孟国杰[1]2001年在《基于全球定位系统的现今地壳运动与形变研究》文中进行了进一步梳理近二十年来，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?
周德敏[2]2005年在《青藏高原东北缘现今地壳形变的GPS观测研究》文中进行了进一步梳理关于青藏高原的变形方式,南北向挤压缩短和垂直向增厚隆升是一个不争的事实,但高原内部及周边一系列大型走滑断裂的强烈活动和一些条形断块的大幅度横向运动到底是主导变形方式还是缩短和增厚变形的后期次生现象,一直是一个颇具争议的大陆动力学问题。青藏高原东北缘是整个青藏高原向大陆内部扩张的前缘部位,也是高原最新和正在形成的重要组成部分,其发育有多条晚第四纪强烈活动的大型活动构造带。关于断裂的变形方式、幅度及滑动速率等定量化研究,由于断裂的复杂性,青藏高原东北缘地区主要断裂的现今滑动速率及其滑动方式,很多仍处在较大的不确定之中。产生上述分歧的关键原因在于确定断裂带两侧位错地质、地貌体累积位错量以及相应的年代确定方面,而最终反映为断裂带的滑动速率问题。上述滑动速率的差异直接涉及高原内部构造块体滑移幅度和地壳缩短量的科学估算问题。如果上述边界断裂第四纪以来的累积走滑量确达数百公里,则沿主要断裂的“大陆逃逸”显然是构造变形的主要方式;若累积位错量仅为几十公里,则变形方式主要以地壳增厚为主。随着 GPS 观测技术近十来年迅速发展,许多单位在此区域开展了 GPS 的观测研究,其中“中国地壳运动观测网络”分布在研究区约 260 个已有的 GPS 站点叁期观测资料(1999,2001,2004),为反演获取本区域主要活动断裂的现今滑动速率提供了很好的约束。为此,本论文首先根据前人大量的地质和地球物理研究成果,建立该区域主要活动断裂的分段叁维几何模型,然后基于“中国地壳运动观测网络”在青藏高原东北部密集的 GPS 观测站点和已有的叁期观测资料,获取该区域可靠而定量的地壳运动速度场,在此基础上,把地质上研究程度较高的断裂段的滑动速率看作基本已知而加以紧密约束,通过叁维深断裂位错模型最佳拟合本区域密集的 GPS 速度场,反演获得其它各断裂段的现今滑动速率。另外,对于出露不好、活动较弱或规模较小的庄浪河-马衔山北缘断裂,或者前人进行了大量的地质和地球物理研究,但得到断裂滑动速率结果存在争议,在我们获得更加密集的 GPS 观测资料资料后,通过叁维深断裂位错模型更加精细反演断裂带滑动速率。最后,本文还以 GPS 资料为约束,通过 ANSYS有限元软件,在模拟青藏高原东北缘地壳形变成因的动力学机制方面做一些初步的探讨。
丁开华[3]2010年在《青藏高原中东部地区的现今地壳形变研究》文中提出中国是全球大陆地震最强的地区之一,是一个多地震和强地震的国家。位于其西南的青藏高原是我国地震活动水平最高、强度最大的地区。青藏高原是全球最大的陆-陆碰撞带,内部地质构造复杂,断裂带的构造活动至今依然十分活跃,地壳变形十分强烈,是研究现代板块运动理论、板内变形和板内地震最理想的地区之一以GPS (Global Positioning System)为代表的空间大地测量技术的迅猛发展和广泛应用,提供了大量的大范围、高精度、准实时的观测数据,也为大地测量反演的发展和应用开辟了广阔的前景。GPS资料的空间尺度从区域到全球,时间尺度从数秒、数小时到数十年,长基线相对定位精度可达10-9的量级。所以,GPS手段所获得的高精度、高时空分辨率的现今构造变形的定量运动图像是研究大陆动力学的重要基础数据。因此,本文利用GPS数据来研究青藏高原中东部地区的地壳运动及变形。本文利用武汉大学在青藏高原布设的监测站的六期复测数据,通过高精度GPS数据处理获得了青藏高原的现今地壳运动速度场。采用自洽、统一的参考框架方法对武汉大学在青藏高原布设的监测站的1993、1995、1997、2000、2002及2007年的六期观测数据进行了处理,获得了各监测站的叁维运动速率,并根据监测站位置,求得了喜马拉雅块体和西藏块体的运动速率及应变参数。结果显示喜马拉雅块体的南北向缩短速率、东西向伸张速率及隆起速率分别为(19.0±0.5)mm/a、(10.8±0.3)mm/a和(3.6±0.4)mm/a,并以N(33.8±3.3)0E达(-26.6±3.8)×10-9/a的挤压为主,同时兼有(9.4±0.9)×10-9/a的拉伸；西藏块体的南北向缩短速率、东西向伸张速率及隆起速率分别为(9.1±0.6)mm/a、(8.5±0.7)mm/a和(3.3±0.3)mm/a,并以N(55.8±4.3)。E达(-11.4±2.9)×10-9/a的挤压为主,同时兼有(6.2±1.0)×10-9/a的拉伸。分析表明：青藏高原现今地壳运动仍以南北向挤压、东西向拉伸、垂直隆升、东向逃逸为主要特征。本文利用川滇地区的GPS速度场和地震矩张量联合反演了川滇地区的现今地壳运动与形变。在详细划分川滇地区内的各个活动块体的基础上,利用来自中国地壳观测网络在1998-2004年间以华南板块为参考的GPS速度值及来自哈佛大学全球地震中心矩张量目录在1903-2003年间的地震矩张量,考虑了两类数据的权比因子联合反演了川滇地区各活动块体的运动及变形特征：藏东块体、川西块体、滇中块体和印支块体的优势运动方向和速率分别为N97.10E,22.3mm/a、N127.90E,17.9mm/a、N146.70E,15.8mm/a、N167.00E,9.7mm/a。并采用速度剖面法求得各活动断层的错动速率,其中鲜水河断裂的走滑速率和挤压速率分别为(10.0±1.0)mm/a和(2.2±1.0)mm/a,金沙江断裂带和红河断裂带的右旋走滑速率分别为(3.7±1.2)mm/a和(7.3±0.9)mm/a。在此基础上,讨论了川滇地区的变形模式,认为青藏高原的东西挤出速率远小于“大陆逃逸”理论模型所预测的运动速率,而与稳定的华南板块的速度差主要通过川滇地区的顺时针旋转运动和内部的变形运动予以调节和吸收。本文利用汶川地区震后的GPS连续观测资料获得了汶川地震的震后形变场。通过时间序列分析处理了中国地震局以及武汉大学在汶川地震后在沿断层两侧布设的16个连续GPS观测站的观测资料,求得汶川地震震后松弛时间约为38天,并获得了汶川地震的震后形变场,显示了汶川地区震后的地壳运动情况,其中上盘有垂向隆升以及东南向的水平位移。以GPS连续观测站所获得的震后形变场作为约束,采用汶川地震同震研究中得到的断层模型,利用PSGRN/PSCMP程序对由粘弹性松弛引起的震后变形进行模拟,反演出汶川地区地壳的弹性层最佳厚度约为45km,粘弹性层的最佳粘滞系数为1.8×1019Pa·s。
金双根[4]2003年在《GPS监测全球板块构造运动的研究》文中研究指明板块构造运动,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[5]2003年在《利用空间对地观测技术研究全球构造特征》文中研究说明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。?
薛锋[6]2014年在《六盘山地区现今叁维地壳运动与变形特征研究》文中指出六盘山地区地处青藏高原东北缘东南隅，是南北地震带北段的组成部分，是分割稳定的鄂尔多斯地块与强烈隆升的青藏高原之间的活动构造边界带。在大地构造上属于中国-蒙古大陆中轴构造带中段，华北断块区西部鄂尔多斯块体与青藏块体东北部祁连断褶带之间的构造转换部位。由于受青藏高原北东向挤压动力环境控制，六盘山地区构造活动强烈，历史上曾发生过公元600年秦陇6~7级地震、1219年固原7级地震、1306年固原南7级地震、1622年固原北7级地震、1704年陇县6级地震、1709年中卫7级地震和1920年海原8.5级地震等多次强烈地震。2008年汶川8.0级地震发生后，鄂尔多斯西南缘六盘山断裂带的地震危险性受到极大关注，许多专家学者从各个领域对该断裂带进行了深入的研究，普遍认为该断裂具有发生中强地震的地质条件，未来发生大地震的危险性极大。正是由于六盘山地区所处得特殊构造位置和强震危险背景，近年来这一地区已经成为国内外学者普遍关注的热点之一。研究GNSS、精密水准等大地测量资料揭示的六盘山地区现今叁维地壳运动速度场，成为了解强烈高原隆升引起不同块体相互作用、探讨地球动力学特征的窗口，具有重要的学术价值。本论文研究的区域是包括海原断裂带东段、六盘山东麓断裂、六盘山西麓断裂和陇县-宝鸡断裂带的广大地区，统称为六盘山地区。依托国家重大科学工程“中国地壳运动观测网络”、国家重大科技基础设施建设项目“中国大陆构造环境监测网络”和地震行业科研重大专项“中国综合地球物理场观测-青藏高原东缘地区”项目，通过地震构造研究、GNSS资料分析、一、二等区域精密水准及InSAR技术对六盘山地区及邻区的现今地壳运动特征进行了研究；同时，利用划分GPS剖面、跨断层长水准剖面测量、跨断层短水准监测和负位错模拟，判断六盘山断裂带的现今运动状态。具体开展的工作内容和取得的主要结论如下：（1）在前人工作的基础上，对六盘山地区及邻区进行了大地构造划分、研究其构造演化历史，详细描述该地区的新构造特征，并且对地震活动按历史和现代进行了划分，认为历史强震和现今的小震分布区域一致，主要发生在隆德以北固原、海原一线；六盘山断裂带中、南段的固原-陇县-宝鸡一带，属于大型活动断裂带上的破坏性地震空区，距离上次7级左右地震的离逝时间长达1400多年，具备再次发生中强地震的孕育条件。（2）利用美国麻省理工学院（MT）和加州大学圣地亚哥分校Scripps海洋研究所（SIO）研制的GAMIT/GLOBK软件对六盘山地区1999-2007年和2009-2013年的GNSS野外观测数据进行处理分析，绘制出该地区地壳形变的水平位移速度场。地壳运动速率图显示，在六盘山地区北段主要受水平向挤压为主，南段轻微拉张，走滑为主，兼顾逆冲。（3）收集、整理六盘山地区及邻区上世纪70年代以来的一、二等精密水准资料，采用以水准点间高差变化速率即速率差为观测值，以观测点速率为未知参数的垂直形变网整体平差方法进行整体平差处理，得出六盘山地区长期垂直形变速率，并绘制出相对于兰州和相对于宝鸡的垂直形变速度场和等值线图。结果显示，六盘山地区呈现出来的垂直形变与地形较强的正相关性，反应出该地区继承性的隆升运动特点。（4）基于InSAR技术研究六盘山断裂带垂直运动特征，通过叁条剖面资料分析认为，六盘山断裂带中间继承性隆升，断裂带两侧形变差异明显，表明六盘山断裂带西强东弱的运动状态。（5）通过对跨六盘山断裂带的GPS、跨断层长水准剖面和跨断层场地短水准监测资料的分析，认为六盘山断裂带具有南北分异的活动特征，并对六盘山断裂带进行负位错反演，判断该断裂带处于强闭锁状态。
梁诗明[7]2014年在《基于GPS观测的青藏高原现今叁维地壳运动研究》文中研究说明自始新世（～55Ma）以来，印度板块对欧亚板块的持续推挤和俯冲楔入作用所导致的青藏地区隆升变形，在地球表面塑造了最为显着的地形地貌体—青藏高原。青藏高原的形成，是地球演化历史上最为壮观的地质事件之一，它不仅以巨大的构造变形造就了平均海拔达4500m、区域面积超过250万km2的“世界屋脊”，而且深刻地影响了整个亚洲乃至全球范围的气候环境、生态格局和自然灾害。由于青藏高原从地壳变形、地形地貌和构造演化等诸方面全方位地展示了陆-陆板块碰撞所引起的边界造山作用和内陆形变特征，因而一向被誉为研究大陆动力学的天然实验室和最佳窗口。关于青藏高原的隆升扩展机理，国内外学者先后提出了数十种模式，每种模式都各有其理论基础和一定的支持证据；但具体的高原隆升历史和演化过程，许多的研究工作，特别是一些较早期的结论，往往是出自局部地区或几个考察点的隆升记录，并未充分考虑隆升历史的区域差异，难免有“以点代面”的偏颇，此外，对高原隆升的时间、期次、快慢和高度等参数的确定，还主要是基于间接推测。因此，不同模式相互间仍存在较大的分歧，目前仍需大量的观测证据对高原隆升扩展的基本时－空轮廓进行约束和分辨。自90年代以来，GPS大地测量观测技术的迅速发展和广泛应用，为青藏高原叁维地壳运动的高精度、大范围和低成本观测提供了革命性的技术手段，不仅能够为我们直观而定量地展示青藏高原现今地壳形变地总体态势和区域性差异，而且也为研究青藏高原地质演化、地球物理特征和高原隆升机制提供了现今约束和边界条件。本文基于青藏高原及周边在过去十多年累积地GPS观测资料，对青藏高原现今地壳运动，尤其是垂向地壳运动进行研究，并在此基础上，分析探讨青藏高原现今隆升状况与长期地形的相关性及其所反映地地球动力学含义。具体研究内容和成果包括以下几个方面：（1）收集整理了青藏高原及周边的“中国地壳运动观测网络”、“中国大陆构造环境监测网络”、加州理工学院尼泊尔观测网络和中国科学院青藏高原研究所藏南观测网络等多渠道的858个GPS观测站资料，采用国际上着名的高精度GPS数据处理软件GIPSY及其先进的精密单点定位（PPP）处理策略和高效的整周模糊度“固定点法则”整网解算方法，获取了各观测站高精度的单日松弛约束解。具体研究工作包括：全球跟踪站的合理取舍、GPS数据的自动化/半自动化处理、整周模糊度的高效解算、非构造干扰的模型剔除等。（2）GPS观测得到的站点坐标变化通常包含有构造形变与非构造形变两类信息，去除其中的非构造形变干扰对于研究地壳形变尤其是微地壳形变至关重要。对连续GPS观测站而言，经过长时间跨度的观测，非构造形变成分的存在对提取平均构造运动并不会产生根本性的影响。但当其参与参考框架的构建时，会导致考框架的周期性变化。对于流动式GPS观测站而言，非构造形变干扰信息是难以通过统计分析的方法从地壳运动信息中直接分离和消除。有关非构造形变的修正与剔除，常用的方法有二类：一类是通过研究各种非构造形变的产生根源和物理机制，采用物理模型进行剔除，如基于GRACE时变重力场模型间接计算得到这些负荷引起的“理论地表形变”，进行雨雪等陆地水载荷对地壳垂向形变的改正；另一种是通过纯数学的方法进行滤波处理，将一些认为是周期性的影响项利用多项式、叁角函数、球谐函数等方法进行拟合剔除。为了更加有效地剔除非构造形变的干扰，以获得青藏高原较为微弱的垂向形变，本文创新性地尝试了上述两类剔除方法的结合：首先进行了物理模型的剔除，然后，以经过物理模型初步改正的连续观测站时间序列为基础，通过Delnunay叁角形的反距离加权内插算法，对非连续GPS观测站时间序列中的“残余”非构造干扰成分进行改正。结果表明，在现有连续GPS观测站分布的条件下，经过此方法处理后，能进一步改善GPS垂向坐标变化时间序列的噪声水平。（3）在完成所有站点的非构造形变干扰改正后，我们利用国际上着名的QOCA软件对青藏高原及周边858个GPS观测站和全球124个IGS参考站的单日松弛约束解进行联合平差。其中，特别考虑了可可西里地震、汶川地震的影响，采用已发表的同震位移结果对GPS观测站生成QOCA offset文件，最后平差改正。最后，在假定各站点叁维坐标随时间呈线性变化的约束下，确定出ITRF2008参考框架下各站点坐标及叁维运动速度的最佳估值和中误差，获得了青藏高原及周边的叁维运动速度场。其中，将GPS水平运动速度场转化到稳定欧亚参考框架下，我们的结果与前人的研究成果相一致，仅在部分区域增加了新的观测站点和数据。青藏高原的GPS水平速度场定量而直观地所反映了NE向地壳纵向缩短和横向挤出逃逸特征；在ITRF2008参考框架下，青藏高原及其周边区域的垂向速度场均表现出整体的隆升态势，这一现象反映出参考框架的系统误差。为了突出青藏高原相对其北部稳定地块的现今隆升速率，我们选取位于青藏高原北部稳定地块上的叁个连续GPS观测站作为垂向速率的参考点，分别是阿拉善块体的DXIN，鄂尔多斯块体的YANC和中蒙块体的ULAB，扣除这叁个观测站的加权平均垂向速度获得了相对于青藏高原外围稳定地块的垂向速度场，结果表明，高原整体上仍处于持续隆升过程中，但并非所有的区域均处于隆升状态，局部区域不再隆升甚至表现为下降的状态：①高原南缘的喜马拉雅山普遍表现强烈的隆升，与南坡地区差异隆升最高达6mm/a以上，与北坡地区的最大差异隆升也在3mm/a以上。②高原东部主要特征是龙门山地区大于2.5mm/a的强烈隆升，高原一侧的相对隆升和高原外围的相对下降；贡噶山一带具有突出的垂向运动；高原东南缘则是较大范围内相对隆升速率均在0mm/a左右，局部区域呈下降态势。③青藏高原东北部地区高原外侧垂向相对运动速率在0mm/a左右，而青藏高原一侧则普遍表现为1～2mm/a，局部地区存在更高的隆升速度。（3）关于青藏高原的地壳形变方式，目前主流的弹性块体模型和连续变形模型均能较好地解释一部分现象，但又都不能完全解释。因此，实际的大陆内部地壳变形方式，可能是多种形变模式的混合，只是在不同区域的主导模式有所不同。假定青藏高原东北部的地壳形变主要由一系列活动断裂在闭锁层之下的长期运动所引起，我们采用非连续形变的半无限弹性空间断裂位错模型来解释青藏高原东北部的GPS叁维地壳运动速度场的特征：首先对该区域的17条主要活动断裂进行了模型化，具体包括断裂的分段和各段闭锁深度、走向、倾向、倾角及运动速率先验值的赋定等；然后以该区域557个GPS水平速度矢量和337个GPS垂直速度矢量为约束，以最佳的拟合反演获得了所有断裂段在闭锁层之下的现今运动速率。结果表明，采用断裂位错模型和合理范围内的断裂运动速率，能够令人满意地解释青藏高原东北部的GPS水平速度场，但此模型对垂向速度场的解释似乎差强人意。（4）采用剖面分析和聚类分析的方法，探讨青藏高原现今垂向运动与地形的相关性，取得进一步的认识：高原现今整体上仍处于持续隆升过程中，但并非所有的区域均处于隆升状态，现今的沉降或隆升区域与高原及周边的新构造地貌盆山区域有较好的对应，凡下降的区域普遍对应着新构造运动的盆地区；其中，高原中南部的弱隆升甚至下降与高海拔地形对比尤为显着。基于青藏高原4～8Ma以来最新一期的强烈的隆升运动周期，推测现今高原隆升差异与地形长期演化具有一定的相关性，认为“地幔岩石圈对流剥离”地球动力学模型从时－空演化的角度较合理的解释现今GPS叁维运动速度场结果。
党学会[8]2012年在《用中国大陆构造环境监测网络GPS数据研究中国大陆现今应变场特征》文中研究表明中国大陆处于欧亚板块的东南角区，受太平洋和印度洋板块以及欧亚板块本体围限，其独特的构造条件使陆内形变和各块体之问的相互作用及构造现象十分复杂，属全球现今构造运动最强烈的地区。正确理解大陆构造变形运动过程及其动力机制，是探求地震成因和进行中、长期或短临地震预测的首要前提。GPS技术由于有大空间、短时间尺度、高精度、全天候、低成本和机动性强等特点，已经逐渐成为研究地壳运动的主要手段之一。GPS在板块运动、地球自转、地震监测等多方面业已产生丰富成果，并展现出广阔的应用前景。在亚洲大陆构造变形与地球动力学研究方面，GPS更可发挥独特作用，并将导致其发生深刻变化。自上世纪八十年代开始，中国大陆现今地壳运动的GPS监测资料日益丰富，一张全面反映中国大陆地壳运动的速度图像已经形成，使利用GPS测定的站点速率，研究构造变形的模式应变场成为可能。因此，本文在参阅了国内外大量文献的基础上，主要应用“中国大陆构造环境监测网络2009~2011年的速度场资料，对中国大陆现今水平形变应变场特征及构造活动性进行研究。首先，本文在邓起东等对中国活动构造分区划分的基础上，对中国大陆活动构造特征及驱动学机制进行了必要论述。研究表明，中国大陆活动构造基本特征以南北向活动构造带为界，显示出“东西迥异、西强东弱”的巨大差异，西部地壳形变以挤压为主，东部多表现为拉伸性质，主要断裂第四纪以来的滑动速率多在1~20mm/a之间，而东部多低于1mm/a，活动强度明显弱于西部。中国大陆现今地壳运动速度场表明“地壳增厚”假说可能更真实地反映了大陆构造变形的动力学机制。其次，认真学习研究了地壳形变场的分析理论和方法，并在国内外学者对中国大陆大量研究的基础上，对中国大陆的现今水平速度场特征进行分析。结果显示，中国大陆西部运动速率明显大于东部，西部地壳水平运动速率一般为10~30mm/a，东部则小于10mm/a，地壳运动“西强东弱”的特征十分明显，这与地质结果相对应而量值略大。另一明显的特征是地壳运动速度有围绕东喜马拉雅构造结顺时针旋转的特点。最后，根据水平速度场资料，基于连续变形假说，运用叁角形法对中国大陆变形较大的川滇、青藏、天山和华北四个地区的水平应变率场特征进行了分析。结果表明，中国大陆区域应变量值整体处于10-8/a量级，量值高值区多集中于活动板块交界处的断裂带及其附近区域。对现今地壳形变与强震活动关系进行分析表明，活动地块相互交汇区往往是地壳形变突变区，同时也是强震活动的高发区。
程佳[9]2008年在《川西地区现今地壳运动的大地测量观测研究》文中进行了进一步梳理川西地区在构造区域上位处青藏高原东缘的川滇、巴颜喀拉和华南叁大活动块体的交接部位,同时也是中国大陆南北地震带的中南段。由于印度板块自始新世中期(～55 Ma)以来对欧亚板块的碰撞和持续俯冲,特别是阿萨姆角的北东向楔入和青藏高原中南部物质绕东喜马拉雅构造结流滑式挤出,使川西地区活动断裂异常发育,构造样式复杂,中强地震频发,成为中国大陆现今地壳形变和构造活动最为强烈的地区之一。而由于自然条件的限制,川西地区除鲜水河断裂、安宁河断裂、则木河断裂等一些主要活动断裂有较高程度的野外地质调查研究外,其它一系列次级活动断裂、活动褶皱、形变剪切带和推覆构造的现今运动状况均缺乏完整的研究。最近十几年来川西地区所陆续开展的一系列GPS地壳形变观测,再加之传统水准测量资料的积累,使我们能够借助构造运动与地壳形变之间的关系模型,以高精度、高密度的地壳形变资料为约束,反演确定本区域各类活动构造的现今运动模式和速率,为认知青藏高原东南缘地壳形变与构造运动的地球动力学机理提供独特的途径。本文首先以川西地区前人大量的地质、地球物理和大地测量研究成果为基础,建立了区域活动断裂叁维几何模型,涉及到甘孜-玉树断裂、鲜水河断裂、安宁河断裂、则木河断裂、大凉山断裂、小江断裂带、马边断裂、华蓥山断裂、龙门山断裂、龙日坝断裂、东昆仑断裂玛曲段、岷江断裂带、中甸断裂、金沙江断裂、巴塘断裂、维西-乔后断裂、红河断裂带、澜沧江断裂、程海断裂、丽江-小金河断裂、理塘断裂、南汀河断裂、龙陵-澜沧断裂、怒江断裂、景洪断裂等25条断裂的空间展布、分段特征、倾向倾角、闭锁深度、运动方式及其量值范围等。在此基础上,以川西地区324个GPS站点的水平地壳运动速度矢量和474个水准点的垂直地壳形变速率为约束,采用Okada半无限空间弹性体叁维断裂位错模型和美国地质调查局成熟的专业软件,反演确定了川西地区各主要活动断裂的现今运动速率。所得结果与地质方法的估值在整体上取得了较好的一致,特别为地质方法研究程度不高、运动速率不确定性较大的马边断裂带、巴塘断裂带、金沙江断裂带、中甸断裂带、龙陵-澜沧断裂带等一系列断裂提供了定量的运动速率。其中川滇菱形块体东边界断裂带的甘孜-玉树断裂带、鲜水河断裂带、安宁河断裂带、则木河断裂带、小江断裂带等滑动速率与地质学结果吻合程度较高;反演得到了马边断裂的左旋走滑速率为2.6±0.8 mm/a,挤压速率为0.7±0.7mm/a;巴塘断裂带右旋走滑速率为4.1±1.4 mm/a,拉张速率为0.4±0.9 mm/a;金沙江断裂带巴塘以北的北段的右旋滑动速率为1.8±1.4 mm/a,拉张速率为1.2±0.9 mm/a,金沙江断裂带巴塘以南中甸以北的中段右旋滑动速率为2.5±0.8 mm/a,挤压速率为1.6±0.7 mm/a;中甸断裂带为右旋走滑速率为1.5±0.9 mm/a,拉张速率为0.3±0.7 mm/a;龙陵-澜沧断裂带东段的右旋走滑速率为2.0±1.6 mm/a ,挤压速率为0.9±0.9 mm/a,断裂西段的右旋走滑速率为0.7±0.9 mm/a,挤压速率为1.0±0.9mm/a。这些基于大地测量资料独立获得的断裂活动速率,将为该区域活动断裂研究和地震危险性分析提供重要参考。另外,我们所建模型的叁维速度场与GPS和水准测量结果的拟合表明,川西地区复杂的地壳形变特征,可以用本区域主要断裂在闭锁层之下的持续运动位给予较好的解释,而个别区域拟合结果的系统性差异,可能起因于川西地区复杂的介质差异和中下地壳的的塑性流滑。作为深断裂位错模型的一种极端简化,本文还尝试建立了川西地区块体运动模型,该模型以区域断裂几何模型为基础,将川西地区划分为11个刚性块体(包括阿坝次级块体、龙门山次级块体、华南块体部分、雅江次级块体、香格里拉次级块体、滇中次级块体、川滇以西流滑带、普洱次级块体、西盟次级块体、马边地块、大凉山地块)利用块体的平移和转动解释了区域地壳形变的运动学特征。结果表明,川西地区的地壳形变特征,似乎更适合用一系列不连续次级块体的刚性运动进行描述。为了探讨川西地区地壳形变的动力学机制,本文还尝试采用有限元方法和二维平面应变模式,初步模拟分析了区域地壳运动速度场和应变率场,所得结果在一定程度上反映了GPS实际观测的地壳形变特征。另外,作为本文的前期研究基础,我们还系统地综述了青藏高原构造形变的研究历史、现状、主流学说及热点科学问题的研究进展。同时归纳总结了GPS高新技术的发展历史、基本原理,以及GPS大地测量的误差来源、数据处理和国内外应用现状。与前人的同类工作相比,我们有两个方面的改进和创新:一是采用更加密集的GPS观测资料,特别是密集的跨断层GPS剖面资料,对川西地区的水平地壳形变进行了更加有效的约束;二是加入了大范围、高精度的水准观测资料,对垂直方向的地壳形变进行了有效约束。这两方面改进使我们关于区域活动断裂运动速率的大地测量约束反演,具有了更高的分辨率和可信度。
张林广[10]2012年在《地壳形变的GPS监测分析与地震孕育规律研究》文中认为地壳形变监测是地震预报的一个重要方法,论文论述了中国地壳运动观测网络的布设和数据解算的理论和方法；通过分析GPS点位坐标时间序列,发现地震孕育同GPS点位变化的相互关系；通过分析GPS基线时间序列,发现地震孕育同基线变化的相互关系；通过震例研究发现震前和震后地壳形变的相关规律,发现地壳隆起和地震孕育的相互关系；应用SPSS统计软件对中国地壳运动观测网络数据进行统计计算,通过对基准网、基本网和区域网的GPS点位变化进行数据分析,并采用直方图、茎叶图、标准Q-Q图和箱图对数据进行分析,结果表明,X、Y和Z方向变化数据近似符合正态分布,并且发现一些奇异点数据；通过对数据进行相关性分析计算,得到GPS点位坐标变化的相关关系；通过多元统计中贝伦斯-费希尔问题的计算和分析,判定不同地区地壳形变数值是否存在明显的差异性。
参考文献：
[1]. 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
[2]. 青藏高原东北缘现今地壳形变的GPS观测研究[D]. 周德敏. 中国地震局地质研究所. 2005
[3]. 青藏高原中东部地区的现今地壳形变研究[D]. 丁开华. 武汉大学. 2010
[4]. 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
[5]. 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
[6]. 六盘山地区现今叁维地壳运动与变形特征研究[D]. 薛锋. 中国地震局兰州地震研究所. 2014
[7]. 基于GPS观测的青藏高原现今叁维地壳运动研究[D]. 梁诗明. 中国地震局地质研究所. 2014
[8]. 用中国大陆构造环境监测网络GPS数据研究中国大陆现今应变场特征[D]. 党学会. 中国地震局地震研究所. 2012
[9]. 川西地区现今地壳运动的大地测量观测研究[D]. 程佳. 中国地震局地质研究所. 2008
[10]. 地壳形变的GPS监测分析与地震孕育规律研究[D]. 张林广. 中国矿业大学(北京). 2012
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