占惠,楊婕,韓志國,林志彬

(1.廈門地震勘測研究中心,廈門 361021;2.福建省地震局廈門地震臺,廈門 361003)

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福清、泉州綜合場地GPS和水準(zhǔn)聯(lián)合分析

占惠1,楊婕2,韓志國1,林志彬1

(1.廈門地震勘測研究中心,廈門 361021;2.福建省地震局廈門地震臺,廈門 361003)

聯(lián)合福建省近幾年福清、泉州綜合場地GPS觀測數(shù)據(jù)和水準(zhǔn)復(fù)測數(shù)據(jù),分析了兩個跨斷層綜合場地的三維運動特征。結(jié)果顯示:16個綜合場地GPS測站相對華南塊體的無整體旋轉(zhuǎn)速率約為5 mm/a,方向為北東向和北西向。長樂-詔安斷裂帶的三組次級斷裂均存在走滑運動,長樂-詔安斷裂帶以壓性活動為主,且福建地區(qū)地塊形變具有南強北弱的特征。

GPS;水準(zhǔn);無整體旋轉(zhuǎn);基線;高程

0　引　言

為了獲得研究地區(qū)的水平和垂直變形資料,提高空間定位網(wǎng)的精度及研究局部地球重力場的精細結(jié)構(gòu),試驗多種測量手段監(jiān)測斷裂活動的有效性,中國地震局十五項目2006年在福建省中東部建立了福清、泉州2個跨斷層綜合場地[1]。2009年至今,在這兩個綜合場地上進行了GPS、水準(zhǔn)和重力的定期復(fù)測。

福清場地東起福清市東翰鎮(zhèn)東翰村西北至福清市鏡洋鎮(zhèn)墩頭村,東經(jīng)119°36′～119°18′、北緯25°25′～25°45′.福清場地自北西-南東分別跨越東張-詔安斷裂帶中的東張北東向斷裂,長樂-東山北東向斷裂和平潭平原-東山澳角北東向斷裂,泉州場地東起晉江市社店大隊尾厝村西至南安市侖蒼鎮(zhèn)大泳村,東經(jīng)118°32′～118°19′、北緯24°46′～25°01′.泉州場地跨越東張-詔安斷裂帶中的南安李西-東田北東向斷裂和長樂-東山斷裂帶中的晉江羅裳山-靈源山北東向斷裂。

由于長樂-詔安斷裂帶自西向東由東張-詔安斷裂、長樂-東山斷裂、平潭平原-東山澳角斷裂三條斷裂組成[2]。因此對福清、泉州兩個綜合場地的復(fù)測能夠為長樂-詔安斷裂帶次級斷裂的研究提供很好的資料。本文利用2009-2013年四期GPS觀測資料和五期水準(zhǔn)復(fù)測數(shù)據(jù)對兩個跨斷層綜合場地的三維運動特征進行分析研究。

1　GPS資料處理結(jié)果及分析

兩個綜合場地的觀測路線及測點分布如圖1和圖2所示。

圖1　福清跨斷層綜合觀測場地圖

圖2　泉州跨斷層綜合觀測場地圖

選用12個IGS和國內(nèi)的GPS跟蹤站作為參考站,用GAMIT/GLOBK解算軟件對福建省8個GPS基準(zhǔn)站和16個綜合場地GPS測站(2009年QZ3S點被破壞;2011年FQ15S點數(shù)據(jù)有問題;2012年FQ9S和QZ19S點因周圍障礙物的影響,數(shù)據(jù)有效觀測量均未達80%,建議搬遷)2009年、2011年、2012年、2013年四期的觀測數(shù)據(jù)進行處理,經(jīng)過基線解算和平差,得到2009-2013年各站在ITRF2008坐標(biāo)參考框架下南北向和東西向的觀測速率。

根據(jù)文獻[3]和[4],福建塊體上GPS站點相對華南塊體的無整體旋轉(zhuǎn)解為

(1)

式中: R=6 374km為地球的平均半徑; (λ,φ)為點

位的經(jīng)緯度;華南塊體運動歐拉矢量(ωx,ωy,ωz)分別取為-0.001045±0.000113rad/M,-0.003223

±0.000263rad/M,0.004510±0.000149rad/M.

由于框架的影響很小,可以忽略,依據(jù)上式,解算出2009-2013年各站相對華南塊體無整體旋轉(zhuǎn)的南北向和東西向的速率如表1所示。

由表1可見,16個綜合場地GPS測站相對華南塊體的運動矢量既有北東向也有北西向,運動速率約為5 mm/a,QZ15S站的運動速率最大。從圖3中可以看出,兩個綜合場地的三組斷裂均存在走滑運動。FQ01S和FQ03S分別位于長樂-詔安斷裂帶的平潭平原-東山澳角斷裂兩側(cè),其差異運動方式說明長樂-詔安斷裂帶北段沿海部分呈現(xiàn)微小的張性運動,而無明顯錯動。而長樂-詔安斷裂帶的東張-詔安斷裂兩側(cè)的測點運動則反映了該部分明顯的壓性運動。

福清、泉州綜合場地基線變化情況分析如表2所示。

5年尺度基線的變化速率能較好地反映地殼最近的活動,是分析判別近期有無形變異常的基礎(chǔ)[5]。從兩個綜合場地基線變化量可以看出各GPS點位之間存在差異運動,活動強度不大。平潭平原-東山澳角斷裂表現(xiàn)為拉張,長樂-東山斷裂北段表現(xiàn)為壓縮、南段表現(xiàn)為拉張,東張-詔安斷裂表現(xiàn)為壓縮、且南段壓縮比北段更大。福清、泉州場地整體均表現(xiàn)為壓縮,泉州場地的壓縮量和年變速率大于福清場地,表明長樂-詔安斷裂帶以壓性活動為主[2],也驗證了福建地區(qū)地塊形變南強北弱的特征[2,6]。

表1　2009-2013年各GPS測站無整體旋轉(zhuǎn)速率

圖3　福清、泉州場地各站的無整體旋轉(zhuǎn)速度

2　跨斷層水準(zhǔn)資料處理結(jié)果及分析

兩個綜合場地2009-2013年每年于同一時期水準(zhǔn)復(fù)測,內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理采用中心王海清高工編制、福建省地震局驗收通過的數(shù)據(jù)處理程序。點位形變分析用Excel表格制作點位高程年變曲線圖及累計沉降曲線圖。由于部分點位被破壞,觀測數(shù)據(jù)不具有連貫性,將2009-2013年GPS觀測同時段有連續(xù)觀測數(shù)據(jù)的16個測點進行垂直形變分析,并作出兩個綜合場地各點位累計沉降曲線圖如圖4，圖5所示。

表2　福清、泉州場地基線變化　　　　　　　　　　　　　　(單位:m)

圖4　福清場地點位高程變化

圖5　泉州場地點位高程變化

可以看出兩個綜合場地各測點高程變化幅度不大,FQ17S和QZ15S高程逐年減小,點位垂直方向呈趨勢性下降運動,經(jīng)排查QZ15S所在的土層存在下沉的變化。FQ07-FQ17和QZ15-QZ17是兩個綜合場地中長度變化最大的基線,這也印證了FQ17S和QZ15S點位逐年下沉的趨勢性變化。FQ17S位于東張-詔安斷裂附近,其高程變化較大正是該斷裂壓性運動的反映。

3　結(jié)束語

本文利用福清、泉州2個跨斷層綜合場地2009-2013年四期GPS觀測資料和五期水準(zhǔn)復(fù)測數(shù)據(jù),分析研究了長樂-詔安斷裂帶次級斷裂的三維運動特征。16個綜合場地GPS測站相對華南塊體的無整體旋轉(zhuǎn)速度既有北東向也有北西向,大小約為5 mm/a.長樂-詔安斷裂帶的三組次級斷裂均存在走滑運動。平潭平原-東山澳角斷裂呈現(xiàn)出微小的張性運動,長樂-東山斷裂北段表現(xiàn)為壓縮、南段表現(xiàn)為拉張,東張-詔安斷裂表現(xiàn)為壓縮、且南段壓縮比北段更大。表明長樂-詔安斷裂帶以壓性活動為主,且福建地區(qū)地塊形變具有南強北弱的特征。

[1]中國地震局.跨斷層綜合觀測場地——坐標(biāo)測定技術(shù)方案[R]. 2005.

[2]林錦華. 長樂-詔安斷裂帶活動特征與繼承性活動[J]. 華南地震, 1999, 19(2): 57-61.

[3]楊國華,江在森,武艷強,等. 中國大陸整體無凈旋轉(zhuǎn)基準(zhǔn)及其應(yīng)用[J]. 大地測量與地球動力學(xué), 2005, 25(4): 6-10.

[4]胡新康, 王倩, 馬青, 等. 區(qū)域無整體旋轉(zhuǎn)基準(zhǔn)的研究與應(yīng)用[J]. 大地測量與地球動力學(xué), 2007, 27(2): 52-60.

[5]李杰, 劉代芹, 王琪, 等. 利用應(yīng)變場和基線變化率研究新疆南天山地區(qū)近期地殼運動特征[J]. 地震研究, 2012, 35(1): 59-65.

[6]學(xué)仁, 胡新康, 劉序儼. 福建地區(qū)地塊運動時空變化特征研究[J]. 大地測量與地球動力學(xué), 2005, 26(2): 58-61.

Joint Analysis of GPS and Leveling Data of Fault Zones in Fuqing and Quanzhou

ZHAN Hui1,YANG Jie2,HAN Zhiguo1,LIN Zhibin1

(1.XiamenResearchCentreofSeismologicSurveying,Xiamen361021,China2.XiamenSeismostation,EarthquakeAdministrationofFujianProvince,Xiamen361003,China)

High precision GPS and leveling data of recent years are used to estimate 3D velocities of fault zones in Fuqing and Quanzhou of Fujian area. The results are as follows: Velocities of 16 GPS stations in Fuqing and Quanzhou exhibit northeastward or northwestward movement, and the value is are about 5 mm/a relative to the NNR on crustal motion of Southern China block. The three secondary faults of Changle-Zhaoan fault show slip motion and compressive activities, and the activity of north segment is weaker than that of the south segment in Fujian area.

GPS; leveling; NNR reference frame; baseline; elevation

2016-01-26

福建省地震局科研基金(編號：SF201201，Y201501)

P315.72+5

A

1008-9268(2016)03-0093-04

占惠(1984-),女,碩士,工程師,主要從事GPS大地測量與地震預(yù)測研究。

楊婕(1974-),女,高級工程師,主要從事地形變觀測與分析預(yù)報工作。

韓志國(1978-),男,碩士,工程師,主要從事控制測量及形變測量。

林志彬(1981-),男,碩士,工程師,主要從事跨斷層水準(zhǔn)垂直形變研究及地震分析預(yù)報工作。

doi:10.13442/j.gnss.1008-9268.2016.03.019

聯(lián)系人： 占惠 E-mail: hzhan07@126.com