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    1. GPS技術在板塊漂移和地震預警中的應用

      時間:2016-04-10     點擊:加載中   【打印此頁】  【關閉

        現代大地構造學和地質學理論認為,地球內部從上到下是由地殼、地幔和地核三部分組 成的,其主要分層和深度如表 9-1 所列。

        早在 1912 年,德國科學家魏格納(A.Wegener),根據地殼均衡理論和大西洋兩岸的海 岸輪廓、地殼、巖石和古生物群的對應性和相似性等,提出了大陸漂移學說。從 20 世紀 50 年代以來,由于古地磁學、海底地貌學、海洋地質學、大地測量學、地球物理學和深海測深 技術的發展,不僅證實了大陸漂移學說,而且進一步發展為海底擴張學說。海底擴張學說認 為,大陸硅鋁層作為巖石圈的一部分,在地幔對流的作用下,在軟流圈之上產生被動的漂移。

        1968 年,在海底擴張學說的基礎上,摩根(W.J.Morgan)和勒比雄(X.Le Pichon)發展 了一種嶄新的大地構造理論——板塊構造學說。他們認為:位于軟流圈之上的巖石圈,被一 些構造活動帶分割成許多既不連續,又相互嵌接的球面塊體——巖石圈板塊(簡稱為板塊)。 由于地幔的對流作用,各板塊均在不停地運動,使板塊之間產生相對滑動和俯沖,因而板塊 的邊緣是地球表面最活躍的地帶,大多數地震、火山都分布在那里。板塊的相對運動,是形 成地表各種構造活動和變形的根本原因,也就是產生地震災害的根本原因。

        根據勒比雄的觀點,全球可分為六大板塊,即太平洋板塊、歐亞板塊、印度洋板塊、非洲板塊、美洲板塊和南極洲板塊。后來美國麥肯齊(D.P.Mekenzie)等人,又對美洲板塊和 歐亞板塊進一步細分為許多較小的板塊,這些較小的板塊內又可能包含更多的塊體。

        研究板塊的運動及其動力學機制,對發展大地構造學理論、認識各板塊運動的規律,并 為地震等自然災害的預報服務,都具有深遠的意義。

        研究板塊運動的速率和方向,有各種各樣的方法和技術。有根據地質和地球物理資料推 求板塊運動的方法,有經典大地測量方法,還有 20 世紀 60 年代發展起來的空間大地測量方 法等。用上述第一種方法求得的結果,是地質年代(數百萬年)的平均值,它難以獲得現代 板塊運動與形變信息。第二種方法,由于測量精度不夠高(相對精度僅為 10-5 ~10-6 ),要 監測年運動速率只有厘米量級的板塊運動,也需經歷幾十年乃至百年時間。而空間大地測量 方法,由于測量精度非常高(目前已達 10 -8 ),能夠在相當短的周期(2~3yr)內,精確測定 各板塊(塊體)的相對運動速率和方向,并建立各板塊(塊體)的相對運動模型,因此,空 間大地測量方法,是監測現代板塊(塊體)運動的最有效的方法,它可以更快、更精確和更 直觀地獲得板塊運動與形變信息。

        20 世紀 60 至 70 年代,監測板塊運動的空間大地測量手段主要是甚長基線干涉測量系統 (VLBI)和衛星激光測距系統(SLR)。這兩種手段都能夠以 10-8 的相對測量精度,測定長 達數千公里的長基線,基線測定精度可達數厘米。但是這兩種設備(特別是 VLBI 系統)都 存在系統復雜、造價高、笨重等缺點,因此只適用于少數固定的基準站,用來監測全球性大 板塊的運動。自 20 世紀 80 年代以來,隨著全球定位系統(GPS)的硬件和軟件技術的發展, 目前,在采用精密星歷和適當的數據采集及數據處理方法的情況下,上百公里的較長基線的 相對定位精度已達到 10-8 ~10-9 。由于 GPS 信號接收機具有體積小、重量輕(僅幾公斤), 機動性好、低價位(幾千美元以下),且能全天候觀測等優點,因此,特別適用于地區性板 塊運動、斷層相對運動等的監測與研究,適用于地震災害中、長期預報的監測。

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