利用精密水准数据分析晋冀蒙交界区垂直形变特征

发布时间：2021-10-08 23:39

　　在水准复测数据分析过程中,针对水准点遭到破坏导致数据连续性不佳、利用率降低等情况,利用相邻年份同名水准点数据求解垂直形变量,以距离、待内插点与观测点所处断层信息进行确权,构建多项式内插模型,对研究区范围内的垂直形变量进行内插,丰富研究区范围内的数据量,提高数据的连续性及利用率。以每个内插值的垂直形变量、形变速率、形变加速率组成的状态向量构建卡尔曼滤波模型,对研究区范围进行滤波,利用滤波结果对1984年以来晋冀蒙交界区的垂直形变特征进行分析,并与前人研究结果进行对比。实验证明本文方法有效,对地震预测的研究有一定的参考意义。 

【文章来源】：大地测量与地球动力学. 2020,40(10)北大核心CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

2018年晋冀蒙地区水准测量网形图

反向距离内插法是以一定范围内观测点距离的倒数作为权,对内插点的垂直形变量进行求解。本文反向距离内插法及多项式加权内插法结果差值的空间分布及大小如图2所示,图中红色圆球为水准观测点,蓝色线条为研究区内的断层,底图为内插结果,绿色圆球为内插数据与验证数据的差值,其大小表示差值的大小。图2(a)仅以距离作为确权的参数,垂直形变特征内插结果存在一定的误差,且大部分围绕在断层附近;图2(b)以距离和断层信息确权,构建多项式加权内插模型,很大程度上提高了内插的精度,能够更加真实地反映研究区内的垂直形变特征。因此,本文利用多项式内插模型对研究区进行处理。2.3 卡尔曼滤波处理

计算1984～1987年、1987～2002年、2002～2006年、2006～2015年和2015～2018年共5期垂直形变结果及1984～2018年整体形变结果。从图3(a)可以看到,研究区在1984～1987年期间的差异沉降作用不是很明显,仅在呼和浩特盆地出现明显的差异沉降,另外沿着口泉断裂和阳高-天镇断裂出现幅度约10 mm/a的差异沉降变化,而六棱山北缘断裂两侧则未出现明显的差异变化。1987～2002年期间,研究区发生1989年大同6.0级地震,而图3(b)也显示出明显的盆山差异活动,代表了研究区震间的垂直形变量。从2002～2006年数据结果(图3(c))来看,研究区仍以继承性活动为主,盆地沉降,山区隆升。至2006～2015年期间(图3(d)),研究区内继承性差异升降变化逐渐减弱,总体显示西南部隆升增强,可能与青藏高原块体对鄂尔多斯地块的推挤作用有关[10],也可能与2008年四川汶川8.0级地震有直接关系[11]。2015～2018年的结果(图3(e))显示,除蔚县盆地和五台山北麓断裂附近出现差异升降变化外,研究区范围内并未出现明显的差异升降变化。从连续多期数据来看,研究区差异升降运动逐渐减弱,转为以受青藏高原块体挤压运动为主,总体呈隆升状态,盆地与山区的差异升降运动不显著(这可能与数据分布有关),断层可能存在闭锁状态,具有潜在的地震危险性,应注意拉张或者沉降区的出现。另外,研究区1984～2018年的年均垂直形变量结果显示,大同盆地出现明显的沉降形变,且有2个沉降中心,第1个沉降中心位于大同市区,第2个沉降中心位于阳高县和阳原县之间。从沉降中心的位置来看,控制大同盆地升降运动的主要断裂为口泉断裂,其深度及规模远大于阳高-天镇断裂和六棱山北缘断裂,但由于沉降作用的持续进行,口泉断裂可能并未闭锁,因此其地震危险性可能并不是很强,1989年的大同地震印证了这一可能性。该地震发生在六棱山北缘断裂(桑干河断裂)上,但震前该断裂附近并未出现明显的差异升降变化,可能存在一定程度的闭锁。因此,可能存在这样一种发震模式,即盆地西边界持续出现沉降,当盆地东边界无法“支撑”盆地内“块体”重量时,“块体”突然下落,从而发生地震。


本文编号：3425196