基于GPS观测的青藏高原东缘应力应变场研究

摘要

在众多自然灾害中，地震灾害以其突发性和不可预测性对人类生活影响最大。通过地震学家长期对地震的研究发现，一般认为它由地球内部的岩体受到内部应力影响，致使岩体突然断裂错动而产生，最终造成地表不同程度的形变和破坏。随着空间测量技术的发展，利用GPS技术能够精确获取地壳动态形变和构造应力场变化，结合地质和地球物理资料，探求强震孕育、发生及发展规律，从而最大限度的降低地震灾害。青藏高原东缘地质构造复杂，活动强烈。本文以青藏高原东缘作为研究区域，利用多期GPS观测数据，从地壳形变和块体断裂的角度分析了地震引发的块体应变场及构造应力场变化特征，探求其活动断裂的运动方式；与此同时，利用边界元法对川滇地块构造应力场进行计算，模拟区域地震演化特征，结合该区域地质背景资料，探求汶川地震诱发因素及其驱动力源。
　　本研究主要内容包括：⑴以GPS数据为基础，利用整体旋转线性应变法和多面函数法分别模拟了青藏高原东缘地壳形变及区域应力场变化特征，研究块体运动趋势及内部应变场变化，阐述了构造应力场特征与地质结构分布和地震活动的关系，两种方法体现出较好的一致性。⑵青藏高原东缘构造应力场以南北向压应力为主，东西向拉张力为辅，印度板块向北推压和欧亚板块向南推进迄今仍起主控作用。其位移场总体上由南向北呈逐渐减小趋势，主应力主要在四川、云南区域高度集中。同期的强震也主要发生在应力高度集中、剪切应变值变化范围大和具有深大断层区域。⑶基于边界元算法验证了地壳内部介质参数对区域构造应力场结果的影响。研究表明：在力边界条件不变的情况下，改变泊松比值将会影响位移场和构造应力场的结果；改变弹性模量值，仅改变位移场结果，而不改变应力场结果。弹性模量大，位移值小，应变量也减小，应力值变大，反之也成立。⑷利用边界单元数值模拟法对川滇地区地壳形变和深部动力机制进行了分析，探求龙门山断裂带深部构造特征与汶川地震的诱发因素及驱动力源。认为其主要来自印澳板块与欧亚大陆碰撞及向北挤压、青藏高原向东运移延伸遭遇华南板块阻挡，应力场及能量高度集中导致地壳表面发生破裂、内部断裂发生错动而造成的。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景及选题意义

1.2 国内外研究进展

1.3 本文的主要研究内容

第二章 青藏高原东缘地质构造背景

2.1 研究区域选取

2.2 青藏高原东缘地质构造特性

2.3 青藏高原东缘的地震活动性

2.4 青藏高原东缘地壳动力学机制分析

第三章 青藏高原东缘地壳应力应变场特征分析

3.1 整体旋转线性应变模型在青藏东缘应力应变场分析

3.2 多面函数拟合模型在青藏东缘应力应变场分析

3.3 两种模型求解结果的综合分析

第四章 青藏高原东缘地壳应力场边界元数值模拟分析

4.1 线弹性三维边界元数值模型

4.2 介质参数对青藏高原东缘构造应力场的影响

4.3 青藏高原东缘构造应力场数值模拟分析

第五章 结论与展望

5.1 论文主要结论

5.2 存在的问题及进一步研究内容

参考文献

致谢