断层三维转动及其引起的地表形变空间分布特征

王帅; 张永志; 姜永涛; 刘宁

doi:10.13203/j.whugis20130837

断层三维转动及其引起的地表形变空间分布特征

doi: 10.13203/j.whugis20130837

1.
长安大学地质工程与测绘学院, 陕西西安, 710054;
2.
武汉大学测绘学院, 湖北武汉, 430079

基金项目: 国家自然科学基金(41374028,40674001);国土资源大调查项目(1212010914015);中央高校基本科研业务费专项资金(CHD2012TD004)。

详细信息

作者简介:
王帅,博士生,研究方向为地壳形变与地球动力学。wang0814082shuai@whu.edu.cn

中图分类号: P227

Relationship Between Faults Three-Dimensional Rotation and Surface Deformation

1.
School of Geology Engineering and Geomatics, Chang'an University, Xi'an 710054, China;
2.
School of Geodesy Geomatics, Wuhan University, Wuhan 430079, China

Funds: The National Natural Science Foundation of China, Nos. 41374028, 40674001; the Project of Country Resource Investigation, No.1212010914015; the Central University Basic Scientific Research Business Expenses Special Funds, No. CHD2012TD004.

摘要: 以向错理论为基础,在断层一维转动与地表形变关系研究的基础上,推导了弹性半空间均匀介质中断层三维转动与地表形变的关系,对不同深度和倾角的断层以不同方式转动产生的地表形变的曲线变化特征进行了分析,计算了断层以不同方式转动产生的地表水平位移和垂直形变的空间分布特征,结果表明:1)断层转动对地表位移的影响随着断层深度的增加不断衰减,地表位移对不同倾角的断层转动有不同的响应,其中以断层角点为转动轴的断层向错引起的地表形变受倾角的影响最为显著;2)断层以不同方式转动相同的量产生的水平位移和垂直形变在数值上大小相近,垂直形变的空间分布与断层的转动方式有关;3)断层三维转动与滑动引起的地表形变在数值大小上有区别,但具有相同的量级,空间上断层滑动引起的形变范围相对转动较为广泛。最后,讨论了断层向错理论在地壳形变分析中存在的问题。
- 向错理论 /
- 位错模型 /
- 断层滑动 /
- 断层转动 /
- 地壳形变
Abstract: The formulas to express surface deformation caused by three-dimensional fault rotation in a half space of an elastic homogeneous medium was derived based on the relationship between 1D rotation and surface deformation of a fault with a changed depth and dip. The varying surface displacement due to imparity rotation was analyzed and the horizontal displacement and vertical deformation calculated for a fault that rotates in several ways. The results show:1)Surface displacement diminishes with the increment of fault depth responding differently to the fault dip angle. The most significant fault surface deformation was when the rotation axes was the fault corner; 2)The model value is nearly equal in numerical when the fault rotates the same angle in different ways, the spatiak distribution of vertical deformation was closely related to the rotation ways;3)The surface deformation caused by 3D rotation has some distinctive numerical sliding characteristics but at the same magnitude. Regarding the spatial range, deformation due to fault sliding is more extensive than rotation. Finally, problems in disclination theory and crustal deformation research are discussed.
- disclination theory /
- dislocation model /
- fault sliding /
- fault rotation /
- crustal deformation

[1]	Steketee J A. On Volterra's Dislocations in a Semi-infinite Elastic Medium[J]. Canadian Journal of Physics, 1958, 36(2):192-205
[2]	Steketee J A. Some Geophysical Applications of the Elasticity Theory of Dislocations[J]. Canadian Journal of Physics, 1958, 36(9):1168-1198
[3]	Okada Y. Surface Deformation due to Shear and Tensile Faults in a Half-Space[J]. Bulletin of the Seismological Society of America, 1985, 75(4):1135-1154
[4]	Okada Y. Internal Deformation Due to Shear and Tensile Faults in a Half-Space[J]. Bulletin of the Seismological Society of America, 1992, 82(2):1018-1040
[5]	Sun Wenke, Okubo S. Spherical Displacement Due to Point Dislocations in a Spherical Earth:I. Theory[J]. Chin J Geophys, 1994, 37(3):298-310(孙文科,大久保修平. 球体内点位错产生的球型位移场:I.理论[J]. 地球物理学报, 1994, 37(3):298-310)
[6]	Sun Wenke, Okubo S. Spherical Displacement Due to Point Dislocations in a Spherical Earth:Ⅱ. Dislocation Love Numbers[J]. Chin J Geophys, 1995, 38(1):71-82(孙文科. 球体内点位错产生的球型位移场:Ⅱ.位错Love数[J]. 地球物理学报, 1995, 38(1):71-82)
[7]	Sun Wenke, Okubo S. Surface Potential and Gravity Changes Due to Internal Dislocations in a Spherical Earth:I. Theory for a Point Dislocation[J].Geophysical Journal International,1993, 114(3):569-592
[8]	Sun Wenke, Okubo S, Fu Guangyu, et al. General Formulations of Global Co-seismic Deformations Caused by an Arbitrary Dislocation in a Spherically Symmetric Earth Model-Applicable to Deformed Earth Surface and Space-Fixed Point[J]. Geophysical Journal International, 2009, 177(3):817-833
[9]	Wang Rongjiang, Lorenzo-Martín F, Roth F. PSGRN/PSCMP:A New Code for Calculating Co-and Post-Seismic Deformation, Geoid and Gravity Changes based on the Viscoelastic Gravitational Dislocation Theory[J]. Computers & Geosciences, 2006, 32(4):527-541
[10]	Wang Wuxing, Sun Wenke, Jiang Zaisen. Comparison of Fault Models of the 2008 Wenchuan Earthquake(Ms 8.0) and Spatial Distributions of Co-seismic Deformations[J]. Tectonophysics, 2010, 491(1):85-95
[11]	Fu Guangyu. Deformations Caused by Wenchuan Earthquake in Three Gorges and Beijing Areas[J]. Journal of Geodesy and Geodynamics, 2008, 28(3):132-135(付广裕. 汶川地震对三峡坝区和北京地区形变场的影响[J]. 大地测量与地球动力学, 2008, 28(3):132-135)
[12]	Fu Guangyu, Sun Wenke. Effects of Spatial Distribution of Fault Slip on Calculating Co-seismic Displacement:Case Studies of the Chi-Chi Earthquake(Mw 7.6) and the Kunlun Earthquake(Mw 7.8)[J].Geophysical Research Letters,2004, 31(21):601-611
[13]	Xu Caijun, Wen Yangmao. Non-homogeneity of the Crust from Ms 7.9 Manyi (Tibet) Earthquake with InSAR Observation[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2008, 33(8):846-849(许才军, 温扬茂. 基于InSAR数据的西藏玛尼Ms 7.9级地震的地壳不均匀性研究[J]. 武汉大学学报·信息科学版, 2008, 33(8):846-849)
[14]	Ding Kaihua, Xu Caijun, Wen Yangmao. Postseismic Deformation Associated with the 2008 Wenchuan Earthquake by GPS Data[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2013, 38(2):131-135(丁开华, 许才军, 温扬茂. 汶川地震震后形变的GPS反演[J]. 武汉大学学报·信息科学版, 2013, 38(2):131-135)
[15]	Li Zhicai, Xu Caijun, Li Peng,et al. The Co-seismic Deformation Inversion Analysis Due to Different Seismic Fault Based on Crust Layering[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2008,33(3):229-232(李志才, 许才军, 张鹏, 等. 基于地壳分层的地震断层同震变形反演分析[J]. 武汉大学学报·信息科学版, 2008, 33(3):229-232)
[16]	Chen Yuntai, Lin Banghui, Huang Linren, et al. A Dislocation Model of the Tangshan Earthquake of 1976 from the Inversion of Geodetic Data[J]. Chin J Geophys, 1979, 22(3):201-217(陈运泰, 林邦慧, 黄立人, 等. 用大地测量资料反演的1976年唐山地震的位错模式[J].地球物理学报,1979,22(3):201-217)
[17]	Wu Jicang, Xu Caijun. Negative Dislocation Model Parameters Inverted from GPS Data in North China[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2002, 27(4):352-357(伍吉仓, 许才军. 利用GPS资料反演华北块体运动的负位错模型参数[J]. 武汉大学学报·信息科学版, 2002, 27(4):352-357)
[18]	Likhachev V A, Khairov R Y. Introduction to the Theory of Disclinations[M]. Leningrad:Leningrad State University Press, 1975
[19]	Yang Shunhua, Ding Dihua. Basic Theory of Crystal Dislocation[M]. Beijing:Science Press, 1998(杨顺华,丁棣华. 晶体位错理论基础[M]. 北京:科学出版社, 1998)
[20]	Zhang Yongzhi, Zhang Yong, Wu Yanjun, et al. Relationship Between Faults Rotation and Surface Deformation[J]. Journal of Geodesy and Geodynamics, 2013, 33(2):8-12(张永志, 张永, 武艳军, 等. 断层转动与地表变形关系研究[J]. 大地测量与地球动力学, 2013, 33(2):8-12)

[1]	党亚民, 程传录, 杨强, 蒋光伟, 孙洋洋. 珠峰及周边地区强震影响垂直形变特征研究 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2022, 47(1): 26-35. doi: 10.13203/j.whugis20210545
[2]	江在森, 邵志刚, 刘晓霞, 邹镇宇, 武艳强. 中国大陆强震孕育过程关联的地壳形变及孕震晚期逼近发震过程识别问题 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2022, 47(6): 807-819. doi: 10.13203/j.whugis20220204
[3]	李水平, 陈刚, 何平, 丁开华, 陈云锅, 王琪. 2015年尼泊尔地震同震滑动及震后余滑的三角位错模型反演 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2019, 44(12): 1787-1796. doi: 10.13203/j.whugis20180128
[4]	章传银, 王伟, 甘卫军, 李辉, 张庆涛. 利用CORS站网监测三峡地区环境负荷引起的地壳形变与重力场时空变化 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2018, 43(9): 1287-1294. doi: 10.13203/j.whugis20160419
[5]	王伟, 章传银, 杨强, 邹正波, 朱锦杰, 康胜军. 大气负荷对区域地壳形变和重力变化的影响分析 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2018, 43(9): 1302-1308. doi: 10.13203/j.whugis20160392
[6]	李鹏, 李振洪, 李陶, 施闯, 刘经南. 宽幅InSAR大地测量学与大尺度形变监测方法 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2017, 42(9): 1195-1202. doi: 10.13203/j.whugis20150587
[7]	李志才, 许才军, 张鹏, 温扬茂. 顾及地壳粘弹性结构的地震断层震后形变反演分析 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2014, 39(12): 1477-1481.
[8]	李志才, 张鹏, 温扬茂, 廖瑛. 利用GPS和海底基准点观测形变反演日本大地震(Mw 9.0)同震断层滑动分布 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2013, 38(1): 40-43.
[9]	许才军, 何平, 温扬茂, 杨永林. 利用CR-InSAR技术研究鲜水河断层地壳形变 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2012, 37(3): 302-305.
[10]	刁法启, 熊熊, 李军, 郑勇. 利用GPS观测反演Tokachi-Oki地震(日本)及强余震的同震滑移分布 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2010, 35(3): 270-273.
[11]	陈永奇, 伍吉仓. 利用GPS监测区域地壳形变的理论与方法 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2007, 32(11): 961-966.
[12]	刘根友, 朱耀仲, 许厚泽, 张为民. GPS监测中国沿海验潮站垂直运动观测研究 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2005, 30(12): 1044-1047.
[13]	伍吉仓, 邓康伟, 陈永奇. 板块内部层状负位错模型及其反演 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2003, 28(6): 671-674.
[14]	许才军, 李志才. 轮回搜索-贝叶斯法及其在大地测量反演中的应用 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2003, 28(6): 658-662.
[15]	吴云, 申重阳, 周硕愚, 敬少群. 基于边界元的非连续(块体系统)形变反分析法 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2003, 28(3): 345-350.
[16]	党亚民, 陈俊勇, 张燕平. 新疆地区现今地壳运动 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2003, 28(S1): 133-136.
[17]	伍吉仓, 许才军. 利用GPS资料反演华北块体运动的负位错模型参数 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2002, 27(4): 352-357.
[18]	许才军, 董立祥, 李志才. 华北地区地壳形变的GPS及地震矩张量反演分析 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2000, 25(6): 471-475.
[19]	张兴飞. 跨断层形变测量动态数据模型的研究 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 1992, 17(2): 79-85.
[20]	彭颖, 许才军, 刘洋. 联合地震位错模型和InSAR数据构建2017年九寨沟Mw6.5地震同震三维形变场 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 0, 0(0): 0-0. doi: 10.13203/j.whugis20200289

点击查看大图

计量

文章访问数: 988
HTML全文浏览量: 21
PDF下载量: 371
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

留言板

断层三维转动及其引起的地表形变空间分布特征

doi: 10.13203/j.whugis20130837

作者简介:
王帅,博士生,研究方向为地壳形变与地球动力学。wang0814082shuai@whu.edu.cn

Relationship Between Faults Three-Dimensional Rotation and Surface Deformation

计量

断层三维转动及其引起的地表形变空间分布特征

doi: 10.13203/j.whugis20130837

1. 长安大学地质工程与测绘学院, 陕西西安, 710054;

2. 武汉大学测绘学院, 湖北武汉, 430079

作者简介:
王帅,博士生,研究方向为地壳形变与地球动力学。wang0814082shuai@whu.edu.cn

English Abstract

Relationship Between Faults Three-Dimensional Rotation and Surface Deformation

1. School of Geology Engineering and Geomatics, Chang'an University, Xi'an 710054, China;

2. School of Geodesy Geomatics, Wuhan University, Wuhan 430079, China

全文HTML

目录

留言板

断层三维转动及其引起的地表形变空间分布特征

doi: 10.13203/j.whugis20130837

作者简介: 王帅,博士生,研究方向为地壳形变与地球动力学。wang0814082shuai@whu.edu.cn

Relationship Between Faults Three-Dimensional Rotation and Surface Deformation

计量

出版历程

断层三维转动及其引起的地表形变空间分布特征

doi: 10.13203/j.whugis20130837

1. 长安大学地质工程与测绘学院, 陕西西安, 710054; 2. 武汉大学测绘学院, 湖北武汉, 430079

作者简介: 王帅,博士生,研究方向为地壳形变与地球动力学。wang0814082shuai@whu.edu.cn

English Abstract

Relationship Between Faults Three-Dimensional Rotation and Surface Deformation

1. School of Geology Engineering and Geomatics, Chang'an University, Xi'an 710054, China; 2. School of Geodesy Geomatics, Wuhan University, Wuhan 430079, China

全文HTML

目录

作者简介:
王帅,博士生,研究方向为地壳形变与地球动力学。wang0814082shuai@whu.edu.cn

1. 长安大学地质工程与测绘学院, 陕西西安, 710054;

2. 武汉大学测绘学院, 湖北武汉, 430079

作者简介:
王帅,博士生,研究方向为地壳形变与地球动力学。wang0814082shuai@whu.edu.cn

1. School of Geology Engineering and Geomatics, Chang'an University, Xi'an 710054, China;

2. School of Geodesy Geomatics, Wuhan University, Wuhan 430079, China