利用GPS资料研究川滇地区地壳应变与应力场变化

胡冰++吴然

摘要：以川滇地区2004～2007年间的GPS观测资料为基础，根据块体划分模型，利用整体旋转与线性应变方法建立了川滇地区地壳水平运动速度场模型，分析了川滇地区现今的地壳形变场与应力场的变化。结果显示，川滇地区构造变形强烈，区域地壳水平运动旋转趋势显著，地壳运动呈由西向东、由北向南逐渐减弱的趋势，地壳形变以连续和渐变的剪切为主要变化特征。

关键词：GPS；形变场；应力场；地壳形变；

1.引言

川滇地区位于青藏高原东南部，是我国构造活动最强烈的地区之一。在强烈的区域构造运动下，川滇地区形成了异常复杂的构造运动特质。近些年来大量学者利用GPS资料对此进行了深入的研究。张永志等（2000）利用GPS资料研究区域地壳应力场变化与地震活动关系；王琪等（2001）讨论了中国大陆现今构造运动和构造变形；李延兴等（2004）研究了中国大陆及周边地区的水平应变场；瞿伟等（2009）利用GPS资料研究了渭河盆地现今地壳水平运动及应变特征变化；丁开华、徐才军等（2013）利用GPS分析了川滇地区活动地块运动与应变模型。

川滇地区构造活动强烈，地壳形变广泛，强震频繁发生。本文利用2004-2007年川滇地区的GPS观测资料，讨论了研究区域的整体应变场与应力场变化，分析了应变场与应力场的特性以及与同期地震活动、地质构造分布的的关系。

2.基于整体旋转与线性应变法的应力应变场

2.1 整体旋转与线性应变模型介绍

2.2 应力场-应变场解算

根据整体旋转与线性应变模型表达式，可以进一步求出区域应变场中最大主应变率 、最小主应变率 、最大剪切应变率 及面膨胀率 ：

（7）

同时，根据弹性力学中的应力-应变关系，可得：

（8）

3.实验结果分析

川滇地区突出部分（张性区）与凹下去的部分（压性区）交错分布，主要集中在主干断裂带附近。川滇地区北部呈现南北向拉张和东西向挤压，南部表现为东西拉张和南北挤压的变形状态。主应力变化在这段时间内表现出西南 东北交替变化的格局，整体体现为西强东弱的趋势，同期的中强地震主要发生在应力高度集中且具有深大断层的区域。

4 结论

根据2004-2007年川滇地区GPS观测资料，利用整体旋转与线性应变法，结合该区同期发生的地震活动与地质情况，讨论了区域应力应变场分布与地壳构造变形的关系，川滇地区中部大部分区域表现为面压性，少数区域为面张性，龙门山断裂带附近区域同样也表现为面压性。川滇地区地壳运动趋势明显，在其主要走滑断裂带上，应变场最大剪切应变方向与断裂带走向基本一致，表明该区的走滑断裂活动是由地壳剪切应力产生的，地壳形变以连续和渐变的剪切为主要变化特征，与地质学解释基本一致。

参考文献

[1]石耀霖， 朱守彪. 2006.用GPS位移资料计算应变方法的讨论[J]. 大地测量与地球动力学，26（1）： 1-8.

[2]李延兴，李智等.中国大陆及周边地区的水平应变场[J].地球物理学报，2004，47（2）：222-231

[3]瞿伟， 张勤等. 2009.渭河盆地现今地壳水平运动及应变特征[J]. 大地测量与地球动力学， 29（4）： 34-37

[4]张冬菊.青藏东北缘地壳形变应力应变场分析与构造活动性研究[D]，陕西：长安大学，2006

[5]张永志，王琪等.利用GPS资料研究区域地壳应力场变化与地震活动关系[J].地震学报，2000，22（5）：449-456

[6]丁升华，徐才军等，利用GPS分析川滇地区活动地块运动与应变模型[J].武汉大学学报，信息科学版，2013，38（7）

[7]顾国华，王丽凤等，GPS观测得到的1998-2003年中国大陆地壳应变[J]，地震，2006，26（3）：1-7

[8]袁金荣，徐菊生等，利用GPS观测资料反演华北地区现今构造应力场[J]，地球学报，1999，20（3）：232-23

[9]张永志，胡斌等，应用GPS观测青藏高原东北缘应力场变化[J]，地球科学与环境学报，2003，25（4）：50-5

[10]张希，王琪等.川滇地区近期地壳水平运动特征与强震关系研究[J].大地测量与地球动力学，2003，23（3）：35-41.endprint

摘要：以川滇地区2004～2007年间的GPS观测资料为基础，根据块体划分模型，利用整体旋转与线性应变方法建立了川滇地区地壳水平运动速度场模型，分析了川滇地区现今的地壳形变场与应力场的变化。结果显示，川滇地区构造变形强烈，区域地壳水平运动旋转趋势显著，地壳运动呈由西向东、由北向南逐渐减弱的趋势，地壳形变以连续和渐变的剪切为主要变化特征。

关键词：GPS；形变场；应力场；地壳形变；

1.引言

川滇地区位于青藏高原东南部，是我国构造活动最强烈的地区之一。在强烈的区域构造运动下，川滇地区形成了异常复杂的构造运动特质。近些年来大量学者利用GPS资料对此进行了深入的研究。张永志等（2000）利用GPS资料研究区域地壳应力场变化与地震活动关系；王琪等（2001）讨论了中国大陆现今构造运动和构造变形；李延兴等（2004）研究了中国大陆及周边地区的水平应变场；瞿伟等（2009）利用GPS资料研究了渭河盆地现今地壳水平运动及应变特征变化；丁开华、徐才军等（2013）利用GPS分析了川滇地区活动地块运动与应变模型。

川滇地区构造活动强烈，地壳形变广泛，强震频繁发生。本文利用2004-2007年川滇地区的GPS观测资料，讨论了研究区域的整体应变场与应力场变化，分析了应变场与应力场的特性以及与同期地震活动、地质构造分布的的关系。

2.基于整体旋转与线性应变法的应力应变场

2.1 整体旋转与线性应变模型介绍

2.2 应力场-应变场解算

根据整体旋转与线性应变模型表达式，可以进一步求出区域应变场中最大主应变率 、最小主应变率 、最大剪切应变率 及面膨胀率 ：

（7）

同时，根据弹性力学中的应力-应变关系，可得：

（8）

3.实验结果分析

川滇地区突出部分（张性区）与凹下去的部分（压性区）交错分布，主要集中在主干断裂带附近。川滇地区北部呈现南北向拉张和东西向挤压，南部表现为东西拉张和南北挤压的变形状态。主应力变化在这段时间内表现出西南 东北交替变化的格局，整体体现为西强东弱的趋势，同期的中强地震主要发生在应力高度集中且具有深大断层的区域。

4 结论

根据2004-2007年川滇地区GPS观测资料，利用整体旋转与线性应变法，结合该区同期发生的地震活动与地质情况，讨论了区域应力应变场分布与地壳构造变形的关系，川滇地区中部大部分区域表现为面压性，少数区域为面张性，龙门山断裂带附近区域同样也表现为面压性。川滇地区地壳运动趋势明显，在其主要走滑断裂带上，应变场最大剪切应变方向与断裂带走向基本一致，表明该区的走滑断裂活动是由地壳剪切应力产生的，地壳形变以连续和渐变的剪切为主要变化特征，与地质学解释基本一致。

参考文献

[1]石耀霖， 朱守彪. 2006.用GPS位移资料计算应变方法的讨论[J]. 大地测量与地球动力学，26（1）： 1-8.

[2]李延兴，李智等.中国大陆及周边地区的水平应变场[J].地球物理学报，2004，47（2）：222-231

[3]瞿伟， 张勤等. 2009.渭河盆地现今地壳水平运动及应变特征[J]. 大地测量与地球动力学， 29（4）： 34-37

[4]张冬菊.青藏东北缘地壳形变应力应变场分析与构造活动性研究[D]，陕西：长安大学，2006

[5]张永志，王琪等.利用GPS资料研究区域地壳应力场变化与地震活动关系[J].地震学报，2000，22（5）：449-456

[6]丁升华，徐才军等，利用GPS分析川滇地区活动地块运动与应变模型[J].武汉大学学报，信息科学版，2013，38（7）

[7]顾国华，王丽凤等，GPS观测得到的1998-2003年中国大陆地壳应变[J]，地震，2006，26（3）：1-7

[8]袁金荣，徐菊生等，利用GPS观测资料反演华北地区现今构造应力场[J]，地球学报，1999，20（3）：232-23

[9]张永志，胡斌等，应用GPS观测青藏高原东北缘应力场变化[J]，地球科学与环境学报，2003，25（4）：50-5

[10]张希，王琪等.川滇地区近期地壳水平运动特征与强震关系研究[J].大地测量与地球动力学，2003，23（3）：35-41.endprint

摘要：以川滇地区2004～2007年间的GPS观测资料为基础，根据块体划分模型，利用整体旋转与线性应变方法建立了川滇地区地壳水平运动速度场模型，分析了川滇地区现今的地壳形变场与应力场的变化。结果显示，川滇地区构造变形强烈，区域地壳水平运动旋转趋势显著，地壳运动呈由西向东、由北向南逐渐减弱的趋势，地壳形变以连续和渐变的剪切为主要变化特征。

关键词：GPS；形变场；应力场；地壳形变；

1.引言

川滇地区位于青藏高原东南部，是我国构造活动最强烈的地区之一。在强烈的区域构造运动下，川滇地区形成了异常复杂的构造运动特质。近些年来大量学者利用GPS资料对此进行了深入的研究。张永志等（2000）利用GPS资料研究区域地壳应力场变化与地震活动关系；王琪等（2001）讨论了中国大陆现今构造运动和构造变形；李延兴等（2004）研究了中国大陆及周边地区的水平应变场；瞿伟等（2009）利用GPS资料研究了渭河盆地现今地壳水平运动及应变特征变化；丁开华、徐才军等（2013）利用GPS分析了川滇地区活动地块运动与应变模型。

川滇地区构造活动强烈，地壳形变广泛，强震频繁发生。本文利用2004-2007年川滇地区的GPS观测资料，讨论了研究区域的整体应变场与应力场变化，分析了应变场与应力场的特性以及与同期地震活动、地质构造分布的的关系。

2.基于整体旋转与线性应变法的应力应变场

2.1 整体旋转与线性应变模型介绍

2.2 应力场-应变场解算

根据整体旋转与线性应变模型表达式，可以进一步求出区域应变场中最大主应变率 、最小主应变率 、最大剪切应变率 及面膨胀率 ：

（7）

同时，根据弹性力学中的应力-应变关系，可得：

（8）

3.实验结果分析

川滇地区突出部分（张性区）与凹下去的部分（压性区）交错分布，主要集中在主干断裂带附近。川滇地区北部呈现南北向拉张和东西向挤压，南部表现为东西拉张和南北挤压的变形状态。主应力变化在这段时间内表现出西南 东北交替变化的格局，整体体现为西强东弱的趋势，同期的中强地震主要发生在应力高度集中且具有深大断层的区域。

4 结论

根据2004-2007年川滇地区GPS观测资料，利用整体旋转与线性应变法，结合该区同期发生的地震活动与地质情况，讨论了区域应力应变场分布与地壳构造变形的关系，川滇地区中部大部分区域表现为面压性，少数区域为面张性，龙门山断裂带附近区域同样也表现为面压性。川滇地区地壳运动趋势明显，在其主要走滑断裂带上，应变场最大剪切应变方向与断裂带走向基本一致，表明该区的走滑断裂活动是由地壳剪切应力产生的，地壳形变以连续和渐变的剪切为主要变化特征，与地质学解释基本一致。

参考文献

[1]石耀霖， 朱守彪. 2006.用GPS位移资料计算应变方法的讨论[J]. 大地测量与地球动力学，26（1）： 1-8.

[2]李延兴，李智等.中国大陆及周边地区的水平应变场[J].地球物理学报，2004，47（2）：222-231

[3]瞿伟， 张勤等. 2009.渭河盆地现今地壳水平运动及应变特征[J]. 大地测量与地球动力学， 29（4）： 34-37

[4]张冬菊.青藏东北缘地壳形变应力应变场分析与构造活动性研究[D]，陕西：长安大学，2006

[5]张永志，王琪等.利用GPS资料研究区域地壳应力场变化与地震活动关系[J].地震学报，2000，22（5）：449-456

[6]丁升华，徐才军等，利用GPS分析川滇地区活动地块运动与应变模型[J].武汉大学学报，信息科学版，2013，38（7）

[7]顾国华，王丽凤等，GPS观测得到的1998-2003年中国大陆地壳应变[J]，地震，2006，26（3）：1-7

[8]袁金荣，徐菊生等，利用GPS观测资料反演华北地区现今构造应力场[J]，地球学报，1999，20（3）：232-23

[9]张永志，胡斌等，应用GPS观测青藏高原东北缘应力场变化[J]，地球科学与环境学报，2003，25（4）：50-5

[10]张希，王琪等.川滇地区近期地壳水平运动特征与强震关系研究[J].大地测量与地球动力学，2003，23（3）：35-41.endprint