朱 爽，楊國華，占 偉

（中國地震局第一監(jiān)測中心，天津 300180））

0 引言

2011年3月11日13時(shí)46分（北京時(shí)間）在日本本州東海岸附近海域（N 38.1°，E 142.6°）發(fā)生9.0級巨大地震，并引發(fā)了強(qiáng)烈的海嘯和嚴(yán)重的核泄漏等次生災(zāi)害。此次強(qiáng)震給太平洋板塊及其鄰近板塊的活動帶來了一定的影響［1－3］，對中國大陸東北部地區(qū)引起了永久性的同震位移。太平洋板塊對歐亞板塊的俯沖作用是華北地區(qū)地震活動的重要動力來源之一［4］。已有研究結(jié)果表明，位于太平洋板塊俯沖帶的日本地區(qū)的強(qiáng)震活動對我國華北地區(qū)的地震活動具有重要的影響，因此研究相對活躍的日本地震對天津及周邊地區(qū)地震活動性的影響是有意義的。

隨著中國地殼運(yùn)動觀測網(wǎng)絡(luò)（CMONOC）和中國大陸構(gòu)造環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)（CMTEMN）等的建立［5－6］，通過對GNSS數(shù)據(jù)的處理與分析可以獲得震時(shí)的同震位移，這些解算結(jié)果對進(jìn)一步研究地震動力學(xué)特征及判定未來地震趨勢提供了實(shí)測依據(jù)［7－9］。王敏［10］、蔡華［11］、楊少敏［12］等已經(jīng)研究了該地震對周緣各國及相鄰板塊運(yùn)動的同震影響；殷海濤等［13－14］分析了跨斷層基線的時(shí)間序列變化。

本文利用天津地區(qū)分布均勻的GNSS測站數(shù)據(jù)進(jìn)行日本地震對天津地區(qū)地殼運(yùn)動的影響進(jìn)行分析，研究同震位移、震后時(shí)間序列及速度場的變化，以期為天津地區(qū)地震趨勢分析提供依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)處理

整理收集來自陸態(tài)網(wǎng)、天津測繪院、天津地震局的GNSS數(shù)據(jù)，組成了天津市地殼運(yùn)動GNSS觀測網(wǎng)，該網(wǎng)由23個GNSS連續(xù)站組成如（圖1）。

圖1 天津市地殼運(yùn)動GNSS觀測網(wǎng)Fig.1 GNSS network of crustal movement in Tianjin

為了保證數(shù)據(jù)解算質(zhì)量，本文同時(shí)收集了陸態(tài)觀測網(wǎng)及周邊IGS站的相應(yīng)時(shí)間段的觀測數(shù)據(jù)，統(tǒng)一利用GAMIT／GLOBK和QOCA軟件進(jìn)行處理。利用GAMIT／GLOBK軟件的單天解算策略如下：截止高度角為15°；基線處理模式為RELAX（松馳解）；衛(wèi)星鐘差模型為精密星歷誤差的鐘差參數(shù)；接收機(jī)鐘差改正模型為偽距計(jì)算出的鐘差；電離層延遲模型為LC－HELP；對流層模型為Saastamoinen模型；光壓模型為BERNE；固體潮改正為IERS03；測站坐標(biāo)約束為0.010m，0.010m，0.010m ；對流層參數(shù)設(shè)置為13。完成單天解算后，利用QOCA軟件獲得時(shí)間序列及速度場。

2 結(jié)果分析

2.1 時(shí)間序列分析

首先分析了地震前后測站坐標(biāo)時(shí)間序列。限于篇幅，只展示GGSL和WQCG站的時(shí)間序例（圖2）。由圖2可以看出，受到日本地震的影響，兩個測站在E方向上都出現(xiàn)了數(shù)毫米的位移，而且是永久性的，地震后測站的長趨勢運(yùn)動方向未發(fā)生突出的改變。然而在北方向及垂直方向上變化不明顯，其余測站情況相同，說明日本地震對天津地區(qū)的影響主要體現(xiàn)在水平E方向上。

圖2 GGSL，WQCG站時(shí)間序列圖Fig.2 Time series curves of GGSL and WQCG stations

2.2 同震位移分析

采用地震前后的時(shí)間序列，將地震發(fā)生后3天的平均值與震前3天平均值結(jié)果進(jìn)行比較，得到天津地區(qū)GNSS測站的同震位移。由于測站在垂直方向上的形變不顯著，故只顯示了水平方向上的同震位移。具體信息如表1所示。日本地震對天津地區(qū)產(chǎn)生了明顯的影響，各測站水平同震方向基本一致，均為E方向，即指向震中方向；除個別站外（JHAI和KC01），位移區(qū)間在8.5～10.1mm范圍內(nèi)，說明日本地震對天津地區(qū)產(chǎn)生的影響主要為E向位移。

2.3 基線時(shí)間序列分析

為了更好地揭示日本地震對天津地區(qū)的影響，以JIXN為參考計(jì)算了日本地震前后部分測站基線向量和基線長度的變化。其中GGSL－JIXN跨越了滄東斷裂北段，WQCG－JIXN基線跨越了寶坻斷裂（圖3）。

如圖3所示，分別從e、n、u坐標(biāo)差變化及基線長度變化4個方面進(jìn)行對比。從長時(shí)間變化趨勢上來看，基線GGSL－JIXN與基線 WQCG－JIXN都具有明顯的年周期特性，從基線長度變化上來看，跨越滄東斷裂北段的GGSL－JIXN存在緩慢的拉張，但近年來拉張狀態(tài)有所平緩；跨越了寶坻斷裂的WQCG－JIXN同樣以很緩慢的速度在不斷拉張。從短時(shí)間變化趨勢來看，在地震后GGSL－JIXN的變化幅度很小，在誤差范圍之內(nèi)；而 WQCG－JIXN在e方向上先有一定程度的增強(qiáng)，在震后又恢復(fù)到原來的數(shù)值水平，在基線長度上出現(xiàn)較明顯的增大，這與其在地震后的長期變化趨勢相對應(yīng)。說明日本地震對于天津地區(qū)部分地塊有一定的拉張作用。

圖3 兩條基線時(shí)序圖Fig.3 Time series of two baseline

表1 天津地區(qū)GNSS測站同震位移Table 1 Coseismic displacements of GNSS stations in Tianjin

2.4 速度場分析

本文首先將時(shí)間序列進(jìn)行了去除年周期，半年周期處理，并去除了共模誤差，得到較為干凈的時(shí)間序列，然后利用時(shí)間序列進(jìn)行了速度場的計(jì)算。統(tǒng)計(jì)了地震前與地震后的速度場差值，如表2所示。日本地震后，各站E向運(yùn)動速度變化較弱，基本上在0.1～2mm／yr之內(nèi)，NS方向上的運(yùn)動速度沒有發(fā)生明顯變化，均在誤差范圍之內(nèi)。

3 結(jié)論

（1）通過天津地區(qū)GNSS測站時(shí)間序列的分析，測站在東方向上有8～10mm的上升，而且是永久性的，地震后測站的長趨勢運(yùn)動方向未發(fā)生改變。在北方向及垂直方向上變化不明顯，說明日本地震對天津地區(qū)的影響主要體現(xiàn)在水平E方向上。

表2 日本地震前后天津地區(qū)GNSS測站運(yùn)動速度變化Table 2 Velocity change of GNSS station in Tianjin area before and after the Japanese earthquake

（2）日本地震對天津地區(qū)產(chǎn)生了明顯的同震位移，各測站水平同震方向基本一致，均為E方向，即指向震中方向；位移量一般為8.5～10.1mm，說明日本地震對天津地區(qū)產(chǎn)生的影響主要是E向位移。

（3）從基線結(jié)果可以看出，部分基線長度增長，地震對天津地區(qū)起到了一定的拉張作用。

（4）速度場的結(jié)果變化不大，天津地區(qū)各測站主要是向E運(yùn)動，地震后E向速度變化較小，約在0.1～2mm／yr之間。

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