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1958年Steketee把位错理论引入地震学,使得地表同震形变与断层之间建立了理论关系。之后经过近30年的发展,半无限空间均匀位错理论得以形成。然而,活动断层的变形监测是断层相关研究的基础。近年来,随着GPS技术的迅速发展与精度的提高,加之地表观测数据能够反演断层无震和同震滑动,对研究孕震过程和模式、地震预警等具有重要意义,从而使得高精度GPS技术在断层、地震等方面的应用与研究得以迅速发展。本文主要基于GPS监测数据以获取断层及地表活动信息为目标,对日本大地震发震断层和鲜水河非震断层两个具有代表意义的断层进行相关研究,并引入了PCAIM模型进行相关研究,得出了有用的结论。论文主要内容和成果如下：1.利用日本"GEONET"网中70个站点的GPS数据,计算了日本大地震造成的各测站的同震位移,结果显示：水平位移方向表现出较高的一致性,均以东向位移为主,最大水平位移量达5.2m；东部海岸线靠近震源区域的站点竖直位移均为较大程度的沉降,最大沉降达0.9m。基于ITRF2005全球参考框架,利用WN+FN噪声模型对70个站点的震前震后速度场进行了计算,结果显示：几乎所有测站的运动速率和方向均发生较大的变化。运动速率的变化突出表现在J167、J170、J172等E 138°以东的本州岛中北部靠近震源的测站；方向方面多数点由震前的东南运动方向变为震后的东向运动。2.根据各站点GPS坐标时序数据和确定的断层几何形状及破裂断层模型,利用PCAIM模型反演计算了此次地震的同震位移场和发震断层的位错分布。结果显示：反演结果和计算结果基本一致,E、N、U三个方向残差平均值分别为3.2cm、6.2cm、7.7cm；断层破裂主要发生在震中附近50～150km大小的区域,反演的断层破裂最大滑移量为27.3 m,位于震中附近地表以下15～25km的区域。3.利用跨鲜水河断层布设的GPS测点长时间连续观测数据,采用GAMIT/GLOBK解算获得了各监测点之间的基线时间序列。在刚性块体假设下,通过投影最终获得了道孚、乾宁处断层两侧：南西盘相对于北东盘现今在ITRF2005框架下的总体运动特征和速率。该结果表明：走滑方面道孚、乾宁处均表现为较强的左行走滑；张压方面道孚处表现为弱张性、乾宁处相比道孚处为强。同时总体运动特征也揭示南西盘相对北东盘的运动方向由道孚处到乾宁处出现了较大角度的顺时针偏转。通过自编的断层韧脆分层模型反演程序,反演计算了研究区域各断层转换层近几年的活动速率,并利用上述结果,正演获得了断层两侧测点的相对运动轨迹,该结果和观测结果基本一致,显示了该模型的可行性。利用PCAIM模型分析了震后1.6年的坐标序列数据,结果显示在反演区域的地表滑移分布中：两盘在ITRF2005参考框架下滑移量均较大,南西盘为27.3mm,北东盘为18.7mm。