譚爭光，鄧志輝，王雄健，劉吉平，王小娜

（1.廣東省地震局，廣州 510070；2.南方海洋科學(xué)與工程廣東省實驗室（珠海），珠海 519000；3.陽江市地震局，廣東 陽江 529500）

0 引言

地殼形變監(jiān)測是地震監(jiān)測預(yù)報的重要手段之一，能夠反映區(qū)域地殼活動信息[1]。以GNSS（GlobalNavigationSatelliteSystem）觀測技術(shù)為代表的現(xiàn)代大地測量技術(shù)是研究區(qū)域地殼形變及其變化特征的主要手段。目前已有許多學(xué)者利用GNSS 觀測資料進行區(qū)域變形特征分析。黃立人等利用天津區(qū)域GNSS 觀測資料分析了天津市的變形特征并對地面沉降監(jiān)測問題提出了建議[2]；洪敏利用云南GNSS 觀測資料獲取區(qū)域速度場及應(yīng)變場，分析了云南地區(qū)的地殼活動特征，為區(qū)域震情跟蹤分析提供參考[3]；劉曉霞、簡慧子基于GNSS 速度場對區(qū)域地殼形變特征及斷層閉鎖程度進行研究分析[4-6]，為地震中長期危險性分析判定提供參考。

陽江地區(qū)處于東南沿海地震帶西段，是廣東省三個地震活動較為活躍的區(qū)域之一[7]，也是我國區(qū)域地震活動性的研究熱點地區(qū)。魏柏林等通過分析陽江震源機制解及垂直形變場數(shù)據(jù)獲取區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場的變化特征[8]；康英等根據(jù)陽江2004年MS4.9 地震前22個中小地震震源參數(shù)分析得出震前陽江序列P 軸方位角的變化于震前4個月應(yīng)力趨于一致[9]；劉錦通過地震資料研究了陽江1999 至2004年間的地震視應(yīng)變的分布和時空變化特征[10]。前人基于地震活動資料分析研究陽江構(gòu)造應(yīng)力場，但只能反應(yīng)震中及其鄰區(qū)尺度較小的應(yīng)力變化；又因受地震分布不均影響，不能準(zhǔn)確分析大尺度的區(qū)域應(yīng)力場的變化特征。在前人研究工作的基礎(chǔ)上，本研究通過實時連續(xù)觀測，獲取了陽江8個GNSS站的時間序列資料，分析了參考站時間序列、基線序列、速度場和區(qū)域應(yīng)變場信息，研究了陽江地區(qū)地殼水平運動狀態(tài)，揭示了近期地殼動態(tài)形變特征，將為該區(qū)域地震危險性分析及短臨震情跟蹤提供科學(xué)依據(jù)。

1 區(qū)域背景

陽江地區(qū)位于浙粵地穹系中紹廣地洼列的西南端，地處新華夏構(gòu)造體系第二個巨型隆起帶的西緣南段，區(qū)域內(nèi)地震地質(zhì)構(gòu)造情況較為復(fù)雜，主要由三組斷裂構(gòu)成[7-8，11]。規(guī)模最大活動最強的是北東向斷裂，屬壓性構(gòu)造，如吳川—四會斷裂（F1）、陽春—織篢斷裂（F2）及蒼城—海陵斷裂（F5）；北西向斷裂規(guī)模小，活動晚，切過北東向斷裂，如洋邊海斷裂（F3）；北東東向斷裂為平岡斷裂（F4）。1969年7月26 日陽江發(fā)生了6.4 級地震，是廣東省有儀器記錄以來的最大地震，該地震發(fā)生在平岡斷裂的西南端[8]與北西向洋邊海斷裂的交匯區(qū)。陽江地區(qū)目前中小地震活動仍很頻繁，自1969年陽江6.4 級地震以來，該區(qū)域發(fā)生了7 次4.0 級以上強余震[7]。為進一步加強陽江地區(qū)地震監(jiān)測能力，陽江市地震局與廣東省地震預(yù)報研究中心在認(rèn)真分析區(qū)域構(gòu)造和主要斷裂運動特征的基礎(chǔ)上，在主要地塊上選取了12個候選點，以布設(shè)了8個GNSS 觀測站，試圖獲取該區(qū)域的地殼運動狀態(tài)，研究區(qū)域應(yīng)變場動態(tài)變化特征。

2 數(shù)據(jù)處理

本文使用的數(shù)據(jù)包括陽江地區(qū)8個GNSS 站（2018年3月—2020年12月），此外還收集了中國及 周 邊18個 國 際IGS（International GNSS Service）參考站和廣東地殼運動觀測網(wǎng)絡(luò)同期觀測數(shù)據(jù)。GNSS 數(shù)據(jù)處理分3個步驟完成[2]。第1 步，利用GAMIT 軟件獲得測站坐標(biāo)和衛(wèi)星軌道的單日松弛解[13]，具體參數(shù)設(shè)置見表1。第2 步，利用GLOBK軟件將第1 步獲得的單日松弛解和IGS 數(shù)據(jù)處理中心 SOPAC（Scripps Orbital and Permanent Array Center，http://sopac-csrc.ucsd.edu/）產(chǎn)出的全球IGS參考站的單日松弛解合并，以ITRF2004框架下穩(wěn)定的核心站為基準(zhǔn)，進行整網(wǎng)單日解平差，獲得陽江地區(qū)GNSS 站的坐標(biāo)時間序列。第3 步，對GNSS 站點東向和北向坐標(biāo)時間序列進行線性擬合得到區(qū)域水平速度場，采用ITRF14 板塊運動模型[14]，將陽江區(qū)域水平速度場轉(zhuǎn)換至相對歐亞板塊基準(zhǔn)的水平速度場。

圖1 研究區(qū)域及GNSS站點分布圖Fig.1 Study area and GNSS sites distribution

表1 GNSS數(shù)據(jù)解算策略Table 1 GNSS data solution strategy

計算應(yīng)變率場的方法有多種[15-17]，根據(jù)本項研究區(qū)域站點分布特征，本文采用Shen 提出的通過離散數(shù)據(jù)建模并進行內(nèi)插獲得研究區(qū)域的應(yīng)變率場的應(yīng)變計算方法[18-20]。具體計算公式如下：

式（1）中，i為區(qū)域站，和為區(qū)域站速度分量，Δxi和Δyi為待估點與區(qū)域站之間的位置差（單位km），eix和eiy為速度分量誤差，ω為旋轉(zhuǎn)參數(shù)（單位°），ε為應(yīng)變率分量，U為速度分量。速度分量單位mm/a，應(yīng)變率單位rad/a。

3 數(shù)據(jù)分析

GNSS 基線長度變化反映兩測站之間的相對運動狀態(tài)，其不受參考框架本身漂移、旋轉(zhuǎn)等因素的影響，可以直接提取出地殼形變信息。本文選取3條不同方向基線時間序列進行分析（圖2），圖中藍(lán)色散點為基線長度變化量，紅線為基線時間序列的擬合趨勢線，其中2019年1月—2019年7月是由于儀器原因造成數(shù)據(jù)缺失。從圖中可見，陽江地區(qū)不同方向GNSS 基線都以縮短為主，基線縮短速率為0.3～1.6 mm/a，量值較小，且無明顯突變，表現(xiàn)為弱擠壓特征，說明該區(qū)域目前處于應(yīng)力積累狀態(tài)，需要持續(xù)的跟蹤分析。

圖2 基線時間序列Fig.2 GNSS baseline time series

任何運動都是相對的，描述地殼運動必須借助確定的參考基準(zhǔn)，不同的參考基準(zhǔn)下的速度具有不同的含義，能夠突出不同的運動特征。表2給出了不同參考基準(zhǔn)下陽江地區(qū)的水平速度場統(tǒng)計，在ITRF2014框架下陽江地區(qū)GNSS站N方向最大值為-11.80 mm/a，最小值為-14.68 mm/a，平均值為-13.07 mm/a；E 方向最大值為34.87 mm/a，最小值為30.78 mm/a，平均值32.97 mm/a。總體平均水平運動速率為35.46 mm/a，方向為E21.62°S，相對歐亞板塊基準(zhǔn)的平均水平運動速率為7.19 mm/a，方向為E39.37°S。從水平速度場（圖3）可見，陽江地區(qū)整體以東南向運動為主，以北西向洋邊海斷裂為界，東北部區(qū)域站點運動速率相對較大，西南部區(qū)域站點運動速率較小，這種運動速率的差異顯示洋邊海斷裂近期為右旋錯動，有利于此斷裂及其相關(guān)聯(lián)的鄰近構(gòu)造發(fā)生能量積累和轉(zhuǎn)移，活動性增強，地震危險性也可能增加。

圖3 站點分布及速度場Fig.3 Site distribution and velocity field

表2 陽江地區(qū)水平速度場統(tǒng)計（mm/a）Table 2 Statistics of horizontal velocity field in Yangjiang area(mm/a)

本研究還根據(jù)陽江地區(qū)GNSS 速度場資料，利用位移場與應(yīng)變場的關(guān)系計算獲取陽江地區(qū)的應(yīng)變參數(shù)。結(jié)果顯示，陽江地區(qū)的主應(yīng)變優(yōu)勢方向在不同地方存在較大差異，面應(yīng)變在東南部呈現(xiàn)壓性特征，西北部呈現(xiàn)張性特征，面應(yīng)變大小從東向西逐漸減?。▓D4a）。

楊建文通過分析區(qū)域面應(yīng)變變化特征與地震關(guān)系，得出海通地震發(fā)生在應(yīng)變顯著積累和應(yīng)變調(diào)整過程中[22-23]。陽江面應(yīng)變的空間分布（圖4a）顯示陽江地區(qū)出現(xiàn)拉張應(yīng)變與擠壓應(yīng)變并存的格局，并在陽春-織篢斷裂帶形成明顯的過渡條帶。其中西部山區(qū)主要處于面膨脹區(qū)域，其值達(dá)4 e-9rad/a；東部平原地區(qū)處于面收縮狀態(tài)，量值為-4.5 e-9rad/a。進一步分析發(fā)現(xiàn)，面應(yīng)變值較大的區(qū)域都分布在工作區(qū)的邊緣地區(qū)，缺少觀測數(shù)據(jù)，可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)處理產(chǎn)生誤差。

從剪應(yīng)變率分布圖（圖4b）看，目前陽江地區(qū)西南部和東部地區(qū)剪切應(yīng)變值較高，而其它地區(qū)較低。根據(jù)江在森的研究結(jié)果，強震通常發(fā)生在剪切應(yīng)變率的高值區(qū)及其邊緣，尤其是與構(gòu)造變形背景相一致的剪切應(yīng)變率高值區(qū)[21]。工作區(qū)邊緣地區(qū)高切應(yīng)變率不排除是由于缺少數(shù)據(jù)所致，而高值與低值的陡變帶則可能是地震孕育區(qū)。

圖4 區(qū)域面應(yīng)變率及主應(yīng)變（a）和剪應(yīng)變率及主應(yīng)變（b）Fig.4 Area surface strain rate and principal strain(a)and shear strain rate and principal strain(b)

4 結(jié)語

通過分析陽江地區(qū)GNSS 基線時間序列、區(qū)域速度場及應(yīng)變場參數(shù)，研究陽江地區(qū)現(xiàn)今地殼形變特征，得到以下幾點認(rèn)識：

（1）陽江地區(qū)GNSS 站在ITRF14 參考框架下平均水平運動速率為35.46 mm/a，方向為E21.62°S，相對歐亞框架下平均水平運動速率為7.19 mm/a，方向為E39.37° S；整體運動趨勢與華南塊體的運動背景一致。

（2）工作區(qū)北部站點運動速率大于西南部站點，顯示北西向斷層右旋剪切運動特征。

（3）工作區(qū)不同方向GNSS 基線都以縮短為主，量值較小，無明顯突變，說明該區(qū)域目前處于應(yīng)力積累狀態(tài)，需要持續(xù)的跟蹤分析。

（4）工作區(qū)總體面應(yīng)變較小，從東向西逐漸減小。西南部和東部地區(qū)剪切應(yīng)變值較高，而其它地區(qū)較低。高值與低值的陡變帶則可能是地震孕育區(qū)。

致謝：感謝陽江市地震局提供GNSS 數(shù)據(jù)、美國麻省理工學(xué)院提供GAMIT/BLOBK10.7 軟件、趙斌博士提供應(yīng)變計算程序、審稿專家提出的寶貴修改意見。