基于GIS的关中地区近年地壳水平与垂直运动研究

基于GIS的关中地区近年地壳水平与垂直运动研究

论文摘要

2008年的汶川8级地震使人民的生命财产受到重大损失,陕西境内震感强烈,此次地震无疑会对关中地区的地壳运动及地震活动产生重大影响。本文在参阅大量文献资料的基础上利用GPS观测数据对关中地区近年的地壳水平和垂直运动进行了深入地研究,以期得到关中地区地壳运动规律及汶川地震对其产生的影响。在地壳水平形变研究中利用区域无整体旋转基准对GPS观测数据进行处理分析,应用GIS的空间分析功能(泰森多边形)解决了该基准的质量分配问题,求得了关中地壳整体运动的欧拉参数,给出了该基准条件下关中地壳水平运动速度场,通过对比分析得出了关中地壳运动规律及汶川地震对其产生的影响;在地壳垂直运动方面利用GIS的空间分析手段进行二维平面分析与三维模拟,得出关中地区近年地壳垂直运动特征;研究结果表明:(1)地壳水平运动特征:2004~2006年,关中地区地壳水平运动整体上呈现分块式运动特征,关中东部地壳运动剧烈,中西部地区地壳运动相对平稳,站点之间的差异性运动不是很明显;2006~2007年,GPS站点运动速率与往年相比明显增大,中东部站点以NNW运动为主,关中西部受震前构造应力影响,GPS站点呈现分散运动;2007~2008年的速度场总体反映了汶川8.0级地震的同震影响,GPS站点以NE运动为主,汶川地震使得关中地壳整体向东旋转,并且对关中西部的影响明显大于东部;2008~2009年GPS站点运动速度场显示,由于受到稳定鄂尔多斯块体的顽强阻挡,GPS站点正向震前反向恢复运动,关中盆地渭河断裂以南至关中西部GPS站点呈现先以SW运动后渐转为NWW运动的东西向条带状运动特征。(2)地壳垂直运动特征:2004~2006年,关中地区地壳垂直运动以地面抬升为主,中东部地壳垂直运动剧烈,西部地壳垂直运动平缓;2006~2008年,关中地区地壳垂直运动以地面下降为主,2006~2007年地面沉降幅度较大,西安地区沉降量最大超过30mm;2007~2008年地面沉降幅度明显小于上一年,主要集中在5mm~10mm之间;2008~2009年,关中地区地壳垂直运动呈现北部地面抬升,南部地面沉降的运动特征。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 本文研究的目的及意义
  • 1.2 GPS技术在地壳形变监测中的应用
  • 1.2.1 GPS在地壳水平形变监测中的应用
  • 1.2.2 GPS在地壳垂直形变监测中的应用
  • 1.3 关中地区研究现状
  • 1.4 论文的主要内容
  • 第二章 关中地区地质构造背景及陕西GPS网数据处理
  • 2.1 关中地区地貌特征
  • 2.2 关中地区地质构造
  • 2.3 陕西GPS网观测与数据处理
  • 2.3.1 陕西GPS网概况
  • 2.3.2 陕西GPS网数据处理
  • 2.4 本章小结
  • 第三章 形变分析的参考框架
  • 3.1 IGS跟踪站
  • 3.2 国际地面参考系(ITRS)和国际地面参考框架(ITRF)
  • 3.3 欧亚参考框架
  • 3.4 区域参考框架
  • 3.4.1 区域无整体旋转基准的定义
  • 3.4.2 区域无整体旋转基准的物理原理
  • 3.4.3 区域无整体旋转基准的处理方法
  • 3.4.4 区域无整体旋转基准与其它基准的异同点
  • 3.5 本章小结
  • 第四章 关中地区近年地壳水平运动特征分析
  • 4.1 关中地区整体运动的欧拉参数
  • 4.1.1 质量分配(泰森多边形)
  • 4.1.2 欧拉参数的计算
  • 4.2 关中地区水平运动特征
  • 4.2.1 2004~2005年关中地壳水平形变特征
  • 4.2.2 2005~2006年关中地壳水平形变特征
  • 4.2.3 2006~2007年关中地壳水平形变特征
  • 4.2.4 2007~2008年关中地壳水平形变特征
  • 4.2.5 2008~2009年关中地壳水平形变特征
  • 4.3 速率变化等值线图反映的地壳运动特征
  • 4.3.1 2004~2005年关中GPS站点水平运动速率等值线分析
  • 4.3.2 2005~2006年关中GPS站点水平运动速率等值线分析
  • 4.3.3 2006~2007年关中GPS站点水平运动速率等值线分析
  • 4.3.4 2007~2008年关中GPS站点水平运动速率等值线分析
  • 4.3.5 2008~2009年关中GPS站点水平运动速率等值线分析
  • 4.4 本章小结
  • 第五章 关中地区近年地壳垂直运动特征分析
  • 5.1 二维平面统计与分析
  • 5.2 垂直运动速率等值线图分析
  • 5.3 基于ArcGIS三维分析与显示
  • 5.3.1 空间插值方法
  • 5.3.2 关中地区地面沉降三维模拟
  • 5.4 本章小结
  • 第六章 结论与展望
  • 6.1 结论
  • 6.2 展望
  • 参考文献
  • 致谢
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