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用GPS数据反演海原断裂带断层滑动速率和闭锁深度

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地震学报 2009年第5期31卷 516-525页

作者：崔笃信王庆良胡亚轩王文萍朱桂芝中国地震局第二监测中心中国西安710054

以"中国地壳运动观测网络"区域站在海原断裂带附近的所有观测数据及跨断裂GPS剖面观测数据作为约束,用Smith3-D体力模型反演了海原断裂带断层滑动速率和断层闭锁深度.从西到东断裂共分为5段,采用遗传算法拟合GPS水平运动速度场,拟合残... 详细信息

以"中国地壳运动观测网络"区域站在海原断裂带附近的所有观测数据及跨断裂GPS剖面观测数据作为约束,用Smith3-D体力模型反演了海原断裂带断层滑动速率和断层闭锁深度.从西到东断裂共分为5段,采用遗传算法拟合GPS水平运动速度场,拟合残差均方根为1.1mm/a.反演结果为:毛毛山断裂左旋走滑运动速率为3.5mm/a,闭锁深度为22.0km;老虎山断裂左旋走滑速率为6.5mm/a,闭锁深度为10.3km;海原断裂带西段、中段和东段的滑动速率依次为4.5mm/a、5.6mm/a和5.5mm/a,闭锁深度依次为8.4km、3.6km和4.3km.表明毛毛山断裂左旋走滑运动速率小,闭锁深度大,有利于应变能的积累,使得该断裂及附近地区存在发生强震的背景.

关键词：海原断裂带 3-D体力模型反演滑动速率闭锁深度

断层滑动速度与闭锁深度反演 ——以海原-六盘山弧形断裂为例

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断层滑动速度与闭锁深度反演 ——以海原-六盘山弧形断裂为例

作者：虞思晗兰州交通大学

学位级别：硕士

青藏高原东北缘是高原隆升发展、向大陆内部挤压扩展的前沿地带,是高原最新的和正在形成的部分,是研究大陆内部形变的天然实验场。海原-六盘山构造带位于青藏高原东北缘,是青藏高原块体与阿拉善块体、鄂尔多斯块体的边界带,是研究青藏... 详细信息

青藏高原东北缘是高原隆升发展、向大陆内部挤压扩展的前沿地带,是高原最新的和正在形成的部分,是研究大陆内部形变的天然实验场。海原-六盘山构造带位于青藏高原东北缘,是青藏高原块体与阿拉善块体、鄂尔多斯块体的边界带,是研究青藏高原向中国大陆内部挤压扩展运动机理的关键区域,其变形模式对高原形成演化、变形过程、发震机制的研究具有重要意义。古地震、现代构造活动、应变积累、地震活动性等资料均显示该段具有强震的孕震条件,精准研究其地壳变形模式是开展区域变形机理分析和地震危险性研判工作的关键环节。本文基于负位错理论与断层闭锁模型,采用块体-断层负位错反演模型,利用TDEFNODE负位错反演程序,在青藏高原东北缘2010-2020年期间GNSS数据的约束下,分析了海原-六盘山构造带区域地表形变特征。通过精细的块体与断层划分方案,顾及了海原-六盘山断裂带的精细断层分布;通过最优的反演模型,得到了海原-六盘山断裂带断层深部活动特征及块体应变参数;反演得到了断层滑动速率、闭锁深度和滑动亏损速率,计算了断层各分段地震矩及地震矩积累率、六盘山断裂潜在地震最大震级估计,给出了区域内的形变应变特征和断裂应变积累特征,讨论了断裂带各个分段的闭锁和滑动亏损分布特征;结合区域内地质、历史地震和深浅地球物理资料,分析了青藏高原东北隅区域地震危险性。论文主要工作和结论如下:(1)利用海原-六盘山断裂带周围的加密GNSS站点,结合2010-2020年青藏高原东北缘GNSS速度场数据,通过459个GNSS观测站的数据,获取了青藏高原东北缘现今水平GNSS速度场;扣除了鄂尔多斯块体的旋转分量,凸显了海原-六盘山断裂带区域地表形变特征。(2)得到了海原-六盘山断裂带各断层的滑动速度、闭锁深度、滑动亏损速率、块体内部应变参数和地震矩积累率等断层深部形变、应变参数。老虎山断裂以左旋走滑特征为主,滑动速率为3.5mm/yr,整体闭锁深度为5km,且强闭锁深度仅为1km;海原断裂以左旋走滑特征为主,在西段、中段、东段滑动速度分别为3.2mm/yr、3.0mm/yr、3.2mm/yr;闭锁深度分别为10km、13km、10km,并且呈现西段、东段闭锁程度弱,中段闭锁程度强的分段特征;六盘山断裂以逆冲挤压特征为主,挤压速率在北段、南段分别为1.9mm/yr和1.8mm/yr,整体闭锁深度为15km,断裂整体闭锁程度最强且在断层面分布均一,南段闭锁程度略高于北段;固关-宝鸡断裂兼具左旋走滑和逆冲挤压特征,其走滑速率为1.3-1.4mm/yr,挤压速率为1.2-1.3mm/yr,断裂整体闭锁深度为10km,滑动速率亏损自西向东由1.8mm/yr衰减至0.2mm/yr。(3)结合区域地质、历史地震、深浅地球物理资料和断层活动特征,认为六盘山断裂存在较高的发震危险性,自1921年地震能量释放以来,六盘山断裂已积累达到Mw6.7地震的能量;海原断裂现今仍处于震后应力调整阶段,应变积累能力较低;老虎山断裂存在“浅层蠕滑”的断层活动现象。本文的创新点主要在于:(1)所用数据在青藏高原东北缘已有数据的基础上,加入了项目在六盘山断裂带近场布设的连续观测站数据,并扣除了鄂尔多斯块体的旋转得到了区域较为精细的运动分布特征。(2)顾及了海原-六盘山断裂带的精细断层分布,在构建块体-断层模型时,综合了活动断层的地表迹线和三维几何,考虑了断层三维结构的精细特征,并通过大量测试得到了最优的断层几何模型和参数设置。(3)综合考虑了包括老虎山断裂、海原断裂、六盘山断裂、固关-宝鸡断裂的海原-六盘山构造带断层更为精细的滑动分布特征,并讨论了滑动特征的空间差异分布,为理解区域发震机制和研判中长期地震危险性提供了科学的参考。

关键词：地壳形变海原-六盘山断裂带断层滑动速率闭锁深度地震危险性分析

安宁河—则木河断裂带和大凉山断裂带孕震深度研究及其地震危险性

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地球物理学报 2020年第10期63卷 3669-3682页

作者：李姜一周本刚李铁明杨永林李正芳龙锋中国地震局地质研究所活动构造与火山重点实验室北京100029 四川省地震局测绘工程院四川雅安625000 四川省地震局成都610041

安宁河—则木河断裂带及东侧的大凉山断裂带作为大凉山次级块体西侧与东侧边界,具有发生大地震的活动构造背景.本文意在用有限的形变数据和地震数据两种资料评估大凉山次级块体边界断裂带的孕震深度及其地震危险性.采用弹性半空间模型... 详细信息

安宁河—则木河断裂带及东侧的大凉山断裂带作为大凉山次级块体西侧与东侧边界,具有发生大地震的活动构造背景.本文意在用有限的形变数据和地震数据两种资料评估大凉山次级块体边界断裂带的孕震深度及其地震危险性.采用弹性半空间模型对安宁河断裂、则木河断裂和大凉山断裂带滑动速率和闭锁深度进行了详细分析;计算了90%、95%和99%不同分位数的小震深度下界值并与GPS得到的闭锁深度进行对比,分析二者异同点.结果显示,安宁河断裂北段闭锁深度为6.2 km,不到90%分位小震震源深度16 km的一半,表明该段在1952年M S63/4地震后,断层逐渐趋于闭锁;而在6~16 km深度主要以小地震和无震滑动两种形式释放能量,存在深部蠕滑运动.大凉山断裂北段在0~10 km范围内完全闭锁,而10~25 km闭锁程度较弱.安宁河断裂南段、则木河断裂、大凉山断裂中段和南段均处于完全闭锁阶段,闭锁深度接近90%分位数小震深度的下界值,标准差约为0.94 km.此外,A、B、C三个剖面的反演结果表明大凉山次级块体的运动自北向南具有顺时针旋转特性,与川滇块体顺时针运动特征吻合.大凉山次级块体北、中、南三段边界断裂及块体内部总的滑动速率分别为9.8 mm·a^-1、8.9 mm·a^-1和8.4 mm·a^-1,呈自北向南递减趋势.大凉山断裂南段布拖断裂和交际河断裂积累的能量分别能够发生一次矩震级为M W7.5的地震,离逝时间已经接近地震平均复发间隔,未来100年大地震的发震概率分别为7.1%和5.9%,应对其地震危险性给予重视.

关键词：安宁河—则木河断裂带大凉山断裂带闭锁深度孕震深度最大潜在地震

鄂尔多斯块体东南缘现今的变形特征与构造模式探讨

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地震地质 2021年第3期43卷 540-558页

作者：刘瑞春张锦郭文峰陈慧郑亚迪成诚太原理工大学太原030024 山西省地震局太原030021 太原大陆裂谷动力学国家野外科学观测研究站太原030021

鄂尔多斯块体东南缘是中国大陆西部碰撞挤压到东部伸展拉张动力学转换的关键地区,其新构造运动以强烈的差异升降运动为主,在该区开展空间高分辨率的地壳垂直运动观测尤为重要。文中基于Radarsat-2宽模式影像,采用干涉图堆叠(Stacking)... 详细信息

鄂尔多斯块体东南缘是中国大陆西部碰撞挤压到东部伸展拉张动力学转换的关键地区,其新构造运动以强烈的差异升降运动为主,在该区开展空间高分辨率的地壳垂直运动观测尤为重要。文中基于Radarsat-2宽模式影像,采用干涉图堆叠(Stacking)技术获得了研究区的空间高分辨LOS向平均形变速率场,并与研究区域内长期观测的GPS连续站数据开展对比分析。在此基础上,利用倾滑断层位错模型、粒子群算法(PSO)反演了主要断裂的滑动速率和闭锁深度,结果表明:1)利用干涉图堆叠(Stacking)技术得到的研究区年尺度地壳形变场具有较高的精度,且区域地壳短期形变与长期形变具有一致性。2)鄂尔多斯东南缘的构造和非构造形变相互叠加,构造形变主要发生在活动断裂附近,与断层滑动速率和闭锁深度有关。非构造形变主要发生在盆地内部的第四纪地层,与含水层厚度和地下水开采量有关,最大量级>5cm/a。3)中条山北麓断裂和峨嵋台地北缘断裂的滑动速率为0.37mm/a和0.74mm/a,闭锁深度为3.4km和4.3km,可能表明断裂在最后一次强震发生后还未完全闭锁,现今以浅部活动为主。峨嵋台地南缘断裂的滑动速率为0.47mm/a,闭锁深度为0.95km,表明断层现今可能以蠕滑活动为主。4)鄂尔多斯地块的逆时针旋转和秦岭山地的向E挤出逃逸,形成了鄂尔多斯东南缘以走滑-伸展转换为特征的似三联点构造区。

关键词：鄂尔多斯东南缘 InSAR GPS 滑动速率闭锁深度构造变形模型

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海原断裂带库仑应力积累

地球科学（中国地质大学学报） 2009年第4期34卷 641-650页

作者：崔笃信胡亚轩王文萍朱桂芝中国地震局第二监测中心陕西西安710054

用中国地壳运动观测网络区域站在海原断裂带附近的所有观测数据及跨断裂GPS剖面观测数据作为约束,用Smith3D体力模型反演了海原断裂带断层滑动速率和断层闭锁深度,计算了库仑应力积累率和地震矩积累率.采用遗传算法拟合GPS水平运动速度... 详细信息

用中国地壳运动观测网络区域站在海原断裂带附近的所有观测数据及跨断裂GPS剖面观测数据作为约束,用Smith3D体力模型反演了海原断裂带断层滑动速率和断层闭锁深度,计算了库仑应力积累率和地震矩积累率.采用遗传算法拟合GPS水平运动速度场,拟合的最后残差均方根为1.2mm/a.反演结果为:第一段毛毛山断裂左旋走滑运动速率为3.6mm/a,闭锁深度为22km;第二段老虎山断裂左旋走滑速率为10.5mm/a,闭锁深度为11.4km;第三、四、五段(海原断裂带西段、中段和东段)滑动速率依次为3.5mm/a、5.8mm/a、5.7mm/a,闭锁深度依次为8.5km、3.6km、4.3km.海原断裂带库仑应力积累率为0.48～1.59MPa/100a,毛毛山断裂地震矩积累率较大,但库仑应力积累率较小;老虎山断裂库仑应力积累率和地震矩积累率均比较大;海原断裂带(狭义)中西段库仑应力积累率最大.

关键词：海原断裂带 3D体力模型滑动速率闭锁深度库仑应力积累率地震距积累率地震

时序InSAR与GNSS联合约束下的亚东-谷露断裂运动特征

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测绘学报 2024年第5期53卷 933-945页

作者：周苍海田镇石震哈衣那尔·托坎长安大学地质工程与测绘学院陕西西安710064

亚东-谷露断裂作为青藏高原东南部自新生代以来规模最大、活动性最强的拉张断裂,在青藏高原的构造变形与物质运移等过程中起着重要的调节与转换作用。但由于以往大地测量资料的不足,导致对亚东-谷露断裂整体运动特征的定量化分析较为匮... 详细信息

亚东-谷露断裂作为青藏高原东南部自新生代以来规模最大、活动性最强的拉张断裂,在青藏高原的构造变形与物质运移等过程中起着重要的调节与转换作用。但由于以往大地测量资料的不足,导致对亚东-谷露断裂整体运动特征的定量化分析较为匮乏。因此,本文收集并处理了亚东-谷露断裂地区2017年10月至2022年4月的哨兵影像数据,并联合GNSS速度场,解决了不同参考系下的形变场融合问题,获取了覆盖整个亚东-谷露断裂的高精度、高分辨率震间地壳形变场。进一步基于弹性微块体模型,精细厘定了亚东-谷露断裂现今活动特征:断裂整体以东倾为主,最佳倾角为68°,现今以拉张运动为主,速率为2~6 mm/a,并由南到北逐渐递增。另外,该断裂中段和北段的闭锁深度约为14 km;但南段可能受到主喜马拉雅逆冲断裂的影响,导致闭锁区域较浅,深度仅为4 km。最后,基于断裂的滑动亏损率与历史地震分布,分析得到断裂北段的地震危险性更高,为区域的地质灾害评估提供了重要参考。

关键词：亚东-谷露断裂 GNSS InSAR 拉张速率闭锁深度

1976年唐山M_S7.8地震同震及现今形变特征

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地震学报 2016年第4期38卷 609-617,658页

作者：武艳强黄立人陈长云朱爽金涛刘辛中中国地震局第一监测中心中国天津300180 中国地震局地震预测重点实验室(中国地震局地震预测研究所) 中国北京100036

基于1976年唐山M_S7.8地震的同震位移和现今GPS速度结果,本文分析了该地震的同震破裂参数、同震应变释放分布及其现今应变积累特征.对唐山同震位移二维位错解析公式的拟合结果显示,唐山地震前的断层闭锁深度约为18—23km,断层倾角可能介... 详细信息

基于1976年唐山M_S7.8地震的同震位移和现今GPS速度结果,本文分析了该地震的同震破裂参数、同震应变释放分布及其现今应变积累特征.对唐山同震位移二维位错解析公式的拟合结果显示,唐山地震前的断层闭锁深度约为18—23km,断层倾角可能介于74°—90°之间,同震位错量约为3.1—3.4m.在同震过程中沿发震断层表现出显著的右旋错动特征,在发震断层两侧沿NE向表现出左旋应变释放特征.在本文现有的GPS测站密度和精度情况下,尚无法识别出现今阶段沿唐山断裂的明显蠕滑特征.唐山同震应变释放和现今GPS应变率积累结果均显示,唐山断裂SE侧的剪切形变(速率)量值大于其NW侧,同震与现今阶段的形变量值相差约1 000倍.

关键词：唐山MS7.8地震闭锁深度同震位错应变释放应变积累

青藏高原东北缘主要断裂滑动速率及其动力学意义

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地震 2018年第3期38卷 13-23页

作者：徐化超王辉曹建玲中国地震局地震预测重点实验室中国地震局地震预测研究所北京100036

本文利用青藏高原东北缘地区1991—2015年的GPS速度场资料,基于弹性球面块体模型获得了区域活动断裂的滑动速率,并讨论了断裂滑动速率分配的动力学意义。反演结果表明,青藏高原东北缘地区主要块体以北东向并兼顺时针旋转运动为主;区域... 详细信息

本文利用青藏高原东北缘地区1991—2015年的GPS速度场资料,基于弹性球面块体模型获得了区域活动断裂的滑动速率,并讨论了断裂滑动速率分配的动力学意义。反演结果表明,青藏高原东北缘地区主要块体以北东向并兼顺时针旋转运动为主;区域断裂平均闭锁深度为17km;另外,各主要断裂滑动速率也不尽相同。其中,阿尔金断裂、东昆仑断裂左旋走滑速率为10~12mm/a,祁连—海原断裂左旋走滑速率为3~5mm/a,鄂拉山断裂、拉脊山断裂右旋走滑速率为1~3mm/a。阿尔金断裂、祁连—海原断裂、东昆仑断裂的走滑速率被其端部的山脉隆起和逆冲断裂所吸收和转换,鄂拉山断裂和拉脊山断裂则起到了调节块体间运动平衡的作用。

关键词：青藏高原东北缘块体模型 GPS 滑动速率闭锁深度

走滑断层震间形变GPS观测站点布设的合理性分析

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地震 2018年第1期38卷 26-34页

作者：邹镇宇江在森武艳强魏文薪刘晓霞中国地震局地震预测重点实验室(中国地震局地震预测研究所) 北京100036 中国地震局第一监测中心天津300180

针对单条断层合理布设GPS站点可准确反映断层形变状态。远场布设的有效距离与近场的布设间隔是影响断层运动分析结果的重要因素。远场有效距离为变形宽度的边界,其与断层闭锁深度之间的关系约为6.31倍;近场间隔利用分段折线近似替代断... 详细信息

针对单条断层合理布设GPS站点可准确反映断层形变状态。远场布设的有效距离与近场的布设间隔是影响断层运动分析结果的重要因素。远场有效距离为变形宽度的边界,其与断层闭锁深度之间的关系约为6.31倍;近场间隔利用分段折线近似替代断层震间形变曲线,根据形变曲线的变化特点将形变区域分区,得到"近场区"和"过渡区"与断层闭锁深度之间的关系。并且,对川滇块体东边界目前站点布设状态对结果可能的影响进行初步分析。研究结果可对今后GPS站点布设方案提供理论参考。

关键词： GPS观测变形宽度闭锁深度走滑断层