利用GPS資料研究川滇地區(qū)地殼應(yīng)變與應(yīng)力場變化

胡冰++吳然

摘要：以川滇地區(qū)2004～2007年間的GPS觀測資料為基礎(chǔ)，根據(jù)塊體劃分模型，利用整體旋轉(zhuǎn)與線性應(yīng)變方法建立了川滇地區(qū)地殼水平運動速度場模型，分析了川滇地區(qū)現(xiàn)今的地殼形變場與應(yīng)力場的變化。結(jié)果顯示，川滇地區(qū)構(gòu)造變形強烈，區(qū)域地殼水平運動旋轉(zhuǎn)趨勢顯著，地殼運動呈由西向東、由北向南逐漸減弱的趨勢，地殼形變以連續(xù)和漸變的剪切為主要變化特征。

關(guān)鍵詞：GPS；形變場；應(yīng)力場；地殼形變；

1.引言

川滇地區(qū)位于青藏高原東南部，是我國構(gòu)造活動最強烈的地區(qū)之一。在強烈的區(qū)域構(gòu)造運動下，川滇地區(qū)形成了異常復(fù)雜的構(gòu)造運動特質(zhì)。近些年來大量學(xué)者利用GPS資料對此進(jìn)行了深入的研究。張永志等（2000）利用GPS資料研究區(qū)域地殼應(yīng)力場變化與地震活動關(guān)系；王琪等（2001）討論了中國大陸現(xiàn)今構(gòu)造運動和構(gòu)造變形；李延興等（2004）研究了中國大陸及周邊地區(qū)的水平應(yīng)變場；瞿偉等（2009）利用GPS資料研究了渭河盆地現(xiàn)今地殼水平運動及應(yīng)變特征變化；丁開華、徐才軍等（2013）利用GPS分析了川滇地區(qū)活動地塊運動與應(yīng)變模型。

川滇地區(qū)構(gòu)造活動強烈，地殼形變廣泛，強震頻繁發(fā)生。本文利用2004-2007年川滇地區(qū)的GPS觀測資料，討論了研究區(qū)域的整體應(yīng)變場與應(yīng)力場變化，分析了應(yīng)變場與應(yīng)力場的特性以及與同期地震活動、地質(zhì)構(gòu)造分布的的關(guān)系。

2.基于整體旋轉(zhuǎn)與線性應(yīng)變法的應(yīng)力應(yīng)變場

2.1 整體旋轉(zhuǎn)與線性應(yīng)變模型介紹

2.2 應(yīng)力場-應(yīng)變場解算

根據(jù)整體旋轉(zhuǎn)與線性應(yīng)變模型表達(dá)式，可以進(jìn)一步求出區(qū)域應(yīng)變場中最大主應(yīng)變率 、最小主應(yīng)變率 、最大剪切應(yīng)變率 及面膨脹率 ：

（7）

同時，根據(jù)彈性力學(xué)中的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，可得：

（8）

3.實驗結(jié)果分析

川滇地區(qū)突出部分（張性區(qū)）與凹下去的部分（壓性區(qū)）交錯分布，主要集中在主干斷裂帶附近。川滇地區(qū)北部呈現(xiàn)南北向拉張和東西向擠壓，南部表現(xiàn)為東西拉張和南北擠壓的變形狀態(tài)。主應(yīng)力變化在這段時間內(nèi)表現(xiàn)出西南 東北交替變化的格局，整體體現(xiàn)為西強東弱的趨勢，同期的中強地震主要發(fā)生在應(yīng)力高度集中且具有深大斷層的區(qū)域。

4 結(jié)論

根據(jù)2004-2007年川滇地區(qū)GPS觀測資料，利用整體旋轉(zhuǎn)與線性應(yīng)變法，結(jié)合該區(qū)同期發(fā)生的地震活動與地質(zhì)情況，討論了區(qū)域應(yīng)力應(yīng)變場分布與地殼構(gòu)造變形的關(guān)系，川滇地區(qū)中部大部分區(qū)域表現(xiàn)為面壓性，少數(shù)區(qū)域為面張性，龍門山斷裂帶附近區(qū)域同樣也表現(xiàn)為面壓性。川滇地區(qū)地殼運動趨勢明顯，在其主要走滑斷裂帶上，應(yīng)變場最大剪切應(yīng)變方向與斷裂帶走向基本一致，表明該區(qū)的走滑斷裂活動是由地殼剪切應(yīng)力產(chǎn)生的，地殼形變以連續(xù)和漸變的剪切為主要變化特征，與地質(zhì)學(xué)解釋基本一致。

參考文獻(xiàn)

[1]石耀霖， 朱守彪. 2006.用GPS位移資料計算應(yīng)變方法的討論[J]. 大地測量與地球動力學(xué)，26（1）： 1-8.

[2]李延興，李智等.中國大陸及周邊地區(qū)的水平應(yīng)變場[J].地球物理學(xué)報，2004，47（2）：222-231

[3]瞿偉， 張勤等. 2009.渭河盆地現(xiàn)今地殼水平運動及應(yīng)變特征[J]. 大地測量與地球動力學(xué)， 29（4）： 34-37

[4]張冬菊.青藏東北緣地殼形變應(yīng)力應(yīng)變場分析與構(gòu)造活動性研究[D]，陜西：長安大學(xué)，2006

[5]張永志，王琪等.利用GPS資料研究區(qū)域地殼應(yīng)力場變化與地震活動關(guān)系[J].地震學(xué)報，2000，22（5）：449-456

[6]丁升華，徐才軍等，利用GPS分析川滇地區(qū)活動地塊運動與應(yīng)變模型[J].武漢大學(xué)學(xué)報，信息科學(xué)版，2013，38（7）

[7]顧國華，王麗鳳等，GPS觀測得到的1998-2003年中國大陸地殼應(yīng)變[J]，地震，2006，26（3）：1-7

[8]袁金榮，徐菊生等，利用GPS觀測資料反演華北地區(qū)現(xiàn)今構(gòu)造應(yīng)力場[J]，地球?qū)W報，1999，20（3）：232-23

[9]張永志，胡斌等，應(yīng)用GPS觀測青藏高原東北緣應(yīng)力場變化[J]，地球科學(xué)與環(huán)境學(xué)報，2003，25（4）：50-5

[10]張希，王琪等.川滇地區(qū)近期地殼水平運動特征與強震關(guān)系研究[J].大地測量與地球動力學(xué)，2003，23（3）：35-41.endprint

摘要：以川滇地區(qū)2004～2007年間的GPS觀測資料為基礎(chǔ)，根據(jù)塊體劃分模型，利用整體旋轉(zhuǎn)與線性應(yīng)變方法建立了川滇地區(qū)地殼水平運動速度場模型，分析了川滇地區(qū)現(xiàn)今的地殼形變場與應(yīng)力場的變化。結(jié)果顯示，川滇地區(qū)構(gòu)造變形強烈，區(qū)域地殼水平運動旋轉(zhuǎn)趨勢顯著，地殼運動呈由西向東、由北向南逐漸減弱的趨勢，地殼形變以連續(xù)和漸變的剪切為主要變化特征。

關(guān)鍵詞：GPS；形變場；應(yīng)力場；地殼形變；

1.引言

川滇地區(qū)位于青藏高原東南部，是我國構(gòu)造活動最強烈的地區(qū)之一。在強烈的區(qū)域構(gòu)造運動下，川滇地區(qū)形成了異常復(fù)雜的構(gòu)造運動特質(zhì)。近些年來大量學(xué)者利用GPS資料對此進(jìn)行了深入的研究。張永志等（2000）利用GPS資料研究區(qū)域地殼應(yīng)力場變化與地震活動關(guān)系；王琪等（2001）討論了中國大陸現(xiàn)今構(gòu)造運動和構(gòu)造變形；李延興等（2004）研究了中國大陸及周邊地區(qū)的水平應(yīng)變場；瞿偉等（2009）利用GPS資料研究了渭河盆地現(xiàn)今地殼水平運動及應(yīng)變特征變化；丁開華、徐才軍等（2013）利用GPS分析了川滇地區(qū)活動地塊運動與應(yīng)變模型。

川滇地區(qū)構(gòu)造活動強烈，地殼形變廣泛，強震頻繁發(fā)生。本文利用2004-2007年川滇地區(qū)的GPS觀測資料，討論了研究區(qū)域的整體應(yīng)變場與應(yīng)力場變化，分析了應(yīng)變場與應(yīng)力場的特性以及與同期地震活動、地質(zhì)構(gòu)造分布的的關(guān)系。

2.基于整體旋轉(zhuǎn)與線性應(yīng)變法的應(yīng)力應(yīng)變場

2.1 整體旋轉(zhuǎn)與線性應(yīng)變模型介紹

2.2 應(yīng)力場-應(yīng)變場解算

根據(jù)整體旋轉(zhuǎn)與線性應(yīng)變模型表達(dá)式，可以進(jìn)一步求出區(qū)域應(yīng)變場中最大主應(yīng)變率 、最小主應(yīng)變率 、最大剪切應(yīng)變率 及面膨脹率 ：

（7）

同時，根據(jù)彈性力學(xué)中的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，可得：

（8）

3.實驗結(jié)果分析

川滇地區(qū)突出部分（張性區(qū)）與凹下去的部分（壓性區(qū)）交錯分布，主要集中在主干斷裂帶附近。川滇地區(qū)北部呈現(xiàn)南北向拉張和東西向擠壓，南部表現(xiàn)為東西拉張和南北擠壓的變形狀態(tài)。主應(yīng)力變化在這段時間內(nèi)表現(xiàn)出西南 東北交替變化的格局，整體體現(xiàn)為西強東弱的趨勢，同期的中強地震主要發(fā)生在應(yīng)力高度集中且具有深大斷層的區(qū)域。

4 結(jié)論

根據(jù)2004-2007年川滇地區(qū)GPS觀測資料，利用整體旋轉(zhuǎn)與線性應(yīng)變法，結(jié)合該區(qū)同期發(fā)生的地震活動與地質(zhì)情況，討論了區(qū)域應(yīng)力應(yīng)變場分布與地殼構(gòu)造變形的關(guān)系，川滇地區(qū)中部大部分區(qū)域表現(xiàn)為面壓性，少數(shù)區(qū)域為面張性，龍門山斷裂帶附近區(qū)域同樣也表現(xiàn)為面壓性。川滇地區(qū)地殼運動趨勢明顯，在其主要走滑斷裂帶上，應(yīng)變場最大剪切應(yīng)變方向與斷裂帶走向基本一致，表明該區(qū)的走滑斷裂活動是由地殼剪切應(yīng)力產(chǎn)生的，地殼形變以連續(xù)和漸變的剪切為主要變化特征，與地質(zhì)學(xué)解釋基本一致。

參考文獻(xiàn)

[1]石耀霖， 朱守彪. 2006.用GPS位移資料計算應(yīng)變方法的討論[J]. 大地測量與地球動力學(xué)，26（1）： 1-8.

[2]李延興，李智等.中國大陸及周邊地區(qū)的水平應(yīng)變場[J].地球物理學(xué)報，2004，47（2）：222-231

[3]瞿偉， 張勤等. 2009.渭河盆地現(xiàn)今地殼水平運動及應(yīng)變特征[J]. 大地測量與地球動力學(xué)， 29（4）： 34-37

[4]張冬菊.青藏東北緣地殼形變應(yīng)力應(yīng)變場分析與構(gòu)造活動性研究[D]，陜西：長安大學(xué)，2006

[5]張永志，王琪等.利用GPS資料研究區(qū)域地殼應(yīng)力場變化與地震活動關(guān)系[J].地震學(xué)報，2000，22（5）：449-456

[6]丁升華，徐才軍等，利用GPS分析川滇地區(qū)活動地塊運動與應(yīng)變模型[J].武漢大學(xué)學(xué)報，信息科學(xué)版，2013，38（7）

[7]顧國華，王麗鳳等，GPS觀測得到的1998-2003年中國大陸地殼應(yīng)變[J]，地震，2006，26（3）：1-7

[8]袁金榮，徐菊生等，利用GPS觀測資料反演華北地區(qū)現(xiàn)今構(gòu)造應(yīng)力場[J]，地球?qū)W報，1999，20（3）：232-23

[9]張永志，胡斌等，應(yīng)用GPS觀測青藏高原東北緣應(yīng)力場變化[J]，地球科學(xué)與環(huán)境學(xué)報，2003，25（4）：50-5

[10]張希，王琪等.川滇地區(qū)近期地殼水平運動特征與強震關(guān)系研究[J].大地測量與地球動力學(xué)，2003，23（3）：35-41.endprint

摘要：以川滇地區(qū)2004～2007年間的GPS觀測資料為基礎(chǔ)，根據(jù)塊體劃分模型，利用整體旋轉(zhuǎn)與線性應(yīng)變方法建立了川滇地區(qū)地殼水平運動速度場模型，分析了川滇地區(qū)現(xiàn)今的地殼形變場與應(yīng)力場的變化。結(jié)果顯示，川滇地區(qū)構(gòu)造變形強烈，區(qū)域地殼水平運動旋轉(zhuǎn)趨勢顯著，地殼運動呈由西向東、由北向南逐漸減弱的趨勢，地殼形變以連續(xù)和漸變的剪切為主要變化特征。

關(guān)鍵詞：GPS；形變場；應(yīng)力場；地殼形變；

1.引言

川滇地區(qū)位于青藏高原東南部，是我國構(gòu)造活動最強烈的地區(qū)之一。在強烈的區(qū)域構(gòu)造運動下，川滇地區(qū)形成了異常復(fù)雜的構(gòu)造運動特質(zhì)。近些年來大量學(xué)者利用GPS資料對此進(jìn)行了深入的研究。張永志等（2000）利用GPS資料研究區(qū)域地殼應(yīng)力場變化與地震活動關(guān)系；王琪等（2001）討論了中國大陸現(xiàn)今構(gòu)造運動和構(gòu)造變形；李延興等（2004）研究了中國大陸及周邊地區(qū)的水平應(yīng)變場；瞿偉等（2009）利用GPS資料研究了渭河盆地現(xiàn)今地殼水平運動及應(yīng)變特征變化；丁開華、徐才軍等（2013）利用GPS分析了川滇地區(qū)活動地塊運動與應(yīng)變模型。

川滇地區(qū)構(gòu)造活動強烈，地殼形變廣泛，強震頻繁發(fā)生。本文利用2004-2007年川滇地區(qū)的GPS觀測資料，討論了研究區(qū)域的整體應(yīng)變場與應(yīng)力場變化，分析了應(yīng)變場與應(yīng)力場的特性以及與同期地震活動、地質(zhì)構(gòu)造分布的的關(guān)系。

2.基于整體旋轉(zhuǎn)與線性應(yīng)變法的應(yīng)力應(yīng)變場

2.1 整體旋轉(zhuǎn)與線性應(yīng)變模型介紹

2.2 應(yīng)力場-應(yīng)變場解算

根據(jù)整體旋轉(zhuǎn)與線性應(yīng)變模型表達(dá)式，可以進(jìn)一步求出區(qū)域應(yīng)變場中最大主應(yīng)變率 、最小主應(yīng)變率 、最大剪切應(yīng)變率 及面膨脹率 ：

（7）

同時，根據(jù)彈性力學(xué)中的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，可得：

（8）

3.實驗結(jié)果分析

川滇地區(qū)突出部分（張性區(qū)）與凹下去的部分（壓性區(qū)）交錯分布，主要集中在主干斷裂帶附近。川滇地區(qū)北部呈現(xiàn)南北向拉張和東西向擠壓，南部表現(xiàn)為東西拉張和南北擠壓的變形狀態(tài)。主應(yīng)力變化在這段時間內(nèi)表現(xiàn)出西南 東北交替變化的格局，整體體現(xiàn)為西強東弱的趨勢，同期的中強地震主要發(fā)生在應(yīng)力高度集中且具有深大斷層的區(qū)域。

4 結(jié)論

根據(jù)2004-2007年川滇地區(qū)GPS觀測資料，利用整體旋轉(zhuǎn)與線性應(yīng)變法，結(jié)合該區(qū)同期發(fā)生的地震活動與地質(zhì)情況，討論了區(qū)域應(yīng)力應(yīng)變場分布與地殼構(gòu)造變形的關(guān)系，川滇地區(qū)中部大部分區(qū)域表現(xiàn)為面壓性，少數(shù)區(qū)域為面張性，龍門山斷裂帶附近區(qū)域同樣也表現(xiàn)為面壓性。川滇地區(qū)地殼運動趨勢明顯，在其主要走滑斷裂帶上，應(yīng)變場最大剪切應(yīng)變方向與斷裂帶走向基本一致，表明該區(qū)的走滑斷裂活動是由地殼剪切應(yīng)力產(chǎn)生的，地殼形變以連續(xù)和漸變的剪切為主要變化特征，與地質(zhì)學(xué)解釋基本一致。

參考文獻(xiàn)

[1]石耀霖， 朱守彪. 2006.用GPS位移資料計算應(yīng)變方法的討論[J]. 大地測量與地球動力學(xué)，26（1）： 1-8.

[2]李延興，李智等.中國大陸及周邊地區(qū)的水平應(yīng)變場[J].地球物理學(xué)報，2004，47（2）：222-231

[3]瞿偉， 張勤等. 2009.渭河盆地現(xiàn)今地殼水平運動及應(yīng)變特征[J]. 大地測量與地球動力學(xué)， 29（4）： 34-37

[4]張冬菊.青藏東北緣地殼形變應(yīng)力應(yīng)變場分析與構(gòu)造活動性研究[D]，陜西：長安大學(xué)，2006

[5]張永志，王琪等.利用GPS資料研究區(qū)域地殼應(yīng)力場變化與地震活動關(guān)系[J].地震學(xué)報，2000，22（5）：449-456

[6]丁升華，徐才軍等，利用GPS分析川滇地區(qū)活動地塊運動與應(yīng)變模型[J].武漢大學(xué)學(xué)報，信息科學(xué)版，2013，38（7）

[7]顧國華，王麗鳳等，GPS觀測得到的1998-2003年中國大陸地殼應(yīng)變[J]，地震，2006，26（3）：1-7

[8]袁金榮，徐菊生等，利用GPS觀測資料反演華北地區(qū)現(xiàn)今構(gòu)造應(yīng)力場[J]，地球?qū)W報，1999，20（3）：232-23

[9]張永志，胡斌等，應(yīng)用GPS觀測青藏高原東北緣應(yīng)力場變化[J]，地球科學(xué)與環(huán)境學(xué)報，2003，25（4）：50-5

[10]張希，王琪等.川滇地區(qū)近期地殼水平運動特征與強震關(guān)系研究[J].大地測量與地球動力學(xué)，2003，23（3）：35-41.endprint