基于GPS技术研究云南及周边地区现今地壳形变

胡顺强

1. 南方科技大学地球与空间科学系，广东 深圳 518055; 2. 首都师范大学资源环境与旅游学院，北京 100048

云南及周边地区位于全球活动性最强的欧亚板块和印度板块碰撞带的东南侧，该地区是地震灾害最为严重的地区之一，也是了解岩石圈板块变形和动力学的理想实验室。随着GPS观测数据的积累，获得的GPS坐标时间序列中不仅存在着长期的线性运动，还存在着非线性运动和各类有色噪声。如何进一步提高GNSS坐标时间序列的精度，获得真实的构造运动，降低非构造形变的影响成为了关键问题。论文以陆态网络的GPS观测数据为基础，从非构造形变改正、主要断裂带活动性、微块体运动及应变场等方面展开了研究，论文主要研究内容和结果如下。

(1) 使用德国波斯坦地学中心(GFZ)、法国斯特拉斯堡大学(EOST)和国际质量负荷服务(IMLS)产品在CM和CF框架下的4种水文负载、5种大气负载、2种非潮汐海洋负载及40种不同环境负载组合对云南地区27个连续站坐标时间序列中的非构造形变进行改正，通过改正前后RMS值的绝对变化量(DRMS)和减少百分比(PRMS)定量评价改正效果，结果表明，在相同条件下的对比，CF框架下的组合环境负载(水文、大气、非潮汐海洋负载总和)改正效果要优于CM框架；在CM和CF框架下，组合环境负载在垂向U方向上的改正效果要明显优于水平N和E方向，在垂向U方向上改正前后的DRMS中位值最大为1.59 mm，PRMS平均值最大为17.38%；在水平N和E方向上，只有少部分连续站能得到有效改正。

(2) 2010—2020年的GPS垂向位移与IMLS产品下组合环境负载形变的相关性平均为0.55，GPS垂向位移和共模误差中去除组合环境负载形变之后的PRMS平均值分别为18%和31.5%，说明组合环境负载是引起云南地区GPS共模误差的主要成分。同时使用小波技术分析两者的周期特性，结果表明，除了少部分GPS连续站是由其他因素(如GPS系统和环境负载模型误差、其他地球物理因素)和组合环境负载共同作用引起了GPS年周期项变化，其他连续站中组合环境负载形变与GPS垂向位移在年周期项变化是物理相关的，组合环境负载是引起GPS年周期变化的主要驱动力。最后经过环境负载和共模误差改正之后，在最优噪声模型组合下估计27个连续站的速度及不确定度参数，GPS速度场结果显示滇西南块体整体以0.01～1.43 mm/a的速率沉降；而川滇块体南部整体以0.2～2.46 mm/a速率抬升。

(3) 以欧亚框架下1999—2016年526个测站的水平速度场为约束，研究云南及周边地区地壳形变，结果表明，云南及块体周边地区划分的23个微块体旋转率变化范围0.23～4.64；水平运动速率变化范围5.35～19.46 mm/a。小江断裂、鲜水河断裂、安宁河断裂、则木河断裂、甘孜-玉树断裂等具有左旋活动性质的走滑速率分别为8.87～10.71 mm/a、8.28～10.93 mm/a、7.32 mm/a、9.55 mm/a、4.91 mm/a；红河断裂、金沙江断裂、无量山断裂、楚雄建水断裂等具有右旋活动性质的走滑速率分别为2.93～6.47 mm/a、4.87～5.6 mm/a、2.88 mm/a、2.97～7.07 mm/a；显著的挤压应变率和最大剪应变率高值主要分布在川滇菱块东边界的鲜水河-安宁河-则木河-小江断裂带上，并伴随着拉伸应变。