本工作台基于弹性半空间位错模型,利用跨断层 GPS 速度剖面反演断层的运动学参数。通过非线性最小二乘拟合,可从平行与垂直断层方向的速度观测中分别提取走滑速率、倾滑速率、闭锁深度及断层倾角等关键信息。
下方提供数据准备说明,以及两个独立的反演工具。
数据准备 · 跨断层速度剖面
CSV 文件,每行一个观测点,列顺序固定如下
数据格式:文件为逗号分隔的 CSV(首行为列名,可省略;若省略则按下列顺序解析)。每一行代表一个跨断层观测点,包含距离、速度分量、误差、经纬度、开关与点名。
| 列序 | 字段名 | 单位 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 1 | distance_km | km | 点到断层的垂直距离(带符号,断层一侧为正、另一侧为负) |
| 2 | v_par | mm/a | 平行于断层方向的速度分量 |
| 3 | v_perp | mm/a | 垂直于断层方向的速度分量 |
| 4 | sig_par | mm/a | 平行分量误差(1σ) |
| 5 | sig_perp | mm/a | 垂直分量误差(1σ) |
| 6 | lon | ° | 经度(如果没有可以设置为任意值) |
| 7 | lat | ° | 纬度(如果没有可以设置为任意值) |
| 8 | toggle | — | 开关:1 参与计算,0 不参与计算 |
| 9 | name | — | 站点名称(可含字母、数字、下划线) |
示例(前 5 行):
distance_km,v_par,v_perp,sig_par,sig_perp,lon,lat,toggle,name
-32.5,4.82,-0.91,0.35,0.42,101.32,35.67,1,S001
-18.2,4.15,-0.72,0.31,0.38,101.45,35.62,1,S002
-8.6,3.44,-0.55,0.29,0.36,101.53,35.58,1,S003
2.4,2.71,-0.38,0.28,0.35,101.62,35.54,1,S004
14.7,1.86,-0.21,0.30,0.37,101.74,35.49,0,S005
走滑速率反演
平行于断层方向的速度剖面 · 螺旋位错模型
原理:采用 螺旋位错(screw dislocation) 模型描述走滑断层在弹性半空间中的形变场。断层两侧的平行速度分量满足反正切函数关系:
其中 s 为走滑速率,d 为闭锁深度,c 为水平平移,v₀ 为垂直偏移。通过加权最小二乘拟合观测剖面,即可反演断层走滑运动学参数。
进入走滑反演
v∥(x) = (s/π)·arctan((x + c) / d) + v₀
其中 s 为走滑速率,d 为闭锁深度,c 为水平平移,v₀ 为垂直偏移。通过加权最小二乘拟合观测剖面,即可反演断层走滑运动学参数。
倾滑速率反演
垂直于断层方向的速度剖面 · 刃型位错模型
原理:采用 刃型位错(edge dislocation) 模型描述倾滑断层在弹性半空间中的形变场。垂直速度分量同时受断层倾角 θ 与闭锁深度 d 控制:
其中
进入倾滑反演
v⊥(x) = (s/π)·[cosθ·atan(u) + (sinθ − cosθ·u)/(1+u²)] + c₁
其中
u = (x + c₂ − d/tanθ) / d,s 为倾滑速率,θ 为断层倾角。该模型能同时约束倾滑速率与断层几何形态。