【摘 要】
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GPS具有全天候、大尺度、高精度、高时间分辨率等优点,是地壳形变监测重要的手段之一。过去三十年,GPS在研究中国大陆地壳形变中发挥了重要的作用。但中国大陆GPS速度场的解算中依然存在许多问题,如GPS坐标时间序列的粗差探测与剔除、周期形变估计、共模误差、大地震所导致的同震阶跃和震后形变、速度不确定性的准确估计等。这些问题会影响长期GPS速度场的准确性,对于分析地壳运动特征具有重要的影响。为了获取现
【基金项目】
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项目名称:基于密集综合观测技术的强震短临为线性预测关键技术研究,项目来源:国家重点研发计划,项目编号:2017YFC1500500； 项目名称:基于 In SAR/GPS 的青藏高原地壳运动速度场及其变形模型研究,项目来源:国家自然科学基金,项目编号:41672205； 项目名称:鲜水河-安宁河-则木河断裂带三维地壳运动速度场和应
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GPS具有全天候、大尺度、高精度、高时间分辨率等优点,是地壳形变监测重要的手段之一。过去三十年,GPS在研究中国大陆地壳形变中发挥了重要的作用。但中国大陆GPS速度场的解算中依然存在许多问题,如GPS坐标时间序列的粗差探测与剔除、周期形变估计、共模误差、大地震所导致的同震阶跃和震后形变、速度不确定性的准确估计等。这些问题会影响长期GPS速度场的准确性,对于分析地壳运动特征具有重要的影响。为了获取现今最高分辨率的中国大陆GPS速度场,本文通过收集、整理和处理1998年至2021年中国地壳运动观测网络I/II期和川滇地区多个项目的GPS观测数据,综合利用轨迹模型和独立分量分析,并通过一系列空间时间地震模型解决GPS坐标时间序列中存在的各类问题,解算出中国大陆地壳运动速度场。在此基础上,计算中国大陆地壳运动应变率场,反演活动断层的滑动速率和闭锁深度,分析中国大陆地壳运动特征。本文的主要研究成果和结论如下:（1）处理中国地壳运动观测网络I/II期和川滇地区部分项目所建站的GPS观测数据,解算出所有GPS测站在ITRF2014框架下的单日解,将地心坐标XYZ转为站心坐标ENU,得到高精度的GPS坐标时间序列。综合利用轨迹模型拟合和独立分量分析方法进行GPS坐标时间序列的初处理,修正GPS坐标时间序列中天线变动造成的阶跃、粗差、季节性形变和共模误差。针对不同的地震采用不同的处理策略:针对流动站,利用连续站的同震阶跃进行空间插值改善流动站的同震变形量;对于震后变形,估计震后衰减时间,然后固定衰减时间,以空间插值震后振幅的方法修正没有震前观测值但受震后影响的GPS坐标时间序列。通过欧拉矢量减去欧亚板块的速度,得到2462个欧亚框架下的GPS测站速度,并融合了中国大陆及周边已发表的GPS速度场,最终得到现今欧亚框架下共3812个测站的GPS速度场。（2）GPS坐标时间序列在E、N、U方向上呈现出不同的噪声特性。中国大陆GPS坐标时间序列主要的噪声模型为白噪声加闪烁噪声。使用不同的噪声模型计算的速度不确定性存在较大差异。在东、北、垂直方向上,最优噪声模型计算的速度不确定性分别是只使用白噪声模型的（11.5±2.1）倍、（12.9±2.9）倍和（14.8±3.7）倍。利用极大似然估计方法与FOGMEX方法所计算的速度差距不大,利用极大似然估计方法所计算的速度不确定性分别是FOGMEX方法的（2.8±1.5）倍、（1.5±0.7）倍和（3.5±2.8）倍。（3）基于GPS速度场,解算出中国大陆的主应变率场、应变率张量第二不变量场、最大剪应变率场和面膨胀应变率场。结果显示,中国大陆不同地区应变率呈现不同的特征,高应变率主要分布在板块交界处和一些活动断层,包括欧亚-印度板块交界处、天山山脉、昆仑山脉、鲜水河-小江断裂、阿尔金断裂,这些区域应变率都为40nstrain/yr以上,同时青藏高原、华北平原张家口渤海地震带存在广泛的弥散形变,应变率约为20nstrain/yr。青藏高原存在广泛面膨胀,膨胀速率约为10～20 nstrain/yr。（4）根据GPS速度剖面反演主要断层的滑动速率和闭锁深度。得出郯庐断裂、阿尔金断裂西段、喀喇昆仑断裂北段和中段滑动速率都低于1mm/yr;在张家口-渤海地震带有着2.3mm/yr的左旋剪切;喀喇昆仑断裂南段有3.1mm/yr的右旋走滑;阿尔金断裂中段左旋滑动速率为8～10mm/yr,闭锁深度为17.3～23km,并在东段左旋滑动速率下降为5.4mm/yr,闭锁深度为13.5km;鲜水河-小江断裂为左旋走滑,滑动速率为6.6～9mm/yr,闭锁深度为9～19.2km。
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