漾濞6.4級地震前后云南地區GNSS應變場變化分析

牛 甜 王伶俐

1 云南省地震局，昆明市北辰大道148號，650224

據中國地震臺網中心測定，北京時間2021-05-21 21:48云南大理漾濞縣發生MS6.4地震，震源深度8 km，為前震-主震-余震型事件[1]。從構造上來看，此次地震震中位于維西-喬后斷裂帶，該斷裂帶是紅河斷裂帶向北彌散延伸的分支斷裂之一，也是川滇菱形塊體西南邊界的重要組成部分[2-3]。云南地區位于印度板塊與歐亞板塊的碰撞帶邊緣，其構造活動較為劇烈，地震活動非常頻繁[4]。

GNSS觀測資料用于地震預測研究具有重要意義，已有許多學者利用GNSS數據對地殼活動性和地震預測進行研究[5-10]。本文利用GAMIT/GLOBK軟件處理云南地區43個GNSS連續站觀測資料，獲取高精度結果，進而得到GNSS面應變和最大剪應變，以進一步分析漾濞地震前后云南地區整體應變場變化情況。面應變率交替出現壓縮和拉張狀態，可直接反映該區域擠壓強弱特性，由GNSS點位移獲取的面應變信息具有明確的物理意義，對震前和震后趨勢判定等具有重要意義[11]。長趨勢背景下的最大剪應變活動可幫助了解地殼運動的總體特征，但研究短期異常波動還需結合長趨勢下運動背景。

1 GNSS數據處理

本文利用GAMIT/GLOBK軟件解算2018～2021年云南地區43個GNSS基準站觀測數據，結合中國及周邊IGS跟蹤站與云南地區GNSS站點進行聯合解算。分析時段為24 h，利用GAMIT基線解算獲得單日松弛解；利用GLOBK軟件將GAMIT解算得到的單日松弛解和SOPAC提供的全球IGS站單日松弛解合并，并在全球范圍內選取分布均勻、時間序列穩定的IGS連續觀測站作為框架進行約束，獲取待解算測站在該框架下的點位結果。

綜合2018～2021年單日解，得到ITRF2014參考框架下的點位時間序列，通過統計可知，所有觀測點位的坐標精度均優于3 mm。通過對不同時間段時間序列進行線性擬合獲得站點在ITRF2014參考框架下的速度場(圖1)，結果表明云南地區的水平速度方向整體朝SE方向旋轉。

圖1 ITRF2014框架下的云南地區GNSS連續站速度場Fig.1 Velocity field of GNSS continuous station in Yunnan area under the ITRF2014 framework

2 應變率場及特征分析

2.1 應變率場計算

不同參考基準將得到不同速度場，但區域應變場則與參考基準無關，可直接反映地殼變形性質和強度。應變率場求解以GNSS位移時間序列為主，考慮到GNSS站點分布的不均勻特性，基于各站點的位移時間序列，引入克里金插值方法按照1°×1°格網對位移場進行插值，以獲得分布均勻的位移場。基于位移場與應力場的關系，再通過格網化的位移場與相鄰格網組網方式求取區域應變場，包括最大剪應變、面應變等。具體解算方法見文獻[12-13]。

2.2 應變結果及特征

云南地區2018～2021年面應變與最大剪應變(圖2)結果表明，云南地區面應變主要有2個高值區(面壓縮為負，面拉張為正)，分別為勐海及中甸-麗江附近地區；面壓縮區主要為大寨以北、彌勒-開遠及騰沖西北部地區(圖2(a))。云南地區最大剪應變高值區主要沿2個條帶狀縱向分布，分別為永勝-漾濞-施甸及大寨-昆明-通海一帶。總體來說，整個云南地區最大剪應變積累呈現北邊強南邊弱、東西相對穩定特征，大寨以北的區域剪應變率增長最快(圖2(b))。

圖2 云南地區面應變與最大剪應變Fig.2 Surface strain and maximum shear strain in Yunnan

3 漾濞地震前后短期GNSS應變場變化分析

3.1 面應變分析

圖3為漾濞地震前后3個月整個云南地區面應變率演化過程。研究表明，在地震發生前后存在短期應變的快速變化情況，故本文以漾濞地震發生時間2021-05-21為節點，分別分析漾濞地震前后3個月面應變的變化情況。

由圖3(a)可以看出，2021-02-15～03-15云南地區面應變壓縮區呈縱向倒V字形分布，高值區集中在滇北、文山、施甸-瑞麗一帶，面應變拉張區主要集中在滇東及臨滄-耿馬附近區域；而03-15～04-15(圖3(b))面應變呈環狀分布，臨滄-耿馬一帶由拉張迅速轉變為擠壓，滇北、瑞麗、馬街-金平一帶由擠壓迅速轉變為拉張，麗江-永勝、彌勒一帶擠壓趨勢基本保持不變，出現較為明顯的面應變正負交替異常現象。由圖3(c)可以看出，震前1個月云南地區整體呈現壓縮趨勢，壓縮高值區主要集中在大寨-元謀-楚雄-景東一帶；對比圖2面膨脹率變化可以看出，震前1個月應變變化存在顯著增強趨勢，由之前的壓縮拉張交替出現轉變為以壓縮應變為主。

圖3(d)為漾濞地震后1個月面應變率變化，與圖3(c)相比，地震發生后，短期內整個云南地區基本呈現拉張狀態，說明該區域正在經歷震后彈性回彈過程，高值區出現在麗江-漾濞、楚雄-新平附近地區。由圖3(e)可以看出，震后第2個月，面應變呈帶狀分布，壓性活動區逐漸增大，滇西北地區最為突出，壓縮區域還有中甸-瑞麗、大寨-會澤、耿馬地區；拉張區域有彌勒-文山、麗江-永勝、勐海附近地區。震后第3個月，壓縮區域為彌勒-文山一帶(圖3(f))，整體呈拉張趨勢，與圖3(d)相比拉張活動有所減弱。總體來看，震后第1個月云南地區面膨脹率整體呈拉張趨勢，隨后應力逐漸釋放，漾濞地震發生在面應變壓縮區域。

3.2 最大剪應變率分析

圖4為漾濞地震前后3個月整個云南地區最大剪應變率演化過程，從圖中可以看出，漾濞地震前3個月，云南地區最大剪應變率積累并不突出，僅在滇北地區最大剪應變具有明顯增強趨勢，整個云南地區基本處于弱剪應變率區；漾濞地震后1個月，短期內剪切活動增強，尤其是在滇北、滇西南勐臘-墨江一帶形成最大剪應變率高值區；隨后2個月，剪切活動逐漸減弱。

圖3 漾濞6.4級地震前后面應變率變化Fig.3 Variation of surface strain rate before and after the Yangbi MS6.4 earthquake

圖4 漾濞6.4級地震前后最大剪應變率變化Fig.4 Variation of maximum shear strain rate before and after Yangbi MS6.4 earthquake

研究表明，地震孕育過程會逐漸降低斷層兩側速度差異。隨著斷層附近應變的不斷積累，區域應變積累速率逐漸降低，當應變速率降低到一定程度時，斷層附近的應變積累達到極限狀態而發生破裂。因此，并非較大地震均發生在最大剪應變率的極大值區域，而是發生在高低值轉換區域[14]。此次漾濞地震也正好發生在長趨勢下最大剪應變率高值區，發震時間則處于短期區域應變積累速率快速降低過程之后。

4 結 語

本文利用GAMIT/GLOBK軟件處理2018～2021年云南地區GNSS連續觀測站資料，在獲取時間序列基礎上，采用克里金方法進行插值和最小二乘處理，獲取云南地區不同空間尺度的應變特征參數。對漾濞地震前后的應變特征進行分析，得到以下結論：

1)漾濞6.4級地震前，云南地區面應變顯著增強，整體呈壓縮趨勢，最大剪應變率在震前出現短期區域應變積累速率快速降低的現象；漾濞地震發生后，云南地區面應變整體呈快速拉張狀態，最大剪應變率則出現剪切活動增強現象。漾濞地震是長時間應力場異常后短期快速調整過程中應力釋放的結果。

2)地震危險區應重點關注面應變壓縮區域和最大剪應變高低值轉換區域。