福清、泉州综合场地GPS和水准联合分析

占惠,杨婕,韩志国,林志彬

(1.厦门地震勘测研究中心,厦门 361021;2.福建省地震局厦门地震台,厦门 361003)



福清、泉州综合场地GPS和水准联合分析

占惠1,杨婕2,韩志国1,林志彬1

(1.厦门地震勘测研究中心,厦门 361021;2.福建省地震局厦门地震台,厦门 361003)

联合福建省近几年福清、泉州综合场地GPS观测数据和水准复测数据,分析了两个跨断层综合场地的三维运动特征。结果显示:16个综合场地GPS测站相对华南块体的无整体旋转速率约为5 mm/a,方向为北东向和北西向。长乐-诏安断裂带的三组次级断裂均存在走滑运动,长乐-诏安断裂带以压性活动为主,且福建地区地块形变具有南强北弱的特征。

GPS;水准;无整体旋转;基线;高程

0　引　言

为了获得研究地区的水平和垂直变形资料,提高空间定位网的精度及研究局部地球重力场的精细结构,试验多种测量手段监测断裂活动的有效性,中国地震局十五项目2006年在福建省中东部建立了福清、泉州2个跨断层综合场地[1]。2009年至今,在这两个综合场地上进行了GPS、水准和重力的定期复测。

福清场地东起福清市东翰镇东翰村西北至福清市镜洋镇墩头村,东经119°36′～119°18′、北纬25°25′～25°45′.福清场地自北西-南东分别跨越东张-诏安断裂带中的东张北东向断裂,长乐-东山北东向断裂和平潭平原-东山澳角北东向断裂,泉州场地东起晋江市社店大队尾厝村西至南安市仑苍镇大泳村,东经118°32′～118°19′、北纬24°46′～25°01′.泉州场地跨越东张-诏安断裂带中的南安李西-东田北东向断裂和长乐-东山断裂带中的晋江罗裳山-灵源山北东向断裂。

由于长乐-诏安断裂带自西向东由东张-诏安断裂、长乐-东山断裂、平潭平原-东山澳角断裂三条断裂组成[2]。因此对福清、泉州两个综合场地的复测能够为长乐-诏安断裂带次级断裂的研究提供很好的资料。本文利用2009-2013年四期GPS观测资料和五期水准复测数据对两个跨断层综合场地的三维运动特征进行分析研究。

1　GPS资料处理结果及分析

两个综合场地的观测路线及测点分布如图1和图2所示。

图1　福清跨断层综合观测场地图

图2　泉州跨断层综合观测场地图

选用12个IGS和国内的GPS跟踪站作为参考站,用GAMIT/GLOBK解算软件对福建省8个GPS基准站和16个综合场地GPS测站(2009年QZ3S点被破坏;2011年FQ15S点数据有问题;2012年FQ9S和QZ19S点因周围障碍物的影响,数据有效观测量均未达80%,建议搬迁)2009年、2011年、2012年、2013年四期的观测数据进行处理,经过基线解算和平差,得到2009-2013年各站在ITRF2008坐标参考框架下南北向和东西向的观测速率。

根据文献[3]和[4],福建块体上GPS站点相对华南块体的无整体旋转解为

(1)

式中: R=6 374km为地球的平均半径; (λ,φ)为点

位的经纬度;华南块体运动欧拉矢量(ωx,ωy,ωz)分别取为-0.001045±0.000113rad/M,-0.003223

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

由于框架的影响很小,可以忽略,依据上式,解算出2009-2013年各站相对华南块体无整体旋转的南北向和东西向的速率如表1所示。

由表1可见,16个综合场地GPS测站相对华南块体的运动矢量既有北东向也有北西向,运动速率约为5 mm/a,QZ15S站的运动速率最大。从图3中可以看出,两个综合场地的三组断裂均存在走滑运动。FQ01S和FQ03S分别位于长乐-诏安断裂带的平潭平原-东山澳角断裂两侧,其差异运动方式说明长乐-诏安断裂带北段沿海部分呈现微小的张性运动,而无明显错动。而长乐-诏安断裂带的东张-诏安断裂两侧的测点运动则反映了该部分明显的压性运动。

福清、泉州综合场地基线变化情况分析如表2所示。

5年尺度基线的变化速率能较好地反映地壳最近的活动,是分析判别近期有无形变异常的基础[5]。从两个综合场地基线变化量可以看出各GPS点位之间存在差异运动,活动强度不大。平潭平原-东山澳角断裂表现为拉张,长乐-东山断裂北段表现为压缩、南段表现为拉张,东张-诏安断裂表现为压缩、且南段压缩比北段更大。福清、泉州场地整体均表现为压缩,泉州场地的压缩量和年变速率大于福清场地,表明长乐-诏安断裂带以压性活动为主[2],也验证了福建地区地块形变南强北弱的特征[2,6]。

表1　2009-2013年各GPS测站无整体旋转速率

图3　福清、泉州场地各站的无整体旋转速度

2　跨断层水准资料处理结果及分析

两个综合场地2009-2013年每年于同一时期水准复测,内业数据处理采用中心王海清高工编制、福建省地震局验收通过的数据处理程序。点位形变分析用Excel表格制作点位高程年变曲线图及累计沉降曲线图。由于部分点位被破坏,观测数据不具有连贯性,将2009-2013年GPS观测同时段有连续观测数据的16个测点进行垂直形变分析,并作出两个综合场地各点位累计沉降曲线图如图4，图5所示。

表2　福清、泉州场地基线变化　　　　　　　　　　　　　　(单位:m)

图4　福清场地点位高程变化

图5　泉州场地点位高程变化

可以看出两个综合场地各测点高程变化幅度不大,FQ17S和QZ15S高程逐年减小,点位垂直方向呈趋势性下降运动,经排查QZ15S所在的土层存在下沉的变化。FQ07-FQ17和QZ15-QZ17是两个综合场地中长度变化最大的基线,这也印证了FQ17S和QZ15S点位逐年下沉的趋势性变化。FQ17S位于东张-诏安断裂附近,其高程变化较大正是该断裂压性运动的反映。

3　结束语

本文利用福清、泉州2个跨断层综合场地2009-2013年四期GPS观测资料和五期水准复测数据,分析研究了长乐-诏安断裂带次级断裂的三维运动特征。16个综合场地GPS测站相对华南块体的无整体旋转速度既有北东向也有北西向,大小约为5 mm/a.长乐-诏安断裂带的三组次级断裂均存在走滑运动。平潭平原-东山澳角断裂呈现出微小的张性运动,长乐-东山断裂北段表现为压缩、南段表现为拉张,东张-诏安断裂表现为压缩、且南段压缩比北段更大。表明长乐-诏安断裂带以压性活动为主,且福建地区地块形变具有南强北弱的特征。

[1]中国地震局.跨断层综合观测场地——坐标测定技术方案[R]. 2005.

[2]林锦华. 长乐-诏安断裂带活动特征与继承性活动[J]. 华南地震, 1999, 19(2): 57-61.

[3]杨国华,江在森,武艳强,等. 中国大陆整体无净旋转基准及其应用[J]. 大地测量与地球动力学, 2005, 25(4): 6-10.

[4]胡新康, 王倩, 马青, 等. 区域无整体旋转基准的研究与应用[J]. 大地测量与地球动力学, 2007, 27(2): 52-60.

[5]李杰, 刘代芹, 王琪, 等. 利用应变场和基线变化率研究新疆南天山地区近期地壳运动特征[J]. 地震研究, 2012, 35(1): 59-65.

[6]学仁, 胡新康, 刘序俨. 福建地区地块运动时空变化特征研究[J]. 大地测量与地球动力学, 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(编号：SF201201，Y201501)

P315.72+5

A

1008-9268(2016)03-0093-04

占惠(1984-),女,硕士,工程师,主要从事GPS大地测量与地震预测研究。

杨婕(1974-),女,高级工程师,主要从事地形变观测与分析预报工作。

韩志国(1978-),男,硕士,工程师,主要从事控制测量及形变测量。

林志彬(1981-),男,硕士,工程师,主要从事跨断层水准垂直形变研究及地震分析预报工作。

doi:10.13442/j.gnss.1008-9268.2016.03.019

联系人： 占惠 E-mail: hzhan07@126.com