汶川地震前后重慶地區地殼運動特征分析*

陳 濤 朱麗霞 占 偉 王紫燕 趙 斌

(1)重慶市地震局，重慶 401147 2)中國地震局第一監測中心，天津 300180 3)福建省地震局，福州 350000 4)中國地震局地震研究所，武漢430071)

汶川地震前后重慶地區地殼運動特征分析*

陳 濤1)朱麗霞1)占 偉2)王紫燕3)趙 斌4)

(1)重慶市地震局，重慶 401147 2)中國地震局第一監測中心，天津 300180 3)福建省地震局，福州 350000 4)中國地震局地震研究所，武漢430071)

通過處理重慶GPS觀測網2008年2月—2010年10月的觀測數據，得到該地區12個測站的汶川地震同震位移、地震前后跨斷層基線時間序列，及相對于WUHN站的水平運動場和區域無整體旋轉基準下的速度場。結果表明，重慶地區的同震水平位移最大達到24 mm，最小達到7 mm;汶川地震后重慶地區地殼運動整體平穩。

汶川地震;同震位移;GPS;水平位移場;地殼運動

1 引言

2008年汶川8.0級地震，其同震位移具有突變性和時間上的同步性以及變化幅度的顯著性［1，2］。地質考察給出了沿映秀-北川斷裂和灌縣-江油斷裂形成的地表破裂帶及同震位移場，但沒有給出地表破裂以外區域同震位移場。而地震引起的區域和遠場的變形是認識發震斷裂運動學性質不可缺少的，對于研究地震的破裂特征和判定未來地震趨勢具有重要的意義。GPS連續觀測已發現遠離震中的觀測站有同震水平位移［2］。本文對重慶 GPS監測網2008年2月—2010年10月的數據進行了統一解算、處理，得到了各測站的同震位移、速度場及地震前后跨斷層基線時間序列。

2 數據處理

重慶市位于我國南北地震帶中段東側，為了監測重慶地區地殼運動與華鎣山斷裂和七曜山-金佛山斷裂的活動，重慶市地震局于2008年開始沿長江兩側建設了15個GPS連續觀測參考站(圖1)。其中奉節紅土(FJHT)、巫山建坪(WSJP)、開縣臨江(KXLJ)、合川云臺(HCYM)、巴南石龍(BNSL)、江津麻柳(JJML)、墊江新民(DJXM)、奉節興隆(FJXL)、榮昌盤龍(RCPL)、萬州(WANZ)、豐都龍河(FDLH)11個臺站于2008年1月建成，梁平復平(LPFP)于2008年4月建成，黔江(QJIA)于2008年7月建成，石柱(SZHU)和武隆仙女山(WLXN)于2008年10月建成。所有GPS站點均建在基巖上。

圖1 重慶GPS觀測站點分布Fig.1 Distribution of GPS observation stations in Chongqing

利用GAMIT/GLOBK10.35對2008年2月—2010年10月的30 s GPS數據進行處理采用的是ITRF2005框架、SP3精密星歷，并加入了分布較為均勻且自身穩定、觀測數據較為完整的17個中國大陸及其周邊的IGS站(BJFS、SHAO、WUHN、CHAN、KUNM、LHAZ、IRKT、POL2、SELE、IISC、DAEJ等)一并解算［3，4］。運用GLOBK計算出所有測站坐標松弛約束的整體解，然后運用上述17個IGS站作為框架，用GLORG通過4次迭代、2倍中誤差將整體解的坐標旋轉到17個IGS站確定的參考框架上，從而得到GPS測站的坐標和基線時間序列。所得結果中15個測站坐標的重復性分別為：南北向為1.3～2.8 mm，東西向為1.4～2.6 mm，垂向為4.8～6.6 mm;基線長度重復性為2.6 mm，重復性精度基本達到中國地殼運動觀測網絡同等的GPS連續觀測站的重復性精度［5］，表明基準站運行平穩。

3 汶川地震同震水平位移

在ITRF2005框架下計算重慶GPS同震形變時，不考慮其震后的運動［6］，只考慮站點時間序列的周年和半周年變化。分析結果顯示，重慶地區12個GPS觀測站均監測到了同震水平位移，汶川地震對重慶的華鎣山斷裂及七曜山-金佛山斷裂也產生了一定的影響：

1)同震位移場的結果顯示，重慶12個GPS觀測站均向西北運動。其中，HCYT觀測站水平位移量達到了24.08 mm，RCPL觀測站達到了21.92 mm，其余的觀測站水平位移量為7.66～18.48 mm。該結果與文獻［7］所得結果相差1～4 mm(表1，圖2(誤差橢圓代表95%置信區間))。

表1 汶川地震同震水平位移(單位：mm)Tab.1 Coseismic displacement of the Wenchuan earthquake in Chongqing(unit：mm)

2)通過跨華鎣山斷裂的BNSL-HCYT、BNSLRCPL、JJML-RCPL、JJML-HCYT的基線時間序列可以看出(圖3)，汶川地震使華鎣山斷裂呈現拉張。跨七曜山-金佛山斷裂的FJHT-WSJP、FJHT-FJXL基線時序曲線則沒有表現出明顯的同震變形，說明汶川地震對七曜山-金佛山斷裂的影響較小，其中跨七曜山-金佛山斷裂的QJIA-SZHU、FDLH-QJIA基線是震后才有數據。由于汶川地震前重慶GPS只有3個月的觀測時間，無法與震后的基線時間序列進行對比。但是，通過震后基線時間序列還是可以看出，震后各跨斷層GPS基線時間序列無明顯的波動。

圖2 汶川地震同震水平位移Fig.2 Coseismic horizontal displacement of the Wenchuan earthquake in Chongqing

5 重慶活動地塊運動速度背景場

游新兆［8］的研究表明：三峽庫首區為非常穩定的區域，該GPS網內部的相對運動即速率差異性為1～2 mm/a水平，區域內水平差異運動不顯著。

在分析重慶地區的地殼形變運動狀況時，介于汶川地震前重慶地區GPS觀測時間只有2個月，故選取震后的2008年6月—2010年10月的數據進行速度場的求取。以華南地塊上的IGS站WUHN為參照點，得到重慶15個GPS觀測站相對WUHN觀測站的速度，并應用區域無整體旋轉基準［9，10］下的速度場進行對比分析(表2，圖4)。其中SZHU與WLXN兩個站點在進行區域無整體旋轉基準計算時超過2倍中誤差，予以剔除。

在相對速度場中，華鎣山斷裂兩側的HCYT、RCPL、JJML、BNSL的運動速率有一定差異，表現出該斷裂具有拉張特征;七曜山-金佛山斷裂兩側的FJHT、WSJP、FJXL的運動，表現了斷裂的擠壓特征。區域無整體旋轉下的速度場中，HCYT與BNSL的運動方向明顯的表明了華鎣山斷裂的拉張特征; FJHT、WSJP、FJXL與相對速度場下的運動形態相近，也表明七曜山-金佛山斷裂為擠壓活動特征。兩種不同基準速度場所得出的結論是相似的。其中，SZHU觀測站速率有些異常，通過其站點坐標時間序列可以看出該站在2009年的6—7月南北向出現了明顯的轉折，說明存在某種較為強烈的干擾，經分析可能是觀測條件變化所致，具體原因還有待進一步研究。

6 結論

圖3 跨華鎣山斷裂及跨七曜山-金佛山斷裂的基線時間序列Fig.3 Time series of baseline length of cross-Huayingshan fault and cross-Qiyaoshan-Jinfoshan fault

從重慶地殼運動GPS觀測網的分析結果可以看出，12個GPS觀測站均觀測到了汶川地震的同震位移，最大水平位移達到24.08 mm，最小水平為7.66mm;汶川地震使華鎣山斷裂呈現拉張，七曜山-金佛山斷裂所受的影響不明顯。震后的跨斷層基線時間序列變化平穩，未出現明顯的趨勢性變化。考慮存在一定的誤差因素，兩種基準下的速度場均表明汶川地震后重慶地區地殼運動總體上是平穩的。

表2 重慶區GPS觀測站相對于WUHN站的速率與區域無整體旋轉基準下的速度(單位：mm/a)Tab.2 Horizontal movement rates of GPS observation stations in Chongqing relative to WUHN and horizontal movement rates of Chongqing under the regional NNR frame(unit：mm/a)

圖4 重慶GPS觀測站點相對WUHN站點水平運動速度(藍色箭頭)與區域無整體旋轉基準下的速度圖(黑色箭頭)Fig.4 Horizontal movement rates of GPS Observation Stations in Chongqing relative to WUHN(blue arrows) and horizontal movement rates of Chongqing under the regional NNR frame(black arrows)

1 顧國華，王武星.GPS測得的汶川大地震同震位移［J］.地震，2009，29(1)：92-99.(Gu Guohua and Wang Wuxing.Coseismic displacements from the 2008 Wenchuan M8.0 earthquake observed by GPS［J］.Earthquake，2009，29(1)：92-99)

2 Vigny C，et a1.Insight into the 2004 Sumatra-Andaman earthquake from GPS measurements in southeast Asia［J］.Nature，2005，436：201-206.

3 王解先，等.區域性GPS地殼運動監測網的數據處理［J］.地殼形變與地震，1997，17(2)：6-12.(Wang Jiexian，et al.Data processing of regional GPS for crust deform action monitoring network［J］.Crustal Deformation and Earthquake，1997，17(2)：6-12)

4 陸彩萍，王解先.GPS監測地殼運動數據處理［J］.大地測量與地球動力學，2002，(4)：56-60.(Lu Caiping and Wang Jiexian.Data processing for GPS crust movement monitoring network［J］.Journal of Geodesy and Geodynamics，2002，(4)：56-60)

5 喬學軍，等.中國GPS地殼運動監測網的精度分析與評定(1992-1996)［J］.地殼形變與地震，1998，(1)：52-56.(Qiao Xuejun，et al.Precision analysis and estimation of GPS crustal movement monitoring net in China(1992-1996)［J］.Crustal Deformation and Earthquake，2002，22 (4)：56-60)

6 Thomas Herring.MATLAB tools for viewing GPS velocities and time series［J］.GPS Solutions，2003，7：194-199.

7 國家重大科學工程“中國地殼運動觀測網絡”項目組.GPS測定的2008年汶川Ms 8.0級地震的同震位移場［J］.中國科學(D輯：地球科學)，2008，38(10)：1 195-1 206.(National Scientific Project“China Crustal Movement Observation Network”Project Team.Coseismic displacements from the 2008 Wenchuan M8.0 earthquake observed by GPS［J］.Science in China Series D，2008，38(10)：1 195-1 206)

8 杜瑞林，等.長江三峽GPS處理結果和應變背景場［J］.武漢大學學報(信息科學版)，2004，29(9)：769-771.(Du Ruilin，et al.Results of the crustal deformation by GPS survey and horizontal strain rate fields in the Three Gorges area［J］.Geomatics and Information Science of Wuhan University，2004，29(9)：769-771)

9 楊國華，等.中國大陸整體無凈旋轉基準及其應用［J］.大地測量與地球動力學，2005，(4)：6-10.(Yang Guohua，et al.No-net-rotation crustal movement of China mainland and its application［J］.Journal of Geodesy and Geodynamics，2005，(4)：6-10)

10 胡新康，等.區域無整體旋轉基準的研究與應用［J］.大地測量與地球動力學，2007，72(2)：52-60.(Hu Xinkang，et al.Research and application of regi*onal no-netrotation reference frame［J］.Journal of Geodesy and Geodynamics，2007，(2)：52-60)

ANALYSIS OF CHARACTERISTICS OF CRUSTAL MOVEMENT IN CHONGQING BEFORE AND AFTER WENCHUAN EARTHQUAKE

Chen Tao1)，Zhu Lixia1)，Zhan Wei2)，Wang Ziyan3)and Zhao Bin4)

(1)Earthquake Administration of Chongqing Municipality，Chongqing 401147 2)First Crust Monitoring and Application Center，CEA，Tianjin 300180 3)Earthquake Administration of Fujian Province，Fuzhou 350000 4)Institute of Seismology，China Earthquake Administration，Wuhan430071)

By processing the observation data of the GPS network in Chongqing from February，2008 to October，2010，the following data were obtained：the coseismic displacement of 12 GPS stations in this area，the time series of cross-fault baseline length before and after Wenchuan earthquake，the horizontal movement field of Chongqing GPS stations related to WUHN and the horizontal movement rates of Chongqing under the regional NNR frame.The results show that the maximum of the coseismic horizontal displacement in Chongqing is 24 mm，and the minimum is 7 mm.After that event，the crustal movement in Chongqing has been steady as a whole.

Wenchuan earthquake;coseismic displacement;GPS;horizontal movement rate field;crustal movement

1671-5942(2011)06-0054-04

2011-03-26

重慶市科技攻關項目(CSTC，2008AB0095)

陳濤，男，1980年生，研究實習員，主要從事GPS數據處理與分析研究.E-mail：chentao06@126.com

P315.72+5

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