地壳的运动形式及监测方法

地壳的运动形式及监测方法汪利斌（西南交通大学，茅以升学院测绘1班，2014110112）地壳运动分为水平运动和升降运动，以水平运动为主，升降运动是次生运动。水平运动指组成地壳的岩层沿平行于地球表面的方向运动，即岩层的运动方向是平行于地球表面的。升降运动指组成地壳的岩层作垂直于地球表面方向的运动，即岩层的运动方向是垂直于地球表面即上升或下降。水平运动和升降运动对岩层和地表形态都有着重要的影响，水平运动使岩层发生水平位移和弯曲变形，常常造成巨大的褶皱山系、裂谷或海洋，例如喜马拉雅山脉的形成，大西洋的扩张，东非大裂谷的形成，阿尔卑斯山脉的形成都是地壳水平运动的结果。升降运动使岩层抬升或下沉，引起地表的高低起伏和海陆变迁，台湾海峡的形成，意大利那不勒斯海岸附近三根大理石柱的升降变化反映了地壳的升降运动。地壳的运动会生成褶曲和断层。岩层因受力而发生弯曲，称为褶曲。如果发生的是一系列褶曲就称为褶皱。地壳发生褶皱隆起，常常形成山脉。世界上许多高大山脉，如喜马拉雅山、阿尔卑斯山、安第斯山等，都是褶皱山脉。他们是由板块相互碰撞、挤压，在板块交界处发生大规模褶皱隆起而形成的。褶皱的不同形态和规模大小，常常反应了地壳运动的强度和方式。断层是岩石受力破裂并沿破裂面有明显相对位移的断裂构造。判断某一构造是不是断层的依据有两个，一是看它是不是岩石受力破裂，二是看它是否沿破裂面有明显相对位移。许多断层以一定组合形式出现，例如地堑和地垒。两条断层之间的岩块相对下降，两边岩块相对上升，相对下降的岩块叫地堑，它常常会形成狭小的凹陷地带，东非大裂谷、渭河平原、汾河谷地就是地堑的结构。两条断层之间的岩块相对上升，两边岩块相对下降，相对上升的岩块叫地垒，它常形成块状山地，我国的庐山、泰山就是很好的实例。根据板块构造学说，板块相对于软流层来说，是相对刚性的，漂浮在软流圈之上，板块的内部是相对稳定的，而板块的边缘是相对比较活跃的活动带，有强烈的火山、地震活动。在对地震、火山的监测方面，InSAR技术不得不提。InSAR（Interferometricsyntheticapertureradar,InSAR）结合了合成孔径雷达成像技术和干涉测量技术，利用传感器的系统参数和成像几何关系等精确测量地表某一点的三维空间位置及微小变化。地震形变研究，包括同震、震间、震后的机理研究。这些研究均主要利用InSAR技术获取同震位移和震后形变，分析由于地震的主震所造成的地表形变，结合形变模型模拟结果，分析形变场，推算震源参数，解释发震机理，从而分析地震周期及演化过程。火山的下陷与抬升研究是通过对火山的运动规律分析，进行火山爆发的预测研究，目前研究人员已成功地利用InSAR技术研究了大量火山形变情况。RS技术在地震的监测方面也有重要作用。遥感技术能快速地获取地表的图像，工作人员可以迅速地进行定性的图像分析，定量的数值分析。卫星遥感红热外数据在地震前有时空特征，同时，它也成为地表热异常场的新的数据源，通过对这些数据的处理，技术人员可以利用RS对地震进行监测。GPS能够用于监测地壳的形变，它具有全天候、高精度和自动测量的特点，也能时刻监测地壳的运动。我国于20世纪80年代末开始用GPS监测地壳的形变，之后的20多年，陆续开展了流动GPS观测，获得了大量的资料。从GPS数据以及资料来看，：中国大陆大部分地区地壳的垂直运动速率较低，其中青藏高原地区地壳垂直运动趋势整体表现为较低速率的隆升。利用GPS，研究人员获取了各活动地块与边界断裂带的运动速率，得到了中国大陆水平运动速度场的结果。大地测量学用于减灾已经形成了世界性热潮，美、中、日、俄、澳等国的专著、论文或学术组织，曾提出过如下一些名称：构造形变测量、断层形变测量、地壳形变测量、大地形变测量学、地震大地测量学等等。大地测量学应用于防震减灾有3个发展阶段。一、围绕地震危险区的基础前兆手段，这是大地测量学与地震科学的磨合期，为适应防震减灾的需求，特别是地震监测预报的需求，在充分应用经典大地测量技术、理论和方法的基础上，发展了一系列高精度地形变定点连续观测技术、时空动态数据处理和地震形变前兆识别方法。二、开拓大陆现今地壳运动与地震关系探索新局面，中国地震局地震研究所借助国际合作首次将GPS应用于地震危险性预测，引领和推进了GPS的应用。大空间尺度的GPS与多种形变、重力观测相结合，使不同于新构造运动的现今地壳运动与地震关系研究成为可能。三、迈入地壳及相关圈层整体动态与地震生灭过程研究新阶段，由“板块大地构造学说”的壳体表层监测，发展到“地球系统科学”的立足于岩石圈的地球多圈层相互作用的大地一体化整体监测与探测。对于地震大地测量学重要工程计划设想，一些研究人员提出了以下三个“建设”：一、卫星地震监测系统建设，中国应不失时机地以主要精力建设中国的卫星地震监测系统，即卫星资源的地面应用系统。二、地震大地测量观测与探测系统建设，建设“空地一体化”信息系统，实现对地壳变形及相关圈层动态过程整体监测。三、地震观测技术与新型传感器研发实验基地建设，引入当代最前沿技术，整合、改造和升级现有实验室设备，建成以光、电及计算机软、硬件为主体的、先进和较为完善的实验、测试、研发体系。测绘科学与地球科学密不可分，我国拥有较为先进的观测系统，积累了信息、经验与知识，但缺少深入的研究，为此，我们应当从根本上将大地测量、GPS、RS、InSAR等先进的观测技术融入到地球科学中，特别是与地球监测有关的方面，来防治因地壳运动而带来的地震、火山等等一系列的灾害。参考文献[1]李四光.地壳构造与地壳运动.1970.[2]王建.自然地理学.2011[3]大地测量与地球动力学国家重点实验室.科学普及.InSAR.2010[4]中国科学院对地观测与数字地球科学中心中国科学院成都文献情报中心.2010[5]王伟.中国地震局地球物理研究所.北京.中国大陆现今地壳运动的GPS分析与构造变形模拟.2014[6]张祖胜.1976年唐山地震区的地壳建平形变场的研究[J].地壳形变与地震.1983.[7]吴翼麟.倾斜固体潮振幅因子γ值动态变化的物理意义[J].地壳形变与地震.1985.[8]周硕愚,等.断层形变测量的系统分析与定量方法[J].地壳形变与地震.1988.[9]赖锡安,等.中国大陆现今地壳运动[M].北京:地震出版社.2004.[10]毕思文,许强文.地球系统科学[M].北京:科学出版社.2003.[11]周硕愚,等.地震大地测量学研究.中国地震局地震研究所.武汉.2008.