究建立现今全球构造板块运动模型的方活；③ 探讨建立和维持现代地球参考架的方法；④GPS观测成果在中国大陆现今地壳 二 ． 中国地震局地球物理研究所 盂国杰博士论文2001年旱月 运动和形变与强震危险性中的应用研究。 通过研究，本文得到了以下主要认识和结论： 门）通过对几种数据处理方案的分析，对比和研究，针对大尺度GPS监测 网提出了一个最佳的数据处理方案，认为在选择最新的全球参考框架情况下， 应选定足够的观测质量较高的同步观测的IGS站观测数据一并处理，以保证区 域监测网与全球网有较强的联系。在使用GLOBK软件进行综合平差时，通过 对框架点坐标和卫星轨道以及极移参数的适当约束，在得到无基准解的同时， 应使用GLORG模块选定解的基准，使计算结果归算到全球参考框架上，并使 计算结果保持稳定。 （2）GPS观测天顶方向的对流层湿分量延迟用一个一阶高斯一马尔柯夫随 机过程描述时，作为相关时间的参数r的选择对计算结果影响较大，r的选择应 是所取状态未知数时间间隔的3000倍左右，不能太小，又不能趋于无穷大，以 保证所采用的模型能够最佳地模拟对流层湿分量延迟。分段线性方法与单参数 相比可以改善E．W向、高程向和基线长度的重复性，但对NS向的重复性改进 不显着。过分缩短估计延迟参数的时间间隔对改进计算结果的重复性并不明显， 而且增加了解算的未知数的个数，显着降低了求解的速度。 （3）数据处理结果显示出中国地壳运动观测网络基准站和基本站首期联测 取得了较高的观测精度。计算结果表明单天解点位重复性N－S分量均在4rum 以内，E－W向分量均在smm以内，高程分量一般不超过15mm。综合平差后， 点位精度水平分量2—3mm，高程分量3—smm。基线的N－S向分量、E－W向 分量、高程向分量及长度的重复性分别为3．3，5．3N 7．sfnm和4．Znun，边 长的相对精度平均为10“。根据基准站相邻两周综合解的相似变换结果的残差 求得水平分量的中误差为Zmm左右，此指标反映了位移的精度。以ITRF97参 考架为基准，中国地壳运动观测网络基?
张冬菊[5]2006年在《青藏东北缘地壳形变应力应变场分析与构造活动性研究》文中研究指明地壳形变是研究构造运动的一种有效手段，它是地质构造运动的直接结果和外部表象，明显地受到浅部构造的控制。因此，所有的地壳形变都可能与地震预报及其它诸多地质灾害的预报、分析等有着密切的关系，是地球动力学研究的重要内容和基础。对地壳变形的研究最初主要是基于地质学、地震学和地球物理学方法，用常规大地测量方法和仪器研究地壳运动规律，精度不能满足地壳形变分析的要求，因此在地质灾害的预报方面，常常存在着错报和漏报现象。随着GPS技术的发展，我国也已经建立了许多GPS地壳形变监测网，因此用GPS资料进行中国大陆地壳形变分析具有重要的现实意义。 青藏高原地质构造复杂，是我国的强震多发区，而东北缘地区更是构造活动强烈的地区之一，该区是了解高原的隆起及块体相互作用的窗口，在中国大陆构造运动及强震预测研究中具有重要价值。本文在参阅了大量文献资料基础上用GPS观测资料对该区进行了应力应变场分析和构造活动性的研究。由于地壳变形与地质构造特征密切相关，因此本文首先对该区的地质背景进行了简单介绍，在分析了青藏高原的地质特征基础上对东北缘的地质构造特征及主要活动断裂带的活动性进行了分析；系统阐述了地壳水平形变分析的研究方法，重点介绍了用GPS资料研究地壳应力应变场的方法；学习了活动地块理论及其研究方法，探讨了活动地块的划分方法，并详细介绍了青藏东北缘的活动地块的划分；就青藏东北缘1999年～2001年GPS测量资料用叁角形法和活动块体理论进行了应力应变场研究，取得了与前人一致的结果，并对这叁种方法进行比较；结合前人的研究，分析了青藏东北缘地壳变形的动力学机制并探讨了地壳应力应变场与地震活动性的关系。
朱治国[6]2016年在《新疆西天山现今构造运动与地震关系研究》文中指出西天山位于塔里木板块和准噶尔-哈萨克斯坦板块之间结合部位,区域地质构造复杂,内部多条活动断裂发育,西天山区域现今构造与地震存在重要联系,本文通过了解西天山地区构造演化特征、主要构造特性,分析研究西天山区域地震目录,绘制地震时空分布图、地震震级时间图、地震频度图。通过解算西天山地区2009年至2013年地球物理场GNSS观测数据,采用最小二乘配置法建立函数模型,获取西天山地区构造视应变分布,绘制西天山区域速度场图、速度剖面图、主应变率分布图、面膨胀等值线分布图、最大剪应变率等值线图。通过分析西天山地区流动重力观测资料,绘制半年和一年时间尺度重力变化等值线图。综合分析西天山地区构造运动与地震的关系,获得的成果和认识有:一、通过分析西天山地区构造与地震空间分布情况,认为西天山地震分布不均,以北纬43oN分割,呈现南天山地震带地震活动较多,北天山地震带地震活动较少的特点;震中主要沿断层或断裂带走向分布,集中在断层或断裂带附近。有一些区域震中分布横切断层,推测西天山地区存在有与天山构造线走向不相同的横向新构造型断裂。由于印度板块对亚欧板块的推挤作用,地壳应力较易在天山南北盆地山区接合处构造薄弱的地方形成应力集中区域,进而发生强烈的构造变形,从而引发地震。二、通过分析西天山地区M-T图可以得出,西天山地震相对活动和平静的自然间隔分为四个大的地震活动期,第一活动期:1765~1855年;第二活动期:1860~1920年;第叁活动期:1920~1985年;第四活动期:1985~2015年。叁、通过分析南、北天山M-T图和震级频度图可以看出,南、北天山地震带上发震特点具有较强的对应性,即在北天山构造带地震连续发生后,一般紧接着在南天山相应也出现地震连发现象。四、通过分析西天山地区的叁条断裂GPS位移速度剖面可以得出,整个西天山地区各断层或断裂带的南盘运动速率优于北盘;北天山地震带表现出垂直断裂带走向速率优于平行断裂带走向速率;南天山地震带以84oE为界,东、西部运动速率不同,西部运动速率高于东部运动速率。从叁条速度剖面的两期速率变化,可以看出中强地震的发生导致断层两盘速率发生不同变化,断层两盘速率变化的不一致性与该区发生地震有很大关系。五、利用GPS观测数据解算得到西天山地区速率图,利用位移与应变的偏导关系获得主应变率分布图、面膨胀等值线图、最大剪应变率等值线图,分析推断得出震前在走滑性质断层附近出现的主应变正负交替现象与地震的发生有一定的关系,中强地震一般发生在交替性主应变率出现后1~2年内;西天山地区面膨胀的负值区域反映出该区域出现收缩的趋势,收缩趋势与走滑断层走向接近时,为地震的发生提供了条件。但中强地震的发生往往不在面膨胀最大值区,多出现在膨胀0值的闭锁区域。2011-2015年间西天山地区中强地震基本发生在最大剪应变率高值区附近,剪应变率方向接近断层走向,但震中位置处最大剪应变率量值不大。六、通过西天山地区流动重力观测数据绘制半年、一年时间尺度重力变化等值线图,分析发现西天山地区是重力场变化较活跃的地区之一,西天山区域现今构造运动明显受到周围板块的强烈影响,从而使地壳内部物质发生迁移,地壳的密度也随之改变。西天山地区区域重力场变化的“增强-减弱-增强”过程与监测期地震活动趋势的“活跃-平静-活跃”相对应。地震发生前多出现与活动断层走向基本一致的重力场变化高梯度带,震中往往出现在重力场变化的零线附近。
柴洪洲[7]2006年在《地壳运动背景场及其监测网数据处理理论与方法研究》文中提出近叁十年空间大地测量技术的发展，开辟了监测和研究地壳运动和全球构造变化的新途径。本文主要利用GPS等空间大地测量手段的直接和间接观测资料，对形变分析背景场的定义、性质以及其建立方法进行了研究，并建立了全球主要板块和中国大陆内部块体的运动模型。针对采用几何观测量进行形变分析时存在的秩亏和计算结果物理意义缺失等问题，讨论了在观测数据处理过程中如何顾及地球物理模型预报信息的方法，提出了将抗差估计与滤波融合方法；在引入自适应滤波时，提出了适合地壳形变分析的自适应因子的联合确定方法，从而不仅解决了监测网平差中存在的秩亏问题，而且提高了处理结果的精度。 研究成果和内容具体包括： 1、进一步明确了全球背景场和区域背景场的概念，提出了区域几何背景场和区域物理背景场的概念；根据相似变换筛选后的IGS站运动速度，初步建立了全球板块运动模型ITRF2000VEL。基于已有和新建立的几何、物理背景场，比较和分析了中国地壳运动网络工程基准站在不同背景场下的运动情况，指出了背景场的合理选择对于形变分析研究的重要性。 2、深入研究了系统误差和粗差对GPS基线网平差的影响，建立了基于粗差探测和系统误差模型补偿的自由网平差模型；处理了中国地壳运动观测网络工程基准站4年的观测数据，对得到的坐标序列的变化和精度进行了分析；提出了利用多期GPS观测资料进行形变计算的改进的间接法，合理地定义了不同历元、不同手段观测资料之间的权矩阵。 3、较完善地建立了用于形变分析计算的最小二乘配置模型。在建立模型时区分趋势和信号，明确了模型参数的意义。针对最小二乘配置中的瓶颈问题即协方差函数的确定，结合抗差估计，提出了引入地球物理模型计算值做中心化，同时分区、按方向确定协方差函数的新方法，建立了中国大陆内部块体的抗差协方差函数模型。利用最小二乘配置方法构造了中国大陆内部主要块体的运动模型，计算了中国大陆的运动图象，初步解决了形变分析中观测资料缺乏以及分布不均匀的问题。 4、提出了抗差估计结合统计量检验建立板块运动模型和应变模型的方法。系统研究了抗差估计方法在地壳形变和应变分析中的应用，建立了用于形变和应变分析的抗差估计模型，改进了板块运动模型的建立方法。利用统计量检验得到的IGS数据，建立了理论更为完善的全球板块运动模型Ro-ITRF2000VEL。建立了中国大陆应变分析的南北、东西方向线应变、面膨胀率以及最大剪切应变模型，简要分析了中国大陆的应变特征。 5、提出了同时顾及地球物理模型预报值信息以及统计信息的抗差融合滤波方法。系统讨论了GPS观测量和地球物理模型预报信息的融合处理方法，对于融合处理中二者的地位不确定问题，提出了地球物理模型抗差权的确定方法。定义了有偏融合基准的概念。比较了融合滤波、抗差融合滤波以及基于方差分量的抗差融合滤波对不同情况数据的处理结果。从而一方面解决了数据处理的秩亏问题，另一方面也使几何观测量求得的形变量具有
李尉华[8]2017年在《圣安德烈斯断层及邻域高精度GPS速度场及地壳应变特征》文中研究指明GPS(全球定位系统)测量技术能够快速、准确地提供测站点的精确叁维坐标等信息,以高精度、全天候、准实时等显着特点在地学领域内得到愈来愈广泛的应用,可为监测全球及区域地壳形变、应变特征研究提供多尺度的高精度监测数据。本文针对圣安德烈斯断层特殊的大陆构造位置,其受到太平洋板块与北美板块共同作用。区域内地质构造复杂,地震活动频繁,使其成为地球表面最长、最活跃的构造断层带,是国际地学研究的热点区域,在强震趋势性判断研究中也具有较强的代表性。因此,利用该区域多期高精度GPS监测资料,获取区域高精度GPS运动速度场,并基于此研究了区域地壳应变特征,分析了强震活动与地壳形变应变特征的内在关系,对于掌握区域现今地壳构造活动与灾害动力学成因机制具有重要的理论与参考价值。主要研究内容及成果如下:1、本文基于圣安德烈斯断层及其邻域2010~2015年五期最新高精度GPS监测资料,利用GAMIT/GLOBK高精度数据处理软件,采用高精度数据处理策略,分别获取了全球ITRF2005框架及相对于北美板块基准下的高精度地壳运动速度场,掌握了研究区域现今地壳构造形变特征。2、通过对比分析不同参考基准下区域水平速度场得出:ITRF2005框架下圣安德烈斯断层及其邻域地壳整体朝西偏北方向运动,在帝王谷和莫哈维段速度由南向北呈顺时针旋转趋势,断层以北运动速率较小,以南运动速率较大,主要原因可能是其位于太平洋板块与北美板块交界处,受太平洋板块西北向的挤压,导致该区域GPS台站整体朝西偏北方向运动;扣除北美板块背景场运动后,研究区域整体速度值较小,位于断层西南侧靠近太平洋板块区域速度则较高,位于断层北部的北美板块上测站速度相对较低,由此反映出研究区域内部差异构造形变特征。3、在获得研究域地壳水平速度场基础上,本文进一步采用球面最小二乘配置法计算获取了研究区域地壳应变特征参数,并探讨了区域地震活动与地壳形变应变特征的内在关系。结果表明:应变高值区沿圣安德烈斯断层呈显着线状分布特征,以主压应变为主,应变率量值呈现西强东弱的差异性特点。主压应变高值区主要位于文图拉盆地和索尔顿湖附近。根据地震资料记载,本文进一步揭示出区域内应变率高值区也是中强地震的频发区域。
张贵钢[9]2011年在《青藏东缘地壳形变特征及龙门山地区深部动力机制研究》文中进行了进一步梳理青藏东缘地区在印度-欧亚板块碰撞挤压和青藏高原物质东向移动双重作用的影响下,形成了独特的地貌特征和构造运动形式,汶川Ms8.0地震的发生,使该地区成为国内外地学研究的热点。本文以青藏高原东缘地壳形变与动力学机制为研究对象,以龙门山断裂带及汶川地震区域为重点靶区,首先在总结前人研究基础上,结合多期GPS和水准资料,对东缘地壳形变特征进行了细致分析,通过水平和垂直方向速率的比较,深入探索了各次级块体吸收内部形变方式的差异；其次结合地震波层析成像资料,详细描述了青藏东缘地区的深部地壳结构特征,揭示了该区域上地壳形变与深部地壳结构之间的关系；最后以龙门山地区的深部动力机制为研究重点,通过大地测量反演对龙门山断裂带的滑动速率及深部构造特征进行了分析研究,并结合汶川地震的同震形变及余震分布,从大地测量、地质、重力、地震、地壳深部探测等多个角度对龙门山的深部构造形式及汶川地震的成因做了深入探讨,提出了合理的动力机制模型。论文主要工作及创新点包含以下几个方面：1、综合多期GPS和水准资料,进一步细化了对青藏东缘叁维地壳形变特征的描述；基于最小二乘配置模型,对次级块体的整体运动趋势及内部应变率场进行了细致分析；并通过水平与垂直速率剖面的比较,对青藏东缘各次级块体吸收内部形变方式的差异进行了深入探讨；2、利用地震波层析成像技术,详细分析了青藏东缘地区70km深度内的地壳结构特征,发现青藏东缘地壳隆升区与深部地壳低速体的分布有较好的对应关系,验证了该区域内上地壳形变受到下地壳低速体运动影响的观点；3、基于负位错理论,借助粒子群算法对龙门山断裂带叁维滑动速率和深部构造特征进行了反演分析,提出了龙门山断裂带滑动速率的分段性理论；并在以往研究的基础上,对其深部构造特征做了定量分析,准确描述了其深部的倾角、闭锁深度等断层参数的量值；4、在上述研究成果的基础上,结合汶川地震的同震形变及余震分布特征,提出了龙门山地区的深部动力机制模型；认为龙门山断裂带南段的逆冲倾滑运动主要由于四川盆地的阻挡,深部地壳的低速体积聚抬升而造成的,汶川地震的成因也是受到这种深部物质活动的影响。5、针对贡嘎山地区特殊的地形特征及隆升速率,从板块挤压、深部地壳结构及地壳表面河流侵蚀等多个因素入手,对其构造运动机理做了初步探讨,为深入分析该区域的深部动力机制提供新的研究思路。
刘峡[10]2007年在《华北地区现今地壳运动及形变动力学数值模拟》文中研究表明华北地区位于我国北部，阴山、燕山以南，秦岭、大别山以北、鄂尔多斯高原以东延伸至沿海一带的广袤区域，地理坐标范围为东经112°～124°，北纬31°～42°，是我国政治、经济、文化中心。同时，该区域囿于太平洋板块、菲律宾板块和印度板块之间，新生代以来构造运动活跃，为我国大陆强地震频发区域之一。因此，研究该区域现今地壳运动及形变、构造应力场特征，继而探讨其动力学机理，具有重要理论和现实意义。本文采用有限元方法在大型有限元软件平台ANSYS基础上，综合现有地质、地球物理资料构建华北地区岩石层(地壳和上地幔顶部)框架。以区域GPS观测、地形变观测以及震源机制解结果作为约束条件及检验标准，通过数值模拟的方式，研究该区域现今地壳运动和形变、构造应力场特征，并将表层运动与深部运动相联系，以区域动力学环境和驱动力为中心，探讨其动力学机制。根据华北地区新生代构造发育特征和深部地球物理观测数据，本文选取了108°E～127°E，32°N～42°N矩形区域构建有限单元数值模拟的几何框架。与此同时，还将现今活动断层及断裂带分布、地形起伏以及地壳—上地幔速度结构等纳入模型中。本文构建和测试了叁个基本模型：即叁维模型3DCM_Ⅰ，3DCM_Ⅱ利二维模型2DDM_Ⅰ。模型3DCM_Ⅰ不考虑地壳—上地幔的实际分层，将模型沿纵向分为七个厚度均匀的水平层，分别代表上、中、下地壳和上地幔(四层)。模型3DCM_Ⅱ则依据该区域深反射地震研究结果进行水平分层。在模型3DCM_Ⅰ、3DCM_Ⅱ中，区域内主要活动断裂带处理为宽度5—6Km，深度不等(10～15km)的软弱带，模型含14736个节点，24829个叁维实体单元。在模型2DDM_Ⅰ中断层及断裂带则处理为非连续接触边界，模型含1843个节点，3547个二维实体单元。论文采用有限元弹性静力分析方法，以模型区周边GPS观测作为边界约束，计算华北岩石层形变的水平速度场和应力、应变增量场。并以模型区内部GPS观测作为标准，通过调整模型中断层的物理参数方式，寻求与GPS观测的最佳吻合的有限元解。计算显示，水平运动场的最佳数值解和GPS观测值的平均离散度为10171mm~2/year(叁维模型)、1.176mm~2/year(二维模型)。与此同时，数值模拟预测的区内主要活动断层的错动方式、水平错动速率(叁维模型结果为～0.1mm/year，二维模型结果为～0.3mm/year)与地质及跨断层形变观测结果基本一致。叁维模型还显示，在10～15Km深度上，最大、最小主应力轴接近水平，主张应力为主压应力的2～8倍，主张应力方向为NNW，主压应力方向为NEE。这一结果与震源机制解、地应力观测结果比较吻合。叁维模型得到的全区应变率较低约10~(-9)/year。并且，大致沿汾渭地堑断裂系、唐山—河间—磁县断裂带和郯庐断裂带存在叁个北东走向的剪应变梯度带。不过二维模型预测的张家口—渤海断裂带水平运动速度为1.35～1.45mm/year，远高于其他断层以及叁维模型结果。数值模拟结果可以推论：华北地区岩石层水平形变运动主要受控于周边大型构造块体的相对运动，其次才是岩石横向、纵向非均匀性的影响。同时，在周边块体运动的控制下，区内主要断裂带现今的错动方式基本是继承性的，且错动速率较低。只有张家口—渤海断裂带错动速度较高，值得关注。论文考虑岩石应力—应变遵从幂指数本构关系，基于叁维模型3DCM_Ⅰ，3DCM_Ⅱ的基本框架，采用弹性—蠕变静力学有限元方法对华北地区晚近时期(～4Ma)构造运动进行数值模拟，探讨华北地区现今地壳运动演化的动力学环境和驱动力因素。模拟时以模型周边GPS观测数据作为表层的边界约束，计算时顾及岩石的流变性、重力作用以及大变形导致的位移—应变非线性。本文通过选择侧面、底面边界约束方式，调整岩石的物性参以及分析板块运动、周边块体运动、断层活动、岩石层流变分层等因素的影响，寻求与区内GPS观测、构造应力场观测数据最佳符合的预测模型。论文计算了22个模型。结果表明，当侧面以深部稍快、浅部稍慢的方式运动，并考虑岩石层下部的拖曳运动时，则模拟预测果更接近实际观测。在该约束方式下，相应于模型3DCM_Ⅰ、3DCM_Ⅱ框架的预测与GPS观测的最低平均离散度分别为1.1529mm~2/year、1.1451mm~2/year，低于弹性模型，而且断层错动与地质研究结果相一致。在相同边界条件下，3DCM_Ⅱ结果优于3DCM_Ⅰ结果，考虑断层运动结果优于不考虑断层运动结果。模型预测应力场显示，深度10Km处的最小主压应力轴均接近水平，方向为NNW向，最大主压应力轴在南部区域接近水平，在北部区域则垂直于水平面，方向以NEE为主。这与其它研究显示的最大、最小应力主轴的方向基本吻合，但与现有的最大、最小主应力轴均接近水平的基本认识存在一定差别。预测应力场随深度的变化明显受控于边界加载方式(应力环境)，而断层的影响仅局限于断层内部以及断层附近较小区域内。为研究局部特别是隐伏构造对地表形变的影响，提取形变异常信息，论文发展了GPS差异形变分析方法。并用此方法，对华北地区和中国大陆GPS观测结果进行了GPS差异形变分析。华北地区GPS差异形变分析显示，张家口—渤海断裂带、唐山—河间—磁县断裂带为该地区现今构造活动较强烈区域，在未来若干年内需密切关注及防范强震发生。对中国大陆而言，论文分别使用叁种有限元模型(均一、分块和多驱动力模型)而进行了GPS差异形变分析。结果表明，中国大陆现今构造运动是多种驱动力共同作用的结果。其中，印度板块向北的强烈推挤以及地幔对流对岩石层底部的拖曳作用占据着非常重要的地位。前者主导了以青藏高原为中心的大陆西部地区构造变形运动，而后者则对华北、华南地区的影响重大。同时，现今构造运动十分活跃大型断裂系(如阿尔金、张家口—渤海等)对大陆岩石层构造变形的影响也是不可忽视的。综合数值模拟结果可以得到如下认识：华北地区岩石层形变的区域动力学环境和驱动力十分复杂。总体而言，一方面在太平洋板块的俯冲和印度—欧亚板块的碰撞挤压作用下，鄂尔多斯活动地块、华南活动地块以及东北亚活动地块的运动状态决定了华北地区表层运动的基本格局。另一方面，地幔对流对岩石层底部的拖曳作用将直接影响该区域岩石层形变运动。与此同时，以张家口—渤海断裂为代表的现今构造运动十分活跃大型断裂系以及岩石层内流变性非均匀分布(特别是中地壳软弱层的存在)，对区域构造变形的影响也是不可忽视的。
参考文献：
[1]. GPS监测全球板块构造运动的研究[D]. 金双根. 中国科学院研究生院（上海天文台）. 2003
[2]. 利用空间对地观测技术研究全球构造特征[D]. 李智. 中国地震局地质研究所. 2003
[3]. 现代地壳运动参考基准的研究[D]. 朱新慧. 解放军信息工程大学. 2012
[4]. 基于全球定位系统的现今地壳运动与形变研究[D]. 孟国杰. 中国地震局地球物理研究所. 2001
[5]. 青藏东北缘地壳形变应力应变场分析与构造活动性研究[D]. 张冬菊. 长安大学. 2006
[6]. 新疆西天山现今构造运动与地震关系研究[D]. 朱治国. 长安大学. 2016
[7]. 地壳运动背景场及其监测网数据处理理论与方法研究[D]. 柴洪洲. 解放军信息工程大学. 2006
[8]. 圣安德烈斯断层及邻域高精度GPS速度场及地壳应变特征[D]. 李尉华. 长安大学. 2017
[9]. 青藏东缘地壳形变特征及龙门山地区深部动力机制研究[D]. 张贵钢. 长安大学. 2011
[10]. 华北地区现今地壳运动及形变动力学数值模拟[D]. 刘峡. 中国科学技术大学. 2007
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