文档介绍：分类号:P22
10710-2009126030

硕士学位论文

基于 GPS 观测资料的区域地壳
形变—应变特征研究

马娜

导师姓名职称张勤教授
申请学位级别工学硕士学科专业名称大地测量学与测量工程
论文提交日期 2012 年 6 月 1 日论文答辩日期 2012 年 6 月 10 日
学位授予单位长安大学
Based on GPS Observational Data to Research on
Characteristics of Regional Crustal
Deformation and Strain

A Dissertation Submitted for the Degree of Master

Candidate:Ma Na
Supervisor:Prof. Zhang Qin

Chang’an University, Xi’an, China
i
摘要
GPS 以其全天候、高精度、实时性等优点广泛应用于地壳形变、地球动力学、地震
学等领域研究中。特别是随着全球永久性 GPS 连续观测站的密集建设,以及 GPS 数据
处理精度的不断提高,使其能以更高精度监测全球板块运动、区域性地壳形变、活动块
体与断裂运动状态,从而可以提供高精度的地壳表面位移场随时间变化的规律。基于此,
结合地质、地球物理学等资料,通过构建地表高精度变形量与区域地壳内在形变特征的
数学物理模型,可进一步获得区域地壳形变应力应变参数,进而深入掌握区域地壳形变
的内在机制特征。因此,本文在获得区域高精度地壳形变量的基础上,结合不同区域地
质构造特点,主要研究并建立了地表变形量与地壳应力应变参数的多种数学物理模型,
获得不同区域现今地壳形变-应变特征:
首先,以地壳构造活动较剧烈的青藏块体东北缘为例,研究并建立了描述区域地壳
变形量与地壳应变参数的多面函数拟合模型,获取了该区域现今地壳最大剪应变,面膨
胀及主应变参数分布特征,并进一步探讨了其与区域地震等构造活动的内在关系,得出
一些有价值的参考。
其次,基于弹性力学理论,研究并建立了青藏块体东北缘区域的二维边界元活动块
体应变模型,获得了研究区内具有不同活动特性块体的应变特征参数及其分布特征,并
与多面函数拟合法结果作了对比,分析了两类方法求解结果的差异性。
最后,针对地壳具有的非连续性变形特征,以著名的西安地裂缝为例研究并建立了
地裂缝活动与地表活动的三维边界元模型,正演模拟获得了区域构造应力场作用下地裂
缝活动与地表变形量之间的内在关系特征;以汶川大震为例,研究并建立了同震断层活
动与地表变形量三维构造模型,反演模拟获取了同震断层主破裂面走向、倾向滑移量的
分布特征,所得结果与地质学等结果较一致。
关键字:GPS,多面函数拟合法,边界元法,非连续变形,角位错,应力-应变特
征,
ii
Abstract
GPS are widely used for its advantages of all-weather, high-precision and real-time in the
fields of crustal deformation, geodynamics, seismology and so on. Especially with the
intensive construction of the permanent global continuous GPS observation stations and
improvement of accuracy in GPS data processing, GPS can monitor more precisely on global
plate motions, regional crustal deformation of active blocks and fracture state of motion,
which can describe the law of the crust surface displacement field’s change over time more
accurately. Based on this, through constructing a high-precision reasonable mathematical and
physical model of surface deformation