占 惠

(廈門地震勘測研究中心,福建 廈門 361021)

0 引 言

福建省位于東經(jīng)115.83°～120.73°,北緯23.51°～28.32°范圍,是我國東南沿海經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū),又地處我國東南沿海地震帶,存在發(fā)生中強(qiáng)以上地震的危險(xiǎn)性。

福建省斷裂構(gòu)造十分發(fā)育,根據(jù)斷裂構(gòu)造活動性、地震活動性和地球物理場等特征,福建省自東往西存在著三個地震構(gòu)造帶:長樂-詔安斷裂帶、政和-海豐斷裂帶、邵武-河源斷裂帶[1]。自北向南存在著五個地震構(gòu)造帶:閩江斷裂帶、沙縣-南日島斷裂帶、永安-晉江斷裂帶、九龍江下游斷裂帶和上杭-云霄斷裂帶[2]。福建及其沿海地震活動,都與省內(nèi)8條地震構(gòu)造帶有關(guān)。

福建省GPS基準(zhǔn)站原有8個,2010年6月至2011年9月陸續(xù)安裝運(yùn)行33個基準(zhǔn)站,因此2011年10月至今共有41個基準(zhǔn)站的觀測資料,利用GAMIT/GLOBK10.4軟件對2011年10月-2014年8月的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,研究福建沿海地區(qū)各GPS測站及分塊的水平運(yùn)動和塊體的應(yīng)變場演化特征。

1 數(shù)據(jù)處理方法與模型

福建省GPS基準(zhǔn)站及斷裂分布如圖1所示。

在2011年10月-2014年8月的觀測中,選用12個IGS和國內(nèi)的GPS跟蹤站作為參考站,用GAMIT/GLOBK10.4軟件對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一解算和批量處理,經(jīng)過基線處理和平差計(jì)算,得到各站在ITRF2008坐標(biāo)框架下東西向和南北向的運(yùn)動速度。

如果將福建塊體視為整體,在周圍板塊的作用下,其上的GPS測站運(yùn)動包含隨著塊體的整體旋轉(zhuǎn)和測站本身的彈性形變運(yùn)動,由此建立了福建塊體的整體旋轉(zhuǎn)線性應(yīng)變運(yùn)動模型[3]。 需要說明的是,在參數(shù)估計(jì)中,由于測站篩選的方法不同,往往會得到不同的結(jié)果。本文兼顧測站在板塊上均勻分布的原則,以福建塊體上41個GPS基準(zhǔn)站的速度分量中誤差平均值作為限差,刪除各期速度分量殘差絕對值超限的站,隨著速度分量殘差絕對值大的站被逐步剔除,模型參數(shù)不斷優(yōu)化。

圖1 福建省GPS基準(zhǔn)站分布圖

2 GPS速度場特征

福建塊體的運(yùn)動是塊體的整體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動與塊體內(nèi)部水平形變的復(fù)合運(yùn)動,如果將塊體上每個站的觀測速度減去由于塊體整體旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的運(yùn)動速度,得到的速度差就是其形變速度,在此基礎(chǔ)上可以得到福建塊體分區(qū)的形變速度。2011年10月-2013年8月和2011年10月-2014年8月,福建地區(qū)各GPS站及分塊水平運(yùn)動速度與圖像如表1、2和圖2所示。

表1 各GPS基準(zhǔn)站觀測速率

(續(xù)表)

表2 福建地區(qū)分塊形變速率

由圖2可見,2011.10-2013.8、2011.10-2014.8各站的平均運(yùn)動速率分別約為32 mm/a和34 mm/a,整體向東南方向運(yùn)動,速度大小和方向變化不大,除秦嶼站速率略減小外,其他測站速率均增大,所有測站速度方向均存在微小的順時針變化。

為了分析福建塊體運(yùn)動受北東向3條大斷裂和北西向5條主斷裂的影響,將福建塊體分成9個次一級塊體。由圖2可見,相對于整個福建塊體,政和-海豐斷裂帶以西的塊體運(yùn)動速度方向存在微小的順時針變化,政和-海豐斷裂帶以東的塊體運(yùn)動速度方向存在微小的逆時針變化。政和-海豐斷裂帶兩側(cè)的塊體朝向該斷裂帶擠壓運(yùn)動,其中塊體8、9的運(yùn)動速率保持最大,塊體4的運(yùn)動速率減小最大,塊體5的運(yùn)動速率不變。該運(yùn)動模式顯示,福建沿海受歐亞板塊、菲律賓海板塊和太平洋板塊相互碰撞的影響,福建塊體東北部運(yùn)動速度最大,永安-晉江斷裂帶和九龍江下游斷裂帶之間的地區(qū)運(yùn)動速度次之,其余地塊運(yùn)動速度較小。邵武-河源斷裂帶、政和-海豐斷裂帶和長樂-詔安斷裂帶存在平行于斷裂帶的走滑運(yùn)動。

3 GPS應(yīng)變場分析

根據(jù)計(jì)算的應(yīng)變參數(shù),按照經(jīng)、緯度0.5°的間隔,計(jì)算得到福建塊體上每個節(jié)點(diǎn)的主應(yīng)變、最大剪應(yīng)變和面應(yīng)變參數(shù)[4-5],根據(jù)各節(jié)點(diǎn)的應(yīng)變參數(shù),可繪制塊體上的應(yīng)變場圖像,如圖3～5所示。

從圖3可以看出:2011-2013年福建塊體東北部最大最小主應(yīng)變均為張應(yīng)變,福建塊體西南角最大最小主應(yīng)變均為壓應(yīng)變。福建塊體從北到南由張應(yīng)變較大轉(zhuǎn)為壓應(yīng)變較大,從西到東由壓應(yīng)變較大轉(zhuǎn)為張應(yīng)變較大。福建塊體從西北到東南由北北西向的主張應(yīng)變和北東東向的主壓應(yīng)變轉(zhuǎn)變?yōu)楸睎|向的主張應(yīng)變和北西向的主壓應(yīng)變。2011-2014年福建塊體西部閩贛交界處最大最小主應(yīng)變均為張應(yīng)變。福建塊體從北到南、從西到東均由張應(yīng)變較大轉(zhuǎn)為壓應(yīng)變較大。除此之外,福建塊體從西北到東南由北北西向的主張應(yīng)變和北東東向的主壓應(yīng)變轉(zhuǎn)變?yōu)楸睎|向的主張應(yīng)變和北西向的主壓應(yīng)變,這一點(diǎn)與2011-2013年是一致的。

圖2 福建省GPS基準(zhǔn)站速度場圖像和分塊水平運(yùn)動速度場圖像

圖3 福建主應(yīng)變圖像

圖4 福建最大剪應(yīng)變圖像(單位:10-9)

圖5 福建面應(yīng)變圖像(單位:10-9)

從圖4可以看出:2011-2013年,福建塊體剪切運(yùn)動呈北東向分布,政和-海豐斷裂帶北段東側(cè)及其與沙縣-南日島斷裂帶交匯處剪切運(yùn)動相對較小,福建塊體從西北到東南剪切運(yùn)動先減小后增大。2011-2014年,福建塊體剪切運(yùn)動分布的方向、剪切運(yùn)動相對較小的大體位置及福建塊體從西北到東南剪切運(yùn)動的變化等特征與2011-2013年是一致的。2011年至今福建塊體剪切運(yùn)動呈近似中心對稱分布,福建塊體西北部剪切運(yùn)動存在減小的變化。從圖5可以看出:2011-2013年,福建塊體從北到南,由面膨脹變?yōu)槊鎵嚎s,以永安-晉江斷裂帶為界,永安-晉江斷裂帶以北為面膨脹,永安-晉江斷裂帶以南為面壓縮。2011-2014年,福建塊體從北到南,同樣由面膨脹變?yōu)槊鎵嚎s。值得注意的是,塊體5和7的運(yùn)動速度較小,壓應(yīng)變較強(qiáng)且面壓縮最大。

4 結(jié)束語

通過對福建41個GPS基準(zhǔn)站2011年10月至2014年8月的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,得到了各站的速度和塊體上的應(yīng)變圖像。結(jié)果顯示:

1)2011.10-2013.8、2011.10-2014.8各站的平均運(yùn)動速率分別約為32 mm/a和34 mm/a,整體向東南方向運(yùn)動,速度大小和方向變化不大,除秦嶼站速率略減小外,其他測站速率均增大,所有測站速度方向均存在微小的順時針變化。邵武-河源斷裂帶、政和-海豐斷裂帶和長樂-詔安斷裂帶存在平行于斷裂帶的走滑運(yùn)動。政和-海豐斷裂帶兩側(cè)的塊體朝向該斷裂帶擠壓運(yùn)動,福建塊體北部運(yùn)動速度最大,永安-晉江斷裂帶和九龍江下游斷裂帶之間的地區(qū)運(yùn)動速度次之,其余地塊運(yùn)動速度較小。

2)福建塊體從西北到東南由北北西向的主張應(yīng)變和北東東向的主壓應(yīng)變轉(zhuǎn)變?yōu)楸睎|向的主張應(yīng)變和北西向的主壓應(yīng)變。

3)福建塊體剪切運(yùn)動呈北東向分布,政和-海豐斷裂帶北段東側(cè)及其與沙縣-南日島斷裂帶交匯處剪切運(yùn)動相對較小,福建塊體從西北到東南剪切運(yùn)動先減小后增大,西北部剪切運(yùn)動存在減小的變化。面應(yīng)變從北到南由面膨脹變?yōu)槊鎵嚎s的特征不變。

4)值得注意的是,塊體5和7即九龍江下游斷裂帶以南、沙縣-南日島斷裂與永安-晉江斷裂帶之間靠近長樂-詔安斷裂帶的區(qū)域運(yùn)動速度較小,壓應(yīng)變較強(qiáng)且面壓縮最大,應(yīng)密切關(guān)注其后續(xù)變化。

[1]陳 晨. 福建地區(qū)地震活動空間分布及活動斷裂特點(diǎn)研究[J]. 地震，2005，25(3): 102-108

[2]袁麗文,鄭斯華,周崢嶸. 福建地區(qū)地震活動特征及區(qū)域應(yīng)力場研究[J]. 東北地震研究,2009,25(3): 37-44.

[3]李延興,張靜華，何建坤，等.自由空間大地測量得到的太平洋板塊現(xiàn)今構(gòu)造運(yùn)動與板內(nèi)形變應(yīng)變場[J]. 地球物理學(xué)報(bào),2007,50(2): 437-447.

[4]李延興,張靜華，何建坤,等. 菲律賓海板塊的整體旋轉(zhuǎn)線性應(yīng)變模型與板內(nèi)形變-應(yīng)變場[J]. 地球物理學(xué)報(bào),2006,49(5): 1339-1346.

[5]李延興,胡新康，師 平，等. 中國大陸地殼水平運(yùn)動速度場與應(yīng)變場[J]. 國際地震動態(tài),2002(7):1-9.