青藏高原東北緣近期水平形變場分析*

朱爽楊博

(中國地震局第一監測中心，天津 300180)

青藏高原東北緣近期水平形變場分析*

朱爽楊博

(中國地震局第一監測中心，天津 300180)

利用2011～2013年青藏高原東北緣地區GNSS水平形變觀測與處理結果，分析了青藏高原東北緣近期水平形變場，得出以下結論:2011～2013的水平運動清晰有序，相對運動一般在15 mm/a以內;區域主壓應變優勢方向為東北-西南向，值域在±40×10－9/a之內，最大主壓應變區呈帶狀分布于研究區域南部;從應變率的膨脹與收縮空間范圍來看面收縮占優勢，表明該區是以壓性為主積累應變能，面收縮較大值主要分布在東南角;最大剪切應變率較大的值域以條帶形式展布在區域內，一個是祁連構造活動帶，另一個是其南面靠近區域南端且與其平行的條帶上;水平旋轉量在空間上的分布比較有序，左旋活動與右旋活動呈區域性展開。

青藏高原東北緣;水平形變;應變率;水平旋轉量

青藏高原東北緣是印度與歐亞兩大板塊碰撞作用由近南北方向向北東、東方向轉換的重要場所，是中國大陸東西及南北構造結合部位和重要的構造轉換區域［1－2］。很多學者利用GPS資料分析了青藏高原東北緣的構造變化［3－9］。本文利用2011～2013年青藏高原東北緣地區水平形變觀測結果，從水平運動場、最大主應變、最小主應變、主應變方向與大小、面應變、最大剪切應變率、水平旋轉量等方面分析了青藏高原東北緣近期的水平形變場及其變化。

1 數據處理方法

利用多核函數法在球面上進行較大空間尺度運動場的數值解析［10－16］:

式中，dj為球面上兩點間的大地線長度(以km為單位)。分別對東向和北向進行數值網格化，然后實施濾波與信息分離:

式中，ST=(s1，…，snx)為核函數陣;AT=(a1，…，anx)、BT=(b1，…，bnx)、CT=(c1，…，cnx)、均為待定系數。此時核函數為:

式中，(λi，φi)為核點位置坐標。根據最小二乘法即可求解上述任意方向運動的待定系數。

假定東西向應變為 εe(λ，φ)，南北向為 εn(λ，φ)，它們之間的剪應變為 γen(λ，φ)，旋轉量為 ω(λ，φ)，濾波后在 ITRF框架下水平運動的解析式為:

在現行球面坐標系統下球面應變與旋轉量則為:

式中，R為地球平均半徑，sλ和sφ分別為經向和緯向弧長。其他參數描述為:式中依序為面應變、最大剪切應變、最大主應變、最小主應變及最大主應變方位角。在獲得有關數值結果后，可利用GMT軟件生成圖像結果［17］。

2 水平形變場分析

本文收集2011～2013年的流動站及連續站觀測數據，運用前述方法計算了2011～2013年的形變場，其中，白色五星為玉樹地震震中位置，黑色五星為岷縣漳縣地震震中位置。

2.1 水平運動速度場

圖1為青藏高原東北緣相對于區域整體無旋轉基準的區域水平運動速度場結果。可以看出，該區的北部(阿拉善及附近的祁連構造帶)存在順時針運動的跡象，即運動方向由東側的南西向逐漸變到西部的北西向，運動范圍基本保持在7 mm/a之內，誤差在1 mm/a之內，這可能說明了研究區西部向北的推擠較東部更大。另外，該區東部由于受鄂爾多斯塊體的阻擋，隨著向東南地域的深入，東南部西端由北北東向運動向西南向有序變化;運動大小也發生了變化，東端約5 mm/a，向西逐漸變小。研究區西南地域的運動形態呈扇形展布，這種展布與物質逐漸向西北和東南兩方向的運移相輔相成，且西南端運動較大，可能與玉樹地震的震后調整有關。

圖1 青藏高原東北緣2011～2013年水平運動速度場Fig.1 Horizontal movement velocity field in northeastern margin of Qinghai-Tibetan plateau from 2011 to 2013

2.2 最大主應變

圖2為2011～2013年青藏高原東北緣最大主應變率。可以看出，研究區最大主應變率值的大小分布并非均勻，最大的張應變區位于玉樹地震區之北，且由西向東呈條帶展布，最大值約為45×10－9/a;此條帶之北的大小變化沒有明顯的規律性，有正有負，變化區間大致為 －10×10－9/a～20×10－9/a，整體上表現了該區形變的非均勻性。

圖2 青藏高原東北緣2011～2013年最大主應變率(單位:10－9/a)Fig.2 Distribution of maximum main strain rate from 2011 to 2013(unit:10－9/a)

2.3 最小主應變

圖3為2011～2013年青藏高原東北緣最小主應變率。可以看出，最小主應變率最小值為－72×10－9/a，其空間區域恰好位于該區西南和東南部，表明這兩個地區構造活動較強烈。前者是研究區左旋擠壓活動最為強烈的地區，后者是汶川地震的震后調整所致［18］。研究區北部的祁連活動構造帶壓性應變一般在－30×10－9/a以內，體現為具有擠壓的繼承性變形;其北的阿拉善地塊壓應變最小，在0左右，說明該塊體相對穩定且剛性強度較大。

2.4 主應變方向與大小

圖4為以應變張量形式展現主應變方向和大小的空間分布。結果表明，區域主壓應變優勢方向為東北-西南向，在空間上雖有變化，但有序性較好。從宏觀上看，自西向東主壓應變的方向為西部的東北-西南向變到東部的近東西向，與早期結果一致［19，20］，體現了主應變方向上的繼承性。就大小而言，南部的巴彥喀拉塊體形變最大，隨著向北延伸而逐漸減弱，跨過祁連構造帶則接近于0，見圖2、圖3。這說明，研究區的形變具有明顯的分區特征。

圖4 青藏高原東北緣2011～2013年主應變方向及大小Fig.4 Distribution of vectors of main strain rate from 2011 to 2013

2.5 面應變

圖5為青藏高原東北緣2011～2013年面應變率。從應變率的膨脹與收縮空間范圍來看面收縮占優勢，表明該區是以壓性為主積累應變能。應變大小的空間分布除部分地區為面膨脹外，其余基本為面收縮，面收縮較大值主要分布在東南角和西側。

圖5 青藏高原東北緣2011～2013年面應變率(單位:10－9/a)Fig.5 Surface strain rate in northeastern margin of Qinghai-Tibetan plateau from 2011 to 2013(unit:10－9/a)

2.6 最大剪切應變率

圖6 青藏高原東北緣2011～2013年最大剪切應變率(單位:10－9/a)Fig.6 Distribution of maximum shear strain rate in northeastern margin of Qinghai-Tibetan plateau from 2011 to 2013(unit:10－9/a)

圖6為2011～2013年的最大剪切應變率。較大的值域以條帶的形式展布在區域內，一個是祁連構造活動帶，另一個是其南面與其平行的巴彥喀拉塊體北邊界的活動構造帶，但巴彥喀拉塊體北邊界的活動構造帶相對較大，最大值位于其西端(玉樹震中的西北側)約為54×10－9/a，其他區域最大剪切應變率值均較小。就圖形特點而言，最大剪切應變值勾畫了帶狀的、大小相間的“波浪式”分布狀態，而較大值恰恰位于地形上的高海拔區，即構造活動較強烈的地區。岷縣漳縣地震震中區域的應變量為中間水平，說明地震后沒有引起一定空間范圍內較顯著的變化。

2.7 水平旋轉量

圖7 青藏高原東北緣2011～2013年水平旋轉量(單位:10－9/a)Fig.7 Values of horizontal rotation in northeastern margin of Qinghai-Tibetan plateau from 2011 to 2013(unit:10－9/a)

水平旋轉量可清晰地描述斷裂帶走滑活動的性質與大小，故稱其為旋剪形變量［20］。如圖7，2011～2013年其正負在空間上的分布比較有序，左旋活動(淺色區域)與右旋活動(深色區域)呈區域性展布。祁連帶為左旋活動帶，旋剪形變最大值位于東端，數值超過9×10－9rad/a;另一個左旋旋剪形變區域為巴彥喀拉塊體的北邊界帶，最大45×10－9rad/a。除此之外，基本上為右旋活動區，值域變化在20×10－9rad/a。整體上為條帶狀左、右旋旋剪形變相間的變化格局。發生岷縣漳縣地震的區域為左右旋的過渡部位，說明地震破裂帶的走滑活動處于相對虧損的狀態。

3 結語

利用2011～2013年青藏高原東北緣地區水平形變觀測與處理結果，分析了青藏高原東北緣近期水平形變場，得出:

1)2011 ～2013 的水平運動清晰有序，相對運動一般在15 mm/a以內;

2)區域主壓應變優勢方向為東北-西南向，最大主壓應變區呈帶狀分布于研究區域南部的巴彥喀拉塊體;

3)從應變率的膨脹與收縮空間范圍來看面收縮占優勢，表明該區是以壓性為主積累應變能，面收縮較大值主要分布在東南角;

4)最大剪切應變率較大的值域以條帶形式展布在區域內，一個是祁連構造活動帶，另一個是其南面巴彥喀拉塊體的北邊界帶;

5)水平旋轉量在空間上的分布比較有序，左旋活動與右旋活動呈條帶狀展布。自汶川地震以來研究區處在動態調整中，近兩年的結果表明，這種調整隨著時間的推移有所減弱，并向常態形變轉化。

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ANALYSIS OF RECENT HORIZONTAL DEFORMATION IN THE NORTHEASTERN MARGIN OF THE QINGHAI-TIBETAN PLATEAU

Zhu Shuang and Yang Bo
(First Crust Monitoring and Application Center，CEA，Tianjin 300180)

Resent horizontal deformation field in the northeastern margin of Qinghai-Tibetan plateau was analyzed，using GNSS observation data from 2011 to 2013.The results indicate that:The horizontal movement from 2011 to 2013 is obviously，with the rate of 15mm/a or lower;The direction of principal compressive strain is SE-NW，with the strain rate of ±40 ×10－9/a，The region of maximum main strain locates in the south of the study area in a belt;Dominent surface shrinkage indicates that the strain energy is accumulated in compressional way，the largest surface shrinkage value mainly distributed in the southeast corner;The regings with maximum shear strain rate are showed as belts，one of them is Qilian Tectonic Belt，another is in the south of the study area，parallelling with the Belt;Leftlateral area and dextral area distribute in belt.

northeastern margin of Qinghai-Tibetan plateau;horizontal deformation;strain rate;horizontal rotation quantity

P227.1

A

1671-5942(2014)03-0081-05

2013-12-31

公益性地震行業科研專項(201308009，201208006);國家科技支撐計劃項目(2012BAK19B01-02)。

朱爽，女，1987年生，碩士，現從事GPS精密解算及分析研究。E－mail:shzhu1026@163.com。