GPS剖面变形与应变积累分析

邹娟茹，保长燕，李 昂

（1. 杨凌职业技术学院，陕西 杨凌 712100；2.青海省第二测绘院，青海 西宁 810001；3.西安科技大学，陕西 西安710054）

近年来，我国南北地震带地壳处于频繁活跃期，尤其在中、北部更为明显，2008-05-12汶川Ms8.0地震，2010-04青海玉树Ms7.1地震，2013-04四川芦山Ms7.0地震。以及2013-07-22 07:45:56临潭-宕昌断裂中东段发生岷县-漳县地震（104.2°E， 34.5°N），本次地震震级Ms6.6，震源深度约20 km，等震线长轴呈NWW向，长约40 km，共导致95人遇难，1 366人受伤，70余万人受灾，造成了巨大的财产损失[1]。这次地震也正是发生在著名的南北地震带中北段上。而在甘东南地区，自上世纪至今的115 a中，该地区发生3.0级以上地震约600余次，尤其在临潭-宕昌断裂的南北侧各100 km范围内（如图1）。选取南北地震带中北段的临潭-宕昌断裂上一个剖面，利用2004～2007、2009～2011年及2011～2013年的三期GPS水平运动速度场观测数据，通过高斯-克吕格投影，研究了近10 a来该断裂两侧的相对水平运动机制及剖面变形特征与应变积累的差异。

1 区域构造特征与GPS剖面的选取

岷县－漳县Ms6.6地震震中位于构造特征较为复杂的甘东南地区。在大地构造上，该地区是我国南北与东西构造分区的交汇位置[2-5]。甘东南地区位于两条区域性大断裂——东昆仑断裂和西秦岭北缘断裂围限中，由迭部－白龙江断裂带、光盖山－迭山断裂带、临潭－宕昌断裂带、成县盆地北缘断裂、塔藏断裂、礼县－罗家堡断裂等多条大断裂（带）共同组成了该地区复杂的“V”型构造体系（如图1所示）。受青藏高原向北向东挤压作用影响，甘东南地区新构造运动和地震活动强烈，褶皱分布广泛，强烈的构造作用造就了复杂的地形地貌特征。而临潭-宕昌断裂带由多条规模不等、相互平行或斜列的次级断裂组合而成，该断裂地震活动具有分段性，总体表现为东强西弱的特点[6,7]。

断裂两侧的应变积累特性与震前位移差异的变化可以通过分析断裂区域内的GPS剖面变形数据得到结论。马海萍等（2013）对临潭-宕昌断裂带GPS剖面（断裂两侧区域内选择一定数量的观测点构成剖面）的变形分析，显示了断层两侧数10～100、200 km范围内有显著的位移变化差异，距离断裂越近，位移变化量随之越弱，呈现一种类似“S”或反“S”型特征[8-11]。通过对比所研究断裂两侧一定区域内GPS观测点多期水平运动矢量的差异变化，来判断断裂两侧的相对运动规律，可以判断断裂上、下盘挤压、拉张、走滑及能量的积累与释放等基本特性。GPS观测点多选择在断裂两侧各100～200 km内，选取范围如图2所示（临潭至宕昌段）。

图1 甘东南地区断裂构造

中国地壳运动网络工程项目1999年以来对临潭-宕昌断裂及其附近进行了GPS观测，后期利用GAMIT/GLOBK解算了相对欧亚板块的水平运动速度场结果，均方根差均值均小于2.0 mm/a，如图2所示。时间上选取 2004～2007年、2009～2011年及2011～2013年3个时间段；空间上，选取了临潭-宕昌断裂两侧各扩展100 km。本文所用方法属于线性计算，计算前剔除了个别均方差偏大的站点，所获得的跨断裂剖面变化曲线的拉张、挤压、走滑等趋势特征在剖面的动态演化与应变积累分析中是有意义的。

图2 分时段相对欧亚板块GPS水平运动矢量图

2 GPS剖面的动态演化与应变积累分析

如图3所示，横坐标“0”值代表断裂位置，正值表示上盘，负值表示下盘。坐标纵轴为所有观测站点投影后速率与下盘最远点的速率之差即相对位移变化量，通过对比上盘和下盘的速率差异来分析临潭-宕昌断裂两侧的相对运动性质。断裂段长约100 km，断裂两侧延伸约100 km。

图3 临潭-宕昌段剖面变化

平行于走向（图a），2004～2007年上盘相对下盘运动差异不大，略微左倾，2009～2011年各监测点较起算点变动较大，上盘较下盘整体呈现左倾运动，最高值达5.8 mm/a，2011～2013年曲线反向波动，虽显示为负值，但上下盘间的相对运动差异不大。整体上可以看到，自2004～2013年近10 a来，临潭-宕昌断裂上盘较下盘呈现略微左倾的相对运动趋势；垂直方向上（图b），2004～2007年上、下盘相对运动速率差异明显，上盘较下盘为正值，显示为挤压状态，2009～2011年上、下盘间无明显差异性运动，挤压性质微弱，2011～2013年上、下盘相对运动速率不明显，略微表现为挤压状态。

3 结 语

本文对临潭-宕昌断裂带于2004～2013年间3期GPS速度场数据进行了动态演化与应变积累分析后得出如下结论：

1）平行于断裂走向上，上盘较下盘显示整体略微左旋走滑。

2）垂直方向上，上盘对下盘表现为持续挤压状态，尤其在2011～2013间，挤压特性表现更为明显。

3）从上世纪至今的115 a间，地震多发生于临潭-宕昌断裂南北侧30～100 km范围内，而在临潭-宕昌断裂上形成一个未震空区。