球面最小二乘配置下的区域地壳形变与应变场特征研究

发布时间：2020-07-17 19:52

【摘要】：地壳不均匀运动导致块体间相互挤压或错动与地震及地质灾害的孕育与发生密切相关。当前GPS以高精度、大尺度、准实时等优点被广泛运用到地壳形变监测研究中。利用长期GPS监测数据,采用高精度数据处理策略可获得高精度地壳运动速度场,利用合理的内插法可进一步获取地壳连续形变与应变信息,据此可分析区域地壳运动变形及其动力学特征,对于掌握区域地壳活动性及地质灾害监测预警等具有重要的理论与实际意义。因此,本文选取“洋-陆”板块交界的太平洋-北美板块交界与“内陆”块体交界的环鄂尔多斯块体周缘这两种不同类型的典型构造活动区域,利用长期GPS监测数据,采用球面最小二乘配置法研究获取了两区域地壳形变场与应变场特征,并进一步结合区域地质构造特点对两种不同类型的区域地壳形变动力学机制进行了深入探究。取得的主要成果如下:(1)探讨了GPS高精度数据处理策略,分析了不同参考框架下地壳运动速度场的含义与实现方法。分析了三种地壳运动速度场与应变场的建立方法,重点对球面最小二乘配置法进行了详述与公式推导,该方法的最大优势是顾及了实测数据的统计性质与区域实际尺度范围因素,能较真实地反映出区域构造形变信息。(2)将球面最小二乘配置法应用于“洋-陆”板块交界的北美板块西边界地壳形变与应变特征研究中。结果表明:位于圣马利亚北部圣安德列斯断裂周缘是压缩应变的最大值域,量值约-1 1(9)10~(-7)/a;圣弗朗西斯科东南部、圣马利亚西北部则为剪应变的最大值域,量值约6(9)10~(-7)/a。区域应变场特征较好的表征出太平洋板块对北美板块的俯冲挤压动力学效应。(3)基于“内陆”块体交界的环鄂尔多斯块体周缘长期GPS监测数据,通过采用高精度数据处理策略获取了该区域地壳GPS速度场。结果表明:区域整体运动方向为SE向,量值约5-10mm/a;在扣除区域整体运动趋势后发现鄂尔多斯块体存在较明显的逆时针运动态势;通过典型速度场剖面进一步揭示出,鄂尔多斯块体周缘不同构造带间存在着显著的差异性运动特征。(4)利用球面最小二乘配置法获取了环鄂尔多斯块体周缘地壳应变场分布特征。结果表明:渭河盆地地壳拉张应变较显著,量值约0.5(9)10~(-8)/a;鄂尔多斯块体西南缘与青藏块体东北缘交界处为显著的压应变区域,量值约-1.5(9)10~(-8)/a;鄂尔多斯块体西缘、阿拉善块体东南缘及青藏块体东北缘交界处是最大剪应变高值区,量值约1.6(9)10~(-8)/a;最大主应变剖面进一步揭示出,鄂尔多斯块体周缘的盆地构造带内应变量值与特性均发生了显著的变化。(5)基于获取的区域地壳形变与应变分布特征,结合区域地质构造背景探讨了“洋-陆”板块交界与“内陆”块体交界这两类区域地壳形变动力学机制:北美板块边界地壳活动主要受太平洋板块俯冲挤压动力学效应影响,造成交界处断裂发育显著地震频发的构造特征;而鄂尔多斯块体则受其周缘地块不均匀作用力影响,特别是青藏块体东北向挤出力作用显著,造成块体周缘断陷盆地发育显著,地震与地裂缝灾害频发的构造格局。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P694;P315;P228.4
【图文】：

测量定位原理互连接组成 GPS 基线，不同的 GPS 测站在同一时间段进行了同步观测。利用两台或以上 GPS 接收机，对多颗 GPS 接收机组建的 GPS 基线网记录了必要的观测数据获得多台 GPS 接收机间的相对位置，进而相对位置结以上的概念称为静态相对定位。位观测值的 GPS 静态相对定位精度较高。在解算过程组合，有效削弱了信号传播路径中产生的误差。长时间大，能有效地确定整周模糊度。在静态相对定位中，常差及对流层等误差影响，解算过程中常采用站间单差模过程中的误差源进行相应的修正。

图 2.2 GPS 速度场获取流程图测得到的原始数据转换为 rinex 标准格式，导下载精密星历文件，依据实际情况对 GAMIT如卫星截止高度角、对流层电离层模型参数等处理过程不需要人工干预，随后对质量不合格基线 H、Q、O 文件。将 GAMIT 解算的 H 文GLOBK 基于卡尔曼滤波算法进行平差获取测 GLOBK 平差命令文件进行设置，如对 GPS 网 GPS 测站的时间序列，剔除时间序列的粗差后即引入已知点的位置及速度信息，最终平差获S 监测网的速度场。 速度场

图 3.1 Delaunay 三角形坐标位移示意图2 3 3 ), ( x , y )为三角形的三个结点，1 1 2 2 3 (u , v ), (u , v ), (u , v与坐标符合线性函数的关系：1 2 31 2 3u a x a y av b x b y b 的位移和坐标代入得：1 1 1 2 1 32 1 2 2 2 33 1 3 2 3 3u a x a y au a x a y au a x a y a 解得系数123a , a,a，利用 y 轴向的位移和坐标可解移的关系可得：1xuax

【参考文献】

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本文编号：2759865