青藏高原东北缘近期水平形变场分析*

朱爽杨博

(中国地震局第一监测中心，天津 300180)

青藏高原东北缘近期水平形变场分析*

朱爽杨博

(中国地震局第一监测中心，天津 300180)

利用2011～2013年青藏高原东北缘地区GNSS水平形变观测与处理结果，分析了青藏高原东北缘近期水平形变场，得出以下结论:2011～2013的水平运动清晰有序，相对运动一般在15 mm/a以内;区域主压应变优势方向为东北-西南向，值域在±40×10－9/a之内，最大主压应变区呈带状分布于研究区域南部;从应变率的膨胀与收缩空间范围来看面收缩占优势，表明该区是以压性为主积累应变能，面收缩较大值主要分布在东南角;最大剪切应变率较大的值域以条带形式展布在区域内，一个是祁连构造活动带，另一个是其南面靠近区域南端且与其平行的条带上;水平旋转量在空间上的分布比较有序，左旋活动与右旋活动呈区域性展开。

青藏高原东北缘;水平形变;应变率;水平旋转量

青藏高原东北缘是印度与欧亚两大板块碰撞作用由近南北方向向北东、东方向转换的重要场所，是中国大陆东西及南北构造结合部位和重要的构造转换区域［1－2］。很多学者利用GPS资料分析了青藏高原东北缘的构造变化［3－9］。本文利用2011～2013年青藏高原东北缘地区水平形变观测结果，从水平运动场、最大主应变、最小主应变、主应变方向与大小、面应变、最大剪切应变率、水平旋转量等方面分析了青藏高原东北缘近期的水平形变场及其变化。

1 数据处理方法

利用多核函数法在球面上进行较大空间尺度运动场的数值解析［10－16］:

式中，dj为球面上两点间的大地线长度(以km为单位)。分别对东向和北向进行数值网格化，然后实施滤波与信息分离:

式中，ST=(s1，…，snx)为核函数阵;AT=(a1，…，anx)、BT=(b1，…，bnx)、CT=(c1，…，cnx)、均为待定系数。此时核函数为:

式中，(λi，φi)为核点位置坐标。根据最小二乘法即可求解上述任意方向运动的待定系数。

假定东西向应变为 εe(λ，φ)，南北向为 εn(λ，φ)，它们之间的剪应变为 γen(λ，φ)，旋转量为 ω(λ，φ)，滤波后在 ITRF框架下水平运动的解析式为:

在现行球面坐标系统下球面应变与旋转量则为:

式中，R为地球平均半径，sλ和sφ分别为经向和纬向弧长。其他参数描述为:式中依序为面应变、最大剪切应变、最大主应变、最小主应变及最大主应变方位角。在获得有关数值结果后，可利用GMT软件生成图像结果［17］。

2 水平形变场分析

本文收集2011～2013年的流动站及连续站观测数据，运用前述方法计算了2011～2013年的形变场，其中，白色五星为玉树地震震中位置，黑色五星为岷县漳县地震震中位置。

2.1 水平运动速度场

图1为青藏高原东北缘相对于区域整体无旋转基准的区域水平运动速度场结果。可以看出，该区的北部(阿拉善及附近的祁连构造带)存在顺时针运动的迹象，即运动方向由东侧的南西向逐渐变到西部的北西向，运动范围基本保持在7 mm/a之内，误差在1 mm/a之内，这可能说明了研究区西部向北的推挤较东部更大。另外，该区东部由于受鄂尔多斯块体的阻挡，随着向东南地域的深入，东南部西端由北北东向运动向西南向有序变化;运动大小也发生了变化，东端约5 mm/a，向西逐渐变小。研究区西南地域的运动形态呈扇形展布，这种展布与物质逐渐向西北和东南两方向的运移相辅相成，且西南端运动较大，可能与玉树地震的震后调整有关。

图1 青藏高原东北缘2011～2013年水平运动速度场Fig.1 Horizontal movement velocity field in northeastern margin of Qinghai-Tibetan plateau from 2011 to 2013

2.2 最大主应变

图2为2011～2013年青藏高原东北缘最大主应变率。可以看出，研究区最大主应变率值的大小分布并非均匀，最大的张应变区位于玉树地震区之北，且由西向东呈条带展布，最大值约为45×10－9/a;此条带之北的大小变化没有明显的规律性，有正有负，变化区间大致为 －10×10－9/a～20×10－9/a，整体上表现了该区形变的非均匀性。

图2 青藏高原东北缘2011～2013年最大主应变率(单位:10－9/a)Fig.2 Distribution of maximum main strain rate from 2011 to 2013(unit:10－9/a)

2.3 最小主应变

图3为2011～2013年青藏高原东北缘最小主应变率。可以看出，最小主应变率最小值为－72×10－9/a，其空间区域恰好位于该区西南和东南部，表明这两个地区构造活动较强烈。前者是研究区左旋挤压活动最为强烈的地区，后者是汶川地震的震后调整所致［18］。研究区北部的祁连活动构造带压性应变一般在－30×10－9/a以内，体现为具有挤压的继承性变形;其北的阿拉善地块压应变最小，在0左右，说明该块体相对稳定且刚性强度较大。

2.4 主应变方向与大小

图4为以应变张量形式展现主应变方向和大小的空间分布。结果表明，区域主压应变优势方向为东北-西南向，在空间上虽有变化，但有序性较好。从宏观上看，自西向东主压应变的方向为西部的东北-西南向变到东部的近东西向，与早期结果一致［19，20］，体现了主应变方向上的继承性。就大小而言，南部的巴彦喀拉块体形变最大，随着向北延伸而逐渐减弱，跨过祁连构造带则接近于0，见图2、图3。这说明，研究区的形变具有明显的分区特征。

图4 青藏高原东北缘2011～2013年主应变方向及大小Fig.4 Distribution of vectors of main strain rate from 2011 to 2013

2.5 面应变

图5为青藏高原东北缘2011～2013年面应变率。从应变率的膨胀与收缩空间范围来看面收缩占优势，表明该区是以压性为主积累应变能。应变大小的空间分布除部分地区为面膨胀外，其余基本为面收缩，面收缩较大值主要分布在东南角和西侧。

图5 青藏高原东北缘2011～2013年面应变率(单位: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 最大剪切应变率

图6 青藏高原东北缘2011～2013年最大剪切应变率(单位: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)

图6为2011～2013年的最大剪切应变率。较大的值域以条带的形式展布在区域内，一个是祁连构造活动带，另一个是其南面与其平行的巴彦喀拉块体北边界的活动构造带，但巴彦喀拉块体北边界的活动构造带相对较大，最大值位于其西端(玉树震中的西北侧)约为54×10－9/a，其他区域最大剪切应变率值均较小。就图形特点而言，最大剪切应变值勾画了带状的、大小相间的“波浪式”分布状态，而较大值恰恰位于地形上的高海拔区，即构造活动较强烈的地区。岷县漳县地震震中区域的应变量为中间水平，说明地震后没有引起一定空间范围内较显著的变化。

2.7 水平旋转量

图7 青藏高原东北缘2011～2013年水平旋转量(单位:10－9/a)Fig.7 Values of horizontal rotation in northeastern margin of Qinghai-Tibetan plateau from 2011 to 2013(unit:10－9/a)

水平旋转量可清晰地描述断裂带走滑活动的性质与大小，故称其为旋剪形变量［20］。如图7，2011～2013年其正负在空间上的分布比较有序，左旋活动(浅色区域)与右旋活动(深色区域)呈区域性展布。祁连带为左旋活动带，旋剪形变最大值位于东端，数值超过9×10－9rad/a;另一个左旋旋剪形变区域为巴彦喀拉块体的北边界带，最大45×10－9rad/a。除此之外，基本上为右旋活动区，值域变化在20×10－9rad/a。整体上为条带状左、右旋旋剪形变相间的变化格局。发生岷县漳县地震的区域为左右旋的过渡部位，说明地震破裂带的走滑活动处于相对亏损的状态。

3 结语

利用2011～2013年青藏高原东北缘地区水平形变观测与处理结果，分析了青藏高原东北缘近期水平形变场，得出:

1)2011 ～2013 的水平运动清晰有序，相对运动一般在15 mm/a以内;

2)区域主压应变优势方向为东北-西南向，最大主压应变区呈带状分布于研究区域南部的巴彦喀拉块体;

3)从应变率的膨胀与收缩空间范围来看面收缩占优势，表明该区是以压性为主积累应变能，面收缩较大值主要分布在东南角;

4)最大剪切应变率较大的值域以条带形式展布在区域内，一个是祁连构造活动带，另一个是其南面巴彦喀拉块体的北边界带;

5)水平旋转量在空间上的分布比较有序，左旋活动与右旋活动呈条带状展布。自汶川地震以来研究区处在动态调整中，近两年的结果表明，这种调整随着时间的推移有所减弱，并向常态形变转化。

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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

公益性地震行业科研专项(201308009，201208006);国家科技支撑计划项目(2012BAK19B01-02)。

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