漾濞6.4级地震前后云南地区GNSS应变场变化分析

2023-02-04王伶俐

大地测量与地球动力学 2023年2期

牛甜王伶俐

1 云南省地震局，昆明市北辰大道148号，650224

据中国地震台网中心测定，北京时间2021-05-21 21:48云南大理漾濞县发生MS6.4地震，震源深度8 km，为前震-主震-余震型事件[1]。从构造上来看，此次地震震中位于维西-乔后断裂带，该断裂带是红河断裂带向北弥散延伸的分支断裂之一，也是川滇菱形块体西南边界的重要组成部分[2-3]。云南地区位于印度板块与欧亚板块的碰撞带边缘，其构造活动较为剧烈，地震活动非常频繁[4]。

GNSS观测资料用于地震预测研究具有重要意义，已有许多学者利用GNSS数据对地壳活动性和地震预测进行研究[5-10]。本文利用GAMIT/GLOBK软件处理云南地区43个GNSS连续站观测资料，获取高精度结果，进而得到GNSS面应变和最大剪应变，以进一步分析漾濞地震前后云南地区整体应变场变化情况。面应变率交替出现压缩和拉张状态，可直接反映该区域挤压强弱特性，由GNSS点位移获取的面应变信息具有明确的物理意义，对震前和震后趋势判定等具有重要意义[11]。长趋势背景下的最大剪应变活动可帮助了解地壳运动的总体特征，但研究短期异常波动还需结合长趋势下运动背景。

1 GNSS数据处理

本文利用GAMIT/GLOBK软件解算2018～2021年云南地区43个GNSS基准站观测数据，结合中国及周边IGS跟踪站与云南地区GNSS站点进行联合解算。分析时段为24 h，利用GAMIT基线解算获得单日松弛解；利用GLOBK软件将GAMIT解算得到的单日松弛解和SOPAC提供的全球IGS站单日松弛解合并，并在全球范围内选取分布均匀、时间序列稳定的IGS连续观测站作为框架进行约束，获取待解算测站在该框架下的点位结果。

综合2018～2021年单日解，得到ITRF2014参考框架下的点位时间序列，通过统计可知，所有观测点位的坐标精度均优于3 mm。通过对不同时间段时间序列进行线性拟合获得站点在ITRF2014参考框架下的速度场(图1)，结果表明云南地区的水平速度方向整体朝SE方向旋转。

图1 ITRF2014框架下的云南地区GNSS连续站速度场Fig.1 Velocity field of GNSS continuous station in Yunnan area under the ITRF2014 framework

2 应变率场及特征分析

2.1 应变率场计算

不同参考基准将得到不同速度场，但区域应变场则与参考基准无关，可直接反映地壳变形性质和强度。应变率场求解以GNSS位移时间序列为主，考虑到GNSS站点分布的不均匀特性，基于各站点的位移时间序列，引入克里金插值方法按照1°×1°格网对位移场进行插值，以获得分布均匀的位移场。基于位移场与应力场的关系，再通过格网化的位移场与相邻格网组网方式求取区域应变场，包括最大剪应变、面应变等。具体解算方法见文献[12-13]。

2.2 应变结果及特征

云南地区2018～2021年面应变与最大剪应变(图2)结果表明，云南地区面应变主要有2个高值区(面压缩为负，面拉张为正)，分别为勐海及中甸-丽江附近地区；面压缩区主要为大寨以北、弥勒-开远及腾冲西北部地区(图2(a))。云南地区最大剪应变高值区主要沿2个条带状纵向分布，分别为永胜-漾濞-施甸及大寨-昆明-通海一带。总体来说，整个云南地区最大剪应变积累呈现北边强南边弱、东西相对稳定特征，大寨以北的区域剪应变率增长最快(图2(b))。

图2 云南地区面应变与最大剪应变Fig.2 Surface strain and maximum shear strain in Yunnan

3 漾濞地震前后短期GNSS应变场变化分析

3.1 面应变分析

图3为漾濞地震前后3个月整个云南地区面应变率演化过程。研究表明，在地震发生前后存在短期应变的快速变化情况，故本文以漾濞地震发生时间2021-05-21为节点，分别分析漾濞地震前后3个月面应变的变化情况。

由图3(a)可以看出，2021-02-15～03-15云南地区面应变压缩区呈纵向倒V字形分布，高值区集中在滇北、文山、施甸-瑞丽一带，面应变拉张区主要集中在滇东及临沧-耿马附近区域；而03-15～04-15(图3(b))面应变呈环状分布，临沧-耿马一带由拉张迅速转变为挤压，滇北、瑞丽、马街-金平一带由挤压迅速转变为拉张，丽江-永胜、弥勒一带挤压趋势基本保持不变，出现较为明显的面应变正负交替异常现象。由图3(c)可以看出，震前1个月云南地区整体呈现压缩趋势，压缩高值区主要集中在大寨-元谋-楚雄-景东一带；对比图2面膨胀率变化可以看出，震前1个月应变变化存在显著增强趋势，由之前的压缩拉张交替出现转变为以压缩应变为主。

图3(d)为漾濞地震后1个月面应变率变化，与图3(c)相比，地震发生后，短期内整个云南地区基本呈现拉张状态，说明该区域正在经历震后弹性回弹过程，高值区出现在丽江-漾濞、楚雄-新平附近地区。由图3(e)可以看出，震后第2个月，面应变呈带状分布，压性活动区逐渐增大，滇西北地区最为突出，压缩区域还有中甸-瑞丽、大寨-会泽、耿马地区；拉张区域有弥勒-文山、丽江-永胜、勐海附近地区。震后第3个月，压缩区域为弥勒-文山一带(图3(f))，整体呈拉张趋势，与图3(d)相比拉张活动有所减弱。总体来看，震后第1个月云南地区面膨胀率整体呈拉张趋势，随后应力逐渐释放，漾濞地震发生在面应变压缩区域。

3.2 最大剪应变率分析

图4为漾濞地震前后3个月整个云南地区最大剪应变率演化过程，从图中可以看出，漾濞地震前3个月，云南地区最大剪应变率积累并不突出，仅在滇北地区最大剪应变具有明显增强趋势，整个云南地区基本处于弱剪应变率区；漾濞地震后1个月，短期内剪切活动增强，尤其是在滇北、滇西南勐腊-墨江一带形成最大剪应变率高值区；随后2个月，剪切活动逐渐减弱。

图3 漾濞6.4级地震前后面应变率变化Fig.3 Variation of surface strain rate before and after the Yangbi MS6.4 earthquake

图4 漾濞6.4级地震前后最大剪应变率变化Fig.4 Variation of maximum shear strain rate before and after Yangbi MS6.4 earthquake

研究表明，地震孕育过程会逐渐降低断层两侧速度差异。随着断层附近应变的不断积累，区域应变积累速率逐渐降低，当应变速率降低到一定程度时，断层附近的应变积累达到极限状态而发生破裂。因此，并非较大地震均发生在最大剪应变率的极大值区域，而是发生在高低值转换区域[14]。此次漾濞地震也正好发生在长趋势下最大剪应变率高值区，发震时间则处于短期区域应变积累速率快速降低过程之后。