云南地区地壳形变与应变特征分析

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GNSS测量技术不仅可以监测到地震引起的地表位移和形变,而且可以监测到构造运动形变、孕震形变、震后形变等微小构造形变,它已成为目前观测地壳运动一种强有力的手段。根据GNSS观测资料提取地壳形变与应变信息,进行区域地壳应变特征及分布规律分析研究,有利于认识地壳构造运动的机制及其发展历史,对进一步研究地震动力学具有重要的意义。本文利用GAMIT/GLOBK软件解算2015-2019年云南地区45个连续运行GNSS基准站观测数据,采用最小二乘配置方法获得云南地区地壳形变与应变特征,并结合云南地区2015-2019年5.0级以上地震信息,分析云南地区地壳形变与地震的关系。本文的研究内容和取得的成果如下:(1)详细介绍了GNSS测量原理及数据解算的理论方法,及求取应变场的方法,主要有多面函数拟合、球面小波、最小二乘配置,详细介绍了最小二乘配置方法。(2)基于云南45个(2015-2019年)连续运行GNSS基准站观测资料,解算得到云南地区在ITRF2014框架下的速度场,及扣除欧拉旋转矢量后的的速度场。结果表明,在ITRF2014框架下云南地区水平运动速度方向整体朝东南方向旋转;云南地区的相对运动存在明显差异,云南地区中部和西部的相对运动较弱,川滇交界处相对运动较为剧烈,小江断裂带呈现显著的左旋特征,其中小江断裂带南端左旋特征比北端剧烈。(3)基于扣除欧拉旋转矢量后的的速度场,采用Kriging插值方法对站点的速度进行插值,再利用最小二乘配置法求取云南地区应变场。结果表明,站点的实测速度与拟合速度的残差大部分在1mm以内(除1个站点残差为1.3mm外),说明本文计算方法的有效性与可靠性。从获取的云南地区应变参数可以看出,云南地区面膨胀率总体呈现拉张与压缩相互交替的现象,说明云南地区地壳所受到的应力复杂,构造运动活跃,其中拉张应变最突出的地方在木里-盐源一带,压缩应变最突出的地方在通海-蒙自一带;云南地区最大剪应变主要有2个高值区,分别沿丽江-小金河、小江断裂带分布,其中最大剪应变高值区在昆明-通海一带,其他区域剪切应变积累低,说明剪切变形较弱。(4)基于最小二乘配置方法获取云南地区2015-2019年5级以上地震前的速度场与应变场,结果表明:沧源、云龙、漾濞、通海地震前都出现部分站点加速大幅的运动,说明该地区的相对平衡运动状态被打破,诱发了地震;昌宁地震前,川滇交界处的站点由原来杂乱无章的运动状态变为一致向西南方向加速运动,然而运动幅度相对与其他站点并不大;墨江地震前无明显的站点异常的运动特征;沧源、昌宁、通海地震前,部分站点出现加速运动特征,在站点的运动方向上发生了地震,地震发生均发生在面膨胀率0值区附近;云龙、漾濞地震前出现部分站点加速大幅运动,然而地震并没有发生在站点运动的方向上,云龙地震发生在最大剪应变高值区,但不是最高值区,漾濞地震发生在最大剪应变高值区;墨江地震发生在面膨胀率高值区的边缘。(5)通过对以上震列的分析表明:当部分站点出现加速大幅异常运动时,需注意站点运动方向的面膨胀率0值区、最大剪应变高值区或高值区边缘有地震发生的可能性;当区域的应变积累过高,出现应变量值减少的趋势时,需注意面膨胀率高值区边缘发生地震的危险性。
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