综合连续GPS和水准资料分析天津地区现今垂直变形∗

周 伟 周海涛 郑智江 朱 爽（中国地震局第一监测中心，天津 300180）

综合连续GPS和水准资料分析天津地区现今垂直变形∗

周 伟 周海涛 郑智江 朱 爽
（中国地震局第一监测中心，天津 300180）

∗基金项目：国家自然基金面上项目（41472180）资助。

华北地区自1976年唐山7.8级地震以来6.5级地震平静近40年；1998年张北6.2级地震以来6级地震平静已超17年；2006年文安5.1级地震后平静近5年，2011年1月南黄海5.0级地震，这是1900年以来最长的一次5级地震平静，目前又将5年，华北地区仍未有5级地震发生。2014年以来首都圈附近地区3、4级地震频发，各种前兆异常突出，华北地区6级地震危险加剧。

利用天津地区连续GPS观测站资料和近年水准数据，综合计算了天津地区现今垂直变形，分析认为在2006年文安地震前1年左右，2011年日本3·11地震前后天津地区都出现了地壳垂直形变加速异常的情况。对最近一期2014年数据进行计算，结果显示再次出现了加速异常。

天津地区北部属于燕山隆起带，南部为渤冀拗陷区，该区断裂构造复杂，位于北西西向张家口—北京—蓬莱地震构造带和北东向唐山—河间—磁县地震构造带的交汇区域。天津及邻区地震活动具有鲜明的群集性和成带性，现代中小地震和有记载的中强地震震中分布，非常清晰的刻画出了天津所在的渤海湾盆地区的地震带，地震与形变息息相关，由此天津地区的地面垂直形变，可作为一窥整个华北的地区大范围垂直形变的一个窗口。

天津地区精密水准监测地面沉降始于1985年，1995年开始每年GPS流动观测和精密水准测量同步进行。2005年天津地区建成并运行12个均匀分布在天津市内的GPS连续观测站(基准站)。2010又投入使用了8个新建GNSS基准站，目前天津共有20个GNSS连续站的数据可供分析使用。

水准测量可获得相对于大地水准面的正高，GPS观测可获得相对于椭球面的大地高程。由高程系统理论可知，测点椭球面大地高H椭与正常高H正之间的关系为H椭=H正+ζ，其中ζ为高程异常。高程异常通常采用天文水准或天文重力水准法来测定，通过这种方法得到的高程异常精度较低，我国境内似大地水准面（CLQG60）精度平均为±2.7米，在边远地区精度更差。对于任意两点其大地高差和正常高差的关系为△H椭=△ H正+△ζ。高程异常是由于地球内部物质分布的不均匀以及地球表面的起伏变化造成的，当高程异常发生变化时，可以推测该地区地球内部物质变化或者发生地表形变，有可能为地震前兆。本文即利用该原理计算了天津地区的G P S连续观测站点垂向速率与水准高差变化，从而推断高程异常变化，为地震预报服务。

综合G P S连续观测垂向资料与水准数据得到的差值变化不仅对天津及周边地区的中强地震有一定的前兆异常显示，对整个华北地区大范围垂直形变也有一定的反应，2015年水准施测还未开始，这种垂直形变加速异常是否有所发展或者消失有待进一步研究。